第四章 液压马达

第四章液压马达§1概论液压马达是将液压能转变为机械能，并连续旋转的执行元件。液压马达与液压泵技术要求侧重点不同，液压泵要求容积效率高，减少泄漏，而液压马达要求机械效率高，能得到较大的输出扭矩。在实际使用中，液压泵通常为单向旋转，工作转速较高，而液压马达多为双向旋转，需要很低的转速。液压马达按结构分类与液压泵基本相同。液压马达与电机相比，它的结构小，重量轻，功率大，调速比大，可无级变速，转动惯性小，起动和制动迅速，适用于自动控制系统。§2高速液压马达齿轮液压马达参数计算转速n和扭矩M按下式计算n＝Q/q0·ηv＝Q/2πzm2b·ηv(转/分)M＝(p1-p2)bzm2·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——输入流量（厘米3/分）q0——理论排量（厘米3/转）z——齿数m——模数（厘米）b——齿宽（厘米）p1——进口液压力（公斤力/厘米2）p2——出口液压力（公斤力/厘米2）ηv——容积效率ηm——机械效率齿轮液压马达结构简单，体积小，重量轻，耐冲击，惯性小，维护方便，价格低廉，对油液过滤精度要求较低，但流量脉动较大，容效率低，扭矩较小，低速稳定性差。叶片液压马达（一般常用双作用式，不能变量）参数计算转速n和扭矩M按下式计算n＝Q/q0·ηv＝Q/2[π(R2-r2)-(R-r)/cosθ·δz]b·ηv(转/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——输入流量（厘米3/分）q0——理论排量（厘米3/转）R——定子内腔大半径（厘米）r——定子内腔小半径（厘米）δ——叶片厚度（厘米）z——叶片数b——叶片宽度（厘米）θ——叶片倾角p1——进口液压力（公斤力/厘米2）p2——出口液压力（公斤力/厘米2）ηv——容积效率ηm——机械效率轴向柱塞液压马达工作原理斜盘倾角越大，转矩越大，转速越慢。参数计算直轴式轴向柱塞马达转速和扭矩按下式计算n＝4Q/πd2zD0tgγ1·ηv(转/分)M＝1/8·d2zD0tgγ1(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)斜轴式轴向柱塞马达转速和扭矩按下式计算n＝4Q/πd2zD0sinγ2·ηv(转/分)M＝1/8·d2zD0sinγ2(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——输入流量（厘米3/分）d——柱塞直径（厘米）z——柱塞数D0——柱塞分布直径（厘米）γ1——斜盘倾角γ2——缸体倾角p1——进口液压力（公斤力/厘米2）p2——出口液压力（公斤力/厘米2）ηv——容积效率ηm——机械效率§3低速大扭矩液压马达这种马达的特点是输出扭矩大，转速低，低速性能好，在20转/分工作时运转平稳，可直接与工作机构连接，不需减速装置，简化传动机构，提高了工作效率。这种马达均采用柱塞式结构，一般都用高压，且排量很大，因此体积和运动惯性很大，不适用于反应灵敏、频繁换向的场合，此外还要求很高的密封性，以免因泄漏造成效率低和低速不稳等现象。低速大扭矩马达按其每转作用次数可分为单作用式和多作用式。轴向柱塞低速大扭矩马达工作原理与高速轴向马达相同，不同之处是采用了双斜盘和两套柱塞，用以增大其扭矩。径向柱塞低速大扭矩马达包括曲轴连杆式、静力平衡式、多作用内曲线等等形式。参数计算n＝4Q/πd2z·z1·z2h·ηv(转/分)M＝1/8·d2z·z1·z2h(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——输入流量（厘米3/分）d——柱塞直径（厘米）z——柱塞数z1——每转柱塞行程次数z2——柱塞列数h——柱塞行程（厘米）p1——进口液压力（公斤力/厘米2）p2——出口液压力（公斤力/厘米2）ηv——容积效率ηm——机械效率§4液压马达的使用各类液压马达的性能及应用高速液压马达的技术性能及应用参见第三章液压泵的技术性能及应用。低速大扭矩液压马达的技术性能及应用见下表。低速大扭矩液压马达的技术性能及应用类型轴向柱塞式径向柱塞式双凸轮盘式，球塞式双斜盘式内曲线多作用球塞式曲轴无连杆式曲轴连杆式内曲线多作用式压力范围kgf/cm3100~200160~320100~200120~200120~200160~320排量范围l/r0.7650.25~250.15~1.00.1~6.30.125~100.25~50转速范围r/m≈3003~1200≈4005~6005~4001~200容积效率%低90~98低88~9585~9390~96作用次数4~814~8114~12柱塞数12~2418~266~125~75~76~18能否变量——有级与无级变量有级变量有级变量有级变量有级变量起动扭矩效率%——一般——一般约90较差，约85左右好，最高达98自锁性——较好——较差较差较差结构情况简单一般简单简单一般复杂外形尺寸小较小小较大较小小轴承数量两套轴承两套轴承少两套轴承较少多重量扭矩比kgf/kgf·m小较大小约5较小小应用用于性能要求不高，压力较低的场合，如农业机械用于性能要求较高，转速范围宽，径向尺寸小，轴向尺寸允许稍大的场合用于传动扭矩大，低速运转平稳，体积小，重量轻的场合用于性能较低，尺寸限制不太严格的地方同左同内曲线多作用球塞式。轴转马达应用最普遍，壳转马达用于绞车及船舶甲板机械车轮马达专用于车辆液压泵和液压马达的配合工作特性假设系统中无泄漏和压力损失，效率损失也忽略，泵吸油口和马达排油口压力为零。Q=qnn=Q/qM=pq/2πN=Mn式中：Q——泵的输出流量或马达的输入流量q——泵或马达的排量n——泵或马达的转速M——泵的输入扭矩或马达的输出扭矩p——泵的输出压力或马达的输入压力N——泵或马达的功率变量泵与定量马达调速的工作特性调速时需改变泵的排量qp，其值越大，泵流量Qp越大，由于马达排量qm不变，则转速随之升高。泵的越大压力p取决于安全阀的调整压力，是个不变量，因此马达的输出扭矩Mm也为一定值，即无论转速怎样变化，其扭矩恒定，其功率也是变化的，随转速的增高而增大。这个系统有较大的调速范围，适用于要求恒扭矩的系统，如金属切削机床等。定量泵与变量马达调速的工作特性泵的压力、流量都不变，马达转速nm与排量qm成反比，输出扭矩Mm与排量qm成正比。随排量qm的增大，转速nm减小，扭矩Mm增大，但对马达的功率没有影响，即无论马达的引起转速和扭矩如何变化，它的功率是恒定的。变量泵与变量马达调速的工作特性当马达排量qm调至最大，通过调整泵排量qp来调整马达转速nm时，其特性曲线如上图左半部分，此时为恒扭矩调节区；当泵排量qp调整到最大值，通过减小马达排量qm提高转速时，其特性曲线如图右半部分，此时为恒功率调节区。a点两区域过渡点，在此泵和马达的排量都调至最大。这个系统调速范围大，可自由选择恒扭矩和恒功率特性区域。液压马达的故障和排除液压马达的故障和排除现象原因措施转速低输出功率不足泵输出流量或压力不足查明原因，根据情况采取相应措施马达内部泄漏严重查明泄漏部位和原因，采取密封措施马达