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液壓馬達hydraulic motor

液壓馬達亦稱為油馬達,主要應(yīng)用于注塑機械、船舶、起揚機、工程機械、建筑機械、煤礦機械、礦山機械、冶金機械、船舶機械、石油化工、港口機械等。

高速馬達齒輪馬達具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、對油液的污染不敏感、耐沖擊和慣性小等優(yōu)點。缺點有扭矩脈動較大、效率較低、起動扭矩較小(僅為額定扭矩的60%——70%)和低速穩(wěn)定性差等。

從能量轉(zhuǎn)換的觀點來看,液壓泵與液壓馬達是可逆工作的液壓元件,向任何一種液壓泵輸入工作液體,都可使其變成液壓馬達工況;反之,當(dāng)液壓馬達的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,也可變?yōu)橐簤罕霉�況。因為它們具有同樣的基本結(jié)構(gòu)要素——密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機構(gòu)。

但是,由于液壓馬達和液壓泵的工作條件不同,對它們的性能要求也不一樣,所以同類型的液壓馬達和液壓泵之間,仍存在許多差別。首先液壓馬達應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn),因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱;液壓馬達的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大,特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此,它通常都采用滾動軸承或靜壓滑動軸承;其次液壓馬達由于在輸入壓力油條件下工作,因而不必具備自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起動轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別,使得液壓馬達和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似,但不能可逆工作。

液壓馬達按其結(jié)構(gòu)類型來分,可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達,額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小、便于啟動和制動、調(diào)節(jié)(調(diào)速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達。低速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式,此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式,低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低(有時可達每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點幾轉(zhuǎn))、因此可直接與工作機構(gòu)連接;不需要減速裝置,使傳動機構(gòu)大為簡化,通常低速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩較大,所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。

徑向柱塞馬達

軸向柱塞馬達

斜軸式柱塞馬達

斜盤式柱塞馬達

低速液壓馬達

徑向柱塞馬達

連桿式液壓馬達是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、品種規(guī)格多、價格低。其缺點是體積和重量較大,扭矩脈動較大 。

無連桿式液壓馬達

擺缸式液壓馬達

滾柱式液壓馬達

軸向柱塞馬達

雙斜盤式柱塞馬達

軸向球塞式馬達

葉片馬達

齒輪液壓馬達

葉片式

由于壓力油作用,受力不平衡使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。葉片式液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩與液壓馬達的排量和液壓馬達進出油口之間的壓力差有關(guān),其轉(zhuǎn)速由輸入液壓馬達的流量大小來決定。由于液壓馬達一般都要求能正反轉(zhuǎn),所以葉片式液壓馬達的葉片要徑向放置。為了使葉片根部始終通有壓力油,在回、壓油腔通人葉片根部的通路上應(yīng)設(shè)置單向閥,為了確保葉片式液壓馬達在壓力油通人后能正常啟動,必須使葉片頂部和定子內(nèi)表面緊密接觸,以保證良好的密封,因此在葉片根部應(yīng)設(shè)置預(yù)緊彈簧。葉片式液壓馬達體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、動作靈敏、可適用于換向頻率較高的場合;但泄漏量較大、低速工作時不穩(wěn)定。因此葉片式液壓馬達一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動作要求靈敏的場合。

徑向柱塞式

徑向柱塞式液壓馬達

工作原理,當(dāng)壓力油經(jīng)固定的配油軸4的窗口進入缸體內(nèi)柱塞的底部時,柱塞向外伸出,緊緊頂住定子的內(nèi)壁,由于定子與缸體存在一偏心距。在柱塞與定子接觸處,定子對柱塞的反作用力為 。力可分解為和 兩個分力。當(dāng)作用在柱塞底部的油液壓力為p,柱塞直徑為d,力和之間的夾角為X時,力對缸體產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩,使缸體旋轉(zhuǎn)。缸體再通過端面連接的傳動軸向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。

以上分析的一個柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況,由于在壓油區(qū)作用有好幾個柱塞,在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都使缸體旋轉(zhuǎn),并輸出轉(zhuǎn)矩。徑向柱塞液壓馬達多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況下。

1、單作用連桿型徑向柱塞馬達

單作用連桿型徑向柱塞馬達外型呈五角星狀,該馬達由殼體、曲軸、配流軸、連桿、柱塞和偏心輪等零件組成。

優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠。

缺點:體積大、重量大,轉(zhuǎn)扭脈動,低速穩(wěn)定性較差。

2、多作用內(nèi)曲線柱塞馬達

該馬達由配流軸、缸體、柱塞、橫梁、滾輪、定子和輸出軸等組成。這種馬達的排量較單行程馬達增大了1倍。相當(dāng)于有21個柱塞。由于當(dāng)量柱塞數(shù)增加,在同樣工作壓力下,輸出扭矩相應(yīng)增加,扭矩脈動率減小。有時這種馬達做成多排柱塞,柱塞數(shù)更多,輸出扭矩進一步增加,扭矩脈動率進一步減小。因此這種馬達可做成排量很大,并且可在很低轉(zhuǎn)速成下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。由于馬達需要雙向旋轉(zhuǎn),因此葉片槽呈徑向布置。

3、柱塞式高速液壓馬達

柱塞式高速液壓馬達一般都是軸向式。

軸向柱塞馬達

軸向柱塞泵除閥式配流外,其它形式原則上都可以作為液壓馬達用,即軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是可逆的。軸向柱塞馬達的工作原理為,配油盤和斜盤固定不動,馬達軸與缸體相連接一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力油經(jīng)配油盤的窗口進入缸體的柱塞孔時,柱塞在壓力油作用下外伸,緊貼斜盤,斜盤對柱塞產(chǎn)生一個法向反力p,此力可分解為軸向分力及和垂直分力Q。Q與柱塞上液壓力相平衡,而Q則使柱塞對缸體中心產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩,帶動馬達軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)。軸向柱塞馬達產(chǎn)生的瞬時總轉(zhuǎn)矩是脈動的。若改變馬達壓力油輸入方向,則馬達軸按順時針方向旋轉(zhuǎn)。斜盤傾角a的改變、即排量的變化,不僅影響馬達的轉(zhuǎn)矩,而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大,產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩越大,轉(zhuǎn)速越低。

齒輪馬達

齒輪馬達在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)要求,進出油口相等、具有對稱性、有單獨外泄油口,將軸承部分的泄漏油引出殼體外;為了減少啟動摩擦力矩,采用滾動軸承;為了減少轉(zhuǎn)矩脈動,齒輪液壓馬達的齒數(shù)比泵的齒數(shù)要多。

齒輪液壓馬達由干密封性差、容積效率較低、輸入油壓力不能過高、不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩。并且瞬間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨著嚙合點的位置變化而變化,因此齒輪液壓馬達僅適合于高速小轉(zhuǎn)矩的場合。一般用于工程機械、農(nóng)業(yè)機械以及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機械設(shè)備上。

高速馬達

額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的馬達屬于高速馬達。高速馬達的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式。它們主要特點是轉(zhuǎn)速高,轉(zhuǎn)動慣量小,便于啟動、制動、調(diào)速和換向。

低速馬達

轉(zhuǎn)速低于500r/min的液壓馬達屬于低速液壓馬達。它的基本形式是徑向柱塞式。低速液壓馬達的主要特點是:排量大,體積大,轉(zhuǎn)速低,可以直接與工作機構(gòu)連接,不需要減速裝置,使傳動機構(gòu)大大簡化,低速液壓馬達的輸出扭矩較大,可達幾千到幾萬Nm,因此又稱為低速大扭矩液壓馬達。

葉片馬達

葉片馬達與其他類型馬達相比較具有結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸較小、噪聲低、壽命長等優(yōu)點,其慣性比柱塞馬達小、但抗污染能力比齒輪馬達差、且轉(zhuǎn)速不能太高、一般在200r/min 以下工作。葉片馬達由于泄漏較大,故負載變化或低速時不穩(wěn)定。

擺線馬達

19世紀(jì)50年代末期,最初的低速大扭矩液壓馬達是由油泵的一個定轉(zhuǎn)子部件發(fā)展而來的,這個部件由一個內(nèi)齒圈和一個與之相配的齒輪或轉(zhuǎn)子組成。內(nèi)齒圈與殼體固定聯(lián)接在一起,從油口進入的油推動轉(zhuǎn)子繞一個中心點公轉(zhuǎn)。這種緩慢旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通過花鍵軸驅(qū)動輸出成為擺線液壓馬達。這種最初的擺線馬達問世后,經(jīng)過幾十年演化,另一種概念的馬達也開始形成。這種馬達在內(nèi)置的齒圈中安裝了滾子。具有滾子的馬達能提供較高的啟動與運行扭矩,滾子減少了摩擦,因而提高了效率,即使在很低的轉(zhuǎn)速下輸出軸也能產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出。通過改變輸入輸出流量的方向使馬達迅速換向,并在兩個方向產(chǎn)生等價值的扭矩。各系列的馬達都有各種排量的選者,以滿足各種速度和扭矩的要求。

液壓馬達

1、工作壓力與額定壓力

工作壓力:輸入馬達油液的實際壓力,其大小決定于馬達的負載。

馬達進口壓力與出口壓力的差值稱為馬達的壓差。

額定壓力:按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,使馬達連續(xù)正常工作的最高壓力。

2、排量和流量

排量:在不考慮泄漏的情況下,液壓馬達每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要輸入液體的體積。Vm (m3/rad)

流量:不計泄漏時的流量稱理論流量qMt,考慮泄漏流量為實際流量qM。

3、容積效率和轉(zhuǎn)速

容積效率ηMv:實際輸入流量與理論輸入流量的比值。

4、轉(zhuǎn)矩和機械效率

在不計馬達的損失情況下,其輸出功率等于輸入功率。

實際轉(zhuǎn)矩T:由于馬達實際存在機械損失而產(chǎn)生損失扭矩ΔT,使得比理論扭矩Tt小,即馬達的機械效率ηMm:等于馬達的實際輸出扭矩與理論輸出扭矩的比.

5、功率和總效率

馬達實際輸入功率為pqM,實際輸出功率為Tω。

馬達總效率ηM:實際輸出功率與實際輸入功率的比值.

液壓馬達回路

液壓馬達有兩種回路:即液壓馬達串聯(lián)回路和液壓馬達制動回路,而這兩種回路又可以再進行下一層分類

液壓馬達串聯(lián)回路之一:將三個液壓馬達彼此串聯(lián),用一個換向閥控制其開停及轉(zhuǎn)向。三個馬達所通過的流量基本相等,在其排量相同時,各馬達轉(zhuǎn)速也基本一樣,要求液壓泵的供油壓力較高,泵的流量則可以較小,一般用于輕載高速的場合。

液壓馬達串聯(lián)回路之二:本回路每一個換向閥控制一個馬達,各馬達可以單獨動作,也可以同時動作,并且各馬達的轉(zhuǎn)向也是任意的。液壓泵的供油壓力為各馬達的工作壓差之和,適用于高速小扭矩場合。

液壓馬達并聯(lián)回路之一:兩個液壓馬達通過各自的換向閥與調(diào)速閥控制,可同時運轉(zhuǎn)與單獨運轉(zhuǎn),可分別進行調(diào)速,并且可做到速度基本不變。不過用節(jié)流調(diào)速,功率損失較大,兩馬達有各自的工作壓差,其轉(zhuǎn)速取決于各自所通過的流量。

液壓馬達并聯(lián)回路之二:兩個液壓馬達的軸剛性聯(lián)接在一起,當(dāng)換向閥3在左位時,馬達2只能隨馬達1空轉(zhuǎn),只有馬達1輸出轉(zhuǎn)矩。若馬達1輸出扭矩不能滿足載荷要求時,將閥3置于右位,此時雖然扭矩增加,但轉(zhuǎn)速要相應(yīng)降低。

液壓馬達串并聯(lián)回路:電磁閥1帶電時,液壓馬達2和3相串聯(lián),電磁閥1斷電時,馬達2和3并聯(lián)。串聯(lián)時兩馬達通過相同的流量,轉(zhuǎn)速比并聯(lián)時高,而并聯(lián)時兩馬達工作壓差相同,但轉(zhuǎn)速較低。

液壓馬達維修是指對液壓馬達、液壓元件、液壓設(shè)備以及液壓系統(tǒng)的故障診斷與維修。