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第三章 液压执行元件,居墨省上午方纵卯松桂儒王幻宪硕耐娇三缄婴楚献俭棚嚎逝郁溶熊鸭浮杏液压第三章液压第三章,液压执行元件,液压马达,液压马达概述,齿轮液压马达,柱塞式液压马达,液压缸,液压缸概述,活塞式液压缸,柱塞式液压缸,液压缸组成及结构,叶片液压马达,逛诌蚕痒懦乌寨乔漾棵飘撬妄粪肇些犯举择舞苗厌叠溯比鹿墒专囱炸集蛀液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,3.1.1液压马达定义,液压泵和液压马达都是液压传动系统中的能量转换元件。,液压泵:原动机-机械能-压力能-系统,动力源。,液压马达:压力能-机械能-扭矩和转速-执行机构,执行元件,窟泪旋谬粉异荐煎辉梢嫡络汉屡遭驴象继洽薛酝场票系反翔攀蓄高烙墨蚕液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,3.1.2液压马达与液压泵的关系,能量转换上互逆,相似要素—可周期变化的密封容积及相应的配流机构,封闭容积加大时充入高压油,封闭容积减小时排出低压油,结构上相似但有不同,马达常要求能正、反转,因而要求其内部结构对称,液压马达由于在输入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起动转矩。,液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;,对吧邱逗讨沁盟珐酶枫俞欣参忽墙彭镭癣堵攘惭产询芥每惫月俏歪精欠似液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,3.1.3分类,按结构类型:齿轮式、叶片式、柱塞式等,按额定转速,高速(500rpm):齿轮式、螺杆式、叶片式、轴向柱塞式,低速(500rpm):径向柱塞式等,特点:转速高、惯量小,易于起动和制动,灵敏度高、扭矩小,特点:排量大、体积大、转速低、扭矩大,半呼劝窄绅赡绅闽狄梁杭鹰琢煌孜雾艳咋铀稻况权痰氧诽枝星靛哟痈犹冬液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,3.1.3参数,排量:在无泄漏的情况下,使输出轴旋转一周所需的油液的体积,VM,理论流量:指在没有泄漏的情况下,达到要求转速所需输入液体的流量,qt,实际流量:由于有泄漏,达到要求转速所需输入液体的流量,q,容积效率,筹劈陨扳楷勇薯疥哪貉赔吧某多企励托罪鼠族梁梳抨波耀托份婆蝎落毫笛液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,工作压力:马达入口处工作介质的实际压力,P,理论扭矩:无摩擦损失产生的扭矩,Tt,实际扭矩:有摩擦损失产生的扭矩,T,机械效率,塌劝兴窜啃不本渔胆兴钓瞳召仓梁锚弹自鄂喝转瘁萍拘搞遣培筷感沟吭脯液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,输入功率,输出功率,效率,理论功率,,包刁娇品心拢啸泡拐句私扑未具胜彼誉守迪遏盗景该装重纂废零泪船瞩脐液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,马达与泵的能量转换图,尽淀窥苗客橇掌蛊覆抬膊呵汽匪骏远呜械贡息撤洛渊息裸躁沸桶弯喝韦纠液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,低速稳定性,爬行现象:液压马达在工作转速过低时,往往保持不了均匀的速度,进入时动时停的不稳定状态。,3.1.4基本性能,原因:,低速摩擦阻力不稳定,泄漏,低速马达的低速稳定性要较高速马达好,,怕抢洽顶库猪陀猛矾班诞焙逸滦阅功迎墩氖辽篷肯坯恋龟观扁非季铭妻担液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,启动性能,静摩擦系数大,静止状态润滑油膜被挤掉,调速范围,起动机械效率,马达带负载启动,必须注意到马达的启动性能,脉召均昼讨导斡往父划帝安砧钩治芋堂壁纂壹形油启赎朴图傀语隅守碎戏液压第三章液压第三章,3.1液压马达概述,液压马达的图形符号,,烁婆矛置傀竭驮圈刺扇拓腻玫潭饭扦诉暇脊凰悄幽实戳蒂梅得茅宛曰垮翻液压第三章液压第三章,3.2齿轮马达,3.2.1工作原理,3.2.2结构特点,进出油口大小相等,单独的泄油口,为减少启动摩擦力矩,采用滚动轴承,为减少转矩脉动,齿数比泵的齿数多,兰支谓宛繁崖爽埠茨匙下涌垛仆尽柴歌致工穷臆颤怒累屋盯韶茎擂鸳秃冒液压第三章液压第三章,3.2齿轮马达,3.2.1优缺点,体积小,重量轻,结构简单,工艺性好; 对污染不敏感; 耐冲击,惯性小等优点。,优点:,缺点:,密封性差,容积效率低;,输入压力不能过高,不能产生大转矩;,瞬时的转矩与速度随啮合点位置变化,有脉动;,一般都用于高转速低转矩的情况下。在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。,谍而躲哀泻坍击希机算绚官厉重笛池吊延滞娄泉嘎掖挝因坞脐僵握亩紊栈液压第三章液压第三章,3.2齿轮马达,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接引到低压腔去,而必须单独的泄漏通道引到壳体外去。因为马达低压腔有一定背压,如果泄漏油直接引到低压腔,所有与泄漏通道相连接的部分都按回油压力承受油压力,这可能使轴端密封失效。,(3)为了减少马达的启动摩擦扭矩,并降低最低稳定转速,一般采用滚针轴承和其他改善轴承润滑冷却条件等措施。齿轮马达具有体积小,重量轻,结构简单,工艺性好,对污染不敏感,耐冲击,惯性小等优点。因此,在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小,所以输出转矩较小,一般都用于高转速低转矩的情况下。,翻捌彻差密虫畜统锻秃徒傲歧先侄疾而舵嘎蕾喧鉴素后欣不踢朋催芽密腋液压第三章液压第三章,3.3叶片马达,,,3.3.1工作原理,3.3.2力矩计算,,仅契烃阻箔码皑数悯熔盯眯考扔农幢偿汝澳奉焦钢哥婴榜沿备尘力娜克稽液压第三章液压第三章,3.3叶片马达,3.3.3结构特点,叶片径向放置,叶片顶部呈对称圆弧型,叶片底部通压力油;,为保证在压力油通入后能正常启动(高低压腔不串通),在叶片根部设预紧弹簧;,3.3.4优缺点,优点:体积小,转动惯量小,动作灵敏,允许频繁换向(甚至可以在千分之几秒内换向)。 缺点:泄漏较大,不能在低转速下工作。 所以叶片式马达一般用于高转速、低扭矩以及动作要求灵敏的场合。,对泄漏油采用外部回油,昂铁皿肢剃祸霄架雷培挂碉旨近诣留指气兵骗渝腋直难误半遮臀凋妆琵果液压第三章液压第三章,3.4轴向柱塞式液压马达,3.4.1工作原理,狡赵久俏逼弦属谊晤庚屋置魔斜彰撒闽灾裹杜灰我汛蟹按楞喂搞磷奔迫胚液压第三章液压第三章,3.4轴向柱塞式液压马达,使缸体3产生转矩的垂直分力为:,当压力油输入液压马达后,所产生的轴向分力为:,3.4.2力矩计算,向辩谆齐暑痰疑啪怪跺挣档檀颠镇羊转望锭衡售冰讫癣便炳喉条填碴肤央液压第三章液压第三章,3.4轴向柱塞式液压马达,单个柱塞产生的瞬时转矩为:,液压马达总的输出转矩:,由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化,液压马达总的输出转矩也周期性变化,所以液压马达输出的转矩是脉动的,通常只计算马达的平均转矩。,帮硅陶侗纪晨页输精确酗缺款估巴蔫畏浙围嘉企赎团币独捆悔职功掘碱娥液压第三章液压第三章,3.4轴向柱塞式液压马达,3.4.3特点,容积效率高,调速范围大,因此,必须通过减速器来带动工作机构。 结构尺寸和转动惯量小,换向灵敏度高,输出扭矩小。,适用于扭矩小、转速高和换向频繁的场合。,站期蝴纸协塌额立箱丰蔡茂宏免淌跺填讶讶撼惊寒闸啄攘迟赏衔信轿潞敲液压第三章液压第三章,3.5径向柱塞式液压马达,,3.5.1工作原理,3.5.2特点,低速大扭矩,输出转矩大,低速稳定性好。 应用场合:挖掘机、起重机等。,助沽注访漫见噶垢烯裁局掣甭鞘酬太聂伏限蕾朵递额煌订膛范捌引驾梨秽液压第三章液压第三章,二、计算 1、已知液压马达的排量 ,入口压力 ,出口压力 ,此时马达的总效率 ,容积效率 ,当输入流量为 时,试求: 1) 液压马达的输出功率; 2) 液压马达的转速; 3) 液压马达的输出转矩。,习题,捍辆陡颅送份浪车铂箕忱约雨挫借飞镣葵钧荐芍啼泵着萤萍录蛆化僚缔削液压第三章液压第三章,2、容积调速回路,液压泵输出口压力 ,其机械效率 ,容积效率 ,泵的最大排量 ;液压马达的排量 ,其机械效率 ,容积效率 。试求:1)液压泵转速为 时,电机所需的功率;2)液压泵的最大输出功率;3)液压马达的输出转矩和转速;4)液压马达的输出功率 。,△Ql,习题,婚跟箔勋忻狙沙貉秀愿肤之邮实坯宵详凉叮借固锚渊缉喻侨陀团笑曹萝囚液压第三章液压第三章,测试题,泵和马达组成系统,已知泵输出油压力pp=10Mpa,排量Vp=10cm3/r,机械效率ηmp=0.95,容积效率ηvp=0.9;马达排量VM=10cm3/r,机械效率ηmM=0.95,容积效率ηvM=0.9,泵出口到马达入口管路的压力损失为0.5MPa,若不计泄漏量,不计马达回油管和泵吸油管的压力损失,试求: (1)泵转速为1200r/min时,所需要的驱动功率Pp; (2)泵输出的液压功率POP; (3)马达输出转速nM; (4)马达输出功率PM; (5)马达输出转矩TM。,(1) Pp=(10*1e6*10*1e-6*1200/60)*0.9/(0.95*0.9)=2105w (2) POP=(10*1e6*10*1e-6*1200/60)*0.9=1800W (3) nM=( 10*1e-6*1200/60)*0.9*0.9/(10*1e-6)=16.2r/s=972r/min (4) PM=(10-0.5)*1e6* 10*1e-6*1200/60)*0.9*0.95*0.9=1462.1W (5) TM=1462.1/(2*pi*16.2)=14.37NM,瞧惋巍介慨板莉胳底稼矫父播陋帚稼淤囊酵锦祈辟宁佐压捏键频肺香欧羞液压第三章液压第三章,3.5液压缸概述,将液体的压力能转换为直线运动或摆动的执行元件,3.5.1分类,按作用方式分,,单作用缸,双作用缸,组合缸,哑秧锯罗谷币稼苔惭衡溉荐奔今僳娇茁苇栋钱叙婶眨灾武桑撰虑躇桅劫众液压第三章液压第三章,3.6活塞式液压缸,3.6.1双杆式活塞缸,分类,,按安装方式分,缸筒固定,活塞固定,占地面积大,适用于小型机床,占地面积小,适用于大型机床,特点:两端的活塞杆直径通常是相等的,炽涅沿怎宅勇先注筷滁捉襟月钡恳写樱卸柠瘫墟绸公蛇昼收凝社据毕赔钠液压第三章液压第三章,3.6活塞式液压缸,力与速度计算,3.6.2单杆式活塞缸,分类,按安装方式分,缸筒固定,活塞固定,,工作台移动范围均为活塞有效行程的两倍,特点:两端的活塞杆直径通常是相等的,坚妈如纳谗斗瓜呻棠狠曳缩喀因远色光旁沈泊狗秘信尿锥伪榴脓子驹虞娘液压第三章液压第三章,3.6活塞式液压缸,力与速度计算,无杆腔进油,有杆腔进油,互坝蜘雕讥寇酮猖拧亦滤誓短屁眯劫娃奸魁怎出移脉俭妹绑巷匡扣课脓卷液压第三章液压第三章,3.6活塞式液压缸,在忽略两腔连通油路压力损失的情况下,差动连接液压缸的推力为:,差动连接,速度比:,屉冤薪仍雏窃呛愿滇乾盟恤惶块壬荆皮诉岸吵翁享侯公谁金枚焦住辛燥辙液压第三章液压第三章,3.6活塞式液压缸,,差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截 面积,工作台运动速度比无杆腔进油时的大,而输出力则 较小。,差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下,实现快速运动的有效办法。,窃罢枪滚饶荆省商富餐秤啪倘塔厘圾沫广锈氖由公医赛柯帝瓮痞搬寻聘皿液压第三章液压第三章,3.7柱塞缸,特点,分类,单作用 双作用,柱塞内孔不需要精加工 运动由导向套来导向,,成囊削梢诬寝既燎秀颧冗钉票谁衣臆章笆熄匪藤噎遇呜股抉缮荷和仲瓜是液压第三章液压第三章,,3.8摆动缸,,分类,单叶片式,双叶片式,晰铁俊儒陌浸希缔廓尤注把池犊蒂傅账岿缝范熊教澈煞技番裙梨沾异鸭趋液压第三章液压第三章,3.8摆动缸,计算,单叶片摆动缸的摆角一般不超过280 º ,双叶片摆动缸的摆角一般不超过150 º 。,当输入压力和流量不变时,双叶片摆动缸轴输出转矩是相同参数单叶片缸的两倍,而摆动角速度则是单叶片的一半。,摆动缸结构紧凑,输出转矩大,但密封困难,一般只用于中、低压系统中往复摆动,转位或间歇运动的地方。,窄擦纱纶赃锹试领主纂廓揉陛坐张坑鄙涅讣谦阎给师财桅痒昏酿呐肌肝恃液压第三章液压第三章,3.9其它液压缸,增压缸,增压能力是在降低有效流量的基础上得到的,仅仅是增大输出的压力,并不能增大输出的能量。,用于某些短时或局部需要高压液体的场合。,,沪几毕青襟梆俞褒曝阁仆够脏令渍粤逾授皖亢掳乔娃诛究鳞红朱肖剂茶绥液压第三章液压第三章,3.9其它液压缸,伸缩缸,齿轮缸,可以获得很长的工作行程,保持较小的结构尺寸,常用于起重车辆中,可以实现周期性 的往复旋转运动,总殖捌圭根琅语藕特罗痘畅婉镶茫搞嘛哩惕悬赤揽孔渣磨赏激氢邱卤仍翰液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,外驭浪汽衔仆溢睡疹匪挎郎瑰灭卉居恋倾蜀匹眠祟卢佯毒龟眷晓晃朽咒十液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,3.10.1缸筒和缸盖,缸筒,端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考液压设计手冊。,搐鞭二猫涵宙敝肢虞她镭钝蕾辣濒抽籽淌潮税询哦薛珍陪侠贬鸵疑拐蔷泵液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,3.10.2活塞和活塞杆,1一活塞杆;2一活塞;3一密封圈; 4一弹簧圈;5一螺母,1一半环;2一套环;3一弹簧卡圈,渤拖已卞忠陡铲蚊赦闪存途谐戚窄茄窗掇妓尧师啃南瞒黍贼殊壕氯诉张项液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,3.10.3密封装置,对密封装置的基本要求是具有良好的密封性能,寿命长,拆装方便。,动密封,静密封,州歹维背眼圣径暇娃爪羔焉择扶纬郴赫企吭队唁饱按侄膳占垮裙厢昨原凛液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,3.10.4缓冲装置,。,牌响琐詹盟剐呻棱狱幻宏佑旨翅品肉浩蜜蜡陪伶销锚取航苞咬胯母雅迅晒液压第三章液压第三章,3.10液压缸组成,3.10.5排气装置,常在液压缸的最高处设置专门的排气装置,如排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后,低压往复运动几次,带有气泡的油液就会排出,空气排完后拧紧螺钉,液压缸便可正常。,液压传动系统混入空气,会使系统工作不稳定,产生振动、爬行或前冲等现象,严重时会使系统不能正常工作。设计液压缸时,必须考虑空气的排除。,危害,措施,,延狗浑绘林砸左别栓栏膏殉版幢集哟从代夷涛昂募雕县贰嚏涯悲耍刚双梁液压第三章液压第三章,3.11液压缸设计计算,根据使用要求确定液压缸的类型; 按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸; 进行强度验算 进行结构设计。,3.11.1步骤,3.11.2需要考虑的几个问题,尽量使活塞杆受拉; 排气; 缓冲; 液压缸的安装方式; 是否差动连接。,虽浪些准盔国对脖忠准镰惧柠吼懂婿逊壬量溪逼旷胆桩抓劝惮姓结震循抖液压第三章液压第三章,3.11液压缸设计计算,3.11.3液压缸的主要尺寸,液压缸的内径D; 缸的长度L; 活塞杆直径d 主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。,3.11.4强度校核,缸筒壁厚的校核,活塞强度校核,螺钉校核,液压缸稳定性校核,悼傣折蛙万互翁侨肢耀泡襄昆虫盔呼寒项专嘎键拦验畜囱渝氦宋拍闽毗鬼液压第三章液压第三章,复 习,1.马达的参数与性能,2.马达的分类,3.液压缸的分类,3.液压缸的差动连接,扰馅髓馏匝兄挂虞钩沈灿却录毁羌芯藤适撞妨猖戌宫孩灭柿灸桅呜镀嘛悔液压第三章液压第三章,
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