流体传动与控制教案-液压执行元件.docVIP

液压执行元件 内容提要 液压执行元件包括液压泵和液压马达，其功能是将液体的压力能转变为机械能输出，驱动工作机构做功。二者的不同在于液压马达是实现连续的旋转运动，输出扭矩和转速；液压缸是实现往复直线运动（或往复摆动），输出力和速度（或扭矩和角速度）。本章主要介绍各类液压马达和液压缸的性能参数、结构特点和在系统中的应用等。章节最后介绍了。 基本要求、重点和难点 基本要求：通过学习，要求掌握液压马达和液压缸的性能参数、结构特点；了解液压缸的设计过程。 重点：掌握液压马达和液压缸的性能参数、结构特点。 难点：液压缸的设计计算。 4.1 液压马达 4.1.1液压马达的工作原理及分类 图4-1 图4-1 液压马达图形符号 a) 变量液压马达 b) 定量液压马达 与液压泵类似，液压马达按排量能否改变可分为定量马达和变量马达。液压马达一般双向旋转，也可以用于单向旋转。双向液压马达的图形符号如图4-1所示。 马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就成为马达。但由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。 4.1.2 液压马达的性能参数 1．工作压力和额定压力 马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力，其大小取决于马达的负载。马达入口压力和出口压力的差值称为马达的压差。在马达出口直接接油箱的情况下，为便于定性分析问题，通常近似认为马达的工作压力等于工作压差。 马达在正常工作条件下，按试验标准规定连续正常运转的最高压力称为马达的额定压力。 2．流量和排量 马达入口处的流量称为马达的实际流量。马达密封腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量，则。 马达的排量是指在没有泄漏的情况下，马达轴每转一周，由其密封容腔几何尺寸变化所计算得到的排出液体体积。 3．容积效率和转速 液压马达的理论流量与实际流量之比为马达的容积效率 （4-1） 马达的输出转速等于理论流量与排量的比值， （4-2） 4．转矩和机械效率 马达的输出转矩称为实际输出转矩，由于马达中存在机械摩擦，使马达的实际输出转矩小于理论转矩，若液压马达的转矩损失为，则。 马达的实际输出转矩与理论转矩之比称为马达的机械效率 （4-3） 设马达的进出口压力差为，排量为，则马达的理论输出转矩与泵有相同的表达形式，即 （4-4） 马达的实际输出转矩为 （4-5） 5．功率和总效率 马达的输入功率为 （4-6） 马达的输出功率为 （4-7） 马达的总效率等于马达的输出功率与输入功率之比，即 （4-8） 由上式可见，液压马达的总效率形式上等同于液压泵的总效率，都等于机械效率与容积效率的乘积。如图4-2所示是液压马达的特性曲线。 图4-2 液压马达特性 4.1.3高速液压马达 1．齿轮液压马达 图4-3 外啮合齿轮液压马达工作原理 外啮合齿轮液压马达工作原理如图4-3所示，图中Ⅰ为转矩输出齿轮，Ⅱ为空转齿轮，啮合点C至两齿轮中心的距离分别为和，当高压油进入马达的高压腔时，处于高压腔内的所有齿轮都受到压力油的作用，由于，所以相互啮合的两个齿面只有一部分处于高压腔。这样两个齿轮处于高压腔的两个齿面所受到的切向液压力，对各齿轮轴的力矩是不平衡的。两个齿轮各自受到不平衡的切向液压力，分别形成了力矩；同理，处于低压腔的各齿面所受到的低压液压力也是不平衔的，对两齿轮轴分别形成了反方向的力矩：。此时齿轮I上的不平衡力矩，齿轮Ⅱ上的不平衡力矩为。 所以在马达输出轴上产生了总转矩（式中为齿轮I和Ⅱ的节圆直径），从而克服负载力矩而按图中箭头所示方向旋转。随着齿轮的旋转，高压腔油液被带到低压腔排出，齿轮液压马达的排量公式同齿轮泵。 齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄口将轴承部分的泄漏油引出壳体外；为了减少起动摩擦力矩，采用滚动轴承；为了减少转矩脉动，齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。 齿轮液压马达由于密封性差，容积效率较低，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩，并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合高速小转矩的场合。一般用于工程机械、农业机械以