液压系统中执行元件的选择

液压系统中液压油的压力能最终转换成机械能，以使主机的工作装置克服负载阻力而产生运动，工作装置实现的运动有往复直线运动、转动或摆动，运动形式不同，选用的执行元件也不同。液压助力转向系统中使用了液压缸将液体的压力能转换成了机械能。

1.液压马达

液压马达和液压泵从工作原理上来说是一致的，都是通过密封工作腔的容积变化来实现能量转换。液压马达在输入的高压液体作用下，进液腔由小变大，直接或间接地对转动部件施加压力并产生转矩，以克服负载阻力矩，实现转动；同时，液压马达的回液腔由大变小，向油箱（开式系统）或泵的吸液口（闭式系统）回液，并降低压力。

从原理上来说，液压泵和液压马达可以通用，只是实际上由于各自的工作要求不同，为了更好地发挥其相应的工作性能，同形式的液压马达和液压泵在结构上往往又存在某些差别，因此除少数泵可当做马达使用外，一般情况下液压马达和液压泵不能直接互换。

液压马达按排量是否可变可分为定量马达和变量马达，表9-2所示为液压马达的图形符号。

表9-2 液压马达的图形符号

液压马达按结构可分为齿轮马达、叶片马达和柱塞马达。

为了适应正反转要求，齿轮液压马达在结构上应具有以下特点：进出油口大小相同、具有对称性；有单独的外泄油口将轴承部分的泄露油引出壳体外。

叶片式液压马达的体积较小，动作灵敏；但泄漏较大，效率较低，故适用于高速、低转矩以及要求动作灵敏的工作场合。

选用液压马达的主要依据应该是设备对液压系统的工作要求，如液压系统的工作压力；所使用的工作介质；对液压马达的转矩和转速的要求；对液压马达的体积、重量、价格、货源情况以及使用维护方便性等要求，以便确定液压马达的结构类型、基本性能参数和变量方式等。

液压马达的工作压力、输出转矩、转速范围、变量方式、重量等，均可从制造厂商的产品样本中查得。

一般情况下，不应使液压马达的最大转矩和最高转速同时出现。实际转速不应低于马达的最低转速，否则将出现爬行。当系统要求的转速较低，而低速马达在转速、转矩等性能参数不易满足工作要求时，可采用高速马达并增设减速机构。(www.xing528.com)

对于不能承受额外的轴向力和径向力的液压马达，以及液压马达虽然可以承受额外的轴向力和径向力，但负载的实际轴向力或径向力大于液压马达允许的轴向力或径向力时，应考虑采用弹性联轴器连接马达轴和工作机构。

2.液压缸

液压缸和液压马达同为执行元件，是将液压能转变为机械能的一种能量转换装置。与液压马达不同的是，液压缸将液压能转变成直线运动或摆动的机械能。液压缸结构简单，工作可靠，制造容易，做直线往复运动时，省去了减速机构，且没有传动间隙，传动平稳，反应快，因此在液压系统中被广泛应用。

根据常用液压缸的结构形式，可将其分为三种类型：活塞式、柱塞式和摆动式。活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构。汽车液压助力转向系统中使用的液压缸为单杆活塞式液压缸，如图9-8所示。

如图9-8所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。单杆活塞缸由于活塞两端有效面积不等。如果以相同流量的压力油分别进入液压缸的左、右腔，活塞移动的速度与进油腔的有效面积成反比，即油液进入无杆腔时有效面积大，速度慢，进入有杆腔时有效面积小，速度快；而活塞上产生的推力则与进油腔的有效面积成正比。

图9-8 单杆活塞式液压缸

如图9-8a所示，当输入液压缸的油液流量为q，液压缸进出口压力分别为p₁和p₂时，其活塞上所产生的推力F₁和速度v₁为

当油液从图9-8b所示的右腔（有杆腔）输入时，其活塞上所产生的推力F₂和速度v₂为

由式（9-3）～式（9-6）可知，由于A₁>A₂，所以F₁>F₂，v₁<v₂。若把两个方向上的输出速度v₁和v₂的比值称为速度比，可记做λ_v，则。因此，活塞杆直径越小，λ_v越接近于1，活塞的两个方向的速度差值也就越小，如果活塞杆较细，活塞两个方向运动的速度差值就较大，在已知D和λ_v的情况下，也就可以较方便地确定d。