马达原理结构

1、船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 1 第三节 液压马达/油马达 Section 3 Hydraulic Motor 液压系统执行元件：压力能机械能 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 液压缸：直线运动 液压马达：回转运动 液压泵液压泵液压马达：液压马达：高速小扭矩(齿轮式、螺杆式、叶片式、 轴向柱塞式) 专门设计的低速大扭矩液压马达：专门设计的低速大扭矩液压马达： 连杆式 五星轮式 内曲线式 径向柱塞式 叶片式 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 2 一、液压马达的性能参数一、液压马达的性能参数 第八章第八章

2、 液压元件和液压油液压元件和液压油 1.转速() M M t q Q n60理论转速：r/min 实际转速： vt M vM n q Q n 60r/min QM-供油流量 qM-每转排量 2.扭矩() 2 M t pq M Nm 2/pqMM MMmt Nm V-容积效率 p-进出油压差 m-机械效率 3.输出功率() M pQP 2 -总效率，=Vm 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 3 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 对性能参数的分析：对性能参数的分析： (1) 转速n取决于流量QM、排量qM和容积效率v。 vt M vM n q Q

3、 n 60 液压马达的调速方法：液压马达的调速方法： 容积调速容积调速 采用变量泵，改变QM； 采用变量马达，改变qM； 节流调速节流调速：利用控制阀，改变QM； (2) 扭矩取决于排量qM、压差p和m。排量 qM不变时，负载越大，工作压力越高。 2/pqMM MMmt (3)液压马达连续运转允许使用的最高工作压力称为额定压力。额定压力。 额定压力高，系统元件尺寸小，要求高。 (4)变量马达在M增加时，可将qM增大，p保持不变；QM既定时n 降低； 功率几乎不变( (恒功率恒功率) )。 M pQP 2 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 4 第八章第八章

4、液压元件和液压油液压元件和液压油 对性能参数的分析：对性能参数的分析： vt M vM n q Q n 60 2/pqMM MMmt 排量qM较大时，扭矩M大，转速n低：低速大扭矩液压马达。低速大扭矩液压马达。 排量qM较小时，扭矩M小，转速n高：高速小扭矩液压马达。高速小扭矩液压马达。 低速：n500r/min； 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 5 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 1.1.工作原理工作原理 二、连杆式液压马达二、连杆式液压马达-Staffa-Staffa (1)改变进、回油方向，马达反转； (3)曲轴固定，进、回油管接在

5、配流轴上，成为壳转式； (2)改变偏心距大小，可调节马达转速； 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 6 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.结构结构 1-曲轴 2-油封 3、7-轴承 4-壳体盖 5-壳体 6-抱环 8-配流壳体 9-十字滑 块 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端 盖 13-调整垫片 14-密封环 15-调整 环垫 16-连杆 17-球承座 18-活塞 19、22-密封圈 20-油缸盖 21-活塞环 23-弹性挡圈 24-过滤帽 25-节流器 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 7

6、 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.结构结构 1-曲轴 2-骨架油封 3-前盖 4-壳体 5-抱环 6、7-锥形滚柱轴承 8-配流轴壳体 9-十字形滑块联轴节 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端盖 13-密封环(6道) 14-环形垫片 15-缸盖 16-活塞 17-连杆 18-对开式球头座 19-弹簧挡圈 20-过滤帽 21-节流器 23-调整垫片 24-密封圈 25、26-螺钉 27-密封圈 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 8 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary

7、 Machinery 9 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 请打开MVI_1394.avi 配流轴配流轴配流壳配流壳 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 10 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 CLJMCLJM型的改进：型的改进： C-船用 L-曲轴连杆式 J-径向柱塞 M-液压马达 (1)配流轴由滚针轴承改为静压平衡。 (2)连杆也设计成静压平衡。即在柱塞和连杆中心钻孔，压力油 除能强制润滑连杆球头外，还通过滤帽24、节流器25进入连杆 大端底部的油腔。连杆能被液压力顶起，无金属摩擦。 (3)配流轴的密封环14和活塞的密封环21

8、均由过去的O形圈改为 活塞环。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 11 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 脉动率和爬行现象：脉动率和爬行现象： 由于偏心轮在不同的转角时，进油的缸数和每个柱塞的瞬时速 度在变化，故马达的瞬时排量随转角而脉动；在工作油压既定 时，瞬时扭矩也随转角脉动。连杆式马达的扭矩脉动率脉动率： m minmax M M MM Mmax-最大扭矩； Mmin-最小扭矩； Mm-平均扭矩； 由于瞬时排量是脉动的，因此当负载扭矩不变时，马达的工作 油压便会脉动。油压便会脉动。而当供油流量不变，若马达转速较低、惯性较 小时，转速则会

9、脉动。转速则会脉动。液压马达在工作转速过低时出现的时快 时慢，甚至时动时停的现象称为爬行现象爬行现象。 五缸：M=7.5% 七缸：M=2.8% 马达在额定负载下不出现爬行现象的最低工作转速称为最低稳最低稳 定转速。定转速。改进后的连杆式马达最低稳定转速可低达2-3r/min。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 12 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 3.3.变量方法变量方法 马达排量：qM=0.5d2ez e-偏心距；z-柱塞数；d-柱塞直径。 转速：n=60QMv/qM 调节e，可改变n。 1-偏心环 2-小控制活塞 3-大控制活塞 4-壳

10、体 5-滑块 6-隔套 7-集流器 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 13 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 三、五星轮式液压马达三、五星轮式液压马达-Roston-Roston 1.1.工作原理工作原理 1-壳体 2-柱塞 3-五星轮 4-压力环 5-偏心轮 (2)五星轮只做平面运动，五星轮只做平面运动，不回转； (1)五星轮滑套在偏心轮上； (3)可做成壳转式，双列油缸式； 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 14 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.双列油缸式结构双列油缸式结构 1

11、-配流套 2-壳体 3-曲轴 4-五星轮 5-柱塞 6-定位套 7-内套 8-压力环 9-尼龙挡圈 (2)配流轴和曲轴做成一体； (1)无连杆，设五星轮； (3)取消壳体的流道，进油路：配流轴进油路：配流轴- -曲轴曲轴- -偏心轮偏心轮- -柱塞柱塞- -油缸油缸 (4)双列结构可以降低不平衡径向力，但有力矩。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 15 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.双列油缸式结构双列油缸式结构 请打开MVI_1401.avi 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 16 第八章第八

12、章 液压元件和液压油液压元件和液压油 3.3.主要部件的静压平衡主要部件的静压平衡 尺寸适当，柱塞、压力环、五星轮上承受的油压力可基本基本平 衡，这种现象称为静压平衡。静压平衡。 柱塞：顶面液压力底面液压力，(液压力差值+弹簧力)保 证柱塞压紧压力环。 压力环：底面液压力顶面液压力。 五星轮：静压平衡，浮动状态。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 17 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 4.4.主要特点主要特点 (1)柱塞、压力环、五星轮实现了静压平衡，使主要滑动面的 摩擦力显著减小；取消了连杆，不存在单位面积承受压力大、 油膜易破坏的球铰；

13、采用双列式可使轴承负荷显著减轻；这些 都提高了低速性能，并使工作寿命延长。 (2)瞬时排量均匀性比连杆式好，故扭矩脉动率比连杆式小(五 缸式为4.9%)，最低稳定转速为2r/min左右。 (3)壳体内无流道，工艺性改善。 (4)连杆式相比，五星轮所需空间较大，在排量相同时外形尺 寸和重量较大。 (5)侧向力较大，一般为同参数连杆式马达的714倍，使缸壁 磨损加剧。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 18 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 四、内曲线式液压马达四、内曲线式液压马达 1.1.结构和工作原理结构和工作原理 1-输出轴 2-壳体 3-

14、缸体 4-柱塞 5-横梁 6-滚轮 7-端盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈 每个油缸的作用次数每个油缸的作用次数= =导轨曲面段数导轨曲面段数K K。 导轨曲面上应有一段圆弧，以防困油现象。导轨曲面上应有一段圆弧，以防困油现象。 偏心销偏心销8 8用于微调，以弥补制造和安装误差。用于微调，以弥补制造和安装误差。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 19 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 四、内曲线式液压马达四、内曲线式液压马达 1.1.结构和工作原理结构和工作原理 1-输出轴 2-壳体 3-缸体 4-柱塞 5-横梁 6-

15、滚轮 7-端盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈 配油轴上的配油窗口数目等于导轨曲面段数配油窗口数目等于导轨曲面段数 2 2。 要求0.5-1.0MPa回油背压防止排油段滚轮脱离导轨。回油背压防止排油段滚轮脱离导轨。 配流轴圆周面 上各配流窗口 之间密封处为 内曲线马达的 主要泄漏。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 20 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.变量方式变量方式 用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速实现有级调速。 六作用、八柱塞、双速内曲

16、线马达六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理调速原理 A、A进油，B回油， 重载低速。重载低速。 手柄处于左位：左位： 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 21 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 2.2.变量方式变量方式 用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速实现有级调速。 A进油，A、B回油， 轻载高速。轻载高速。 手柄处于右位：右位： 六作用、八柱塞、双速内曲线马达六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理调速原理 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machine

17、ry 22 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 3.3.主要特点主要特点 (1)选用合适的导轨曲面，能使瞬时进油量保持不变，扭矩脉扭矩脉 动率理论值为零动率理论值为零，最低稳定转速可达0.5r/min左右。 (2)只要柱塞数目z和作用次数K的最大公约数m2，则全部柱 塞就可分为受力状态完全相同的m组，作用在壳体、缸体和配 流轴上的径向液压力就能完全平衡径向液压力就能完全平衡，有利于适用更高工作压 力和提高机械效率，起动效率起动效率 m0 m0(起动扭矩与理论扭矩之比) 最高可达98%。 (3)每一柱塞的作用数K=4-10，而且可做成双列或三列结构， 故可得到较大的马达排量较大的马达

18、排量q qM M和输出扭矩。和输出扭矩。 (4)零件数目较多，对工艺和材料的要求较高，对工艺和材料的要求较高，尤其是内曲线 部分受柱塞滚轮的较大压力，表面处理的要求高。 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 23 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 五、叶片式液压马达五、叶片式液压马达 1.1.结构和工作原理结构和工作原理 叶片式马达和叶片泵的区别： (1)马达必须有叶片压紧机构，保证起动； (2)泵单向转动，马达双向转动； 马达叶片径向放置，叶片顶端左右对称； 主油口口径相同； 内泄露油有单独通油箱的泄油管； 叶片根部和压力侧板背面与压力油腔相通

19、； 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 24 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 叶片式液压马达实例叶片式液压马达实例(IHI(IHI、三作用、中低压、三作用、中低压) )： 1-安全阀 2-壳体(定子) 3-转子 4、5-弧形挺杆 6-补偿弹簧 7-叶片 8-柱销 9-放气塞 10-定距环 11-轴承盖 12-轴封压盖 13-轴承 14-前端盖 15-泄油管 16-后端盖 带弧形挺杆的三作用叶片式马达带弧形挺杆的三作用叶片式马达 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 25 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件

20、和液压油 2.2.船用低速叶片式马达的主要形式船用低速叶片式马达的主要形式 1-转子 2、5-配油窗口 3-定子 4-补偿弹簧 6-柱销 7-摇臂 8-叶片 9-挺杆 摇臂挺杆叶片压紧机构摇臂挺杆叶片压紧机构(IHI)(IHI) IHI FUKUSHIMA VICERS 船舶辅机船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 26 第八章第八章 液压元件和液压油液压元件和液压油 液压马达的简单对比液压马达的简单对比 连杆式五星轮式内曲线式叶片式 受力活塞、连杆、配 流轴静压平衡 柱塞、压力环、 五星轮静压平 衡 导轨受压力 大 - 径向力不平衡(单列)大部分平衡(双 列) 完全平衡完全平衡 脉动率7.5%(5缸)4.9%(5缸)0- 双出轴一般不有不可可 配流轴转转、与曲轴一 体 不转无 壳转