Chapter3HydraulicActuators

液壓執行元件3.1HydraulicMotors

液壓馬達3.2HydraulicCylinders

液壓缸（1）從原理上講，馬達和泵是可逆的。

泵－用電機帶動，輸出的是壓力能（壓力和流量）；

馬達－輸入壓力油，輸出的是機械能（轉矩和轉速）。（2）從結構上看，馬達和泵是相似的。

（3）馬達和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排油的。

泵－工作容積增大時吸油，減小時排出高壓油；

馬達－工作容積增大時進入高壓油，減小時排出低壓油。1.液壓馬達與泵的相同點

（1）泵是能源裝置，馬達是執行元件。（2）泵的吸油腔一般為真空，馬達排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒有特殊要求，進出油口尺寸相同。（3）泵的結構需保證有自吸（selfpriming）能力，而馬達無此要求。（4）泵一般是單向旋轉，馬達需要正反轉（內部結構需對稱）。（5）馬達起動時需克服較大的靜摩擦力，因此要求起動扭矩大；扭矩脈動小，內部摩擦小。（6）泵－希望容積效率高；馬達－希望機械效率高。2.液壓馬達與泵的不同點

一、液壓馬達特點及分類原理：與液壓泵有可逆性，輸出轉矩T和轉速n但因用途不同與泵結構上有些差別：馬達要求正反轉，其結構具有對稱性；對最低穩定速度有一定要求；不具備自吸能力，需要一定的初始密封。第一節液壓馬達1、特點【課堂練習】

外嚙合齒輪泵作馬達用，原進油口改作出油口，原出油口改作進油口，則馬達的轉向（）。

A.與作泵時轉向相同B.與作泵時轉向相反

C.轉向無法確定D.根本轉不起來B液壓泵和液壓馬達的圖形符號2、分類

ns＞500r/min為高速液壓馬達1）按轉速分為通常為徑向柱塞馬達。特點:輸入油液壓力高、排量大，體積大，轉速低。可靠性高，可在馬達軸轉速為10r/min以下平穩運轉，低速穩定性好，輸出轉矩大，可達幾百?！っ?。所以又稱低速大轉矩液壓馬達。通常為外嚙合齒輪式、雙作用葉片式和軸向柱塞式等。特點:轉速高（一般高于500r/min）、轉動慣量小、輸出轉矩不大，便于啟動和制動，靈敏度高。故又稱高速小轉矩液壓馬達。ns＜500r/min為低速液壓馬達齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結構分為二、液壓馬達工作原理1、齒輪馬達工作原理結構特點進出油口相等，有單獨的泄油口；為減少摩擦力矩，采用滾動軸承；為減少轉矩脈動，齒數較泵的齒數多。應用

由于密封性能差，容積效率較低，不能產生較大的轉矩，且瞬時轉速和轉矩隨嚙合點而變化，因此僅用于高速小轉矩的場合，如工程機械、農業機械及對轉矩均勻性要求不高的設備。齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結構分為（1）軸向柱塞馬達結構特點軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是互逆的配流盤為對稱結構應用

作變量馬達。改變斜盤傾角，不僅影響馬達的轉矩，而且影響它的轉速和轉向。斜盤傾角越大，產生的轉矩越大，轉速越低。能在低速下穩定運轉，普遍應用于工程、建筑、起重運輸、煤礦、船舶、農業等機械中。2、柱塞馬達工作原理齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結構分為3、葉片式液壓馬達結構特點：

進出油口相等，有單獨的泄油口；葉片徑向放置，葉片底部設置有預緊（燕式）彈簧；在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有單向閥。應用：

轉動慣量小，反應靈敏，能適應較高頻率的換向。但泄漏大，低速時不夠穩定。適用于轉矩小、轉速高、力學性能要求不嚴格，動作要求靈敏的場合。1.工作壓力與額定壓力工作壓力

是指液壓馬達實際工作時進口處的壓力；工作壓力p大小取決于馬達負載，馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差Δp；額定壓力

是指液壓馬達在正常工作條件下，按試驗標準規定能連續運轉的最高壓力。2.排量和理論流量

排量V

指液壓馬達軸轉一周由其各密封工作腔容積變化的幾何尺寸計算得到的油液體積；理論流量qt

指在沒有泄漏的情況下，由液壓馬達排量計算得到指定轉速所需輸入油液的流量。三、液壓馬達的基本參數和基本性能泵和馬達的排量標準系列

（單位：mL/r）

······，10，12.5，（14），16，（18），20，（22.5），25，（28），31.5，（35.5），40，

······，4000，（4500），5000，（5600），

6300，（7100），8000，9000，······。3.轉矩和轉速液壓馬達能產生的理論轉矩Tt

為：液壓馬達輸出的實際轉矩T為：液壓馬達的實際輸入流量為q時，馬達的轉速為：q=Vn,ω=2πnΔpq=Ttω低速穩定性爬行現象4.效率和功率容積效率：由于有泄漏損失，為了達到液壓馬達要求的轉速，實際輸入的流量q

須大于理論流量qt。容積效率為：機械效率：由于有摩擦損失，液壓馬達的實際輸出轉矩T一定小于理論轉矩Tt。因此機械效率為：液壓馬達的總效率為：液壓馬達輸入功率Pi

為：液壓馬達輸出功率Po為：式中，Δp—液壓馬達進、出口的壓力差；

ω、n—液壓馬達的角速度和轉速。5、調速范圍

最大轉速和最低轉速之比，越寬越好?！纠?】如圖所示為定量泵和定量馬達系統，已知泵的輸出壓力pp＝10MPa，排量Vp＝10mL/r，轉速np＝1450r/min，容積效率ηpv＝0.9，機械效率ηpm＝0.9，液壓馬達排量Vm＝10mL/r，容積效率ηmv＝0.9，機械效率ηmm＝0.9，泵出口與馬達進口間管道壓力損失為0.5MPa，其它損失不計，試求：（1）液壓泵的輸出功率Pop；（2）液壓泵的驅動功率Pip；（3）液壓馬達的輸出轉速

nM、轉矩TM和輸出功率Pom。

例題解：（1）液壓泵輸出功率Pop（2）液壓泵驅動功率Pip（3）液壓馬達輸出轉速nM液壓馬達輸出轉矩TM

液壓馬達輸出功率Pom

【例2】圖示系統中，已知泵的排量Vp＝40mL/r，轉速np=1450r/min，機械效率和容積效率均為0.9；變量馬達的排量范圍為Vm＝40~100mL/r，機械效率和容積效率為0.9，馬達的負載扭矩Tm＝40N·m。不計管道損失，試求：

1.泵的輸出流量q

p；2.馬達最大進口壓力pm；

3.馬達轉速nm的范圍；4.液壓系統的最大輸入功率Pi。解：1.泵的輸出流量

qp=np?Vp?ηpv

=1450÷60×40×10

-6×0.9=8.7×10-4（m3/s）=52.2L/min2.馬達的最大進口壓力pm

馬達的負載扭矩恒定，因此當馬達排量調至最小時，在馬達進出口兩端具有最大的壓力降。馬達出口直通油箱，其進口壓力即為馬達的進出口壓差，故有：3.馬達的轉速范圍系統的最大工作壓力低于溢流閥的調定壓力，在不考慮管道損失的情況下，油泵的輸出流量即為馬達的輸入流量。當馬達的排量調至最大時，其轉速最低：

nmmin=qp?ηmv/Vmmax

=8.7×10

-4×0.9÷(100×10

-6)

=7.83(r/s)=469.8rpm

馬達的排量調至最小時，其轉速最高為

nmmax=qp?ηmv/Vmmin=8.7×10

-4×0.9÷(40×10

-6)=19.575(r/s)=1174.5rpm

因