04第四章 液压执行元件

七、多作用内曲线径向柱塞马达(internal curve motor) 1.工作原理 组成：缸体——Z个缸孔，径向布置； 柱塞-滚轮组件
凸轮环——x段相同的 进液区段 曲面 过渡区段 回液区段 配流轴——固定不动， 2x个窗口，x个进液，x 个回液。
2.特点 （1）排量大 v =（πd 2/4）sxyz s ——为柱塞行程； x ——为作用次数； y ——柱塞排数； z ——每排柱塞数 。 （2） 径向力平衡 （3）转矩脉动小，启动转矩大，能在 低速下稳定运转。 普遍用于工程、建筑、起重运输、煤 矿、船舶、农业等机械中。
9.最低稳定速度
指液压马达在额定负载下，不出现爬行的 最低速度。它越小系统的调速范围就越宽。 常用马达的最低稳定速度值如下： 多作用内曲线马达：0.1~1 rpm ； 曲柄连杆马达： 2~3 rpm ； 高速轴向柱塞马达：30~50 rpm ； 高速叶片马达：50 ~ 100 rpm ； 齿轮马达： 200 ~300 r/min 。
第二节 液压缸
液压缸将液压能转变为直线运动或摆动的 机械能。 一、液压缸的工作原理
基本组成： 缸筒、活塞、 活塞杆、端 盖、密封件。
二、液压缸的分类 1.按结构形式分： （1）活塞缸 又分单活塞杆缸、双活塞 杆缸 （2）柱塞缸 （3）摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶 片摆动缸 2.按作用方式分： （1）单作用液压缸 一个方向的运动 依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧 力、重力等实现；
9.多位液压缸
改变各油口的通断情况，即可得到四 种缸的伸出位置。
10.摆动式液压缸 通入液压油， 它的主轴能输出 小于360°的摆动 运动的缸称为摆 动式液压缸。
双叶片式
单叶片式
摆动角度一般小于150°。
摆动角度较大，可达300°。
输出转矩
T＝（R22－R12）Δpηmb /2
输出角速度 ω＝2qηv / b（R22－ R12） 常用于辅助装置，如送料和转位装置、液 压机械手及间歇进给机构。 11.液压缸的典型结构 缸体组件 包括缸筒、缸盖、缸底等零件。
则
活塞推力 F3＝ p1（A1－A2）ηm =d2p1 ηm /4
3.柱塞缸
柱塞与缸筒无配 合关系，缸筒内孔不 需精加工，只是柱塞 与缸盖上的导向套有 配合关系。 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动 时，需成对使用。 柱塞运动速度 v ＝ qηv /A＝ 4 qηv /πd 2 柱塞推力 F＝ pAηm＝p（πd 2 / 4 ）ηm
7.增速缸
柱塞固定在活塞 缸的缸筒上。当液压 油进入柱塞缸时，活 塞将快速运动（活塞 缸大腔必须补油）；当液压油同时进入柱塞 缸和活塞缸时，活塞慢速运动。

增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的 流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工 作速度。

8.串联液压缸
两缸的进油口相连，出油口也相连。 串联液压缸的输出力是两个缸输出力 的总和。 用于直径受限制，长度不受限制处。
六、曲轴连杆型径向柱塞马达(crankshaft piston motor
1.工作原理 组成： 配流轴 偏心曲轴
连一起
连杆 活塞 配流套 壳体
用球铰连， 均布 固定一起
2.结构特点和性能 （1）排量大； V =d2/4· · = d2 e z /2 2e z 式中 d——活塞直径； e——偏心距； z——每排的活塞总数。 （2）径向液压力不平衡； （3）扭矩脉动大； （4）摩擦副比较多； （5）结构简单，工作可靠，但体积重量较 大。
转子绕o1 低速自转，同 时o1绕定子中 心o2高速反向 公转。 公转与自 转的速比
排量VM=z2VP , 转矩 转速
2.特点 （1）定子采用装配式 结构； Mv、Mm （2）采用端面配流及 间隙自动补偿； （3）采用浮动联接。 行星转子式摆线马 达具有结构简单、体积
小、质量轻、转速范围大、低速稳定性好和 使用可靠等优点，因此应用比较广泛。
运动转变为齿轮的旋转运动。 输出转矩 输出角速度
TM＝Δ p（π / 8）D
ω ＝8 qη
v
2
D iη
m
/ πD
2
D
式中 Δ p 为缸左右两腔压力差，D 为活塞 直径，D i为齿轮分度圆直径。
6.增压缸
根据活塞杆的 力平衡关系可得 p1 A1 ＝ p2A2
小柱塞缸输出的压力
p2＝ p1A1/ A2 ＝p1 K 式中K——压力放大倍数（增压比）， K ＝A 1/ A 2 用在低压系统要求有局部高压油路的场合。
转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的 换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于高速 小扭矩、机械性能要求不严格的场合。 五、轴向柱塞马达 1.工作原理 2.结构特点 （1）轴向柱 塞泵和轴向 柱塞马达是互逆的。 （2）配流盘为对称结构。
作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马 达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾 角越大，产生的转矩越大，转速越低。
4.伸缩液压缸
它由两个或多个
活塞式缸套装而 成，前一级活塞 缸的活塞杆是后 一级活塞缸的缸
筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程， 当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。 除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩 液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力， 而双作用靠液压作用力。
5.齿条活塞缸 齿条活塞缸 是活塞缸与齿轮 齿条机构组成的 复合式缸。它将 活塞的直线往复
式中△p ——马达进出口的压力差 5.平均转速nM nM=qMt/VM=qMMv/ VM 6.平均输出转矩TM PMo= PMiM TM = △pqM M TM= △pqM M/ = △pnM VM M /2nM Mv = △pVM Mm/ 2 7. 起动性能 用起动扭矩和起动机械效率来衡量。 8.制动性能 通常用额定转矩作用下输出轴的滑转值表 征马达的制动性能。

向右运动速度 v1 ＝ qηv /A1＝ 4 qηv /πD 2 向右运动推力 F1＝ （A1p1 － A2p2）ηm 向左运动速度 v2 ＝ qηv /A2 ＝ 4 qηv /π（D 2－ d 2） 向左运动推力 F2 ＝（A2 p1 － A1p2）ηm
往返速比λv＝ v2 / v1
＝1/［1－（d /D）2 ］
式中η v为缸的容积效率，η m为缸的机 械效率

(2)单杆活塞缸差动连接的速度推力特性
单活塞杆缸两腔同时通 压力油，称为差动连接。差 动连接的缸只能一个方向运 动。
运动速度
v3＝（q ＋ q´）/ A1
＝（q ＋A2v3）/ A1
整理得：v3＝ q /（A1－A2）＝4 q /πd 2 如果要求 差动缸向右运动速度v3＝非差动 连接向左运动速度 v2
第四章 液压执行元件
液压执行元件是将液压能转变为机械能的 能量转换元件。分两类，一是液压马达，二是 液压缸。
第一节
液压马达
一、液压马达的分类与特点 1.分类 根据结构形式分为： 1）齿轮式马达； 2）叶片式马达；
3）柱塞式马达：径向柱塞式，轴向柱塞式。 根据转速高低分： 1）高速马达（n＞500rpm）：齿轮式，叶片 式，轴向柱塞式。转速高，转动惯量小，启动和 制动方便，控制灵敏度高。但需减速机构。称为 高速小扭矩液压马达。 2）低速马达（n≤500r.p.m）：径向柱塞式， 行星转子式摆线马达。排量大，体积大，转速低 （甚至几转），输出轴可以直接和工作机构连接， 不需减速装置。称为低速大扭矩液压马达。
活塞组件 包括活塞与活塞杆等零件。
1)缸筒与缸盖
2)活塞与活塞杆
3）密封装 置
4）缓冲装置
5）排气装置
6）液压缸安装 连接形式 脚架式，耳环式， 铰轴式。

v ＝ q / A ＝ 4 qηv /π（D 2－ d 2）
缸在左右两个方 向上输出的速度相等，
ηv为缸的容积效率。 F ＝ A（p1－ p2）ηm
＝π（D 2－d 2）（p1－ p2）ηm /4 缸在左右两个方向上输出的推力相等，ηm 为缸的机械效率。
2.单杆活塞缸 (1)单杆活塞 缸速度推力特性
（2）双作用液压缸 两个方向的运动都 依靠液压作用力来实现；
（3）组合缸 活塞缸与活塞缸的组合、 活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的 组合等。
三、液压缸基本参数的计算
1.双杆活塞缸

双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根 据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固 定式两种。
双杆活塞缸的速度推力特性
八、行星转子式摆线马达 1.工作原理（以BM型摆线马达为例） 组成： 转子（z1）——摆线 构成z2个 定子（z2，z2= z1+1）——圆弧 密封空间
辅助配流板——不动，有z2个孔，通z2个密 封空间； 配流盘——与转子同步转动，有2z1个孔， z1个通压力油， z1个回油； 补偿盘——固定不动，有z2个孔，其位置与 辅助配流板的孔错开，恒通回油。 花键轴——将转子的自转输出。
2. 理论输入流量qMt 马达在没有泄漏时， 达到要求转速所需进 口流量。 qMt = nMVM 3.实际输入流量qM和容积效率η MV qM = qMt +△q, △q——泄漏流量 η MV = qMt / qM=1- △q/ qM qM= qMt /η Mv = nMVM/η Mv 4.实际输入功率PMi、实际输出功率PMo和总 效率η M PMi= △pqM ， PMo=TM η M= PMo/ PMi= η Mvη Mm
三、齿轮马达 1.工作原理
2.结构特点
（1） 进出油口 相等，有单独的 泄油口； （2）为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； （3）为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。 用于高速小转矩的场合，如工程机械、 农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。
四、叶片马达 1.工作原理

2.结构特点
（1）进出油口相 等，有单独的泄油口； （2）叶片径向放置，叶片底部设置 有燕式弹簧； （3）在高低压油腔通入叶片底部的通 路上装有梭阀。