液压执行装置概要.pptx

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1、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两两 者者 存存 在在 某某 些些 差差 异异(6)液压马达必须具有较大的启动扭矩。液压马达液 压 泵(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

2、泵若将其当马达用，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。第1页/共43页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500r/min500r/min500r/min500r/min高速液压马达高速液压马达高速液压马达高速液压马达高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等特点:转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。500r/min500

3、r/min500r/min500r/min低速液压马达低速液压马达低速液压马达低速液压马达基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等特点:排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转)按按其其额额定定转转速速分分类类第2页/共43页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按按其其结结构构类类型型分分类类叶片式叶片式叶片式柱塞式柱塞式柱塞式柱塞式其他型式其他型式其他型式其他型式第3页/共43页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

4、构的类型和特点1排量、流量和容积效率马达的排量马达的排量马达的排量马达的排量：一般将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，：一般将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，：一般将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，：一般将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为称为称为称为马达的排量马达的排量马达的排量马达的排量V V V V根根据据液液压压动动力力元元件件的的工工作作原原理理可可知知，马马达达转转速速n n、理理论论流流量量 与与排排量量V V之之间具有下列关系间具有下列关系第4页/共43页4.1.1 液压马达液压马达4.1.1.1 液压马达

5、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，则有泄漏流量所以得到实际流量第5页/共43页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p，输入液压马达的流量为q，液压马达输出的理论转矩为Tt，角速度为w w。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

6、械功率，即p马达进、出口S之间的压力差第6页/共43页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由由于于液液压压马马达达内内部部不不可可避避免免地地存存在在各各种种摩摩擦擦，实实际际输输出出的的转转矩矩T T总总要要比理论转矩比理论转矩 T Tt t小些，即小些，即液压马达的机械效率，液压马达的机械效率，%。第7页/共43页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

7、第8页/共43页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5液压马达的转速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。n n液压马达的实际转速，液压马达的实际转速，r/minr/min；液压马达的容积效率，液压马达的容积效率，%。第9页/共43页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6最低稳

8、定转速最最最最低低低低稳稳稳稳定定定定转转转转速速速速是是是是指指指指液液液液压压压压马马马马达达达达在在在在额额额额定定定定负负负负载载载载下下下下，不不不不出出出出现现现现爬爬爬爬行行行行现现现现象象象象的的的的最最最最低低低低转转转转速速速速。所所所所谓谓谓谓爬爬爬爬行行行行现现现现象象象象，就就就就是是是是当当当当液液液液压压压压马马马马达达达达工工工工作作作作转转转转速速速速过过过过低低低低时时时时，往往往往往往往往保保保保持持持持不不不不了了了了均均均均匀匀匀匀的的的的速速速速度，进入时动时停的不稳定状态。度，进入时动时停的不稳定状态。度，进入时动时停的不稳定状态。度，进入时动时停

9、的不稳定状态。第10页/共43页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叶片当压力为当压力为当压力为当压力为p p p p的油液从进油口进入的油液从进油口进入的油液从进油口进入的油液从进油口进入叶片叶片叶片叶片1 1 1 1和和和和3 3 3 3之间时，叶片之间时，叶片之间时，叶片之间时，叶片2 2 2 2因两面因两面因两面因两面均受液压油的作用，所以不产生均受液压油的作用，所以不产生均受液压油的作用，所以不产生均受液压油的作用，所以不产生转矩。叶片转矩。叶片转

10、矩。叶片转矩。叶片1 1 1 1、3 3 3 3上，一面作用有上，一面作用有上，一面作用有上，一面作用有高压油，另一面作用有低压油。高压油，另一面作用有低压油。高压油，另一面作用有低压油。高压油，另一面作用有低压油。由于叶片由于叶片由于叶片由于叶片3 3 3 3伸出的面积大于叶片伸出的面积大于叶片伸出的面积大于叶片伸出的面积大于叶片1 1 1 1伸出的面积，因此作用于叶片伸出的面积，因此作用于叶片伸出的面积，因此作用于叶片伸出的面积，因此作用于叶片3 3 3 3上的总液压力大于作用于叶片上的总液压力大于作用于叶片上的总液压力大于作用于叶片上的总液压力大于作用于叶片1 1 1 1上的总液压力。于

11、是压力差使转上的总液压力。于是压力差使转上的总液压力。于是压力差使转上的总液压力。于是压力差使转子产生顺时针的转矩。子产生顺时针的转矩。子产生顺时针的转矩。子产生顺时针的转矩。第11页/共43页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叶片马达叶片叶片叶片叶片2 2 2 2、4 4 4 4、6 6 6 6、8 8 8 8两侧的压力相等，无转矩产生。两侧的压力相等，无转矩产生。两侧的压力相等，无转矩产生。两侧的压力相等，无转矩产生。叶片叶片叶片叶片3 3 3 3、7 7 7 7产生的转矩为产生的转矩为

12、产生的转矩为产生的转矩为T T T T1 1 1 1，顺时针方向为正假设马达出口压力为零，则，顺时针方向为正假设马达出口压力为零，则，顺时针方向为正假设马达出口压力为零，则，顺时针方向为正假设马达出口压力为零，则式中：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。第12页/共43页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叶片马达叶片叶片叶片叶片1 1 1 1、5 5 5 5产生的转矩为产生的转矩为产生的转矩为产生的转矩为 ，方向为逆时针方向，则，方向为逆时针方向，则，方向为逆时针

13、方向，则，方向为逆时针方向，则液压马达的理论流量()；q液压马达的实际流量，即进口流量。第13页/共43页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当压力油进入液压马达的高压腔之后，当压力油进入液压马达的高压腔之后，当压力油进入液压马达的高压腔之后，当压力油进入液压马达的高压腔之后，工作柱塞便受到油压作用力工作柱塞便受到油压作用力工作柱塞便受到油压作用力工作柱塞便受到油压作用力(pA(pA(pA(pA为油压为油压为油压为油压力，力，力，力，A A A A为柱

14、塞面积为柱塞面积为柱塞面积为柱塞面积)，通过滑靴压向斜盘，通过滑靴压向斜盘，通过滑靴压向斜盘，通过滑靴压向斜盘，其反作用力为其反作用力为其反作用力为其反作用力为N N N N。N N N N力分解成两个分力，力分解成两个分力，力分解成两个分力，力分解成两个分力，沿柱塞轴向分力沿柱塞轴向分力沿柱塞轴向分力沿柱塞轴向分力p p p p，与柱塞所受液压力，与柱塞所受液压力，与柱塞所受液压力，与柱塞所受液压力平衡；另一分力平衡；另一分力平衡；另一分力平衡；另一分力F F F F，与柱塞轴线垂直向，与柱塞轴线垂直向，与柱塞轴线垂直向，与柱塞轴线垂直向下，它与缸体中心线的距离为下，它与缸体中心线的距离为下

15、，它与缸体中心线的距离为下，它与缸体中心线的距离为 ，这个，这个，这个，这个力便产生驱动马达旋转的力矩。力便产生驱动马达旋转的力矩。力便产生驱动马达旋转的力矩。力便产生驱动马达旋转的力矩。第14页/共43页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

16、。第15页/共43页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：液压缸按其结构形式不同分为：摆动缸摆动缸柱塞缸柱塞缸活塞缸活塞缸第16页/共43页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(1)(1)双杆式活塞缸双杆式活塞缸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为式中式中 A A活塞的有效工作面积。活塞的有效工作面积。第17页/共43页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

17、类型和特点液压执行机构的类型和特点(2)(2)单杆式活塞缸单杆式活塞缸单杆式活塞缸由于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，记作第18页/共43页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(2)(2)单杆式活塞缸单杆式活塞缸单杆式活塞缸由于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，记作在已知D和时，可确定d值。第19页/共43页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)(3)差动缸差动缸差动缸差动连接时活塞推力

18、和运动速度为进入无杆腔的流量则由上式得：既：4.1.2 液压缸4.1.2.1 活塞式液压缸第20页/共43页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4.1.2.2 柱塞缸柱塞缸结构简图这这这这种种种种液液液液压压压压缸缸缸缸中中中中的的的的柱柱柱柱塞塞塞塞和和和和缸缸缸缸筒筒筒筒不不不不接接接接触触触触，运运运运动动动动时时时时由由由由缸缸缸缸盖盖盖盖上上上上的的的的导导导导向向向向套套套套来来来来导导导导向向向向，因因因因此此此此缸缸缸缸筒筒筒筒的的的的内内内内壁壁壁壁不不不不需需需需精精精精加加加加工工工工，它它它它特特特特别别别别适适适适用用用用于于于于

19、行行行行程程程程较较较较长长长长的的的的场场场场合。合。合。合。第21页/共43页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4.1.2.3 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，其值为式中K增压比，代表其增压程度双作用增压缸第22页/共43页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4.1.2.3 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。其值为式中 ii级活塞缸

20、。第23页/共43页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4.1.2.3 其他液压缸(3)齿轮缸齿轮缸第24页/共43页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1耳环；2螺母；3防尘圈；4、17弹簧挡圈；5套；6、15卡键；7、14O形密封圈；8、12Y形密封圈；9缸盖兼导向套；10缸筒；11活塞；13耐磨环；16卡键帽；18活塞杆；19尼龙衬套；20缸底双作用单活塞杆液压缸第25页/共43页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空心双活塞杆式液压缸

21、的结构1、15活塞杆；2堵头；3托架；4、17V形密封圈；5、14排气孔；6、19导向套；7O形密封圈；8活塞；9、22锥销；10缸体；11、20压板；12、21钢丝环；13、23纸垫；16、25压盖；18、24缸盖第26页/共43页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(a)法兰连接式；(b)半环连接式；(c)螺纹连接式；(d)拉杆连接式；(e)焊接连接式1缸盖；2缸筒；3压板；4半环；5防松螺帽；6拉杆缸筒和缸盖结构第27页/共43页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(a)螺母连接(b)卡环式连接(c)卡

22、环式连接(d)径向销式连接常见的活塞组件结构形式(a)1活塞杆；2螺母；3活塞；(b)1弹簧卡圈；2轴套；3半圆环；4活塞；5活塞杆；(c)1活塞杆；2密封圈座；3活塞；4半圆环；(d)1锥销；2活塞；3活塞杆第28页/共43页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(a)间隙密封；(b)摩擦环密封；(c)O形圈密封；(d)V形圈密封密封装置第29页/共43页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 缓冲装置液压缸的缓冲装置1节流阀第30页/共43页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 排气装置放气装置1缸盖；2放

23、气小孔；3缸体；4活塞杆第31页/共43页4.3 液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)结构强度、刚度的计算和校核。(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。液压缸的设计内容和步骤如下第32页/共43页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的结构尺寸主要有液压缸的结构尺寸主要有3 3个：个：缸筒内径缸筒内径D D、活塞杆外径、活塞杆外径d d和缸筒长度和缸筒长度L L。第33页/共43页4.3 液压缸主要尺

24、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4.3.1.1 缸筒内径D根据负载和工作压力的大小确定根据负载和工作压力的大小确定根据负载和工作压力的大小确定根据负载和工作压力的大小确定D D D D。1以无杆腔作工作腔时以无杆腔作工作腔时2以有杆腔作工作腔时以有杆腔作工作腔时式中 p1液压缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax最大作用负载。第34页/共43页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4.3.1.2 活塞杆直径d活活塞塞杆杆外外径径d d通通常常先先根根据据满满足足速速度度或或速速度度比比

25、的的要要求求来来选选择择，然然后后再再校校核核其其结结构构强强度度和和稳稳定定性性。若若速速度度比比为为 v v，则则该该处处存存在在一个带根号的式子一个带根号的式子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)D5MPap17MPa时，d=(0.60.7)DP17MPa时，d=0.7D第35页/共43页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4.3.1.4 最小导向长度的确定油缸的导向长度K隔套对对对对于于于于一一一一般般般般的的的的液液液液压压压压缸缸缸缸，其其其其最最最最小小小小导导导导向向向向长

26、长长长度度度度应应应应满足下式满足下式满足下式满足下式式中 L液压缸最大工作行程，m；D缸筒内径，m。第36页/共43页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4.3.1.4 最小导向长度的确定一般导向套滑动面的长度一般导向套滑动面的长度A A，在，在D D80mm80mm时取时取A A=(0.6=(0.61.0)1.0)D D；在在D D80mm80mm时取时取A A=(0.6=(0.61.0)1.0)d d；活塞的宽度；活塞的宽度B B则取则取B B=(0.6=(0.61.0)1.0)D D。为保证最小导向长度，过分增大。为保证最小导向长度，

27、过分增大A A和和B B都是不适宜的，最都是不适宜的，最好在导向套与活塞之间装一隔套好在导向套与活塞之间装一隔套KK，隔套宽度，隔套宽度C C由所需的最小导由所需的最小导向长度决定，即向长度决定，即第37页/共43页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 液压缸壁厚的确定当D/10时为薄壁，壁厚按下式进行校核式中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

28、第38页/共43页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4.3.2.1 活塞杆直径校核活塞杆的直径活塞杆的直径活塞杆的直径活塞杆的直径d d d d按下式进行校核按下式进行校核按下式进行校核按下式进行校核式中 F活塞杆上的作用力；活塞杆材料的许用应力，=b/1.4。第39页/共43页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4.3.2.2 液压缸盖固定螺栓直径校核液压缸盖固定螺栓直径按下式计算液压缸盖固定螺栓直径按下式计算式中 F液压缸负载；Z固定螺栓个数；k螺纹拧紧系数，k=1.121.5；=s/(1.22.5)s材料的

29、屈服极限。第40页/共43页思考题思考题1叶片泵与叶片马达能互相代替使用吗？试分析它们的结构差别。2为什么排量是马达的重要参数？它有何意义？3某径向柱塞马达的平均输出扭矩T=250Nm，工作压力p=10MPa，最小角速度min=2(2/60)rad/s，最大角速度max=300(2/60)rad/s，容积效率v=0.94。试求所需最小流量和最大流量。4某液压马达排量V=80/(2)mL/rad，负载扭矩T=50Nm时，测得其机械效率为0.85。将此马达作泵使用，在工作压力p=4.62MPa时，其机械损失扭矩与上述液压马达工况相同，求此时泵的机械效率。5某泵当负载压力p=8MPa时，输出流量为96L/min，而负载压力p=10MPa时，输出流量为94L/min。用此泵带动一排量V=80/(2)mL/rad的液压马达。当负载扭矩T=120Nm时，液压马达机械效率为0.94，其转速为1100r/min。试求此时液压马达的容积效率。第41页/共43页思考题思考题6如图所示，两结构尺寸相同的液压缸，A1100cm2，A280cm2，p10.9MPa，q112L/min。若不计摩擦损失和泄漏，试问：(1)两缸负载相同(F1=F2)时，两缸的负载和速度各为多少？(2)缸1不受负载，缸2能承受多少负载？(3)缸2不受负载，缸1能承受多少负载？第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页