液压马达结构与原理

关于液压马达结构与原理2

二、主要性能参数

1、压力1）工作压力pm马达入口工作介质的实际压力。通常近似认为马达的工作压力就等于其工作压差。2）额定压力pmn马达在正常工作条件下，按实验标准规定连续运转的最高压力。第2页,共36页，2024年2月25日，星期天3

§3.4液压马达2、排量Vm马达轴每转一周，密封容腔几何尺寸变化所需要的液体体积。3、流量

1）理论流量qmt马达密封腔容积变化所需要的流量。

2）实际流量qm马达入口处的流量。注：马达的实际流量大于理论流量。qm=qmt+

qm第3页,共36页，2024年2月25日，星期天4

4、容积效率和转速1）容积效率马达的理论流量与实际流量之比

2）理论输出转速nmt、实际输出转速nm第4页,共36页，2024年2月25日，星期天5

5、转矩和机械效率1）转矩理论输出转矩

实际输出转矩

2）机械效率第5页,共36页，2024年2月25日，星期天6

6、功率和总效率1）输入功率马达入口压力和入口流量的乘积

2）输出功率实际输出转矩与实际输出角速度的乘积

3）总效率输出功率与输入功率之比第6页,共36页，2024年2月25日，星期天7

三、结构与工作原理1、外啮合齿轮马达

所有每个未啮合轮齿齿谷内的压力相同，因此都不产生旋转力矩。只有啮合点m将相互啮合的两个齿面分割为高低压作用区，作用于b谷的不平衡力矩使右齿轮逆时针旋转，而a谷的不平衡力矩使左侧齿轮顺时针旋转。第7页,共36页，2024年2月25日，星期天驱动力矩大体上相当于一个齿面油压作用力产生的力矩，可见外啮合齿轮马达仅适用于小扭矩场合。abm第8页,共36页，2024年2月25日，星期天9

2、叶片式马达第9页,共36页，2024年2月25日，星期天10

1）结构轴承密封轴承键输出轴壳体弹簧摇臂弹簧挡圈叶片转子后盖定子环压力侧板定子环第10页,共36页，2024年2月25日，星期天11

伊顿M系列结构：动力芯由定子环、转子、12个叶片和6对弹簧摇臂组成。摇臂弹簧保持叶片伸出并顶在定子环内壁上，叶片随转子转动在定子环压迫下在转子槽内往复滑动。转子与输出轴花键连接，输出轴由两付轴承支承。第11页,共36页，2024年2月25日，星期天转子（动力芯）一端与压力侧板（配流盘）接触，另一端与前壳体接触。压力侧板（配流盘）装在后盖内并通过波浪形弹簧垫将其压紧在转子（动力芯）上。后盖与前壳体各有一个进出油口。轴封用以防止液压油漏出和空气侵入。动力芯波浪弹簧垫油口压力侧板轴封第12页,共36页，2024年2月25日，星期天动力芯波浪弹簧垫油口压力侧板轴封压力侧板有三个作用：

1）作为转子的密封端盖，防止内泄漏；2）为端盖油口提供配油窗口；

3）始终将系统压力引导到叶片底部。第13页,共36页，2024年2月25日，星期天A1A

2）工作原理

高压油从壳体油口进入后被内芯分成两路，通过A和A1腰形窗到达相邻叶片间的工作腔。第14页,共36页，2024年2月25日，星期天在对称的高压油窗范围内相邻叶片伸出长度不同，油压作用力产生驱动力偶，驱动转子转动，通过花键传递给输出轴使其转动。在排油窗范围内叶片逐渐缩回，相邻叶片间容积逐步变小，乏油通过腰形窗、后盖油口排到油箱。进出油口交换，则转向相反。第15页,共36页，2024年2月25日，星期天叶片伸出靠扭簧的弹力从下图可以看出，双作用叶片马达高压窗口或低压窗口各呈180°，对转子作用的液压力，相互抵消成液压平衡状态。A1AB1B双摇臂扭簧的两臂分别支撑着互成90°的两枚叶片，其作用是在马达启动之前将叶片从叶片槽中推出顶在定子环内壁上，否则叶片滑落在槽内，导致高低压窗口串通，系统无法建立压力，马达也无法启动。可以看出，互成90°的两枚叶片当其中一枚伸出时另一枚正在缩回，这样扭簧在马达运转过程中，是绕着安装在转子上的销轴转动，摇臂受力恒定，因而提高了扭簧的工作寿命。第16页,共36页，2024年2月25日，星期天压力建立之前，压力侧板是通过波浪形弹簧垫圈压紧转子。压力建立后，压力侧板内装梭阀将压力油导入A腔室作用在压力侧板的后端，提供一个必要的压紧力以克服转子的分离力。梭阀导入的压力又同时通过B油道引到叶片底部，保持叶片伸出。BA第17页,共36页，2024年2月25日，星期天3、轴向柱塞马达第18页,共36页，2024年2月25日，星期天斜盘轴封轴承输出轴壳体转子组件配流盘进出油口斜盘式轴向柱塞马达第19页,共36页，2024年2月25日，星期天1）斜盘式定量轴向柱塞马达结构轴承配流盘转子组件壳体输出轴轴承轴封斜盘第20页,共36页，2024年2月25日，星期天工作原理马达进油口的压力油进入所有高压油窗覆盖的柱塞缸内，压力油作用在柱塞底部的液压力通过滑履对斜盘产生挤压力，而斜盘对滑履的反作用力N则是通过球铰中心沿斜盘的法线方向,如下图所示。反力N可分解为垂直于轴线的T和平行于轴线的F。分力F与柱塞底部的液压力平衡，作用于柱塞球铰上的分力T与输出轴线不在一个平面内，而且与轴线距离各不相同，因而对输出轴产生大小不同的力矩，这些力矩之和经过缸筒及花键的传递使输出轴转动。T经过排油窗的柱塞腔，其柱塞在斜盘的挤压下将乏油通过排油口排回油箱或系统。NTFTTTTT第21页,共36页，2024年2月25日，星期天斜盘式轴向柱塞马达工作原理图解配油窗出油口进油口柱塞组件斜盘输出轴柱塞缸组件第22页,共36页，2024年2月25日，星期天控制活塞叉臂弹簧轴封轴承输出轴壳体配流盘转子组件叉臂轴承斜盘(装在叉臂上由控制活塞控制倾角)2）斜盘式变量轴向柱塞马达工作原理与定量马达完全相同，不同的是通过控制活塞推动叉臂从而改变斜盘倾角，达到改变排量的目的。第23页,共36页，2024年2月25日，星期天控制活塞补偿器进出油口配流盘转子叉臂枢轴叉臂叉臂弹簧斜盘轴封轴承壳体轴变量马达换向可以通过换向阀实现，也可以通过改变斜盘倾角方向实现。改变倾角换向要通过零点，必须采取适当的措施防止超速、超压和（或）气穴现象发生。变量马达可用于连续、间歇、或连续换向工作场合。第24页,共36页，2024年2月25日，星期天柱塞缸柱塞连杆万向传动轴带球窝盘的输出轴通低压窗的缸底油口低压油窗高压油窗斜轴式柱塞马达结构第25页,共36页，2024年2月25日，星期天工作原理柱塞缸组件压油窗口覆盖的柱塞在液压力作用下推球窝盘对转轴产生驱动力矩并沿箭头方向逐渐伸出，通过万向轴驱动缸体随之转动。进油压力作用在柱塞底部进油窗排油窗排油窗覆盖的柱塞在球窝盘压迫下沿箭头方向回缩将乏油排出输出轴端轴颈(装轴承)球窝盘万向轴第26页,共36页，2024年2月25日，星期天斜轴式变量轴向柱塞马达结构与工作原理变量控制阀变量活塞限位螺钉驱动销变量马达通过变量活塞驱动销摆动缸体改变排量第27页,共36页，2024年2月25日，星期天4、径向柱塞式低速大扭矩马达第28页,共36页，2024年2月25日，星期天力士乐MCR系列1、2—前后壳体；3、4—转子活塞组件；5—凸轮盘；6—输出轴；7—配油轴；8—滚子；环向油道D;工作腔E。转子4与轴6花键连接，柱塞3径向布置在转子上并通过滚子8支撑在凸轮盘5上。马达还可以做成多排结构。1）内曲线多作用马达第29页,共36页，2024年2月25日，星期天

进油压力推动柱塞滚轮抵靠内凸轮上，内凸轮对柱塞的反力N通过滚轮中心，径向分量F与柱塞底部液压力平衡，切向分量T推动转子旋转。注意到内曲线多作用马达柱塞成对作功且对称于转子中心，因而形成力偶。A、B油口通过环形油道D，配油轴上的轴向孔按马达的工作相位角给柱塞工作腔E配油。工作行程柱塞回程进油回油NTF第30页,共36页，2024年2月25日，星期天

此类马达的低速大扭矩特性使其可以直接应用于车轮驱动、大型门式起重机或绞车滚筒驱动。第31页,共36页，2024年2月25日，星期天结构1.壳体；2.输出轴；3.缸盖；4.配油阀室；5.轴承；6.缸筒；7.柱塞；8.配油控制组件。第32页,共36页，2024年2月25日，星期天工作原理A、B为马达进出油口。缸筒工作腔E进油或排油是在配油组件控制下通过油道D完成的。缸筒及活塞两端分别支承在偏心轴和缸盖的球面上。这样活塞与缸筒之间的相对滑动就不存在侧向力，且活塞与缸筒之间也不存在液压载荷，因此摩擦最小，而效率最高。工作腔的压力油柱直接作用在偏心轴上，5缸中2或3个缸按顺序分别与进油或排油口接通。第33页,共36页，2024年2月25日，星期天工作原理A、B为马达进出油口。缸筒工作腔E进油或排油是在配油组件控制下通过油道D完成的。缸筒及活塞两端分别支承在偏心轴和缸盖的球面上。这样活塞与缸筒之间的相对滑动就不存在侧向力，且活塞与缸筒之间也不存在液压载荷，因此摩擦最小，而效率最高。工作腔的压力油柱直接作用在偏心轴上，5缸中2或3个缸按顺序分别与进油或排油口接通。第34页,共36页，2024年2月25日，星期天工作原理