液壓馬達(dá)與液壓缸

1、第四章 液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)和液壓缸總稱液動(dòng)機(jī)或液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 其功用是將液壓 泵供給的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出， 驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。 二者的不同 在于：液壓馬達(dá)是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出機(jī)械能的形式是扭矩和轉(zhuǎn)速； 液壓缸是實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)），輸出機(jī)械能的形式是力 和速度（或扭矩和角速度）。液壓馬達(dá)又稱油馬達(dá)，液壓缸又稱油缸 第一節(jié) 液 壓 馬 達(dá)一、概述（一）液壓馬達(dá)的基本工作原理 液壓馬達(dá)和液壓泵一樣， 都是依靠密封工作容積的變化實(shí)現(xiàn)能量 的轉(zhuǎn)換，同樣具有配流機(jī)構(gòu)。液壓馬達(dá)在輸入的高壓液體作用下，進(jìn) 液腔由小變大，并對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件產(chǎn)生扭矩，以克服負(fù)載阻力矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn) 動(dòng)；同時(shí)馬達(dá)的回液腔

2、由大變小，向油箱（開式系統(tǒng)）或泵的吸液口 （閉式系統(tǒng)）回液，壓力降低。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)類型的液壓馬達(dá)，其扭 矩產(chǎn)生的方式也不一樣，這將在后續(xù)內(nèi)容中介紹。從理論上講，除閥式配流的液壓泵外（具有單向性），其他形式 的液壓泵和液壓馬達(dá)具有可逆性，可以互用。實(shí)際上，由于使用目的 和性能要求不同同一種形式的泵和馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上仍有差別。液壓馬達(dá)的分類依據(jù)與液壓泵相同。 除此以外， 還可按轉(zhuǎn)速的大 小將馬達(dá)分為高速和低速兩大類。一般認(rèn)為，額定轉(zhuǎn)速高于 500 r/min 的屬于高速馬達(dá)，低于500 r/min的屬于低速馬達(dá)。高速馬達(dá)常用的結(jié)構(gòu)形式有齒輪式、 葉片式和軸向柱塞式等。 它 們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動(dòng)

3、慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)速和換 向靈敏度高，輸出扭矩較小，故又稱高速小扭矩馬達(dá)。低速馬達(dá)主要 的結(jié)構(gòu)形式有各種徑向柱塞式馬達(dá)和行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)。 其主要特 點(diǎn)是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速小，因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，而不需 要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，這類馬達(dá)輸出扭矩很大，故又稱 低速大扭矩馬達(dá)。（二）液壓馬達(dá)的基本性能參數(shù) 液壓馬達(dá)的性能參數(shù)有壓力、輸入流量、排量、扭矩、功率和效 率等，而基本參數(shù)是排量、扭矩和轉(zhuǎn)速。1排量液壓馬達(dá)排量的含義與液壓泵的排量相同。 排量是液壓馬達(dá)工作 能力的重要標(biāo)志，在相同功率的條件下，馬達(dá)排量不同，則輸出參數(shù) 扭矩和轉(zhuǎn)速的大小也不同， 高速小扭矩馬達(dá)的排量小

4、， 而低速大扭 矩馬達(dá)的排量大，這將在下述關(guān)系式中清楚地看到。2扭矩液壓馬達(dá)輸入功率為.pQs，輸出功率為2二nM J，若不考慮損失，則二者必然相等，由此可得出馬達(dá)的理論輸出扭矩Mi為PQs：pqIvl 12irn2 兀（4一 1）考慮功率損失，則馬達(dá)的實(shí)際輸出扭矩Ms為Ms/Pq52兀式中 P液壓馬達(dá)進(jìn)出口壓力差；q液壓馬達(dá)的理論排量； Qs液壓馬達(dá)的實(shí)際輸入流量；液壓馬達(dá)的機(jī)械效率3.轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)速ni（4一 2）n Qsn- q考慮容積損失，則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速（4 一 3）ns為n = Qsq sq式中r液壓馬達(dá)的容積效率4.效率1）容積效率r（4一 4）容積效率等于液壓馬

5、達(dá)理論輸入功率 （巾Qs）之比，即C pQi）與實(shí)際輸入功率n - 21r _Qs式中Qi液壓馬達(dá)的理論輸入流量。（4 一 5）容積效率直接影響馬達(dá)的制動(dòng)性能。如果容積效率低，即泄漏大, 則制動(dòng)性能就差，在負(fù)載作用下，馬達(dá)要反轉(zhuǎn)2）機(jī)械效率j機(jī)械效率等于液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出功率 （2二nM s）與理論輸出功率 （2二nMJ之比，即廠嚴(yán)（4一 6）M1機(jī)械效率直接影響馬達(dá)的啟動(dòng)性能，如果機(jī)械效率高，即摩擦阻力小，就可增大馬達(dá)的啟動(dòng)扭矩。3）總效率總效率等于液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出功率（2二nM s）與實(shí)際輸入功率3C：pQs）之比，即（4 一 7）二、高速小扭矩液壓馬達(dá)（一）齒輪式液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá)的基本

6、結(jié)構(gòu)與齒輪泵相同。 如圖4一 1所示，兩齒輪的嚙 合點(diǎn)為k，齒輪Oi與輸出軸相連，不參加嚙合的齒谷，其兩側(cè)齒廓所 受的液壓作用力大小相等，方向相反，互相平衡。參加嚙合的齒谷中， 齒面ka所受的液壓作用力將對(duì)齒輪 Oi產(chǎn)生逆時(shí)針扭矩；齒面cd和kd 大小不等，其液壓作用力的差值對(duì)齒輪O2產(chǎn)生順時(shí)針扭矩，并通過嚙 合點(diǎn)傳遞到齒輪Oi上。所以馬達(dá)的輸出軸扭矩是兩個(gè)齒輪產(chǎn)生扭矩之 和，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。9圖4- 1 齒輪馬達(dá)工作原理為適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的要求，馬達(dá)的進(jìn)出油口大小相等，位置對(duì)稱，并 有單獨(dú)的泄漏口。（二）葉片式液壓馬達(dá)葉片馬達(dá)和葉片泵一樣分為單作用和雙作用兩種類型。如圖4 一2（a）所示，位于進(jìn)液腔

7、的葉片兩側(cè)，所受的液壓力相同，其作用相互 平衡；而位于過渡密封區(qū)的葉片1, 一側(cè)承受進(jìn)液腔高壓液體的作用， 另一側(cè)為低壓，產(chǎn)生扭矩，葉片2也將產(chǎn)生反向扭矩。由于葉片1的承 壓面積大，所以使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。雙作用葉片馬 達(dá)的工作原理與單作用相同。單作用葉片馬達(dá)可以制作成變量馬達(dá)， 而雙作用只能為定量馬達(dá)。為適應(yīng)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)要求，葉片均徑向安放，為防止馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)（離 心力尚未建立）高低壓腔串通，必須考慮徑向間隙的初始密封問題， 即應(yīng)采用可靠措施（常用彈簧）使葉片始終伸出貼緊定子，另外在向 葉片底槽通人壓力液的方式上也與葉片泵不同。（三）軸向柱塞式液壓馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)是一類相當(dāng)重要的高

8、速馬達(dá)， 同泵一樣適于在高壓系統(tǒng)中使用，它也分為斜盤式和斜軸式兩種形成了扭矩，使傳動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)圖4-3斜軸式軸向柱塞馬迖工作原理1亠”柱塞;2連桿«孑一輸岀軸工作原理（圖4 一 3）。柱塞位于馬 達(dá)進(jìn)液區(qū)的柱塞 孔內(nèi)，液壓力推動(dòng) 柱塞和連桿，其作 用力F沿連桿方向 傳至馬達(dá)輸出軸 和傳動(dòng)盤上。F的 軸向分力Fc由止 推軸承所承受，徑 向分力Fr和力臂R 馬達(dá)輸出軸的扭矩是位于進(jìn)液區(qū)的各個(gè)柱塞所產(chǎn)生的扭矩之和。 由于轉(zhuǎn)動(dòng)過程中位于 進(jìn)液區(qū)的柱塞數(shù)不斷變化，力臂 R也在不斷變化，所以馬達(dá)的瞬時(shí)扭 矩是脈動(dòng)的。斜盤式軸向柱塞馬達(dá)的工作原理與斜軸式類似。 由于馬達(dá)要正反轉(zhuǎn)，所以配流盤的過渡密封區(qū)

9、應(yīng)采用對(duì)稱布置， 其他部分的結(jié)構(gòu)與同類型的泵基本相同在液壓系統(tǒng)工作中，液壓馬達(dá)首先直接承受來自負(fù)載的沖擊. 在 耐沖擊方面斜軸式軸向柱塞馬達(dá)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。三、行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá) 這是一種以體積小、扭矩大為特點(diǎn)的新型馬達(dá)，近幾年來得到較 大的發(fā)展和推廣應(yīng)用，國(guó)產(chǎn) MG系列采煤機(jī)和ELMB型掘進(jìn)機(jī)就采用 這種馬達(dá)，以按轉(zhuǎn)速分類的習(xí)慣仍將其劃歸低速類。（一）工作原理這種馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上與擺線轉(zhuǎn)子泵有相似之處，但并非將轉(zhuǎn)子泵反 過來當(dāng)馬達(dá)使用，而是將外轉(zhuǎn)子固定不動(dòng)，變?yōu)槎ㄗ樱ü潭X圈）， 使內(nèi)轉(zhuǎn)子一方面繞定子的中心02公轉(zhuǎn)（行星運(yùn)動(dòng)），另一方面又以本 身的中心Q自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)速度便為輸出軸轉(zhuǎn)速。馬達(dá)的工作

10、原理如圖4一4所示，轉(zhuǎn)子有六個(gè)齒，定子有七個(gè)齒， 二者同時(shí)嚙合，形成了七個(gè)密封工作容積，分別與配流機(jī)構(gòu)相應(yīng)的孔 相通，配流軸（即輸出軸）與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)。圖4一 4表示了在進(jìn)液壓 力推動(dòng)下轉(zhuǎn)子掃過定子一個(gè)內(nèi)齒，即自轉(zhuǎn) 1/6轉(zhuǎn)的四個(gè)工作位置以及 配流狀況。圖4一4（a）為起始狀態(tài)，定子的5、6、7齒間進(jìn)高壓液，2、 3、4齒間回液，1齒間處于進(jìn)、回液的過渡區(qū)。圖4一4（b）是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn) 1/14轉(zhuǎn)的狀態(tài).定子的1、2、3齒間進(jìn)高壓液，5、6、7齒間回液，4 齒間過渡。圖4一4（c）是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)1/7轉(zhuǎn)的狀態(tài)，定子4、5、6齒間進(jìn)高 壓液，1、2、3齒間回液，7齒間過渡。圖4一4（d）是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)1/6

11、轉(zhuǎn)的 狀態(tài)，齒b占據(jù)了齒a的原始位置。由圖可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)了 1/6 轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)了 1周，七個(gè)密封工作容積各進(jìn)液和回液1次，當(dāng)轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)1 轉(zhuǎn)，則公轉(zhuǎn)7周，七個(gè)工作容積將各進(jìn)、回液6次，大大地提高了馬達(dá) 的排量。在馬達(dá)工作過程中，始終以連心線 0Q2為界，將馬達(dá)的高、 低壓區(qū)分開，在高壓區(qū)，齒間的工作容積由小變大進(jìn)液；而在低壓區(qū)， 齒間的工作容積由大變小回液。若轉(zhuǎn)子齒數(shù)為Z1 ,定子齒數(shù)為Z2 （比乙多1齒），由工作原理可知，(a)(b >te ；圖4-4行星轉(zhuǎn)干式擺線嗎達(dá)的工作原理 I 一定子門一粋予以一売低;4輸出軸（配源軸）轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，每個(gè)齒間工作容積將進(jìn)、回液 Z1次，Z2個(gè)工

12、作容積共 變化Z1LZ2次，所以能平穩(wěn)地低速旋轉(zhuǎn)。顯然，馬達(dá)的排量 q等于同參 數(shù)擺線轉(zhuǎn)子泵排量的乙倍。行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)的配流裝置有兩種結(jié)構(gòu)形式,流盤。圖4一4中的配流裝置為配流軸即配流軸和配擺線馬達(dá)扭矩產(chǎn)生的原理如 圖4一 5所示，作用在轉(zhuǎn)子上的液 壓力的合力F通過嚙合點(diǎn)a和b的 連接線的中點(diǎn)K。對(duì)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng) 的內(nèi)外轉(zhuǎn)子式馬達(dá)，F(xiàn)推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn) 子以自身的Oi為中心逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)，其力臂為O1M ；對(duì)行星轉(zhuǎn)子 式馬達(dá)，轉(zhuǎn)子以內(nèi)、外齒輪的節(jié) 點(diǎn)P （節(jié)圓ri、r2的相切點(diǎn)）為瞬 心轉(zhuǎn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)方向（順時(shí) 針）相反，F(xiàn)的作用力臂為PN, 它遠(yuǎn)比OiM大。所以行星轉(zhuǎn)子式 擺線馬達(dá)的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)外轉(zhuǎn)

13、 子式擺線馬達(dá)。（二）典型結(jié)構(gòu)一一BM型擺線馬達(dá)該型馬達(dá)有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1定子采用裝配式結(jié)構(gòu)圖4Y型擺線馬達(dá)1 后殼體；-樸償盤；3配流盤；4-配漩粗：予一患花毬輔h 定子；7滾拄：8轉(zhuǎn)F; 9抵花犍輸出軸；彈贊此種馬達(dá)由定子、轉(zhuǎn)子、長(zhǎng)花鍵軸、短花鍵軸、配流盤、輔助配 流板、補(bǔ)償盤、端盤、外殼等組成（圖4一6）。轉(zhuǎn)子的齒廓曲線為短 幅外擺線，其齒數(shù)乙=8,定子的齒廓曲線為圓弧，其齒數(shù) Z2=9。馬達(dá)定子是用滾柱代替圓弧齒形， 滾柱可以在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)（圖4一 7）。工作時(shí)，位于進(jìn)、回液區(qū)分界處的滾柱被液壓力壓向回液區(qū)，使 滾柱與定子和轉(zhuǎn)子都貼緊，提高了進(jìn)、回液區(qū)之間的密封性，使泄漏 減小。同時(shí)借助

14、轉(zhuǎn)子與滾柱嚙合時(shí)的摩擦力，使?jié)L柱自轉(zhuǎn)，形成滾動(dòng) 摩擦，提高機(jī)械效率并減少磨損。2采用端面配流及自動(dòng)補(bǔ)償間隙措施輔助配流板圖4一8 a貼緊 定子并固定不動(dòng)，其上有 Z2 （=9） 個(gè)孔，分別與定子齒間容積相對(duì) 應(yīng)。補(bǔ)償盤 圖4一 8（b）也固定不 動(dòng)，其上也有Z2個(gè)孔，分別與輔 助配流板的孔相對(duì)應(yīng).但各孔恒 與回液腔T相通。配流盤3上有兩組孔道P和T（圖4一9）,每組各有Z?（=8）條孔 道，P組孔道均與進(jìn)液腔連通，T 組孔道則通過補(bǔ)償盤與回液腔連通（圖4一6）。轉(zhuǎn)子經(jīng)短花鍵軸“帶動(dòng)配流盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)?？椎繮、T國(guó)7理&足子便輪流與輔助配流板及補(bǔ)償盤上 的孔道通斷，實(shí)現(xiàn)配流。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，配流盤

15、與兩側(cè)的補(bǔ)償盤和輔助配流盤產(chǎn)一相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 為減少磨擦，采用不完全平衡型靜壓支承，使補(bǔ)償盤右端的壓緊力（液 壓力與彈簧力之和）略大于它與配流盤之間的推開力，同時(shí)該推開力 （也是配流盤對(duì)輔助配流板的壓緊力） 略大于配流盤與輔助配流板間 的推開力。其壓緊因數(shù)（壓緊力與推開力之比）約為 1.011.05。這樣 如果補(bǔ)償盤和輔助配流板之間產(chǎn)生了磨損，則補(bǔ)償盤會(huì)自動(dòng)向左移 動(dòng)，使軸向間隙得到補(bǔ)償，保證良好地密封和較高的容積效率。3轉(zhuǎn)子利用兩端均為漸開線鼓形花鍵的長(zhǎng)軸與輸出軸連接這種浮動(dòng)連接方式，可保證轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)時(shí)，花鍵兩端能夠良好地嚙圖4-8輔助配流板利補(bǔ)償盤結(jié)構(gòu)圖冷）輔助配流補(bǔ)償盤圖4-10內(nèi)曲線馬達(dá)工作

16、原理合，并且可卸除轉(zhuǎn)子所受的徑向載荷，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。四、內(nèi)曲線液壓馬達(dá)它屬于徑向柱塞式馬達(dá)中較重要的一種類型，也是一種應(yīng)用較 廣、發(fā)展比較迅速、性能優(yōu)良的低速大扭矩馬達(dá)。（一）工作原理如圖4 一 10所示，內(nèi)曲線馬達(dá)由定子（凸輪環(huán)）、轉(zhuǎn)子（缸體）、 柱塞、滾輪、配流軸等組成。定子內(nèi)壁是由若干段相同曲面組成的導(dǎo) 軌，每段曲面凹部頂點(diǎn)將曲面分成對(duì)稱的兩個(gè)區(qū)段， 一側(cè)為進(jìn)液區(qū)段 （工作區(qū)段），另一側(cè)為回液區(qū)段（空載區(qū)段），它們分別與配流軸進(jìn)、 回液孔相對(duì)應(yīng)，而外側(cè)頂點(diǎn)（稱外死點(diǎn)）b和內(nèi)側(cè)頂點(diǎn)（稱內(nèi)死點(diǎn)）a 為對(duì)應(yīng)配流軸進(jìn)、回液的過渡區(qū)。轉(zhuǎn)子沿圓周均布有多個(gè)徑向柱塞缸 孔，內(nèi)含柱塞，缸孔底部有通液口

17、與配流軸相應(yīng)的配流口相通。柱塞 通過端部滾輪與定子導(dǎo)軌接觸，配流軸固定不動(dòng)。高壓液體經(jīng)配流軸進(jìn)入對(duì)應(yīng)于定子進(jìn)液區(qū)段的柱塞（I、H ）缸孔,在液壓力作用下柱塞 伸出經(jīng)滾輪壓緊定子。 進(jìn)液區(qū)段的反作用力 F沿曲線法線方向通 過滾輪中心，F(xiàn)力的徑 向分為Fr與柱塞底部 液壓力平衡，其切向分 力Ft對(duì)轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生 扭矩，通過柱塞（或傳 力機(jī)構(gòu)）推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)。當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)至外死點(diǎn) 時(shí)，缸孔內(nèi)液體封閉， 進(jìn)入回液區(qū)段時(shí)，縮回 排液（此時(shí)轉(zhuǎn)子在其他定于;4一轉(zhuǎn)子（虹體）"一配流抽1柱塞汩一滾輪門圖4-9配流盤結(jié)構(gòu)圖進(jìn)入進(jìn)液區(qū)段柱塞作用下旋轉(zhuǎn)） 到達(dá)內(nèi)死點(diǎn)時(shí)，柱塞完全縮回。 由上可知每個(gè)柱塞經(jīng)過一個(gè)定

18、子 曲面時(shí)完成一個(gè)伸縮循環(huán)，其缸 孔內(nèi)工作容積進(jìn)回液各一次.轉(zhuǎn) 子每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞將完成 多次工作循環(huán)，因而大大地增加 了馬達(dá)的排量，柱塞作用次數(shù)等 于定子曲面段數(shù)，所以內(nèi)曲線馬達(dá)屬于多作用馬達(dá)。圖4 一 10中其他柱塞的工作狀態(tài)可比照柱塞I、H的工作原理來 理解。顯然馬達(dá)輸出軸扭矩等于進(jìn)液區(qū)段各柱塞產(chǎn)生的扭矩之和。上述討論的是缸體（轉(zhuǎn)子）旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)，稱軸轉(zhuǎn)型內(nèi)曲線馬達(dá)。 若令缸體不動(dòng)，則切向力Ft將推動(dòng)定子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（配流軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)） 變?yōu)闅まD(zhuǎn)型內(nèi)曲線馬達(dá)，當(dāng)前我國(guó)已形成三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品， 即軸轉(zhuǎn) 型（NJM系列）、殼轉(zhuǎn)型（NKM系列）和車輪馬達(dá)（CNM系列）。礦 山機(jī)械主要使用軸轉(zhuǎn)型。

19、（二）內(nèi)曲線馬達(dá)結(jié)構(gòu)分析AA1. 配流裝置 配流裝置有兩種結(jié) 構(gòu)形式，即配流軸和配流 軸套。1）配流軸 如圖4 一 11所示，配圖4-11配流軸流軸有兩個(gè)軸向孔，分別 - 與馬達(dá)的進(jìn)液管和回液 管相接。在配流軸兩個(gè)橫 斷面上有兩排徑向孔，分 別與兩個(gè)軸向孔相接。每 排徑向孔數(shù)等于定子曲 面段數(shù)，兩排徑向孔互 相錯(cuò)開二個(gè)角度，使每段 定子曲面各對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn) 液徑向孔和一個(gè)回液徑 向孔。馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，配流軸 不動(dòng)，轉(zhuǎn)子上的柱塞孔底 部通流口分別與進(jìn)、回液徑向孔相通，實(shí)現(xiàn)配流。2）配流軸套如圖4 一 12所示，配流軸套由配流軸和配流套組成。配流軸上沿圓周均布若干徑向孔和軸向孔， 二者相通，其數(shù)目分 別等

20、于柱塞數(shù)，配流軸用螺栓固定在轉(zhuǎn)子一側(cè)，其軸向孔與柱塞孔相 通。配流套由外套與內(nèi)套構(gòu)成，二者熱裝配合在一起，配流套滑裝在 配流軸上。內(nèi)套上沿圓周均布若干徑向孔，其總數(shù)等于定子曲面段數(shù) 的2倍，徑向孔分為兩組，一組為進(jìn)液孔，另一組為回液孔，二者交 錯(cuò)排列，它們分別等于定子曲面段數(shù)，其中一組的徑向孔出口堵死， 而通過斜孔與內(nèi)套外圓上環(huán)形槽相通。 外套內(nèi)圓有一環(huán)形槽與內(nèi)套的 徑向孔相通，另外還有兩個(gè)徑向通口 P、T,其中一個(gè)與內(nèi)圓的環(huán)形槽 相通，另一個(gè)與內(nèi)套外圓上的環(huán)形槽相通。P、T分別與馬達(dá)的進(jìn)、回 液管相連接。馬達(dá)每段定子曲面各對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)液徑向孔和一個(gè)回液徑 向孔。馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，配流套固定不動(dòng)，配流

21、軸隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)柱塞 孔配流。3)配流裝置的調(diào)整圖4-12 配浹軸套1 配流軸汐一配流套內(nèi)配流套外套；4一住塞*5轉(zhuǎn)子沁一輸岀軸上述兩種配流裝置在裝配時(shí)都必須與馬達(dá)定子曲面相對(duì)應(yīng)， 即每 段定子曲面必須對(duì)應(yīng)一組進(jìn)、回液孔，當(dāng)滾輪位于定子曲面的死點(diǎn)時(shí)， 該柱塞孔既不進(jìn)液，也不回液，所以內(nèi)曲線馬達(dá)均設(shè)有配流裝置的微 調(diào)機(jī)構(gòu)，通常為調(diào)節(jié)螺栓或偏心凸輪。調(diào)節(jié)時(shí)使馬達(dá)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，邊調(diào) 節(jié)邊觀察，直到馬達(dá)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)聲響小而均勻， 壓力表指示值低而穩(wěn)定 時(shí)為止，然后鎖緊防止松動(dòng)。2. 傳力機(jī)構(gòu)為減小柱塞與缸孔的磨損，提高容積效率，定子曲面對(duì)滾輪反作 用力的切向分力一般不由柱塞直接傳遞，而是常用橫梁或滾輪傳遞

22、。1) 橫梁傳力機(jī)構(gòu)如圖4 一 13(a)所示，柱塞與橫梁自由接觸，橫梁可在轉(zhuǎn)子槽中滑 動(dòng)伸縮，其兩端軸頸上各裝滾輪，切向力由橫梁傳給轉(zhuǎn)子，推動(dòng)轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)，柱塞只承受徑向液壓力。2) 滾輪傳力機(jī)構(gòu)如圖4一 13(b)所示，滾輪部件由四個(gè)外圈加厚的特制滾針軸承組 成，連桿的一端活套在滾輪軸的中部，另一端球頭與柱塞相連，內(nèi)側(cè) 14兩個(gè)滾輪與定子曲面作用，外側(cè)兩個(gè)滾輪傳遞切向力，滾輪可在轉(zhuǎn)子 槽中滾動(dòng)伸縮，為防止轉(zhuǎn)子滑槽的磨損，在滑槽兩側(cè)裝有耐磨板。3. 定子曲線圖4-13傳力機(jī)構(gòu)1 一柱塞汐一定子;3轉(zhuǎn)子泊一滾輪；5橫軸；6連桿；7耐磨板代一橫集定子曲面與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)平面的交線， 稱為定子曲線。其形狀

23、直接制 約柱塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，影響馬達(dá)的一系列性能，如扭矩和轉(zhuǎn)速的均 勻性、效率、沖擊、壽命、噪聲等。因此定子曲線的設(shè)計(jì)和加工是一 個(gè)重要問題，當(dāng)前常用的定子曲線有兩種：(1) 等加速一等速一等減速曲線，簡(jiǎn)稱等加速率曲線。其特點(diǎn)是 柱塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)按等加速一等速一等減速規(guī)律變化，在一定條件下可 使馬達(dá)的扭矩脈動(dòng)為零。(2) 余弦曲線。其特點(diǎn)是住塞徑向加速度按余弦規(guī)律變化。馬達(dá) 扭距脈動(dòng)很小，它的突出優(yōu)點(diǎn)是容易加工制造。(三) 內(nèi)曲線馬達(dá)的敲缸現(xiàn)象敲缸是指滾輪撞擊定子曲面的現(xiàn)象。敲缸分為兩種情況，即無背 壓敲缸和反鏈敲缸。背壓是指馬達(dá)的回液壓力。由馬達(dá)的工作原理可知，在定子曲面 回液區(qū)段作用下柱塞

24、縮回排液，從相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律看，柱塞的縮回開始 是加速運(yùn)動(dòng)，后變?yōu)闇p速運(yùn)動(dòng)如果回液壓力為零或很小，而馬達(dá)的轉(zhuǎn)速又較高，則柱塞從加速運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇p速運(yùn)動(dòng)時(shí)， 由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)質(zhì)性力 的影響，有可能在減速區(qū)域脫離定子曲面。 當(dāng)柱塞經(jīng)過內(nèi)死點(diǎn)轉(zhuǎn)入進(jìn) 液區(qū)段時(shí)，在高壓液體作用下，必將快速伸出，使?jié)L輪撞擊定子曲面， 產(chǎn)生無背壓敲缸現(xiàn)象，造成滾輪和曲面的損壞，縮短馬達(dá)的使用壽命。 所以馬達(dá)的回液必須保持一定的背壓，以克服相對(duì)運(yùn)動(dòng)慣性力的影 pH,使?jié)L輪不脫離定子曲面。背壓一般為0. 5 MPa1 MPa。應(yīng)當(dāng)明確、 背壓是一種損失，不宜太大，只要能滿足不敲缸即可通常由試驗(yàn)確定。2、反鏈敲缸反鏈敲缸是內(nèi)曲線馬達(dá)用于錨鏈

25、牽引的采煤機(jī)中所出現(xiàn)的一個(gè) 特殊問題。在正常工作時(shí)，馬達(dá)輸出軸的鏈輪與固定不動(dòng)的牽引錨鏈 相嚙合，使采煤機(jī)移動(dòng)。當(dāng)突Ky;停電時(shí)，主泵停止供液，錨鏈的彈 性變形力迫使馬達(dá)反轉(zhuǎn)。原來處于定子曲面進(jìn)液區(qū)段和外死點(diǎn)的柱塞 因泄漏而逐漸縮回，漸失制動(dòng)作用，使馬達(dá)慢速反轉(zhuǎn)。而原處于回液 區(qū)段和內(nèi)死點(diǎn)的柱塞因無液體補(bǔ)入而脫離定子曲面。當(dāng)轉(zhuǎn)過一定角度時(shí)，某個(gè)起制動(dòng)作用的柱塞孔內(nèi)的受壓液體將通過配流機(jī)構(gòu)進(jìn)入已脫 離曲面的某個(gè)柱塞孔，導(dǎo)致該柱塞在壓力液體作用下伸出撞擊曲面， 出現(xiàn)間斷性的敲缸。當(dāng)泄漏使制動(dòng)作用完全消失后，則錨鏈彈性變形 力將使馬達(dá)快速反轉(zhuǎn)，在離心力作用下，柱塞伸出，呈現(xiàn)滾輪連續(xù)劇 烈地撞擊定子曲

26、面，造成馬達(dá)損壞。這種反鏈引起的滾輪脫離定子曲 面從而發(fā)生劇烈碰撞的現(xiàn)象，便稱為反鏈敲缸為解決這個(gè)問題，通常采用反鏈敲缸保護(hù)回路，即在反鏈時(shí)將馬 達(dá)進(jìn)出口串通，形成工作液體的反向循環(huán)流動(dòng)， 這時(shí)馬達(dá)呈現(xiàn)液壓泵 的工作狀態(tài)，滾輪不脫離曲面，使馬達(dá)只反轉(zhuǎn)不敲缸。 DY 一 150型采 煤機(jī)就采用這種保護(hù)方式。（四）NJM-10W型內(nèi)曲線馬達(dá)這種馬達(dá)用于DY- 150型采煤機(jī)牽引部，其排量為9.98 L/r,額定壓 力為16 MPa,最大壓力為20 MPa,最高轉(zhuǎn)速為10 r/min。它主要由定子、轉(zhuǎn)子、柱塞組、配流軸套以及輸出軸等組成（圖 4 一 14）輸出軸靠花鍵與轉(zhuǎn)子相連，兩端用軸承支撐在馬達(dá)

27、殼體上， 輸出軸下端裝有主鏈輪，可直接與錨鏈相嚙合，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的牽引運(yùn) 動(dòng)。該馬達(dá)有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 具有雙排柱塞J2cc圖414 NJM- 10W型內(nèi)曲線馬達(dá)1建子2-配流殼（配流套外套汩一配流套內(nèi)套）沁一配流軸出幅；b轉(zhuǎn)子；7 橫梁廚一滾輪：9柱塞；切一微調(diào)軸；"一微調(diào)叉；丄2肄輪為增大排量，減小徑向尺寸，該馬達(dá)采用雙排柱塞結(jié)構(gòu)，每排 14 個(gè)柱塞，兩排相對(duì)應(yīng)的柱塞孔底部的通孔并聯(lián)連通，再與配流軸上的孔相通（圖4一 14）。2. 定子曲線為等加速率曲線采用等加速率曲線使馬達(dá)扭矩脈動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好。定子由8段曲面組成。曲面段數(shù)與每排柱塞數(shù)有最大公約數(shù) 2,使轉(zhuǎn)子徑向力 平衡。3

28、. 采用橫梁傳力機(jī)構(gòu)傳遞切向力柱塞頭直接頂在方形斷面的橫梁上，橫梁兩端軸頸上裝有滾輪， 定子曲面進(jìn)液區(qū)段對(duì)滾輪法向反作用力的切向分力由橫梁傳給轉(zhuǎn)子， 使之旋轉(zhuǎn)。4. 采用配流軸套配流配流套與配流軸之間為浮動(dòng)連接， 可減小磨損。配流套外側(cè)有一 微調(diào)叉，另有一微調(diào)軸固定在馬達(dá)外殼上（圖 4一 14）。微調(diào)軸下端 是一個(gè)偏心圓凸塊，伸入微調(diào)叉內(nèi)，傳動(dòng)微調(diào)軸.可調(diào)整配流套與定 子曲面的相對(duì)位置，調(diào)整好后，再用背帽將微調(diào)軸鎖緊在馬達(dá)外殼上， 防止松動(dòng)。第二節(jié)液壓缸一、液壓缸的基本類型液壓缸的種類很多，分類方法各異。按運(yùn)動(dòng)方式的不同分為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓缸 （又稱推力缸）和回 轉(zhuǎn)擺動(dòng)液壓缸。按液壓力的作用方

29、式，可分為單作用式和雙作用式。對(duì)于單作用 式，液壓力只能使液壓缸單向運(yùn)動(dòng)，返回靠外力（自重或彈簧力等）； 對(duì)于雙作用式，液壓缸正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)均靠液壓力。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為活塞式、柱塞式、組合式?；钊胶椭?是液壓缸的基本結(jié)構(gòu)形式，而組合式則是它們的組合，以適應(yīng)不同工 作條件的要求，組合式種類較多，如伸縮缸、增壓缸、串聯(lián)缸等。按使用工作液體的不同，可分為油缸和乳化液缸。 按承受的工作壓力大小，可分為中低壓、中高壓和高壓缸。按支撐安裝方式，又可分為底座式、法蘭式、軸銷式、耳環(huán)式等。 液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維修方便，所以應(yīng)用相當(dāng)廣泛，其 使用數(shù)量遠(yuǎn)超過液壓馬達(dá)。二、液壓缸的工作原理與性能

30、參數(shù)（一）活塞式液壓缸1.單活塞桿液壓缸1）單桿單作用液壓缸如圖4 一 15（a）所示。在工作行程，活塞由液壓力推動(dòng)外伸運(yùn)動(dòng)， 在返回行程無桿腔卸壓，外力或彈簧力使活塞桿縮回。2）單桿雙作用液壓缸如圖4-15（b）所示，這種液壓缸應(yīng)用比較普遍，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是靠 作用于活塞上的液壓力實(shí)現(xiàn)的?；钊麠U外伸時(shí)，輸出的推力Fi和速度為! k%.7W1F （4一 8）/r r r 11 1 1圖4-15 單活塞桿液壓缸工作原理（四 單桿單作用液壓缸單桿雙作用蔽崔缸；浮動(dòng)活塞式刼作用液宦缸4Q（4 一 9）活塞桿縮回時(shí)，輸出的拉力F2和速度：2為（4一 10）（4一 11）F2（D2-d2）p44Q

31、6;2 爲(wèi)（D2d2） 式中p 液壓缸的工作壓力； Q 液壓缸的輸入流量； D 活塞直徑； d活塞桿直徑。由上述各式可知：無桿腔推力（Fi）大，速度（）慢；而有桿 腔拉力（F2）小，速度（：2）快。D2 -d2D2（4一 12）表示單桿雙作用活塞缸尺寸特點(diǎn)的一個(gè)重要參數(shù)是速比021對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，©為1. 15、1.25、1.33、1.46、2,壓力愈高，取值 愈大。3）浮動(dòng)活塞式雙作用液壓缸如圖4一 15 （c）所示，這是一種特殊結(jié)構(gòu)的液壓缸，它的活塞套 裝在活塞桿上，可在活塞桿上滑動(dòng)。當(dāng)無桿睦進(jìn)液時(shí)，液壓力先推動(dòng) 活塞滑移至缸口，再推動(dòng)活塞桿外伸，液壓力有效作用面積僅為活塞 桿的

32、橫斷面，使液壓缸推力減小。當(dāng)有桿腔進(jìn)液時(shí)，則液壓力先使活 塞滑移返回，再產(chǎn)生作用力，使活塞桿縮回?；钊麠U外伸時(shí)，輸出的推力F1和速度：1為1TF1 d2p（4一 13）4咕手（4 - 14）活塞桿縮回時(shí)，輸出的推力F2和速度：2為4Q二 D2 -d2（4一 15）（4一 16）F1與F2的相對(duì)大小取決于D與d的相對(duì)大小.若令 F2> F1，貝卩得 D> 2 do反過來講，如果設(shè)計(jì)時(shí)使 D> -2d時(shí)，可使液壓缸的拉力大 于推力。ZY2000/14/31型液壓支架的推移裝置就采用了這種結(jié)構(gòu)的液 壓缸，其活塞桿端與運(yùn)輸機(jī)鉸接，缸體與支架鉸接，保證了移架力（拉 力）大于推溜力，并簡(jiǎn)

33、化了推移機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是存在動(dòng)作滯后現(xiàn)象。4）差動(dòng)連接的雙作用液壓 缸(L)圖4-仏 莖幼連搖的取邙皈哎壓縮如圖4一 16所示。在活塞桿 外伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用方向閥將液 壓缸兩腔連通，同時(shí)向兩腔供 液.由于無桿腔有效作用面積 大，所以液壓作用力使活塞向 外伸出?；钊麠U返回時(shí)，應(yīng)使 方向閥移動(dòng)，恢復(fù)成普通液壓 缸的連接方式，即有桿腔進(jìn)液， 無桿腔回液。差動(dòng)連接可用二位三通換向閥一 16（b）控制。圖4一 16（a）或梭閥圖4F1D2 -（D2-d2）Pd2P（4一 17）44無桿腔輸入流量等于泵的流量Q與有桿腔排出流量Q'之和，因?yàn)?#39;鳥 22Q （D d ） 144(Q Q

34、9;)- 2 24Qd(D d)1JI則差動(dòng)連接活塞桿外伸速度V；為整理后得4Q二 d2(4一 18)由式（4-17）和式（4-18）可知：差動(dòng)連接降低了液壓缸的推力， 但提高了速度應(yīng)當(dāng)明確，這種速度的提高是力的損失換來的?；钊麠U返回時(shí)的拉力F:和速度v :與式（4一 10）、式（4一 11） 相同，即4Q二 D2-d2(4 一 19)(4一 20)若令“ =2，則得D = 2d。反過來講，如果設(shè)計(jì)時(shí)使 D = 2d , 則差動(dòng)連接液壓缸可實(shí)現(xiàn)雙向等速運(yùn)動(dòng)。若令F2 -F1,則得D-2d同樣，在設(shè)計(jì)時(shí)滿足此關(guān)系，可使液壓 缸的拉力大于推力。ZZ3000/14.5/22型液壓支架的推移裝置就采用

35、了 梭閥控制的差動(dòng)連接液壓缸，使移架力（拉力）大于推溜力。2雙活塞桿液壓缸這種液壓缸為雙作用兩端串桿結(jié)構(gòu)（圖 4一 17）。通常兩側(cè)活塞桿直徑相等，活塞兩側(cè)有效作用 面積相等，因而雙向運(yùn)動(dòng)的推力 和速度也相同。很適合于有此種 要求的設(shè)備，如平面磨床。雙活塞桿液壓缸的推力和速 度可參照式（4一 10）、式（4一 11）0417朗塞臨瑰塞式液壓缸計(jì)算。（二）柱它的結(jié)構(gòu)比活塞式簡(jiǎn)單，其配合處僅限 于缸口（圖4一 18）由于柱塞與缸筒內(nèi)壁不接 觸，故缸筒加工要求較低，簡(jiǎn)化了內(nèi)孔加工 的難度，只需精加工缸口即可。其缺點(diǎn)是只 能單作用，并且柱塞在缸內(nèi)呈懸臂狀態(tài)，支E4-18柱塞式液壓缸撐狀況不好，容易使缸

36、口導(dǎo)向部分發(fā)生偏磨，增加泄漏。柱塞式液壓缸的推力和速度可參照式（4一 13）、式（4一 14）計(jì)算（三）組合式液壓缸1.仲縮式液壓缸它由幾個(gè)直徑不同的液壓缸套 裝在一起組成（圖4 一 19）。其特點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)緊湊，伸出行程遠(yuǎn)大于缸筒 長(zhǎng)度，伸出順序可根據(jù)活塞作用面 積或閥類控制，可雙作用也可單作 用。其推力和速度可按照前述原則 計(jì)算圖4-19伸縮式液壓缸薄煤層液壓支架的立柱常采用雙伸縮結(jié)構(gòu)，起重運(yùn)輸機(jī)械也常用 伸縮式液壓缸。2.增壓液壓缸增壓液壓缸簡(jiǎn)稱增壓缸或增壓器，它由大直徑活塞缸和小直徑柱 塞缸（或活塞缸）串接而成（圖4一20）。當(dāng)大活塞腔輸入低壓大流 量液體時(shí)，將推動(dòng)大活塞和與其相連的小柱塞運(yùn)動(dòng)， 使柱塞缸輸出高 壓小流量液體，滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)