第四章 液壓馬達

第四章液壓馬達§1概論液壓馬達是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，并連續(xù)旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行元件。液壓馬達與液壓泵技術(shù)要求側(cè)重點不同，液壓泵要求容積效率高，減少泄漏，而液壓馬達要求機械效率高，能得到較大的輸出扭矩。在實際使用中，液壓泵通常為單向旋轉(zhuǎn)，工作轉(zhuǎn)速較高，而液壓馬達多為雙向旋轉(zhuǎn)，需要很低的轉(zhuǎn)速。液壓馬達按結(jié)構(gòu)分類與液壓泵基本相同。液壓馬達與電機相比，它的結(jié)構(gòu)小，重量輕，功率大，調(diào)速比大，可無級變速，轉(zhuǎn)動慣性小，起動和制動迅速，適用于自動控制系統(tǒng)?！?高速液壓馬達齒輪液壓馬達參數(shù)計算轉(zhuǎn)速n和扭矩M按下式計算n＝Q/q0·ηv＝Q/2πzm2b·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝(p1-p2)bzm2·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）q0——理論排量（厘米3/轉(zhuǎn)）z——齒數(shù)m——模數(shù)（厘米）b——齒寬（厘米）p1——進口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機械效率齒輪液壓馬達結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，耐沖擊，慣性小，維護方便，價格低廉，對油液過濾精度要求較低，但流量脈動較大，容效率低，扭矩較小，低速穩(wěn)定性差。葉片液壓馬達（一般常用雙作用式，不能變量）參數(shù)計算轉(zhuǎn)速n和扭矩M按下式計算n＝Q/q0·ηv＝Q/2[π(R2-r2)-(R-r)/cosθ·δz]b·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝(p1-p2)q0/2π·ηm＝(p1-p2)[π(R2-r2)-(R-r)/cosθ·δz]b/π·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）q0——理論排量（厘米3/轉(zhuǎn)）R——定子內(nèi)腔大半徑（厘米）r——定子內(nèi)腔小半徑（厘米）δ——葉片厚度（厘米）z——葉片數(shù)b——葉片寬度（厘米）θ——葉片傾角p1——進口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機械效率軸向柱塞液壓馬達工作原理斜盤傾角越大，轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越慢。參數(shù)計算直軸式軸向柱塞馬達轉(zhuǎn)速和扭矩按下式計算n＝4Q/πd2zD0tgγ1·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2zD0tgγ1(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)斜軸式軸向柱塞馬達轉(zhuǎn)速和扭矩按下式計算n＝4Q/πd2zD0sinγ2·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2zD0sinγ2(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）d——柱塞直徑（厘米）z——柱塞數(shù)D0——柱塞分布直徑（厘米）γ1——斜盤傾角γ2——缸體傾角p1——進口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機械效率§3低速大扭矩液壓馬達這種馬達的特點是輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速低，低速性能好，在20轉(zhuǎn)/分工作時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可直接與工作機構(gòu)連接，不需減速裝置，簡化傳動機構(gòu)，提高了工作效率。這種馬達均采用柱塞式結(jié)構(gòu)，一般都用高壓，且排量很大，因此體積和運動慣性很大，不適用于反應(yīng)靈敏、頻繁換向的場合，此外還要求很高的密封性，以免因泄漏造成效率低和低速不穩(wěn)等現(xiàn)象。低速大扭矩馬達按其每轉(zhuǎn)作用次數(shù)可分為單作用式和多作用式。軸向柱塞低速大扭矩馬達工作原理與高速軸向馬達相同，不同之處是采用了雙斜盤和兩套柱塞，用以增大其扭矩。徑向柱塞低速大扭矩馬達包括曲軸連桿式、靜力平衡式、多作用內(nèi)曲線等等形式。參數(shù)計算n＝4Q/πd2z·z1·z2h·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2z·z1·z2h(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）d——柱塞直徑（厘米）z——柱塞數(shù)z1——每轉(zhuǎn)柱塞行程次數(shù)z2——柱塞列數(shù)h——柱塞行程（厘米）p1——進口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機械效率§4液壓馬達的使用各類液壓馬達的性能及應(yīng)用高速液壓馬達的技術(shù)性能及應(yīng)用參見第三章液壓泵的技術(shù)性能及應(yīng)用。低速大扭矩液壓馬達的技術(shù)性能及應(yīng)用見下表。低速大扭矩液壓馬達的技術(shù)性能及應(yīng)用類型軸向柱塞式徑向柱塞式雙凸輪盤式，球塞式雙斜盤式內(nèi)曲線多作用球塞式曲軸無連桿式曲軸連桿式內(nèi)曲線多作用式壓力范圍kgf/cm3100~200160~320100~200120~200120~200160~320排量范圍l/r0.7650.25~250.15~1.00.1~6.30.125~100.25~50轉(zhuǎn)速范圍r/m≈3003~1200≈4005~6005~4001~200容積效率%低90~98低88~9585~9390~96作用次數(shù)4~814~8114~12柱塞數(shù)12~2418~266~125~75~76~18能否變量——有級與無級變量有級變量有級變量有級變量有級變量起動扭矩效率%——一般——一般約90較差，約85左右好，最高達98自鎖性——較好——較差較差較差結(jié)構(gòu)情況簡單一般簡單簡單一般復(fù)雜外形尺寸小較小小較大較小小軸承數(shù)量兩套軸承兩套軸承少兩套軸承較少多重量扭矩比kgf/kgf·m小較大小約5較小小應(yīng)用用于性能要求不高，壓力較低的場合，如農(nóng)業(yè)機械用于性能要求較高，轉(zhuǎn)速范圍寬，徑向尺寸小，軸向尺寸允許稍大的場合用于傳動扭矩大，低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，體積小，重量輕的場合用于性能較低，尺寸限制不太嚴格的地方同左同內(nèi)曲線多作用球塞式。軸轉(zhuǎn)馬達應(yīng)用最普遍，殼轉(zhuǎn)馬達用于絞車及船舶甲板機械車輪馬達專用于車輛液壓泵和液壓馬達的配合工作特性假設(shè)系統(tǒng)中無泄漏和壓力損失，效率損失也忽略，泵吸油口和馬達排油口壓力為零。Q=qnn=Q/qM=pq/2πN=Mn式中：Q——泵的輸出流量或馬達的輸入流量q——泵或馬達的排量n——泵或馬達的轉(zhuǎn)速M——泵的輸入扭矩或馬達的輸出扭矩p——泵的輸出壓力或馬達的輸入壓力N——泵或馬達的功率變量泵與定量馬達調(diào)速的工作特性調(diào)速時需改變泵的排量qp，其值越大，泵流量Qp越大，由于馬達排量qm不變，則轉(zhuǎn)速隨之升高。泵的越大壓力p取決于安全閥的調(diào)整壓力，是個不變量，因此馬達的輸出扭矩Mm也為一定值，即無論轉(zhuǎn)速怎樣變化，其扭矩恒定，其功率也是變化的，隨轉(zhuǎn)速的增高而增大。這個系統(tǒng)有較大的調(diào)速范圍，適用于要求恒扭矩的系統(tǒng)，如金屬切削機床等。定量泵與變量馬達調(diào)速的工作特性泵的壓力、流量都不變，馬達轉(zhuǎn)速nm與排量qm成反比，輸出扭矩Mm與排量qm成正比。隨排量qm的增大，轉(zhuǎn)速nm減小，扭矩Mm增大，但對馬達的功率沒有影響，即無論馬達的引起轉(zhuǎn)速和扭矩如何變化，它的功率是恒定的。變量泵與變量馬達調(diào)速的工作特性當馬達排量qm調(diào)至最大，通過調(diào)整泵排量qp來調(diào)整馬達轉(zhuǎn)速nm時，其特性曲線如上圖左半部分，此時為恒扭矩調(diào)節(jié)區(qū)；當泵排量qp調(diào)整到最大值，通過減小馬達排量qm提高轉(zhuǎn)速時，其特性曲線如圖右半部分，此時為恒功率調(diào)節(jié)區(qū)。a點兩區(qū)域過渡點，在此泵和馬達的排量都調(diào)至最大。這個系統(tǒng)調(diào)速范圍大，可自由選擇恒扭矩和恒功率特性區(qū)域。液壓馬達的故障和排除液壓馬達的故障和排除現(xiàn)象原因措施轉(zhuǎn)速低輸出功率不足泵輸出流量或壓力不足查明原因，根據(jù)情況采取相應(yīng)措施馬達內(nèi)部泄漏嚴重查明泄漏部位和原因，采取密封措施馬達