液压缸和液压马达课件

液压传动第四章液压缸和液压马达§4.1液压缸§4.2液压马达§4.1液压缸

液压缸是液压系统中实现直线运动的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动的机械能。液压缸结构简单，工作可靠。4.1.2液压缸的速度和推力

对液压执行元件，其工作压力取决于负载，速度取决于流量。1、活塞式液压缸活塞式液压缸根据其使用要求不同分为单杆和双杆两种。

（1）单杆活塞缸无杆腔进油时：v1=qηv/A1=4qηv/πD2

F1=（p1A1-p2A2）ηm=π[（p1–p2）D2+p2d2]ηm/4

有杆腔进油时：v2=qηv/A2=4qηv/π（D2-d2）F2=（p1A2-p2A1）ηm=π[（p1–p2）D2–p1d2]ηm/4∵A1>A2

∴v1<v2F1>F2

故活塞杆伸出时，推力较大，速度较小活塞杆缩回时，推力较小，速度较大因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速活塞杆缩回时，适用于轻载快速速度比λv：（2）差动缸单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时称为差动连接。F3=p1（A1-A2）ηm

=πd2p1ηm/4

∵

v3=(q+q’)/A1=(qηv+v3A2)/A1

∴v3=q/(A1-A2)=4qηv/πd2在相同的工作压力和供油流量下，差动连接液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接大。所以差动连接可在不增加供油流量的前提下，实现快速运动。要使其反向运动，油路接法和非差动时一样。若要求机床往返速度相等，即v2=v3，4qηv/π（D2-d2）=

4qηv/πd2，于是有：（3）双杆活塞缸双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用力和速度相等。v=qηv/A=4qηv/(D2-d2),F=（p1–p2）

Aηm

=（p1–p2）(D2-d2)ηm

/4v—活塞（或缸筒）运动速度；Q—供油流量；F—活塞（或缸筒）上的作用力；D--活塞直径；d—活塞杆直径。

将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为活塞有效行程的三倍。一般多用于小机床(a）；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为液压缸有效行程的两倍适用于中型及大型机床（b）。2、柱塞缸自重只能单向运动，回程需靠外力<弹簧力需双向运动时，常成对使用。

动画演示

v=qηv/A=4qηv/πd2

F=pAηm=πd2pηm/43、其他液压缸（1）增压液压缸p2=p1A1/A2=p1D2/d2增压缸虽然增大了输出压力，但输出流量也减小了。（2）伸缩缸

动画演示（2）液压缸的组成液压缸主要由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置以及排气装置五个部分组成，也称缸体组件。2、液压缸的设计和计算

液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的。因此，首先要根据使用要求确定结构类型，再按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。（1）计算液压缸的结构尺寸①缸筒内径D的计算。a、根据最大总负载和选取的工作压力来确定时无杆腔进油时D=√4Fmax/πp有杆腔进油时D=√4Fmax/πp+d2b、根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定无杆腔进油时：D=√4qv/πv1

有杆腔进油时：D=√4qv/πv1+d2计算所得液压缸的内径（即活塞直径）应圆整为标准值

②活塞外径d。

原则：活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取液压缸的往复速度比有一定要求时用d=D√（λv-1）/λv计算所得活塞杆直径d亦应圆整为标准系列值。

③缸筒长度L。原则：由液压缸最大行程l、活塞宽度B、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定,为减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的20—30倍。L=l+B+M+N+C④最小导向长度H。H≥l/20+D/2缸筒壁厚δ校核方法薄壁缸体（无缝钢管）:当D/δ≥10时δ≥ptD/2[б]厚壁缸体（铸造缸体）:

当

D/δ＜10时

δ≥D/2[√（[б]+0.4py）/（[б]-1.3py）-1]液压缸其它部位尺寸的确定导向长度H≥L/20+D/2（L为液压缸最大行程）活塞宽度B=（0、6——1、0）D；A=(0.6—10)D（D<80mm）导向套滑动面长度AA=(0.6—1)d（D≥80mm）如装有隔套K时，C=H-（A+B）/2液压缸其它部位尺寸的确定活塞杆长度由L确定，必要时需进行稳定性验算。

当液压缸承受轴向压缩载荷时：

若l/d≤15时，无须验算验算l/d≥15时，可按材料力学有关公式进行缸体与端盖的连接形式法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。内半环—结构简单、紧凑、装卸半环连接<方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）

外半环内螺纹螺纹连接<>重量轻，外径小，但端部复杂，外螺纹装卸不便，需专用工具

焊接连接活塞和活塞杆的连接

∵工作压力、安装方式、工作条件的不同。∴活塞组件有多种结构形式。整体式：常用于小直径液压缸，结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换活塞和活塞杆的连接焊接式：同上锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配简单，但承载能力小，且需防止脱落螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆方便，但需防止螺母松动。半环式：常用于高压大负载或振动比较大的场合，强度高，但结构复杂，装拆方便。缓冲的必要性∵在质量较大、速度较高(v>12m/min），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。∴常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。液压缸的缓冲装置

缓冲原理利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。排气方法1排气孔油口设置在液压缸最高处2排气塞象螺钉（如暖气包上的放气阀）3排气阀使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。§4.2液压马达1、液压马达的特点将液体的压力能转换为旋转形式的机械能而对负载作功。

4.2.1液压马达概述液压马达和液压泵的区别

作用上—相反和液压泵的区别<结构上—相似（略有差别）

原理上—互逆按照转速分：高速—额定转速大于500r/min低速—额定转速小于500r/min按照输油方向能否改变：单向和双向

按排量分：定量和变量按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式按调节方式分：手动式和自动式，自动式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒流式等。按自吸能力分：自吸式合非自吸式

2、液压马达的分类p.V.q等与泵相似，其原则差别：泵—输出，马达—输入。液压马达转矩和机械效率：Tt=ΔpV/2πT=Ttηm=ΔpVηm/2π液压马达转速和容积效率：nt=q/vn=qηv/V

液压马达的输入功率Pr：Pr=pq液压马达的输出功率Po：Po=Tω=T2πn=ηPr液压马达的总效率η：η=ηmηvΔp指的是液压马达进出口的压力差，p为进口压力，q为流量。3、液压马达主要性能参数4.2.2、齿轮马达

1、齿轮马达的工作原理图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中P点为两齿轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达时,压力油分别作用在个齿面上。由图可知，在两个齿轮上各有一个使其产生转矩的作用力，两齿轮便按图示方向旋转，齿轮马达输出轴上也就输出旋转力矩。齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进油口大小相等。（2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直