第四章 液壓馬達(dá)

第四章液壓馬達(dá)§1概論液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并連續(xù)旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)與液壓泵技術(shù)要求側(cè)重點(diǎn)不同，液壓泵要求容積效率高，減少泄漏，而液壓馬達(dá)要求機(jī)械效率高，能得到較大的輸出扭矩。在實(shí)際使用中，液壓泵通常為單向旋轉(zhuǎn)，工作轉(zhuǎn)速較高，而液壓馬達(dá)多為雙向旋轉(zhuǎn)，需要很低的轉(zhuǎn)速。液壓馬達(dá)按結(jié)構(gòu)分類與液壓泵基本相同。液壓馬達(dá)與電機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)小，重量輕，功率大，調(diào)速比大，可無(wú)級(jí)變速，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，起動(dòng)和制動(dòng)迅速，適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)?！?高速液壓馬達(dá)齒輪液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速n和扭矩M按下式計(jì)算n＝Q/q0·ηv＝Q/2πzm2b·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝(p1-p2)bzm2·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）q0——理論排量（厘米3/轉(zhuǎn)）z——齒數(shù)m——模數(shù)（厘米）b——齒寬（厘米）p1——進(jìn)口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機(jī)械效率齒輪液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，耐沖擊，慣性小，維護(hù)方便，價(jià)格低廉，對(duì)油液過濾精度要求較低，但流量脈動(dòng)較大，容效率低，扭矩較小，低速穩(wěn)定性差。葉片液壓馬達(dá)（一般常用雙作用式，不能變量）參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速n和扭矩M按下式計(jì)算n＝Q/q0·ηv＝Q/2[π(R2-r2)-(R-r)/cosθ·δz]b·ηv(轉(zhuǎn)/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——輸入流量（厘米3/分）q0——理論排量（厘米3/轉(zhuǎn)）R——定子內(nèi)腔大半徑（厘米）r——定子內(nèi)腔小半徑（厘米）δ——葉片厚度（厘米）z——葉片數(shù)b——葉片寬度（厘米）θ——葉片傾角p1——進(jìn)口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機(jī)械效率軸向柱塞液壓馬達(dá)工作原理斜盤傾角越大，轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越慢。參數(shù)計(jì)算直軸式軸向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速和扭矩按下式計(jì)算n＝4Q/πd2zD0tgγ1·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2zD0tgγ1(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)斜軸式軸向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速和扭矩按下式計(jì)算n＝4Q/πd2zD0sinγ2·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2zD0sinγ2(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）d——柱塞直徑（厘米）z——柱塞數(shù)D0——柱塞分布直徑（厘米）γ1——斜盤傾角γ2——缸體傾角p1——進(jìn)口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機(jī)械效率§3低速大扭矩液壓馬達(dá)這種馬達(dá)的特點(diǎn)是輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速低，低速性能好，在20轉(zhuǎn)/分工作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需減速裝置，簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高了工作效率。這種馬達(dá)均采用柱塞式結(jié)構(gòu)，一般都用高壓，且排量很大，因此體積和運(yùn)動(dòng)慣性很大，不適用于反應(yīng)靈敏、頻繁換向的場(chǎng)合，此外還要求很高的密封性，以免因泄漏造成效率低和低速不穩(wěn)等現(xiàn)象。低速大扭矩馬達(dá)按其每轉(zhuǎn)作用次數(shù)可分為單作用式和多作用式。軸向柱塞低速大扭矩馬達(dá)工作原理與高速軸向馬達(dá)相同，不同之處是采用了雙斜盤和兩套柱塞，用以增大其扭矩。徑向柱塞低速大扭矩馬達(dá)包括曲軸連桿式、靜力平衡式、多作用內(nèi)曲線等等形式。參數(shù)計(jì)算n＝4Q/πd2z·z1·z2h·ηv(轉(zhuǎn)/分)M＝1/8·d2z·z1·z2h(p1-p2)·ηm(公斤力·厘米)式中：Q——輸入流量（厘米3/分）d——柱塞直徑（厘米）z——柱塞數(shù)z1——每轉(zhuǎn)柱塞行程次數(shù)z2——柱塞列數(shù)h——柱塞行程（厘米）p1——進(jìn)口液壓力（公斤力/厘米2）p2——出口液壓力（公斤力/厘米2）ηv——容積效率ηm——機(jī)械效率§4液壓馬達(dá)的使用各類液壓馬達(dá)的性能及應(yīng)用高速液壓馬達(dá)的技術(shù)性能及應(yīng)用參見第三章液壓泵的技術(shù)性能及應(yīng)用。低速大扭矩液壓馬達(dá)的技術(shù)性能及應(yīng)用見下表。低速大扭矩液壓馬達(dá)的技術(shù)性能及應(yīng)用類型軸向柱塞式徑向柱塞式雙凸輪盤式，球塞式雙斜盤式內(nèi)曲線多作用球塞式曲軸無(wú)連桿式曲軸連桿式內(nèi)曲線多作用式壓力范圍kgf/cm3100~200160~320100~200120~200120~200160~320排量范圍l/r0.7650.25~250.15~1.00.1~6.30.125~100.25~50轉(zhuǎn)速范圍r/m≈3003~1200≈4005~6005~4001~200容積效率%低90~98低88~9585~9390~96作用次數(shù)4~814~8114~12柱塞數(shù)12~2418~266~125~75~76~18能否變量——有級(jí)與無(wú)級(jí)變量有級(jí)變量有級(jí)變量有級(jí)變量有級(jí)變量起動(dòng)扭矩效率%——一般——一般約90較差，約85左右好，最高達(dá)98自鎖性——較好——較差較差較差結(jié)構(gòu)情況簡(jiǎn)單一般簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單一般復(fù)雜外形尺寸小較小小較大較小小軸承數(shù)量?jī)商纵S承兩套軸承少兩套軸承較少多重量扭矩比kgf/kgf·m小較大小約5較小小應(yīng)用用于性能要求不高，壓力較低的場(chǎng)合，如農(nóng)業(yè)機(jī)械用于性能要求較高，轉(zhuǎn)速范圍寬，徑向尺寸小，軸向尺寸允許稍大的場(chǎng)合用于傳動(dòng)扭矩大，低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，體積小，重量輕的場(chǎng)合用于性能較低，尺寸限制不太嚴(yán)格的地方同左同內(nèi)曲線多作用球塞式。軸轉(zhuǎn)馬達(dá)應(yīng)用最普遍，殼轉(zhuǎn)馬達(dá)用于絞車及船舶甲板機(jī)械車輪馬達(dá)專用于車輛液壓泵和液壓馬達(dá)的配合工作特性假設(shè)系統(tǒng)中無(wú)泄漏和壓力損失，效率損失也忽略，泵吸油口和馬達(dá)排油口壓力為零。Q=qnn=Q/qM=pq/2πN=Mn式中：Q——泵的輸出流量或馬達(dá)的輸入流量q——泵或馬達(dá)的排量n——泵或馬達(dá)的轉(zhuǎn)速M(fèi)——泵的輸入扭矩或馬達(dá)的輸出扭矩p——泵的輸出壓力或馬達(dá)的輸入壓力N——泵或馬達(dá)的功率變量泵與定量馬達(dá)調(diào)速的工作特性調(diào)速時(shí)需改變泵的排量qp，其值越大，泵流量Qp越大，由于馬達(dá)排量qm不變，則轉(zhuǎn)速隨之升高。泵的越大壓力p取決于安全閥的調(diào)整壓力，是個(gè)不變量，因此馬達(dá)的輸出扭矩Mm也為一定值，即無(wú)論轉(zhuǎn)速怎樣變化，其扭矩恒定，其功率也是變化的，隨轉(zhuǎn)速的增高而增大。這個(gè)系統(tǒng)有較大的調(diào)速范圍，適用于要求恒扭矩的系統(tǒng)，如金屬切削機(jī)床等。定量泵與變量馬達(dá)調(diào)速的工作特性泵的壓力、流量都不變，馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm與排量qm成反比，輸出扭矩Mm與排量qm成正比。隨排量qm的增大，轉(zhuǎn)速nm減小，扭矩Mm增大，但對(duì)馬達(dá)的功率沒有影響，即無(wú)論馬達(dá)的引起轉(zhuǎn)速和扭矩如何變化，它的功率是恒定的。變量泵與變量馬達(dá)調(diào)速的工作特性當(dāng)馬達(dá)排量qm調(diào)至最大，通過調(diào)整泵排量qp來調(diào)整馬達(dá)轉(zhuǎn)速nm時(shí)，其特性曲線如上圖左半部分，此時(shí)為恒扭矩調(diào)節(jié)區(qū)；當(dāng)泵排量qp調(diào)整到最大值，通過減小馬達(dá)排量qm提高轉(zhuǎn)速時(shí)，其特性曲線如圖右半部分，此時(shí)為恒功率調(diào)節(jié)區(qū)。a點(diǎn)兩區(qū)域過渡點(diǎn)，在此泵和馬達(dá)的排量都調(diào)至最大。這個(gè)系統(tǒng)調(diào)速范圍大，可自由選擇恒扭矩和恒功率特性區(qū)域。液壓馬達(dá)的故障和排除液壓馬達(dá)的故障和排除現(xiàn)象原因措施轉(zhuǎn)速低輸出功率不足泵輸出流量或壓力不足查明原因，根據(jù)情況采取相應(yīng)措施馬達(dá)內(nèi)部泄漏嚴(yán)重查明泄漏部位和原因，采取密封措施馬達(dá)