液壓馬達(dá)可靠性研究

1、. . . . 省交通高等?？茖W(xué)校機(jī)電系畢業(yè)設(shè)計文件設(shè)計題目: 液壓馬達(dá)可靠性研究 專業(yè): 工程機(jī)械運(yùn)用與維護(hù) : 營 班級: 09232 學(xué)號： 26 完成期限: 2011 年 10月10日至2012 年 3月9日指導(dǎo)教師： 馬剛 設(shè)計任務(wù)液壓馬達(dá)可靠性研究設(shè)計要求設(shè)計成果第一稿（手寫）；第二稿（打印，按格式）設(shè)計進(jìn)程2011年10月10日至16日完成寫作提綱；2011年10月17日至11月17日完成第一稿；2011年11月28日至12月底完成第二稿（清樣）；2012年1月至3月初完成定稿（按系要求格式）。指導(dǎo)教師評語評閱人評語成績設(shè)計成績指導(dǎo)教師評閱成績評閱教師答辯成績答辯負(fù)責(zé)人總評負(fù)責(zé)人

2、摘要：液壓馬達(dá)是液壓傳動裝置的執(zhí)行元件，它將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。本文主要講述了液壓馬達(dá)的工作原理、實(shí)驗(yàn)方法和故障分析與故障排除方法，對液壓馬達(dá)的選擇起到一定的指導(dǎo)作用。同時讓在使用或者選擇的工作人員能方便正確的選擇最為合適的液壓馬達(dá)，為工作帶來方便、減少工作誤差和工作中的損失。關(guān)鍵詞：液壓馬達(dá) 工作原理 故障分析Abstract：Hydraulic devices is the functional element of hydraulic motor components, it can be fluid pressure mechanical energy conv

3、ersion, the output torque and rotational speed. This article tells about the working principle of hydraulic motors、testing、fault analysis and troubleshooting method . Hydraulic motors to play a guiding role in the selection. While in use or select staff can conveniently and correctly choose the most

4、 suitable for the hydraulic motor, convenient, reduce error and work loss.Key words:hydraulic devices hydraulic motors fault analysis目 錄前言11.概述21.1液壓馬達(dá)的分類與特點(diǎn)21.2液壓馬達(dá)的性能參數(shù)32.液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與工作原理52.1齒輪液壓馬達(dá)52.2葉片液壓馬達(dá)52.3軸向柱塞式液壓馬達(dá)62.4徑向柱塞馬達(dá)73.液壓馬達(dá)的選用133.1液壓馬達(dá)的選擇133.2液壓馬達(dá)的使用144.液壓馬達(dá)的試驗(yàn)154.1試驗(yàn)回路154.2試驗(yàn)方法155.液壓馬達(dá)常見

5、故障與20結(jié)束語22參考文獻(xiàn)2323 / 27液壓馬達(dá)可靠性研究前言液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國對液壓工業(yè)的發(fā)展都給予很大重視。世界液壓元件的總銷售額為350億美元。據(jù)統(tǒng)計，世界各主要國家液壓工業(yè)銷售額占機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值的2%-3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術(shù)使用率較低，努力擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，將有廣闊的發(fā)展前景。社會需求永遠(yuǎn)是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機(jī)電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標(biāo)，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦

6、磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)與新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀(jì)的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當(dāng)主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)和擴(kuò)展，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能與反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進(jìn)展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以與污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機(jī)電一體化以與輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術(shù)。液壓

7、馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它正向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展。1.概述1.1 液壓馬達(dá)的分類與特點(diǎn)液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它是靠封閉容積變化來工作的，就液壓來說，液壓馬達(dá)是一個執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)可分為高速和低速兩大類。一般認(rèn)為，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達(dá)；額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式液壓馬達(dá)。它們的特點(diǎn)主要有：轉(zhuǎn)速較高、便于啟動和制動，調(diào)節(jié)（調(diào)速和換向）靈敏高。通常高速液壓馬達(dá)的輸出扭矩不大，僅幾十牛·米到幾百牛·米，所以又稱為高速小扭

8、矩馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)主要是徑向柱塞式。例如多作用曲線式、單作用曲軸連桿式等。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是：排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低，有的可低到每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至不到一轉(zhuǎn)，因此可以直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需要減速裝置，從而使傳動機(jī)構(gòu)大為簡化。通常低速液壓馬達(dá)的輸出扭矩很高，可以達(dá)到幾千牛·米到幾萬牛·米，所以又稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。從原理上講，泵可以作馬達(dá)用，馬達(dá)可以作泵用。液壓泵和液壓馬達(dá)工作的必須條件是：(1)必須有一個能變化的封閉容積；(2)必須有配流動作；(3)高低壓油應(yīng)相隔不得連通。雖然同類型的泵和馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上較為相似，但由于二者的功能不同，因此在結(jié)構(gòu)上存在一些差異。例如：(

9、1)液壓馬達(dá)一般需要正反轉(zhuǎn)，所以在部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對稱性，而液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)的，沒有這一要求。(2)為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液壓馬達(dá)低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求，進(jìn)、出油口的尺寸一樣。(3)液壓馬達(dá)要求能在很寬的轉(zhuǎn)速圍正常工作，因此，應(yīng)采用液動軸承或靜壓軸承。因?yàn)楫?dāng)馬達(dá)速度很低時，若采用動壓軸承，就不易形成潤滑滑膜。(4)葉片泵依靠葉片跟轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力使葉片始終貼緊定子的表面，起封油作用，形成工作容積。若將其當(dāng)馬達(dá)用，必須在液壓馬達(dá)的葉片根部裝上彈簧，以保證葉片始終貼緊定子表面，以便馬達(dá)能正常起動。(5)液壓泵在結(jié)

10、構(gòu)上需保證具有自吸能力，而液壓馬達(dá)就沒有這一要求。(6)液壓馬達(dá)必須具有較大的起動扭矩。所謂起動扭矩，就是馬達(dá)由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，馬達(dá)軸上所能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差時處于運(yùn)行狀態(tài)下的扭矩，所以，為了使起動扭矩盡可能接近工作狀態(tài)下的扭矩，要求馬達(dá)扭矩的脈動小，部摩擦小。由于液壓馬達(dá)與液壓泵具有上述不同的特點(diǎn)，使得很多類型的液壓馬達(dá)和液壓泵不能互逆使用。1.2 液壓馬達(dá)的性能參數(shù) 排量在不考慮泄漏的情況下，液壓馬達(dá)每轉(zhuǎn)一弧度所需輸入液體的體積(m3/rad) 理論角速度Wt和理論轉(zhuǎn)速Nt即不考慮泄漏時的角速度和轉(zhuǎn)速，有t=q/v (rad/s)Nt=60q/2V (r/min)式中

11、，q為輸入馬達(dá)的流量(m3/s) 理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt根據(jù)能量守恒定律，有Ttw=pq,則Tt=pq/w=pV(N·m)式中，p為馬達(dá)進(jìn)出口壓差(N·) 理論輸出功率Pt理論輸出功率Pt等于其輸入功率Pr，即Pt=Pr=pq(w) 容積效率v馬達(dá)部各間隙的泄漏所引起的損失稱為容積損失，用q表示。為保證馬達(dá)的轉(zhuǎn)速滿足要求，輸入馬達(dá)的實(shí)際流量應(yīng)為q=qt+q液壓馬達(dá)的理論流量qt與實(shí)際輸入流量之比稱為容積效率，即v=qt/q=(q-q)/q=1-q/q 機(jī)械效率m由于各零件相對運(yùn)動與流體間相對運(yùn)動的摩擦而產(chǎn)生扭矩?fù)p失T，使得實(shí)際輸出扭矩T比理論扭矩Tt小，則馬達(dá)的機(jī)械效率為mT/T

12、t=(Tt-T)/Tt=1-T/Tt 總效率液壓馬達(dá)的總效率等于輸出功率P與輸入功率Pr之比，即P/Pr=Tw/pq=mv由上式可看出，液壓馬達(dá)的總效率為容積效率與機(jī)械效率之積。在實(shí)際中，液壓馬達(dá)的容積效率和總效率由實(shí)驗(yàn)測定，機(jī)械效率則由上式換算出。容積效率直接影響馬達(dá)的制動性能。如果容積效率低(即泄露大)，則制動性能就差，在負(fù)載的作用下，馬達(dá)就會反轉(zhuǎn)。機(jī)械效率直接影響馬達(dá)的啟動性能，如果機(jī)械效率高，即摩擦阻力小，就可增大馬達(dá)的啟動扭矩。第二章 液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 齒輪液壓馬達(dá)外齒輪液壓馬達(dá)的工作原理如圖2.1所示。C為兩齒輪的嚙合點(diǎn)，h為齒輪的全齒高。嚙合點(diǎn)c到兩齒輪根的距離分別為

13、a和b，齒實(shí)為B。當(dāng)高壓油p進(jìn)入馬達(dá)的高壓腔時，處于高壓腔的所有輪齒均受到液壓油的作用，其中相互嚙合的兩個輪齒的齒面只有一部分齒面受高壓油的作用。由于a和b均小于齒高h(yuǎn)，所以在兩個齒輪上就產(chǎn)生了兩個不同的作用力PB(h-a)和PB(h-b)。在這兩個力的作用下。齒輪便產(chǎn)生了一定的轉(zhuǎn)矩，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，油液被帶入低壓腔并排除。其中齒輪液壓馬達(dá)的排量公式與齒輪泵一樣。圖2.1 外嚙合齒輪液壓馬達(dá)的工作原理對于齒輪馬達(dá)，在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的要求，其進(jìn)出油口的大小相等，且保持對稱，具有單獨(dú)的外泄漏油口可將軸承部分的泄漏油引出殼外；為了減少起動時的摩擦力矩，通常情況下，齒輪馬達(dá)采用滾動軸承；為了減少

14、轉(zhuǎn)矩脈動變化，齒輪液壓馬達(dá)的齒數(shù)比泵的齒數(shù)多。由于齒輪液壓密封性差、容積效率低，輸入油壓力不能過高，不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，而且瞬間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨著嚙合點(diǎn)的位置變化而變化，因此，齒輪液壓馬達(dá)僅適合高速小轉(zhuǎn)矩的場合。一般用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以與對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機(jī)械設(shè)備上。2.2 葉片液壓馬達(dá)常用葉片液壓馬達(dá)為雙作用式，現(xiàn)以雙作用式來說明其工作原理。如圖2.2所示。當(dāng)高壓有從進(jìn)油口進(jìn)入工作區(qū)段的葉片1和4之間時，其中葉片5兩側(cè)均受液壓油的作用但不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而葉片1和4之間僅一側(cè)受高壓油的作用，另一側(cè)受低壓油的作用。由于葉片1的伸出面積大于葉片4的伸出面積，所以產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)矩。由圖2.2可

15、以看出，當(dāng)改變進(jìn)油方向時，即高壓油進(jìn)入葉片3和4之間和葉片進(jìn)入1和2之間時，葉片將帶動轉(zhuǎn)子沿逆時針轉(zhuǎn)動。圖2.2 葉片液壓馬達(dá)的工作原理1、2、3、4、5葉片葉片液壓馬達(dá)的排量公式與雙作用葉片泵的排量公式是一樣的。為了滿足馬達(dá)正反轉(zhuǎn)要求，葉片液壓馬達(dá)的葉片呈徑向放置；為了使葉片底部始終通入高壓油，在高、低油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥；為了保證葉片液壓馬達(dá)在液壓油通入之后，高低壓腔不致串通且能正常起動，在葉片底部設(shè)置了預(yù)緊彈簧。葉片液壓馬達(dá)具有體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、反應(yīng)靈敏、能適應(yīng)較高頻率的換向等優(yōu)點(diǎn)，但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。它適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。2.3 軸向柱塞

16、式液壓馬達(dá)軸向柱塞式液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上與軸向柱塞泵相似，但考慮到正、反轉(zhuǎn)要求，其結(jié)構(gòu)布置(包括配流盤油槽布置與進(jìn)、出口油道)均勻?qū)ΨQ。由于軸向柱塞馬達(dá)能容易實(shí)現(xiàn)變量，因此應(yīng)用也比較廣泛。軸向柱塞馬達(dá)的工作原理如圖2.3所示。斜盤1和配流盤4固定不動，柱塞3在缸體2中，驅(qū)動軸5和缸體2相連，并能一起轉(zhuǎn)動，斜盤中心和缸體中心相交一個夾角r。當(dāng)壓力油通過配流盤上的配流窗口a進(jìn)入到窗口a相通的缸體上的柱塞孔時，壓力油把柱塞頂出，使之壓在斜盤上。由于斜盤對柱塞的反作用垂直于斜盤表面(作用在柱塞球頭表面的法線方向上)，這個力的水平分力Fx與柱塞右端的液壓力平衡，而垂直分力Fy則使每個與窗口a相通的柱塞被斜盤

17、壓回，將柱塞孔中的油液從配流窗口b排出。必須指出，因?yàn)橐簤厚R達(dá)是用來拖動外負(fù)載做功的，只有當(dāng)外負(fù)載轉(zhuǎn)矩存在時，進(jìn)入液壓馬達(dá)的壓力油才能建立起相應(yīng)的壓力值，液壓馬達(dá)才能產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩去克服它，所以液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩是隨外負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化而變化的。圖2.3 軸向柱塞馬達(dá)工作原理1-斜盤 2-缸體 3-柱塞 4-配流盤 5-驅(qū)動盤2.4 徑向柱塞馬達(dá)前面所講述的液壓馬達(dá)，其轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小，通常稱為高速馬達(dá)。而重型機(jī)械中工作裝置的特點(diǎn)為轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大，如果使用高速馬達(dá)則必須通過減速裝置進(jìn)行增扭后來驅(qū)動工作裝置，這樣會使整個傳動機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜。徑向柱塞馬達(dá)為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大、低速穩(wěn)定性好(一般

18、可在10r/min)，因此可以直接與工作裝置連接，不需要減速裝置，使機(jī)械的傳動系統(tǒng)大為簡化，所以在起重機(jī)的卷筒、履帶挖掘機(jī)的履帶驅(qū)動輪等重型機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用。徑向柱塞馬達(dá)通常分為兩種類型，即曲軸連桿式(單作用曲軸式)和多作用曲線式。(1)曲軸連桿式低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)曲軸連桿低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)是以通過增大柱塞直徑，從而增大排量來增大液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩的。該馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理如圖2.4所示。殼體的圓周均布5個(或7個)缸1。缸中的柱塞2通過球鉸接鏈與連桿3相接，連桿端部的圓柱面與曲軸4的偏心矩(偏心矩的圓心為O1，它與曲軸旋轉(zhuǎn)中心O的偏心矩OO1e)相接觸。曲軸的一端通過十字接頭與配流軸5一樣。配流軸上“

19、隔墻”兩側(cè)分別為進(jìn)油腔和排油腔。圖2.4 曲軸連桿試液壓馬達(dá)工作原理1-殼體 2-柱塞 3-連桿 4-曲軸 5-配流盤高壓油進(jìn)入馬達(dá)進(jìn)油腔后，經(jīng)殼體的槽、引到相應(yīng)的柱塞缸、中去。高壓油產(chǎn)生的液壓力作用于柱塞頂部，并通過連桿傳遞到曲軸的偏心輪上。例如柱塞缸作用在偏心輪上的力為N，這個力的方向沿著連桿的中心線，指向偏心輪的中心O1。作用力N可分解為兩個力，即法向力Ff(力的作用線與連心線OO1重合)和切向力T。切向力T對于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心O產(chǎn)生扭矩，使曲軸繞中心O逆時針方向旋轉(zhuǎn)。柱塞缸和也與此相似，只是由于它們相對于主軸的位置不同，所以產(chǎn)生扭矩的大小與缸不同，使曲軸旋轉(zhuǎn)的總扭矩應(yīng)等于高壓腔相通的柱塞

20、缸（在圖示情況下為、和）所產(chǎn)生的扭矩之和。曲軸旋轉(zhuǎn)時，缸、的容積增大，、的容積變小，油液通過殼體油道、經(jīng)配流盤的排油腔排出。當(dāng)配流軸隨馬達(dá)轉(zhuǎn)過一個角度后，配流軸“隔墻”封閉了油道，此時缸與高、低壓腔均不相通，缸、缸通高壓油，使馬達(dá)產(chǎn)生扭矩，缸和缸排油。當(dāng)曲軸連同配流盤再轉(zhuǎn)過一個角度后，缸、通高壓油，使馬達(dá)產(chǎn)生扭矩，缸、排油。由于配流軸隨曲軸一起旋轉(zhuǎn)，進(jìn)油腔和排油腔分別依次與各柱塞接通，從而保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。將馬達(dá)的進(jìn)、排油口對換后，可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)反轉(zhuǎn)。如果將曲軸固定，進(jìn)、排油管直接接到配流軸中，就能達(dá)到外殼旋轉(zhuǎn)的目的。外殼旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)用來驅(qū)動車論、卷筒、起重，十分方便。連桿型徑向柱塞式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)：

21、配流軸的連桿型徑向柱塞變量馬達(dá)是采用改變偏心距的辦法，使馬達(dá)改變排量。曲軸上裝有小活塞和大活塞。當(dāng)小活塞腔通控制油、大活塞通回油時，小活塞在壓力油的作用下向上運(yùn)動，將偏心環(huán)推至最大偏心位置，此時馬達(dá)排量和輸出扭矩最大，轉(zhuǎn)速最低。如果改變換向閥位置，使大活塞腔通控制油、小活塞通回油時，大活塞在壓力油的作用下運(yùn)動，將偏心環(huán)推至最小位置，此時馬達(dá)為最小排量，在供油量一樣的情況下，輸出轉(zhuǎn)速得到提高，而輸出扭矩相應(yīng)地降低。這種變量馬達(dá)的特點(diǎn)是：改變偏心距可在運(yùn)行中進(jìn)行；偏心距的變換非常平穩(wěn)，而且可以通過改變節(jié)流閥的開度的辦法來調(diào)整偏心距的切換時間；可利用馬達(dá)本身壓力油做控制油，而不需要另備控制油源。采用

22、這種馬達(dá)在用定量泵供油時，能有效地實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。(2)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)它屬于徑向柱塞馬達(dá)中較重要的一種類型，簡稱曲線馬達(dá)。它是一種應(yīng)用較廣、發(fā)展比較迅速、性能優(yōu)良的低速大扭矩馬達(dá)。 工作原理如圖2.5所示，曲線馬達(dá)由定子(凸輪環(huán))3，轉(zhuǎn)子(缸體)4，柱塞1、滾輪2，配流軸5等組成。定子壁是由若干段一樣曲面組成的導(dǎo)軌，每一段曲面凹部頂點(diǎn)將曲面分成對稱的兩個區(qū)段：一側(cè)為進(jìn)液壓區(qū)段(工作區(qū)段)，另一側(cè)為回油區(qū)段(空栽區(qū)段)。它們分別與配流軸進(jìn)、回液孔相對應(yīng)，而對外側(cè)頂點(diǎn)（稱外死點(diǎn)）b和側(cè)頂點(diǎn)(稱死點(diǎn))a均對應(yīng)配流軸進(jìn)、回液的過度區(qū)，轉(zhuǎn)子沿周圍均布有多個徑向柱塞缸孔，含柱塞，缸孔底部有通液口，通

23、液口與配流軸相應(yīng)的配流口相通。柱塞通過端部滾輪與定子導(dǎo)軌接觸，配流軸固定不動。圖2.5 曲線馬達(dá)工作原理1-柱塞 2-滾輪 3-定子 4-轉(zhuǎn)子（缸體） 5-配流軸高壓液體經(jīng)配流軸進(jìn)入對應(yīng)于定子進(jìn)液區(qū)段的柱塞(、)缸孔，在液壓力的作用下，柱塞伸出經(jīng)滾輪壓緊定子。進(jìn)液區(qū)段的反作用力下沿曲線法線方向通過滾輪中心，F(xiàn)力的徑向分力Fr與柱塞底部液壓力平衡，其切向分力Ft對轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生扭矩，通過柱塞(或傳力機(jī)構(gòu))推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)至外死點(diǎn)時，缸孔液體封閉，進(jìn)入回液區(qū)段時，縮回排液(此時轉(zhuǎn)子在其它進(jìn)入進(jìn)液區(qū)段柱塞作用下旋轉(zhuǎn))；到達(dá)死點(diǎn)時，柱塞完全縮回，由上可知，每個柱塞經(jīng)一個定子曲面時完成一個伸縮循環(huán)，

24、其缸孔工作容積進(jìn)、回液各1次，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)1周，每個柱塞將完成多次工作循環(huán)，因而大增加了馬達(dá)的排量，柱塞作用次數(shù)等于定子曲面段數(shù)，所以曲線馬達(dá)屬于多作用馬達(dá)。在圖中其他柱塞的工作狀態(tài)可比照柱塞、的工作原理來解。顯然，馬達(dá)輸出扭矩等于進(jìn)液區(qū)段各柱塞產(chǎn)生的扭矩之和。上述討論的是缸體(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)，稱軸轉(zhuǎn)型馬達(dá)。若令缸體不動，則切向力Ft將推動定子逆時針旋轉(zhuǎn)（配流軸同步轉(zhuǎn)動）變?yōu)闅まD(zhuǎn)型曲線馬達(dá)，目前我國已形成3個標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，即軸轉(zhuǎn)型(NJM系列)、殼轉(zhuǎn)型(NKM系列)和車輪馬達(dá)(CNM系列)。 曲線馬達(dá)結(jié)構(gòu)分析A配流裝置配流裝置有多種結(jié)構(gòu)形式，常用的是配流軸。如圖2.6所示。配流軸有兩個軸向孔，分

25、別與馬達(dá)的進(jìn)液管和回液管相接。在配流軸的兩個斷面上有兩排徑向孔，分別與兩個軸向孔相連，每排徑向孔數(shù)等于定子曲面段數(shù)，兩排徑向孔互相錯開一個角度，使每段定子曲面各對應(yīng)一個進(jìn)液徑向孔和一個回液徑向孔。圖2.6 配流軸馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時，配流軸不動，轉(zhuǎn)子上的柱塞孔底部通流口分別與進(jìn)、回液徑向孔相通，實(shí)現(xiàn)配流。配流裝置在裝配時必須與馬達(dá)定子曲面相對應(yīng)，即每段定子曲面必須對一組進(jìn)、回液孔，當(dāng)滾輪位于定子曲面的死點(diǎn)時，該柱塞孔即不進(jìn)液也不回液，所以，曲線馬達(dá)一般都有配流裝置的微調(diào)機(jī)構(gòu)，通常為偏向凸輪。調(diào)節(jié)時使，啊大空載運(yùn)轉(zhuǎn)，邊調(diào)節(jié)邊觀察，直到馬達(dá)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)聲響小而均勻和壓力表指示值低而穩(wěn)定時為止，然后鎖緊防止松動

26、。B傳力機(jī)構(gòu)為減小柱塞與缸孔的磨損，提高容積效率，定子曲面對滾輪反作用力的切向分力一般不由柱塞直接傳遞，而是常用橫梁或滾輪傳遞。a 橫梁傳力機(jī)構(gòu)：如圖2.7所示。柱塞1與橫梁8自由接觸，橫梁可在轉(zhuǎn)子橫梁中滑動伸縮，其兩端軸頸上各裝滾輪，切向力由橫梁傳給轉(zhuǎn)子，推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，柱塞只承受徑向液壓力。圖2.7 傳力機(jī)構(gòu)1-柱塞 2-定子 3-轉(zhuǎn)子 4-滾輪 5-橫軸 6-連桿 7-耐磨板 8-橫梁b 滾輪傳力機(jī)構(gòu)：如圖2.7所示。滾動部件由4個外圈加厚的特制滾針軸承組成，連桿6的一端活套在滾輪軸的中部，另一端球頭與柱塞1相連，側(cè)兩個滾輪4與定子曲面作用，外側(cè)兩個滾輪傳遞切向力，滾輪可在轉(zhuǎn)子槽中滾動伸縮

27、，為防止轉(zhuǎn)子滑槽的摩損，在滑槽兩側(cè)裝有耐磨扳7。C定子曲線定子曲線與轉(zhuǎn)子平面的交線，稱為定子曲線。其形狀直接制約柱塞相對運(yùn)動的狀態(tài)，影響馬達(dá)的一系列性能，如扭矩和轉(zhuǎn)速的均勻性、效率、沖擊、壽命、噪聲等。因此，定子曲線的設(shè)計和加工非常重要，常用的定子曲線是等加速率曲線和余弦曲線。a 等加速率曲線：其特點(diǎn)是柱塞的相對運(yùn)動按等加速等速等減速規(guī)律變化，在一定條件下可使馬達(dá)的扭矩脈動為零。b 余弦曲線：其特點(diǎn)是柱塞徑向加速度按余弦規(guī)律變化。馬達(dá)扭矩脈動很小，它的突出優(yōu)點(diǎn)是容易加工制造。 曲線馬達(dá)的背壓與敲缸背壓是指馬達(dá)的回液壓力。敲缸是指滾輪撞擊定子曲面的現(xiàn)象。由馬達(dá)的工作原理可知，在定子曲面回液區(qū)段作

28、用下柱塞縮回排液，從相對運(yùn)動規(guī)律看，柱塞的縮回開始是加速運(yùn)動，然后變?yōu)闇p速運(yùn)動，如果回液壓力為零或很小，而馬達(dá)的轉(zhuǎn)速又很高，則柱塞從加速運(yùn)動變?yōu)闇p速運(yùn)動時，由于相對運(yùn)動慣性力的影響，有可能在減速區(qū)域脫離定子曲面。當(dāng)柱塞經(jīng)過死點(diǎn)轉(zhuǎn)入進(jìn)液區(qū)段時，在高壓液體作用下，必將快速伸出，使?jié)L輪撞擊定子曲面，產(chǎn)生無背壓敲缸現(xiàn)象，造成滾輪和曲面的損壞，縮短馬達(dá)的使用壽命。因此，馬達(dá)回液必須保持一定的背壓，以克服相對運(yùn)動慣性力的影響，使?jié)L輪不脫離定子曲面。背壓一般為0.5-1MPa。背壓是一種損失，不宜過大，只要能滿足不敲缸即可，通常由試驗(yàn)確定。第三章 液壓馬達(dá)的選用3.1液壓馬達(dá)的選擇選擇液壓馬達(dá)時，應(yīng)根據(jù)液壓

29、系統(tǒng)所確定的壓力、排量、設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸、使用要求、工作環(huán)境等合理地選定馬達(dá)的具體類型和規(guī)格。若工作機(jī)構(gòu)速度高、負(fù)載小，宜選用齒輪馬達(dá)或葉片馬達(dá)；速度平穩(wěn)性要求高時，選用雙作用葉片馬達(dá)；當(dāng)負(fù)載較大時，則宜選用軸向柱塞馬達(dá)。若工作機(jī)構(gòu)速度低、負(fù)載大，有兩種方案可供選擇：一是選用高速小扭矩馬達(dá)，配合機(jī)械減速裝置來驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)；二是選用低速大扭矩馬達(dá)，直接驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)，這要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較才能確定。常用液壓馬達(dá)的性能比較見表3.1，以供選用時參考。表3.1 常用液壓馬達(dá)的性能比較類型壓力排量轉(zhuǎn)速扭矩技術(shù)性能適用工況齒輪馬達(dá)中低壓小高小結(jié)構(gòu)簡單，價格低，抗污染性好，但效率低，用于負(fù)載扭矩不大速度平穩(wěn)性要求不高

30、，噪音限制不大與環(huán)境粉類較大的條件葉片馬達(dá)中壓小高小結(jié)構(gòu)簡單，噪音和流量脈動小。適用于負(fù)載扭矩不大，速度平穩(wěn)性和噪聲要求較高的條件軸向柱塞馬達(dá)高壓小高大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，抗污染性差，效率高，可變量。用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)，且負(fù)載扭矩較大，速度平穩(wěn)性要求不高的條件曲軸連桿式徑向柱塞液壓馬達(dá)高壓大低大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，低速穩(wěn)定性和啟動性能較差。適用于負(fù)載扭矩大，速度低（5-100r/min）,對運(yùn)動平穩(wěn)性要求不高的條件曲線徑向柱塞馬達(dá)高壓大低大結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格高，徑向尺寸較大，低速穩(wěn)定性和啟動性能好，實(shí)用于負(fù)載扭矩大，速度低（0-40r/min），對運(yùn)動平穩(wěn)性要求高的條件，一般用于直接驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)3.2液壓

31、馬達(dá)的使用 要想使馬達(dá)獲得滿意的使用效果，單靠產(chǎn)品本身的高質(zhì)量是不能完全保證的。在實(shí)際使用中，馬達(dá)往往由于安裝、使用、維護(hù)以與油路設(shè)計不當(dāng)，在未到設(shè)計壽命期限就先損壞。這里僅就馬達(dá)直接有關(guān)的問題簡述如下：(1)使用條件不能超過馬達(dá)性能所允許圍： 轉(zhuǎn)速、壓力不能超過規(guī)定值； 通常對低速馬達(dá)的回油口應(yīng)有足夠的背壓，對曲線馬達(dá)更應(yīng)如此，否則滾輪有可能脫離導(dǎo)軌曲面產(chǎn)生撞擊，輕則產(chǎn)生噪音降低壽命，重則擊碎滾輪使整個馬達(dá)破壞。一般背壓值約為0.3-1MPa，轉(zhuǎn)速越高，背壓應(yīng)越高。(2)安裝時要充分考慮馬達(dá)的正常工作要求： 馬達(dá)與其他機(jī)械連接時要保證同心，或采用柔性連接； 要了解馬達(dá)承受徑向力的能力，不能承

32、受徑向力的馬達(dá)不得將皮帶輪、齒輪等傳動部件直接裝在輸出軸上； 具有相應(yīng)微調(diào)機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，調(diào)整后不得任意撥動。采用浮動配流機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，其進(jìn)、回油口應(yīng)用軟管連接，以保證配流機(jī)構(gòu)的浮動性； 馬達(dá)泄露油管要暢通，一般不能接背壓。若泄漏油管太長或因某種需要而接背壓時，其大小也不得超過低壓密封所允許的數(shù)值； 外接的泄漏油管應(yīng)能保證殼體里充滿油，防止停車時殼體里的油全部流回油箱； 起動時，熱元件不用冷油，冷元件不用熱油，以防相對運(yùn)動零件由于溫差太大膨脹不一，致使用間隙縮小，產(chǎn)生咬死現(xiàn)象。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，可使馬達(dá)殼體的油口無背壓回油箱。另一油口通常節(jié)流閥和背壓油路相通，使馬達(dá)殼體有一定流量的預(yù)熱油液循環(huán)流動

33、； 停機(jī)時間較長的馬達(dá)，不應(yīng)滿載起動，得空轉(zhuǎn)一段時間后再行正常使用。第四章 液壓馬達(dá)的試驗(yàn)4.1 試驗(yàn)回路液壓馬達(dá)的試驗(yàn)回路見圖4.1。圖4.1 液壓馬達(dá)的試驗(yàn)回路4.2 試驗(yàn)方法液壓馬達(dá)的形式試驗(yàn)按表4.1規(guī)定進(jìn)行。出廠試驗(yàn)按表4.2規(guī)定進(jìn)行。表4.1 液壓馬達(dá)形式試驗(yàn)序號試驗(yàn)項(xiàng)目容和方法要求1排量驗(yàn)證試驗(yàn)在最大排量、空載壓力下，分別測量額定轉(zhuǎn)速的20%-50%中任意設(shè)定轉(zhuǎn)速的排量和額定轉(zhuǎn)速的排量1額定轉(zhuǎn)速時的空載排量應(yīng)在公稱排量的95%-110%圍；1兩種轉(zhuǎn)速下的排量差值不大于1%2效率試驗(yàn)1 最大排量工況下： 在額定轉(zhuǎn)速、額定壓力的25%下，測量第一組數(shù)據(jù)。然后逐漸加載，分別測量從額定壓

34、力的25%至額定壓力之間6個以上等分的試驗(yàn)壓力點(diǎn)的各組數(shù)據(jù)； 在最高轉(zhuǎn)速和85%、70%、55%、40%、25%額定轉(zhuǎn)速時，分別測量上述各試驗(yàn)壓力的各組參數(shù)； 反向試驗(yàn)方法與正向一樣。2雙速或多速變量電動機(jī)，除低速（最大排量）外，其余幾級速度僅測量100%；50%額定壓力下的容積效率和輸出扭矩。3 在進(jìn)口油溫為20-35和70-80條件下，分別測量在額定轉(zhuǎn)速；最大排量時，從空載壓力至額定壓力圍7個以上等分壓力點(diǎn)的容積效率1額定工況下的容積效率和總效率，應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量規(guī)定；2 繪制等效特性曲線和綜合特性曲線；3繪制20-35和70-80油溫時的效率曲線3啟動效率試驗(yàn)采用恒扭矩啟動方法或恒壓力啟動

35、方法，在最大排量工況下，以不同的恒定扭矩或恒定壓力值，分別測量電動機(jī)輸出軸不同角位置以與正；反方向在額定壓力的25%、75%、100%和規(guī)定背壓下的啟動壓力或扭矩正、反向在額定扭矩下的最小啟動效率應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定4低速性能試驗(yàn)在最大排量；額定壓力和規(guī)定背壓下，以逐漸降低和升速的方法分別重復(fù)測量正、反向不爬行的最低轉(zhuǎn)速；按上述方法分別測量從額定壓力的50%至額定壓力之間4個等分壓力點(diǎn)的最低轉(zhuǎn)速1各試驗(yàn)壓力點(diǎn)在正、反向各試5次以上2額定壓力；最大排量時的最低轉(zhuǎn)速應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定5噪聲試驗(yàn)在最大排量、額定轉(zhuǎn)速和規(guī)定背壓下，分別測量3個常用壓力點(diǎn)(包括額定壓力)的噪聲值；按上述方法分別測量

36、最高轉(zhuǎn)速70%額定轉(zhuǎn)速下各試驗(yàn)壓力的噪聲值額定工況下的噪聲應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定6低溫試驗(yàn)被試電動機(jī)溫度和進(jìn)口油溫低于-20之后，在空載壓力下，從低速至額定轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行啟動試驗(yàn)注：油液粘度根據(jù)設(shè)計要求各工況下啟動5次以上無異?，F(xiàn)象7高溫試驗(yàn)額定工況下，以進(jìn)口溫度為90以上的油液做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)1h以上，試畢后檢測額定工況下的容積效率。注：油液粘度根據(jù)設(shè)計要求高溫連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)無異?，F(xiàn)象8超速試驗(yàn)最大排量、最高轉(zhuǎn)速或125%額定轉(zhuǎn)速(選擇其中高者)工況下，分別以空載壓力和額定壓力做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)各15min以上無異常現(xiàn)象9超載試驗(yàn)最大排量、額定轉(zhuǎn)速工況下，以最高壓力或125%額定壓力(選擇其中高者)做連續(xù)

37、運(yùn)轉(zhuǎn)10h以上，試驗(yàn)時的進(jìn)口油溫為30-60無異?，F(xiàn)象10連續(xù)換向試驗(yàn)額定工況下，以5次/min(1個往復(fù)為1次)以上的頻率做正反向試驗(yàn)：單向電動機(jī)允許以頻率為10-30次/min的沖擊試驗(yàn)代替，沖擊過程中額定壓力的保壓時間應(yīng)大于1/3 T試驗(yàn)時的油溫為30-60；試畢后檢測額定工況下的容積效率1換向試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定；2單向電動機(jī)應(yīng)記錄沖擊波形11連續(xù)超載試驗(yàn)在最大排量、額定轉(zhuǎn)速工況下，以最高壓力或125%額定壓力(選擇其中高者)做連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定時測量容積效率(或者外泄漏)，進(jìn)油口油溫與電動機(jī)外殼最高溫度等，試畢后檢測額定工況下的容積效率；試驗(yàn)時的進(jìn)口油溫為3

38、0-60連續(xù)超載試驗(yàn)時間應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定12連續(xù)滿載試驗(yàn)在額定工況下做運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)：在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，定期測量容積效率(或者外泄漏)、進(jìn)口油溫與電動機(jī)外殼最高溫度等，試畢后檢測額定工況下的容積效率；試驗(yàn)時的進(jìn)口油溫為30-60油載試驗(yàn)時間應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定13背壓試驗(yàn)在最大排量、空載壓力下，分別在6個以上轉(zhuǎn)速(包括最高轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速和25%額定轉(zhuǎn)速）下測出不發(fā)生振動；沖擊時的背壓注：無背壓要求的電動機(jī)不做此試驗(yàn)繪制轉(zhuǎn)速與背壓關(guān)系曲線14效率檢查試驗(yàn)在完成上述規(guī)定項(xiàng)目后，測量額定工況下的容積效率和總效率試驗(yàn)后的效率應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量規(guī)定15外泄漏檢查在上述規(guī)定項(xiàng)目試驗(yàn)過程中，檢查固定密封和回轉(zhuǎn)

39、密封部位的滲漏情況固定密封部位不得滲油，回轉(zhuǎn)密封部位的滲漏應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定表4.2 液壓馬達(dá)出廠試驗(yàn)序號試驗(yàn)項(xiàng)目類別容和方法要求1氣密性試驗(yàn)抽試在被試電動機(jī)腔充滿0.16MPa的干凈氣體，然后浸沒在防銹液中停留3min，電動機(jī)在防銹液中稍加搖動試驗(yàn)中不得有漏氣現(xiàn)象2排量驗(yàn)證試驗(yàn)必試在最大排量、額定轉(zhuǎn)速空載壓力下，測量空載排量空載排量應(yīng)在公稱排量的95%-110%圍3容積效率試驗(yàn)必試在額定工況下測定容積效率額定工況下的容積效率應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定4超載試驗(yàn)必試在最大排量、額定轉(zhuǎn)速下，以最高壓力或125%額定壓力(選擇其中高者)運(yùn)轉(zhuǎn)1min以上無異?，F(xiàn)象5總效率試驗(yàn)抽試在額定工況下測量總效

40、率額定工況下的總效率應(yīng)符合有關(guān)質(zhì)量分等規(guī)定6外滲漏檢查必試上述試驗(yàn)全過程中，檢查固定密封部位和回轉(zhuǎn)密封部位的滲漏情況不得有滲漏第五章 液壓馬達(dá)常見故障與處理工程機(jī)械液壓傳動系統(tǒng)的液壓馬達(dá)在正常使用時應(yīng)動作平穩(wěn)、無異常聲響，否則預(yù)示設(shè)備安裝條件發(fā)生不良的變化或馬達(dá)的定子、葉片、或彈簧等零部件發(fā)生缺陷。工程機(jī)械液壓馬達(dá)由于工作環(huán)境惡劣，負(fù)載大，經(jīng)一段時間使用后易發(fā)生多種故障，這些故障的表現(xiàn)形式多種多樣，低速穩(wěn)定性惡劣（磨損）是工程機(jī)械用液壓馬達(dá)最常見的故障，其產(chǎn)生原因大多是由于液壓油的污染所致。工程機(jī)械液壓系統(tǒng)工作條件十分惡劣，各類雜質(zhì)極易混入液壓油中，是液壓馬達(dá)零件過早磨損，油液泄露量不規(guī)則的增

41、加，結(jié)果造成液壓馬達(dá)低速穩(wěn)定性急劇下降。液壓油污染對整個液壓系統(tǒng)都是一個極大的危害，它損失液壓泵使供油量和供油壓力出現(xiàn)無序脈動，同樣也會引發(fā)液壓馬達(dá)低速穩(wěn)定性的劣化。液壓油的防污染與清潔處理是液壓系統(tǒng)特別重視的一項(xiàng)工作。此外，液壓馬達(dá)使用一段時間后，原來整定的回油壓力變小，也可能改變馬達(dá)的低速穩(wěn)定性，對此，可將回油壓力進(jìn)行調(diào)整，選用合理的回油背壓力。工程用液壓馬達(dá)使用一段時間后，其噪聲增大特別明顯，這主要是由于馬達(dá)長期處于高負(fù)載工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑條件又沒有很好的保證，導(dǎo)致機(jī)械相對運(yùn)動部分的部分元件的軸承、聯(lián)軸節(jié)與其他運(yùn)動部件磨損，使部件配合出現(xiàn)誤差。此外，系統(tǒng)的液壓沖擊與液壓油空穴現(xiàn)象也是造成液壓馬達(dá)噪聲增大的因素。工程用液壓馬達(dá)的常見故障與其原因分析和一般排除方法見表5.1。表5.1 液壓馬達(dá)故障分析與消除方法故障現(xiàn)象原因分析消除方法（一）轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩小(1)液壓泵供油量不足1）電動機(jī)轉(zhuǎn)速不夠2）吸油過濾器濾網(wǎng)堵塞3）油箱中油量不足或吸油管徑過小造成吸油困難4）密封不嚴(yán)，不泄漏，空氣侵入部5）油的粘度過大6）液壓泵軸向與徑向間隙過大、泄