第三节液压马达一、工作性能二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1）连杆式2） 五星轮式3） 内曲线式液压马达简介> 液压马达是将液压能转换为机械能的装置，可以实现连续的旋转运动，其结构 与液压泵相似，并且也是靠密封容积的变化进行工作的> 常见的液压马达也有齿轮式、叶片式和杠塞式等几种主要形式；从转速、转矩 范围分，有咼速马送和低速大粗宛马迭> 马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵内输入压力油时，其轴就输出转速和 转矩成为马达但由j:二者的任务和耍求有所不同，故在实际中只有少数泵能 作马达使用一、工作性能> 液压马达输入的液压能，可用匚作油的压力P和流量Q来表示，血其输出的机械能，则 以输出轴的扭矩M和转速n来度量> 为了说明液压马达的工作性能，我们可先假设液压马达不存在任何能量损失的理想情 况进行了讨论，这时液压马达的输入功率，就可用下式来表示：= PQ w式屮：P—液压马达的进排油压差，Pa；Q—供入液压马达的油流量，m3/so> 而其理论输出功率则可表达为：Pith = M thcoth = 27mthM th/60 w式中；Mth——液压马达的理论扭矩，Nm； 液压马达的理论角速度，rad/s；nth 液压马达的理论转速，r/mino第三节液压马达一、工作性能> 现假设液压马达按几何尺寸确定的每转排量为q(ms/r),则液压马达的理论传速为nth = 60Q/q •…厂/min显然，在不考虑液压马达中所有能量损失的情况匚 液压马达的理论输出功率就等其 输入功率。
因此，可求得液压马达的理论扭矩M th = pql 2兀•••Nm然而，任何实际的液压马达，运转时总存在着各种损失，包括密封缝隙的漏泄损失, 油流流动时的压力损失以及各运动接触部件Z间的摩擦损失等> 容积损失可用容积效率来度量，即式中：Qe—扣除漏泄损失后供入马达的有效流量，诫/s 一、工作性能因此，液压马达的实际转速：n = 602e Iq = 602% / g…厂/min》 在液压马达屮，常把丿k力损失和摩擦损失合并在一起，称Z为机械损失，由存在着机械损失，液压马达的实际输出扭矩M也就比理论扭矩要小，而实际扭矩与理论扭矩Z比，称Z为液压马达的机械效率BIJ：% 二 M !Mth因此，实际扭矩： M = Mtlirfm = p?] / 2兀 实际的输出功率：P2 = 27iMn/60= p Qrjm rjv = pQrj式屮：q是考虑液压马达屮所有能量损失的总效率 第三节液压马达一、工作性能讨论：＞液压马达的实际转速m主要取决于供入液压马达的流量Q、液压马达的匚作容积（即每转 排量）q和容积效率因此，要改变液压马达的转速，可采用的方法有容积调速——采用变量 油泵，改变其流量，或采用变量油马达，改变其排量，也可以采用节流调速——通过流量控 制阀来改变供入油马达的流量；＞液压马达的扭矩M,主要取决于工作油的压力p和液压马达的每转排量q。
提高工作油压p, 不仅可增大液压马达的输出扭矩M,而且还可在功率不变的前捉下，使液压元件和和管路的尺 寸相应减小，但是也受到强度与密封等的条件限制，并给管理工作带来不利的影响；＞增大液压马达的容积，亦即提高液压马达的每转排量q,则可在匚作油斥不变的情况卜增 大扭矩，而转速则相应较低，从而构成低速大扭矩液压马达一般认为额定转速低于500r / min即属于低速马达，高于500的属于高速马达后者用于船舶叩板机械往往需要增加机械减 速机构一、工作性能低速大扭矩液压马达斃綁魏压瞬龍泯般蠶而翹恵幣豔达絲蛊磯爲 送元力N・m；径向尺守大，转自惯站大 三> 由丁•上述特点，它可以直接与工作机构联接，不需要减速装置，使传动结构大 为简化低速大扭矩液压马达广泛用于起重、运输、建筑、矿山和船舶等机械 ■上O‘ WWiSt針形式有三种：它们分别是曲柄连杆马达、静力平衡卜•而分别予以介绍二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1.曲柄连杆低速大扭矩液压马达> 曲柄连杆式低速大扭矩液压马达应用较早，国外称为斯达发液压马达> 我国的同类型号为JMZ型，其额定压力16MPa,最高压力21MPa,理论 排量最大值可达6.140L/ro卜•图是曲柄连杆式液压马达的工作原理。
和连杆式液压马达原理演示 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1.曲柄连杆低速大扭矩液压马达马达由壳体1、连杆3、活塞组件2、曲轴4及配流轴5等组成壳体内沿圆周呈放射状均匀 平置了五只缸体，形成星形 壳体； 排油5A缸体内装有活塞，活塞与连 杆通过球饺连接，连杆大端 做成鞍形圆柱瓦而紧贴在曲 轴的偏心圆上第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1.曲柄连杆低速大扭矩液压马达根据曲柄连杆机构运动原理，受油压作 用的柱塞就通过连杆对偏心圆屮心O］作 第三节液压马达用一个力"，推动曲轴绕旋转屮心O转动，对外输出转速和扭矩，其余的活塞油缸则与排油窗口接通；如杲进、排油 第三节液压马达 第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1.曲柄连杆低速大扭矩液压马达> 随着驱动轴、配流轴转动，配油状态 交替变化在曲轴旋转过程屮，位 高压侧的油缸容积逐渐增大，而位 低压侧的油缸容积逐渐缩小，因此， 第三节液压马达 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1.曲柄连杆低速大扭矩液压马达总Z,由丁•配流轴过渡密封间隔的方位与曲轴的偏心方向致，并且同时旋转，所以配流 轴颈的进油窗口始终对着偏心线OO]—边的二只或三只油缸， 吸油窗口对着偏心线另一边 的其余油缸，总的输出扭矩是 \进油腔①动得以持续卜去。
叠加所有柱塞对曲轴屮心所产 ⑤幺 生的扭矩，该扭矩使得鯉匸冷 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达> 以上讨论的是壳体固定、轴旋转的 情况如果将轴固定，进、排油直 曲柄连杆低速大扭矩液压马达第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理2.静力平衡式低速大扭矩液压马达静力平衡式低速大扭矩马达也叫无连杆马达，是从曲柄连杆式 液压马达改进、发展而来的，它的主耍特点是取消了连杆，并且在 主要摩擦副Z间实现了油压静力平衡所以改善了工作性能国外把这类马达称为罗斯通(Roston)马 达，国内也有不少产品，并已经在船舶机械、挖掘机以及石油钻探 机械上使用石星轮式液压马达原理演示 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理2.静力平衡式低速大扭矩液压马达静力平衡式低速大扭矩马达1 •壳体；2•柱塞；3•五星轮；4•压力环；5■配流轴；6•弹簧> 这种液压马达的工作原理用图来说 明，液压马达的偏心轴与曲轴的形 式相类似，既是输出轴，又是配流 轴，五星轮3餐在偏心轴的山轮上, 在它的五个平面屮各嵌装一个压力 坏4,压力环的上平面与空心柱塞2 的底而接触，林塞中间装有弹簧。
第三节液压马达第三节液压马达24356静力平衡式低速大扭矩马达1 •壳体；2•柱塞；3•五星轮；4•压力环；5■配流轴；6•弹簧、、、、/二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理2. 静力平衡式低速大扭矩液压马达> 以防止液压马达启动或空载运转时 柱塞底面与压力环脱开高压油经 配流轴屮心孔道通到曲轴的偏心配 油部分，然后经五星轮中的径向孔、 压力环、柱塞底部的贯通孔而进入 油缸的工作腔内> 在图示位置时，配流轴上方的三个 油缸通高压油，卜•方的两个油缸通 低压回油 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理2.静力平衡式低速大扭矩液压马达> 在这种结构屮，五星轮取代了曲柄连杆式液压马达屮的连杆，压力油经过配流轴和五星 轮再到空心柱塞屮去，液压马达的柱塞与压力环、五星轮与曲轴Z间可以大致做到静压 平衡在工作过程屮，这些零件还要起密封和传力作用由丁是通过油压直接作用丁•偏 心轴而产生输出扭矩，因此，称为静力平衡液压马达事实上，只有当五星轮上液压力达到完全 平衡，使得五星轮处于“悬浮”状态时， 液压马达的扭矩才是完全由液压力直接产 生的；否则，五星轮与配流轴Z间仍然有 机械接触的作用力及相应的摩擦力矩存在。
第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理3 •多作用内曲线马达> 多作用内曲线液压马达的结构形式很多，就使用方式而言，有轴转、壳转与直接装 在车轮的轮毂中的车轮式液压马达等形式而从内部的结构来看，根据不同的传力 方式和柱塞部件的结构可有多种形式，但是，液压马达的主要丄作过程是相同的 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理3 •多作用内曲线马达(1)结构组成:缸体2与输出轴3通过螺栓连成一体，柱塞、横梁、 两个滚轮组成柱塞组件，放缸体径向孔中，配油轴由微调凸轮7限制其相对壳体周向固定不动 ][ 图3-的内曲线马达柱塞底部油腔的进排 油由配油轴控制，配 油轴上有两组配油窗 口，每组的窗口数同 孑轨曲线段数相同， 两组配油窗口的位置 应分别与导轨曲线上 的丄作区段和排油区 段的位置严格对应 第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理3 •多作用内曲线马达(2) 内曲线多作用马达工作原理(原理演示)工作时，油液通过配油轴上的配油 窗口分配到匸作区段的柱塞底部油腔， 压力油使柱塞组的滚轮顶紧导轨表而， 在接触点上导轨对滚轮产生法向反作用 力N,其方向垂直导轨表面并通过滚轮屮 ••泅昭您该力可分解为两个分力，沿柱塞轴 向的分力P和垂柱塞轴线的分力八 它通过横梁侧而传给缸体，对缸体产生 力矩。
进排油口互换，则马达反转 二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理3 •多作用内曲线马达（2）内曲线多作用马达工作原理（原T主轴转一周，柱塞往复运动多 次（图中为6次）,因而在柱塞直径 数目和行程相同情况卜，其输出扭 矩较单作用式柱塞马达增加了作用 次数的倍数除单排柱塞外, 还可做成双排、三排柱塞，所以容 易达到排量大、尺寸小的耍求配油轴3_柱塞作区段排油区段•::*up:比:；:：t ii2—缸体1一定子过度段理r ▼MM* 第三节液压马达二、低速大扭矩液压马达的构造和工作原理3 •多作用内曲线马达(2) 内曲线多作用马达工作原理(原理演示)> 若将液压马达的进、出油口对调，液压马达将反转；若将驱动轴固定，则定子、 配流轴和壳体将旋转，通常称为壳转I】况，变为车轮马达> 除了上述几种典型低速大扭矩马达外，尚有介「•高速马达和低速马达中间的摆线 液压马达，此处不再赘述液压泵的工作特点:(1)液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足，异常噪声，甚至无法工作因此，除了在泵的结构设计上尽可能减小吸油管路的液阻外，为了保证泵的正常运行, a)应该使泵的女装高度不超过允许值；b)避免吸油滤油器及管路形成过大的压降；c)限 制泵的使用转速在额定转速以内。
2)液压泵的工作压力取决于外负载，若负载为零，则泵的工作压力为零随着排油量的增加，泵的1】作压力根据负载大小H动增加，泵的最高匚作压力主耍受 结构强度和使用寿命的限制为了防止压力过高而使泵、系统受到损害，液压泵的出 口常常要采取限压措施 第三节液压马达液压泵的工作特点:(3) 变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量，但是转速的增大受到吸油性能、泵的使用寿命、效率等的限制例如，I】作转速低时，虽然对寿命有利，但是会使容积效率降低，并且对于需要利用离心力来工作的叶片泵来说，转速过低会无法保证正常丄作4) 液压泵的流量具有某种程度的脉动性质，其脉动情况取决于泵的形式及 结构设计参数为了减小脉动的影响，除了从造型上考虑外，必要时对在系 统中设置蓄能器或液压滤波器5) 液压泵靠工作腔的容积变化来吸、排油，如果工作腔处在吸、排油之间 的过渡密封区时存在容积变化，就会产生压力急剧升高或降低的“困油现 象”，从而影响容积效率，产生压力脉动、噪声及工作构件上的附加动载荷, 这是液压泵设计中需要注意的一个共性问题液压马达的工作特点:(1)在一般工作条件下，液压马达的进、出口压力都高于大气压，因此不存在液压 泵那样的吸入性能问题，但是，如杲液压马达可能在泵工况下工作，它的进油口应 有最低压力限制，以免产生汽蚀。
2)马达应能正、反运转因此，就耍求液压马达在设计时具有结构上的对称性3) 液压马达的实际工作压差取决于负载力矩的大小，当被驱动负载的转动惯量大、转速高，并要求急速制动或反转时会产生较高的液压冲击，为此，应在系统屮设置必要的安全阀、缓冲阀4) 由于内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进行制动时，仍会有缓慢的滑转，所以，需要长时间精确制动时，应另行设置防止滑转的制动器5) 某些形式的液压马达必须在回油口具有足够的背压才能保证正常工作，并且转 速越高所需背压也越大，背压的增高意味着汕源的压力利用率低，系统的损失大。