液压与气压传动技术（微课版）课件 3.2 认识液压马达

任务3.2认识液压马达任务描述假如你是某企业设备维修人员，现有一款旋转钻机，其钻头由液压马达驱动，考虑到设备维修的需要，请你查阅相关资料，熟悉液压马达的工作原理及主要性能参数。在接到任务后，请根据任务描述，分析以下问题：1．驱动钻头进行旋转运动的元件是什么？2．液压马达的类型有哪些？是如何工作的？3．液压马达的主要参数有什么?这些参数又由哪些因素来决定?从问题出发，尝试按照以下过程，解决问题。一、常用液压马达的类型、原理和符号执行机构需要机械能驱动，而泵输出的是压力能，根据液压传动工作原理，泵输出的压力能必须转换成机械能。在液压传动系统中，将液压泵提供的压力能转换成机械能的能量转换装置称为执行元件。执行元件输出机械能，驱动机床等机器的移动部件运动。物体常见的运动形式有直线运动和旋转运动两种。执行元件中输出直线运动（包括摆动）的称为液压缸，如图3-1-1所示；输出旋转运动的执行元件则称为液压马达。项目2中改造的液压尾座套筒的运动形式是直线往复运动，因此选用液压缸即可驱动其运动。缸筒固定方式实现较为简单，是常用的固定方式。因此，在未说明固定方式的情况下，都默认为缸筒固定方式。柱塞式液压缸单活塞杆式液压缸伸缩式液压缸双活塞杆式液压缸筒固定式杆固定式按结构形式分为：活塞式、柱塞式、摆动式、伸缩式等形式，其中活塞式液压缸应用最广。活塞缸按结构形式可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸。按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定式两种。二、常用液压缸的类型、符号和运动原理子任务3.1.1认识常用液压缸的原理和符号1．常用液压缸的类型常用的分类方法有按转速、按结构、按排量是否可调、进油方向是否可变、工作压力等。需要注意：液压马达是使负载作连续旋转的执行元件。其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转由电机带动，输出液压油；液压马达的输入是液压油，输出的是转矩和转速。因此，液压马达和液压泵在内部结构上存在一定的差别。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的分类两个相互啮合的齿轮中心分别为O1和O2，啮合点为C，啮合点到齿根的距离分别为a和b，齿宽为B。当高压油液p输入马达上侧油口，处于进油腔的轮齿会受到压力油作用。轮齿Ⅰ受到的液压油作用力为p*B（h-a），轮齿Ⅱ受到的液压油作用力为p*B（h-b），显然a<b。两齿轮受力如图所示。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（1）齿轮式液压马达在不平衡液压力作用下，两轮对中心产生产生转矩。由于高压区承压面积不同是齿轮马达产生驱动力力矩的根源。在该转矩的作用下，齿轮马达按图示方向连续地旋转。随着齿轮的旋转，油液被带到回油腔排出。齿轮马达在转动过程中，由于啮合点不断改变位置，故马达的输出转矩是脉动的。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（1）齿轮式液压马达进出油口相等，有单独的泄油口；为减少摩擦力矩，采用滚动轴承；为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。齿轮马达和齿轮泵一样，由于泄漏途径较多，故工作压力不能太高，否则容积效率过低。因此，齿轮马达一般属于高转速、低转矩液压马达。由于啮合点随时变化，输出转矩和转速会产生脉动，所以齿轮马达往往只用于一些传动精度要求不高的轻载场合。如工程机械、农业机械等对转矩均匀性要求不高的设备。思考：相同形式的液压泵和液压马达是否可以互换？一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（1）齿轮式液压马达当压力为p的油液从进油口进入叶片1和3之间时，叶片2因两面均受液压油的作用所以不产生转矩。叶片1、3上，一面作用有压力油，另一面为低压油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，因此作用于叶片3上的总液压力大于作用于叶片1上的总液压力，于是压力差使转子产生顺时针转矩。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（2）叶片式液压马达进出油口相等，有单独的泄油口；进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。同理，压力油进入叶片5和7之间时，叶片7伸出的面积大于叶片5伸出的面积，也产生顺时针转矩。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（2）叶片式液压马达转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、力学性能要求不严格的场合。其输出转矩的大小决定于输入油压的高低，而输出转速的高低决定于输入流量的大小。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（2）叶片式液压马达斜盘1和配油盘4固定不动，柱塞3可在缸体2的孔内移动，斜盘中心线与缸体中心线相交一个倾角δ。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（3）柱塞式液压马达高压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，处在高压腔中的柱塞被顶出，压在斜盘上，斜盘对柱塞的反作用力为N。力N分解成两个分力，沿柱塞轴向分力Fx，与柱塞所受液压力平衡；另一分力Fy，与柱塞轴线垂直向下，它与缸体中心线的距离为r，这个力便产生力矩驱动缸体旋转，带动马达轴5转动。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（3）柱塞式液压马达轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的；配流盘为对称结构。作变量马达。改变斜盘倾角，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，产生的转矩越大，转速越低。一、常用液压马达的类型、原理和符号1．液压马达的工作原理（3）柱塞式液压马达单向定量单向变量双向变量双向定量一、常用液压马达的类型、原理和符号3．液压马达的图形符号容积效率机械效率压力、排量、流量等参数与液压泵同类参数有相似的含义。差别见右表。压力流量排量转速转矩功率泵输出输出输出输入输入输出马达输入输入输入输出输出输出排量：没有泄漏的情况下，马达轴转一周，其工作容积的变化计算出所需液体的体积。理论流量：没有泄漏的情况下，达到要求转速所需输入油液的流量。因为液压马达存在泄漏，输入马达的实际流量必然大于理论流量，q＞qtq＝qt＋Δqηv=qt/q=vn/qn=ηv*q/v二、常用液压马达的性能参数容积效率机械效率压力、排量、流量等参数与液压泵同类参数有相似的含义。差别见右表。压力流量排量转速转矩功率泵输出输出输出输入输入输出马达输入输入输入输出输出输出由于有摩擦损失，液压马达的实际输出转矩T一定小于理论转矩Tt。Tt＞Tηm=T/Tt设马达进、出口间的工作压力差为Δp，忽略能量损失时：输出功率：Pt

=2ΠnTt输入输入功率：Pi

=Δpqt=ΔpnVP输入=P输出2ΠnTt=Δpqt=ΔpnVTt=ΔpV/2Πηm=2ΠT/ΔpVT=Ttηm=ηm*ΔpV/2Π二、常用液压马达的性能参数泵与马达损失输入功率：Pi=Δpq输出功率：Po=2ΠnTη=Po/Pi=2ΠnT/Δpq理想泵：p*qt=Tt*ωTt=p*qt/ω=p*vdqt=ω*vd马达总效率理想马达：p*qt=Tt*ωTt=p*qt/ω=p*vdω=qt/vdvd是角度排量η=Po/Pi=2ΠnT/Δpq

=

2ΠT/

Δp(v/

ηv)=2ΠT

ηv/

Δpv=

ηv*

ηm二、常用液压马达的