液压马达[应用材料]

1、液压马达摘要：液压马达习惯上是指输出旋转运动的,将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。液压马达亦称为油马达，主要应用于注塑机械、船舶、起扬机等。关键词：液压马达分类 原理 液压马达特点 液压马达主要参数 液压马达回路 安装与维护 一、马达分类 液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500rmin的属于高速液压马达，额定转速低于500rmin的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式 和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小、便于启动和制动、调节(调速及换向)灵敏度高。

2、通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)、因此可直接与工作机构连接；不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。 二、液压马达主要结构形式和原理（1）叶片式液压马达由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液

3、压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。叶片式液压马达体积小、转动惯量小、动作灵敏、可适用于换向频率较高的场合；但泄漏量较大、低速工作时不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。 （2）径向柱塞式液压马达 径向柱塞式液压马达通常又叫做低速大转矩马达，因为多用于驱动大转矩而转速不高的机械，如汽车车轮、绞盘等。【1】径向柱塞式液压马达工作原理，当压力油经固定的配油轴4的窗口进入缸体

4、内柱塞的底部时，柱塞向外伸出，紧紧顶住定子的内壁，由于定子与缸体存在一偏心距。在柱塞与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为 。力可分解为 和 两个分力。当作用在柱塞底部的油液压力为，柱塞直径为，力和之间的夹角为 X时，力对缸体产生一转矩，使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。 （3）轴向柱塞马达 轴向柱塞马达除阀式配流外，其它形式原则上都可以作为液压马达用，即轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是可逆的。轴向柱塞马达的工作原理为，配油盘和斜盘固定不动，马达轴与缸体相连接一起旋转。当压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜盘斜盘对柱塞产生一个法向反力，此力可分

5、解为轴向分力及和垂直分力Q。Q与柱塞上液压力相平衡，而Q则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若改变马达压力油输入方向，则马达轴按顺时针方向旋转。斜盘倾角的改变、即排量的变化，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。 （4）齿轮液压马达齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外；为了减少启动摩擦力矩，采用滚动轴承；为了减少转矩脉动,齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。齿轮液压马达由干密封性差、容租效率较低、输入油压力不能过高、不能产生较

6、大转矩。并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。一般用干工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。(5)高速液压马达额定转速高于500r/min的马达属于高速马达。高速马达的基本形式有齿轮式、叶片式和轴向柱塞式。它们主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动、制动、调速和换向。（6）低速液压马达转速低于500r/min的液压马达属于低速液压马达。它的基本形式是径向柱塞式。低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，可以直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化，低速液压马达的输出扭矩较大，可达几千到几万Nm，因此又称为

7、低速大扭矩液压马达。由理论分析可知，当柱塞的数目较多且为单数时，转矩脉动较小。当输入液压马达的油液压力一定时，液压马达的输出转矩仅和每转排量有关。因此，提高液压马达的每转排量，可以增加液压马达的输出转矩。【2】三、液压马达特点从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素-密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。液压马达是把液体压力能转换为机械能的装置。从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液

8、压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同，使得两者在结构上也有某些差异。【3】所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承；其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。由于存在着这些差别，使得液压马达和液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。四、液压马达主要参数1.工作压力及额定压力工作压力：输入马达油液的实际压力，其大小决定于马达的负载。马达进口压力

9、与出口压力的差值称为马达的压差。额定压力：按试验标准规定，使马达连续正常工作的最高压力。2.排量于流量排量：VM (m/rad)流量：不计泄漏时的流量称理论流量qmt, 考虑泄漏流量为实际流量qm。3.容积效率与转速容积效率Mv：实际输入流量与理论输入流量的比值4.转矩与机械效率在不计马达的损失情况下，其输出功率等于输入功率。实际转矩T：由于马达实际存在机械损失而产生损失扭矩T，使得比理论扭矩Tt小，即马达的机械效率Mm：等于马达的实际输出扭矩与理论输出扭矩的比。5.功率与总效率马达实际输入功率为pqM，实际输出功率为T。马达总效率 M：实际输出功率与实际输入功率的比值。 五、液压马达回路液压

10、马达有两种回路：即液压马达串联回路和液压马达制动回路，而这两种回路又可以再进行下一层分类。液压马达串联回路之一：将三个液压马达彼此串联，用一个换向阀控制其开停及转向。三个马达所通过的流量基本相等，在其排量相同时，各马达转速也基本一样，要求液压泵的供油压力较高，泵的流量则可以较小，一般用于轻载高速的场合。液压马达串联回路之二：本回路每一个换向阀控制一个马达，各马达可以单独动作，也可以同时动作，并且各马达的转向也是任意的。液压泵的供油压力为各马达的工作压差之和，适用于高速小扭矩场合。液压马达并联回路之一：两个液压马达通过各自的换向阀与调速阀控制，可同时运转与单独运转，可分别进行调速，并且可做到速度

11、基本不变。不过用节流调速，功率损失较大，两马达有各自的工作压差，其转速取决于各自所通过的流量。液压马达并联回路之二：两个液压马达的轴刚性联接在一起，当换向阀3在左位时，马达2只能随马达1空转，只有马达1输出转矩。若马达1输出扭矩不能满足载荷要求时，将阀3置于右位，此时虽然扭矩增加，但转速要相应降低。液压马达串并联回路：电磁阀1带电时，液压马达2和3相串联，电磁阀1断电时，马达2和3并联。串联时两马达通过相同的流量，转速比并联时高，而并联时两马达工作压差相同，但转速较低。液压马达串并联回路在行走机械中，常直接用液压马达驱动车轮，并根据路况不同调整行走速度。为此，采用两液压马达串联或并联回路达到上

12、述要求。【4】六、液压马达安装维护1.安装注意事项：马达在安装中传动轴与其他机械连接时要保证同心，或采用挠性连接。对于带有扭矩臂的马达，安装时应该先连接马达与扭矩臂，然后再固定扭矩臂，以防损坏壳体或配流轴。【5】2.维护 1）转速和压力不能超过规定值。2）通常对低速马达的回油口应有足够的背压，对内曲线马达更应如此，否则滚轮有可能脱离曲面而产生撞击，轻则产生噪声，降低寿命，重则击碎滚轮，使整个马达损坏。一般背压值约为0.3 1.0MPa，转速越高，背压应越高3）避免在系统有负载的情况下突然起动或停止在系统有负载的情况下突然起动或停止制动器会造成压力尖峰，泄压阀不可能反应得那么快保护马达免受损害。

13、4）使用具有良好安全性能的润滑油，润滑油的号数要适用于特定的系统。 5）经常检查油箱的油量。这是一种简单但重要的防患措施。如果漏点没被发现或没被修理 那么系统会很快丧失足够的液压油，而在泵的人口处产生涡旋使空气能吸人从而产生破坏作用。 6）尽可能使液压油保持清洁。大多数液压马达故障的背后都潜藏着液压油质量的下降。故障多半是固体颗粒(微粒)、污染物和过热造成的，但水和空气是重要因素。 7）捕捉故障信号，及时采取措施。声音、振动和热度的微小变化都会意味着马达存在问题。发出卡搭声意味着存在空隙，坏的轴承或套管可能会发出一种不寻常的嗡嗡声，同时有振动。当马达摸起来很热时，那么这种显着的热度上升就预示着

14、存在故障。马达性能变差的一个可靠迹象能在机器上看出来。如果机器早晨能运行良好 但在这一天里逐渐丧失动力。这就说明马达的性能在变差。马达己被用旧，存在着内部泄漏，而且泄漏会随温度的升高而增加。由于内部泄漏能使密封垫和衬圈变形 所以也可能发生外部泄漏。小结：液压马达是液压系统中的重要的执行元件之一， 从原理上讲，液压马达是液压泵的逆工况。液压马达的主要性能参数有：排量、流量、压力、功率和效率；排量为几何参数，而流量则为排量和转速的乘积；实际工作压力取决于外负载；液压功率为泵的输出流量和工作压力之乘积；容积效率和机械效率分别反映了液压马达的容积损失和机械损失。要掌握各类液压马达的工作原理、排量与流量的计算方法，了解其结构特点。要注意了解低速大扭矩马达（曲柄连杆马达、静力平衡马达、多作用内曲线马达）的结构特点与应用场合。参考文献： 【1】陈海泉编著. 船舶液压设备原理及维修技术. 大连市：大连海事大学出版社, 2009.06. 【2】项昌乐,荆崇波,刘辉主