第04章 液压执行装置

1、 Page 2 4.1.1 液压马达液压马达 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 (6) 液压马达必须具有较大的启动扭矩。 (5)液压泵在结构上需保 证具有自吸能力 (1) 液压马达一般需要正反转，所以 在内部结构上应具有对称性 (1)液压泵一般是单方向旋 转的，没有这一要求。 (2) 液压马达低压腔的压力稍高 于大气压力，所以没有上述要求。 (2)为了减小吸油阻力，减 小径向力，一般液压泵的 吸油口比出油口的尺寸大。 (3) 液压马达要求能在很宽的转速范 围内正常工作，需采用液动轴承或静压 轴承。因为当马达速度很低时，若采用 动压轴承，就不易形成润滑膜。 (4)叶片泵若

2、将其当马达用，必须在 液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证 叶片始终贴紧定子内表面，以便马达能 正常启动。 (4)叶片泵依靠叶片跟转子 一起高速旋转而产生的离心 力使叶片始终贴紧定子的内 表面，起封油作用，形成工 作容积。 (5)而液压马达就没有这一要求。 Page 3 4.1.1 液压马达液压马达 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 Page 4 4.1.1 液压马达液压马达 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 Page 5 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机

3、构的类型和特点 1排量、流量和容积效率 i qnV 根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速n n、理论流量、理论流量 与与 排量排量V V之间具有下列关系之间具有下列关系 i q Page 6 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 1排量、流量和容积效率 式中 理论流量，m3/s； n转速，r/min； V排量，m3/s。 为了满足转速要求，马达实际输入流量q大于理论输入流量，则有 i q i qqq q 泄漏流量 i v i 1 (1) q q q

4、 q 所以得到实际流量 i v q q Page 7 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 2液压马达输出的理论转矩 设液压马达进、出油口之间的压力差为设液压马达进、出油口之间的压力差为p ，输入液压马达的流量为，输入液压马达的流量为 q，液压马达输出的理论转矩为，液压马达输出的理论转矩为Tt ，角速度为，角速度为w w 。如果不计损失，液压。如果不计损失，液压 马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即 t PT 2

5、n t 2 PV T p马达进、出口马达进、出口S之间的压力差之间的压力差 液压马达的理论转矩为 Page 8 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 3液压马达的机械效率 tm TT 液压马达的机械效率，液压马达的机械效率，% %。 m Page 9 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 4液压马达的启动机械效率 m o mo t T T Page 10 4.1.1 液压马达液压马达 4.

6、1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 5液压马达的转速 i t q n V nt理论转速，r/min。 由于液压马达内部有泄漏，并不是所有进入马达的液体都推动液由于液压马达内部有泄漏，并不是所有进入马达的液体都推动液 压马达做功，一小部分因泄漏损失掉了，所以液压马达的实际转速压马达做功，一小部分因泄漏损失掉了，所以液压马达的实际转速 要比理论转速低一些。要比理论转速低一些。 tv nn v Page 11 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.1 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 4.1 液压执行机构的类型和特点液压

7、执行机构的类型和特点 6最低稳定转速 Page 12 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.2 液压马达的工作原理液压马达的工作原理 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 1叶片马达 叶片液压马达的工作原理图 18叶片 Page 13 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.2 液压马达的工作原理液压马达的工作原理 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 1叶片马达 1 22 11 12 () 2 ()() 2 Rr TRr BpB RRp 式中： B叶片宽度； R1，R2定子长半径； r转子半径； p马达的进口压力。 Page 14 4.1.1 液

8、压马达液压马达 4.1.1.2 液压马达的工作原理液压马达的工作原理 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 1叶片马达 22 12 12 ()TTTB RRp 22 12 2() i qBn RR 22 12 2() i q n B RR 液压马达的理论流量( )； q液压马达的实际流量，即进口流量。 iv qq i q Page 15 4.1.1 液压马达液压马达 4.1.1.2 液压马达的工作原理液压马达的工作原理 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 2轴向柱塞马达 斜盘式轴向柱塞马达的工作原理图 Page 16 4.1.1 液压马达液压马达 4.

9、1.1.2 液压马达的工作原理液压马达的工作原理 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 2轴向柱塞马达 tanFpA 斜盘的倾斜角度，()。 设有一柱塞与缸体的垂直中心线成 角，则该柱塞使缸体产生的 扭矩T为 sintan sinTFrFRpAR R柱塞在缸体中的分布圆半径，m。 液压马达的实际输出的总扭矩可用下式计算 2 m pV T p 式中 液压马达进、出口油液压力差，N/m2； V 液压马达理论排量，m3/r； 液压马达机械效率。 m Page 17 4.1.2 液压缸液压缸 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 液压缸按其结构形式不同分为：液压

10、缸按其结构形式不同分为： Page 18 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.1 活塞式液压缸活塞式液压缸 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 筒固定式的双杆式活塞缸 活塞杆固定式双杆式活塞缸 双杆活塞缸的推力F和速度v为 22 12 12 ()() () 4 Ddpp FA pp 22 4 () qq ADd 式中式中 A A活塞的有效工作面积。活塞的有效工作面积。 Page 19 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.1 活塞式液压缸活塞式液压缸 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 单杆式活塞缸 22 122 11122 () 4 pp Dp

11、d Fp Ap A 22 121 21221 () 4 pp Dp d Fp Ap A 1 2 1 4qq AD 2 22 2 4 () qq ADd 2 1 2 1 1() v v dv D 由于A1A2，所以F1F2，v1v2 如把两个方向上的输出速度v2和 v1的比值称为速度比，记作 Page 20 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.1 活塞式液压缸活塞式液压缸 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 单杆式活塞缸 22 122 11122 () 4 pp Dp d Fp Ap A 22 121 21221 () 4 pp Dp d Fp Ap A 1 2 1 4q

12、q AD 2 22 2 4 () qq ADd 由于A1A2，所以F1F2，v1v2 如把两个方向上的输出速度v2和 v1的比值称为速度比，记作 2 1 2 1 1() v v dv D 1(- )/ vv dD 在已知D和 时，可确定d值。 Page 21 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 差动缸 差动连接时活塞推力 和运动速度 为 3 F 3 2 1 3112 () 4 p d Fp AA 进入无杆腔的流量 222 33 3 2 () 44 4 DDd qqvqv q V d 222 44 () qq Ddd 则由上式得： 2Dd 既： 4.1.2 液压缸液压缸 4

13、.1.2.1 活塞式液压缸活塞式液压缸 Page 22 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.2 柱塞缸柱塞缸 柱塞缸结构简图 2 4 p d FpA 1 2 4qq v Ad Page 23 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.3 其他液压缸其他液压缸 单作用增压缸 (1) 增压液压缸 当输入活塞缸的液体压力为 ， 活塞直径为D，柱塞直径为d时， 柱塞缸中输出的液体压力为高压， 其值为 1 p 2 211 () D ppKp d 式中 K增压比， 代表其增压程度 2 2 D

14、K d 双作用增压缸 Page 24 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.3 其他液压缸其他液压缸 (2) 伸缩缸 单作用式伸缩缸 双作用式伸缩缸 随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来 越小，工作油液压力随之升高，工作速度 变快。其值为 2 11 4 i FpD 1 2 4 i q v D 式中式中 ii级活塞缸。级活塞缸。 Page 25 4.1 液压执行机构的类型和特点液压执行机构的类型和特点 4.1.2 液压缸液压缸 4.1.2.3 其他液压缸其他液压缸 (3) 齿轮缸 齿轮缸 Page 26 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸

15、的典型结构和组成 4.2.1 液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例 1耳环；耳环；2螺母；螺母；3防尘圈；防尘圈； 4、17弹簧挡圈；弹簧挡圈；5套；套； 6、15卡键；卡键；7、14O形密封圈；形密封圈； 8、12Y形密封圈；形密封圈；9缸盖兼导向套；缸盖兼导向套； 10缸筒；缸筒；11活塞；活塞；13耐磨环；耐磨环； 16卡键帽；卡键帽；18活塞杆；活塞杆；19尼龙衬套；尼龙衬套；20缸底缸底 双作用单活塞杆液压缸 Page 27 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.1 液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例 空心双活塞杆式液压缸的结构 1、15活塞杆；活塞

16、杆；2堵头；堵头； 3托架；托架；4、17V形密封圈；形密封圈； 5、14排气孔；排气孔；6、19导向套；导向套； 7O形密封圈；形密封圈；8活塞；活塞； 9、22锥销；锥销；10缸体；缸体； 11、20压板；压板；12、21钢丝环；钢丝环； 13、23纸垫；纸垫；16、25压盖；压盖； 18、24缸盖缸盖 Page 28 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.2 液压缸缸体组件液压缸缸体组件 (a)法兰连接式；法兰连接式； (b)半环连接式；半环连接式； (c)螺纹连接式；螺纹连接式； (d)拉杆连接式；拉杆连接式； (e)焊接连接式焊接连接式 1缸盖；缸盖；2缸筒；

17、缸筒； 3压板；压板；4半环；半环； 5防松螺帽；防松螺帽；6拉杆拉杆 缸筒和缸盖结构 Page 29 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.3 活塞和活塞杆组件活塞和活塞杆组件 (a)螺母连接 (b)卡环式连接 (c)卡环式连接 (d)径向销式连接 常见的活塞组件结构形式 1活塞杆；活塞杆；2螺母；螺母； 3活塞；活塞； (b) 1弹簧卡圈；弹簧卡圈；2轴套；轴套； 3半圆环；半圆环；4活塞；活塞； 5活塞杆；活塞杆； (c) 1活塞杆；活塞杆；2密封圈座；密封圈座； 3活塞；活塞；4半圆环；半圆环； (d) 1锥销；锥销；2活塞；活塞； 3活塞杆活塞杆 Page 3

18、0 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.4 密封装置密封装置 (a)间隙密封；间隙密封； (b)摩擦环密封；摩擦环密封； (c)O形圈密封；形圈密封； (d)V形圈密封形圈密封 密封装置 Page 31 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.5 缓冲装置缓冲装置 液压缸的缓冲装置 1节流阀节流阀 Page 32 4.2 液压缸的典型结构和组成液压缸的典型结构和组成 4.2.6 排气装置排气装置 放气装置 1缸盖；缸盖； 2放气小孔；放气小孔； 3缸体；缸体； 4活塞杆活塞杆 Page 33 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 液压

19、缸的设计内容和步骤如下 Page 34 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定 Page 35 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定 4.3.1.1 缸筒内径缸筒内径D 1以无杆腔作工作腔时以无杆腔作工作腔时 max 1 4F D p 2以有杆腔作工作腔时以有杆腔作工作腔时 2 max 1 4F Dd p 式中式中 p1液压缸工作腔的工液压缸工作腔的工 作压力，可根据机床类型或负作压力，可根据机床类型或负 载的大小来确定；载的大小来确

20、定； Fmax最大作用负载。最大作用负载。 Page 36 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定 4.3.1.2 活塞杆直径活塞杆直径d 1 v v D 一般为受拉力作用时，d=0.30.5D。 受压力作用时 p15MPa时，d=(0.50.55)D 5MPap17MPa时，d=(0.60.7)D P17MPa时，d=0.7D Page 37 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定 4.3.1.4 最小导向长度的确定最小导向长度的确定

21、 油缸的导向长度 K隔套 202 LD H 式中式中 L液压缸最大工作行程，液压缸最大工作行程，m； D缸筒内径，缸筒内径，m。 Page 38 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定 4.3.1.4 最小导向长度的确定最小导向长度的确定 2 AB CH Page 39 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.2 液压缸壁厚的确定液压缸壁厚的确定 2 t p D 式中 D缸筒内径； pt缸筒试验压力，当缸的额定压力pn16MPa时，取pt=1.5pn，pn 为缸生产时的试验压力；当pn16MPa时，取pt=1.25pn； 缸筒材料的许用应力； =b/n，b为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取n=5。 当D/10时为厚壁，壁厚按下式进行校核 0.4 1 21.3 t t p D p Page 40 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.2 液压缸壁厚的确定液压缸壁厚的确定 4.3.2.1 活塞杆直径校核活塞杆直径校核 4 F d 式中式中 F活塞杆上的作用力；活塞杆上的作用力； 活塞杆材料的许用应力，活塞杆材料的许用应力，=b/1.4。 Page 41 4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定 4.3.2 液压缸壁厚的确定