第四章液压执行元件 第一讲 1、授课日期、班级 2、课题41液压马达 3、教学目的要求 了解液压马达的分类,各种类型液压马达的工作原理及使用领域。 4、教学内容要点 液压马达的分类;工作参数和使用性能:各种类型液压马达的工作原理及使用场合 5、重点、难点 液压马达的工作原理 6、教学方法和手段 课堂教学为主,充分利用多媒体动画来表示抽象概念 7.主要参考书目和资料 8、课堂教学 8.1复习提问 回想液压系统的四大组成部分,有 8.2讲授新课 4-1液压马达 hydraulic motor) 、液压马达的分类及特点 液压马达是将液压能转换为机械能的装置,可以实现连续地旋转运动。液压马达可分为高速和 低速两大类。一般认为,额定转速高于500pm的属于高速液压马达;额定转速低速500rpm的则属 于低速液压马达
第四章 液压执行元件 第一讲 1、授课日期、班级 2、课题 4-1 液压马达 3、教学目的要求 了解液压马达的分类，各种类型液压马达的工作原理及使用领域。 4、教学内容要点 液压马达的分类；工作参数和使用性能；各种类型液压马达的工作原理及使用场合 5、重点、难点 液压马达的工作原理 6、教学方法和手段 课堂教学为主，充分利用多媒体动画来表示抽象概念。 7．主要参考书目和资料 8、课堂教学 8.1 复习提问 回想液压系统的四大组成部分，有 8.2 讲授新课 4-1 液压马达(hydraulic motor) 一、液压马达的分类及特点 液压马达是将液压能转换为机械能的装置，可以实现连续地旋转运动。液压马达可分为高速和 低速两大类。一般认为，额定转速高于 500rpm 的属于高速液压马达；额定转速低速 500rpm 的则属 于低速液压马达
齿轮式 高速{叶片式 柱塞式(斜盘式 液压马达 斜轴式 轴向式--双斜盘式 曲柄连杆式 低速大扭矩 径向式静力平衡式 多作用内曲线 高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是:转 速较高,转动惯量小,便于起动和制动,调节(调速和换向)灵敏度高。通常高速液压马达的输出扭 矩不大,仅几十Nm到几百Nm,所以又称为高速小扭矩液压马达 低速液压马达的基本形式是径向柱塞式,例如多作用内曲线式、单作用曲轴连杆式和静刚压平 衡式等。低速液压马达的主要特点是:排量大,体积大,转速低,有的可低到每分钟几转甚至不到 转,因此可以直接与工作机构连接,不需要减速装置,使传动机构大大简化。通常低速液压马达 的输出扭矩较大,可达几千Nm到几万Nm,所以又称为低速大扭矩液压马达 从原理上讲,马达和泵在工作原理上是互逆的,当向泵输入压力油时,其轴输出转速和转矩就 成为马达。同类型的泵和马达在结构上相似,但由于二者的功能不同,导致了结构上的某些差异 在实际结构上只有少数泵能做马达使用。例如 (1)液压泵的吸油腔一般为真空,为改善吸油性能和抗气蚀能力,通常把进口做得比出口大:而 液压马达的排油腔的压力稍高于大气压力,所以没有上述要求,进、出油口的尺寸相同。 (2)液压泵在结构上必须保证具有自吸能力,而液压马达则没有这一要求 (3)液压马达需要正、反转,所以在内部结构上应具有对称性:而液压泵一般是单方向旋转,其 内部结构可以不对称 (4)在确定液压马达的轴承结构形式及其润滑方式时,应保证在很宽的速度范围内都能正常地工 而液压泵的转速高且一般变化很小,就没有这一苛刻要求 (5)液压马达应有较大的起动扭矩(即马达由静止状态起动时,其轴上所能输出的扭矩)。因为将 要起动的瞬间,马达内部各摩擦副之间尚无相对运动,静摩擦力要比运行状态下的动摩擦力大得多, 机械效率很低,所以起动时输出的扭矩也比运行状态下小。另外,起动扭矩还受马达扭矩脉动的影 响,如果起动工况下马达的扭矩正处于脉动的最小值,则马达轴上的扭矩也小。为了使起动扭矩尽 可能接近工作状态下的扭矩,要求马达扭矩的脉动小,内部摩擦小。例如齿轮马达的齿数就不能像 齿轮泵那样少,轴向间隙补偿装置的压紧系数也比泵取得小,以减少摩擦。 由于上述原因,就使得很多同类型的泵和马达不能互逆通用。 液压马达的主要工作参数 液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。 液压泵和液压马达的压力(工程上常用单位为MPa) 工作压力p:指马达实际工作时的压力。对马达来讲,则是指它的输入压力,是指其输入油 液的压力,实际工作压力的大小取决于相应的负载(输出轴上的负载转矩) 额定压力p,:马达在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力,超过此值就是 过载,马达的效率就将下降,寿命就将降低。马达铭牌上所标定的压力就是额定压力。 由于液压系统的用途不同,系统所需要的压力也不相同,为了便于液压元件等设计生产和使用 将压力分为以下几个等 压力分级 压力等级低压中压中高压上高压「超高因
− − 多作用内曲线 静力平衡式 曲柄连杆式 径向式 轴向式 双斜盘式 低速大扭矩 斜轴式 斜盘式 柱塞式 叶片式 齿轮式 高速 液压马达 高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是：转 速较高，转动惯量小，便于起动和制动，调节(调速和换向)灵敏度高。通常高速液压马达的输出扭 矩不大，仅几十 N.m 到几百 N.m，所以又称为高速小扭矩液压马达。 低速液压马达的基本形式是径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作用曲轴连杆式和静刚压平 衡式等。低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每分钟几转甚至不到 一转，因此可以直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化。通常低速液压马达 的输出扭矩较大，可达几千 N.m 到几万 N.m，所以又称为低速大扭矩液压马达。 从原理上讲，马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就 成为马达。同类型的泵和马达在结构上相似，但由于二者的功能不同，导致了结构上的某些差异， 在实际结构上只有少数泵能做马达使用。例如： (1)液压泵的吸油腔一般为真空，为改善吸油性能和抗气蚀能力，通常把进口做得比出口大；而 液压马达的排油腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求，进、出油口的尺寸相同。 (2)液压泵在结构上必须保证具有自吸能力，而液压马达则没有这一要求。 (3)液压马达需要正、反转，所以在内部结构上应具有对称性；而液压泵一般是单方向旋转，其 内部结构可以不对称。 (4)在确定液压马达的轴承结构形式及其润滑方式时，应保证在很宽的速度范围内都能正常地工 作；而液压泵的转速高且一般变化很小，就没有这一苛刻要求。 (5)液压马达应有较大的起动扭矩(即马达由静止状态起动时，其轴上所能输出的扭矩)。因为将 要起动的瞬间，马达内部各摩擦副之间尚无相对运动，静摩擦力要比运行状态下的动摩擦力大得多， 机械效率很低，所以起动时输出的扭矩也比运行状态下小。另外，起动扭矩还受马达扭矩脉动的影 响，如果起动工况下马达的扭矩正处于脉动的最小值，则马达轴上的扭矩也小。为了使起动扭矩尽 可能接近工作状态下的扭矩，要求马达扭矩的脉动小，内部摩擦小。例如齿轮马达的齿数就不能像 齿轮泵那样少，轴向间隙补偿装置的压紧系数也比泵取得小，以减少摩擦。 由于上述原因，就使得很多同类型的泵和马达不能互逆通用。 二、液压马达的主要工作参数 液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。 1、液压泵和液压马达的压力（工程上常用单位为 MPa） 工作压力 p ：指马达实际工作时的压力。对马达来讲，则是指它的输入压力，是指其输入油 液的压力，实际工作压力的大小取决于相应的负载（输出轴上的负载转矩）。 额定压力 s p ：马达在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是 过载，马达的效率就将下降，寿命就将降低。马达铭牌上所标定的压力就是额定压力。 由于液压系统的用途不同，系统所需要的压力也不相同，为了便于液压元件等设计生产和使用， 将压力分为以下几个等级。 压力分级 压力等级 低压 中压 中高压 高压 超高压
压力MPa[≤25>25~8>8~16>6~32>32 最高压力 按试验标准规定进行超过额定压力而允许短暂运行的最高压力。它的值主要 取决于零件及相对磨擦副的破坏强度极限。 液压马达背压:为保证马达正常工作所需的出口背压,它的值与马达结构有关 2、液压泵和液压马达的转速(常用单位为r/min) 额定转速n:在额定压力下,根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行效率的转 最高转速n:在额定压力下,为保证使用性能和使用寿命所允许的短暂运行最高转速。随 着转速的提高,泵或马达流道中的流速增加。因而流体的摩擦损失增加,效率降低。马达的最高转 速还受其零件摩擦副最高允许相对摩擦速度及其他工作机理的限制。 最低转速n:为保证使用性能所允许的最低转速。当马达在低速运行时,其运行效率将下 降。过低的运行效率将无法被用户所接受。对马达来说,由于泄漏、摩擦力、流量脉动等因素的影 响,在低速时会出现爬行现象,所以还有最低稳定转速的限制 3、液压泵和液压马达的排量及流量(常用单位为cm/r及m/r,工程上也常用L/min (皿L/min毫升/分),1m3/r=6000L/r) 排量V:泵、马达的轴每转一周,由其密封容腔几何体积变化所排出、吸入液体的体积,亦即 在无泄漏的情况下,其轴转动一周时油液体积的有效变化量,有时候也称为理论排量。排量取决于 泵的结构参数,而与其工况无关,它是衡量和比较不同泵的供液能力的统一标准,是液压泵的一个 特征参数。 理论流量qn指在不考虑泄漏的前提下,在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出(吸 入)的液体体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积。 qn 平均理论流量qn:不考虑泄漏及流量脉冲,在单位时间内进入马达的理论流量 式中:qn-…理论流量,单位为m/s n---转速,单位为r/min V-排量,单位为m3/r。 实际流量q1:实际运行时,在各种不同的压力下,或进入马达的流量,qn=qn+q。上 式Δq中为一定压力下的泄漏量。泄漏量是通过液压马达各个运动副的间隙所泄漏的液体体积。这 部分液体不传递功率,也称马达的容积损失,泄漏量与压力的乘积便是容积损失功率 额定流量qn:指在正常工作条件下,按试验标准规定必须保证的流量,亦即在额定转速和 额定压力下泵输出的实际流曩。因为马达存在内泄漏,油液具有压缩性,所以额定流量和理论流 量是不同的。 瞬时流量qn:由于运动学机理,马达的流量往往具有脉动性。某一瞬间的流量称为瞬时流 量(通常是指理论瞬时流量,不考虑泄漏,主要指在硏究某一运动过程)。 4、液压马达的转矩 理论输出转矩T,:不考虑能量损失时,马达轴上的输出转矩。 实际输出转矩Tm: Tm=I'n 式中:Tm-液压马达实际输出转矩,单位为N.m
压力(MPa) ≤2.5 >2.5～8 >8～16 >16～32 >32 最高压力 max p ：按试验标准规定进行超过额定压力而允许短暂运行的最高压力。它的值主要 取决于零件及相对磨擦副的破坏强度极限。 液压马达背压：为保证马达正常工作所需的出口背压，它的值与马达结构有关。 2、液压泵和液压马达的转速（常用单位为 r/min） 额定转速 n ：在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行效率的转 速。 最高转速 nmax ：在额定压力下，为保证使用性能和使用寿命所允许的短暂运行最高转速。随 着转速的提高，泵或马达流道中的流速增加。因而流体的摩擦损失增加，效率降低。马达的最高转 速还受其零件摩擦副最高允许相对摩擦速度及其他工作机理的限制。 最低转速 nmin ：为保证使用性能所允许的最低转速。当马达在低速运行时，其运行效率将下 降。过低的运行效率将无法被用户所接受。对马达来说，由于泄漏、摩擦力、流量脉动等因素的影 响，在低速时会出现爬行现象，所以还有最低稳定转速的限制。 3、液压泵和液压马达的排量及流量（常用单位为 cm 3 /r 及 m 3 /r，工程上也常用 L/min （mL/min 毫升/分），1m3 /r=60000 L/r） 排量 V：泵、马达的轴每转一周，由其密封容腔几何体积变化所排出、吸入液体的体积，亦即 在无泄漏的情况下，其轴转动一周时油液体积的有效变化量，有时候也称为理论排量。排量取决于 泵的结构参数，而与其工况无关，它是衡量和比较不同泵的供液能力的统一标准，是液压泵的一个 特征参数。 理论流量 m q ：指在不考虑泄漏的前提下，在单位时间内由其密封容腔几何体积变化而排出（吸 入）的液体体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积。 q V n m = 平均理论流量 vt q ：不考虑泄漏及流量脉冲，在单位时间内进入马达的理论流量 60 V n qvt = 式中： vt q -----理论流量，单位为 m 3 /s； n -----转速，单位为 r/min； V-----排量，单位为 m 3 /r。 实际流量 v q ：实际运行时，在各种不同的压力下，或进入马达的流量， qv = qvt + q 。上 式 q 中为一定压力下的泄漏量。泄漏量是通过液压马达各个运动副的间隙所泄漏的液体体积。这 一部分液体不传递功率，也称马达的容积损失，泄漏量与压力的乘积便是容积损失功率。 额定流量 vn q ：指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和 额定压力下泵输出的实际流量。因为马达存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流 量是不同的。 瞬时流量 qvsh ：由于运动学机理，马达的流量往往具有脉动性。某一瞬间的流量称为瞬时流 量（通常是指理论瞬时流量，不考虑泄漏，主要指在研究某一运动过程）。 4、液压马达的转矩 理论输出转矩 Tt ：不考虑能量损失时，马达轴上的输出转矩。 2 pV Tt = 实际输出转矩 Tm ： m t m m pV T T 2 = = 式中： Tm -----液压马达实际输出转矩，单位为 N.m；
V--液压马达的排量,单位为m/r 液压马达进出口压差,单位为Pa 7m-液压马达的机械效率 液压马达的启动转矩:当马达在一定的压力下,由静止状态起动时,输出轴上的瞬时比 T=7n=2n.要小,这是因为:()、在起动瞬间,马达内部零件间的静摩擦力比正常运行 时的动摩擦力大;(2)、由于马达的瞬时转矩具有脉动性。 各种不同结构的液压马达的起动转矩与实际平均输出转矩的比值(称为起动效率)各不相同。 在液压马达带载起动时,应使液压马达的起动转矩大于负载转矩 5、液压马达的功率和效率 液压马达输出的液压功率用流量和压力的的乘积来表示。 它们的理论功率是 pq=2TI,n 式中:7,n一液压马达的理论转矩Nm)和转速(rm) P,q一液压马达的压力(Pa)和流量(m3/s) 实际上,液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的,因此输出功率小于输入功率。两者 之间的差值即为功率损失,功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。 容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失(内泄漏), 对液压马达来说,输入液压马达的实际流量q必然大于它的理论流量即q=q,+q,它的容 积效率 9=9-q=1-9 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。对于液压马达来说,由于摩擦损失的存在,其实 际输出转矩T小于理论转矩T,它的机械效率7m为 T T 液压马达的总效率是其输出功率和输入功率之比,由上式可得 7=7,7 液压马达的总效率都等于各自容积效率和机械效率的乘积 马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关,而泄漏及摩擦损 失则与马达的工作压力、油液粘度、泵和马达转速有关,马达的使用转速、工作压力和传动介质均 会影响使用效率
V-----液压马达的排量，单位为 m 3 /r; p -----液压马达进出口压差，单位为 Pa； m -----液压马达的机械效率。 液压马达的启动转矩：当马达在一定的压力下，由静止状态起动时，输出轴上的瞬时比 m t m m pV T T 2 = = 要小。这是因为：(1)、在起动瞬间，马达内部零件间的静摩擦力比正常运行 时的动摩擦力大；(2)、由于马达的瞬时转矩具有脉动性。 各种不同结构的液压马达的起动转矩与实际平均输出转矩的比值（称为起动效率）各不相同。 在液压马达带载起动时，应使液压马达的起动转矩大于负载转矩。 5、液压马达的功率和效率 液压马达输出的液压功率用流量和压力的的乘积来表示。 它们的理论功率是： N = pq = 2Ttn 式中： Tt , n—液压马达的理论转矩(N.m)和转速(r/min)。 p,q —液压马达的压力(Pa)和流量( m /s 3 ) 实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。两者 之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。 容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失（内泄漏）， 对液压马达来说，输入液压马达的实际流量 q 必然大于它的理论流量 t q 即 q =qt +ql ，它的容 积效率 q q q q q q qt l l v = − − = = 1 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。对于液压马达来说，由于摩擦损失的存在，其实 际输出转矩 T 小于理论转矩 Tt ，它的机械效率 m 为 t f t t f t m T T T T T T T = − − = = 1 液压马达的总效率 是其输出功率和输入功率之比，由上式可得 =v m 液压马达的总效率都等于各自容积效率和机械效率的乘积。 马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关，而泄漏及摩擦损 失则与马达的工作压力、油液粘度、泵和马达转速有关，马达的使用转速、工作压力和传动介质均 会影响使用效率
a)液压泵 b)液压马达 液压泵、马达的特性曲线图 为使液压泵和液压马达中的能量转换关系更清晰,将上述讨论的结果绘制成能量转换图,如图 习(9) 7(9) 容积效率η 实际流量q 容积效率实际流量q 机械效率 总效 机械损失 理论马达转换 液压泵、马达的特性曲线及能量传递方框图 (a)泵的效率曲线;(b)马达的效率曲线;(c)泵的能量传递方框图;(d)马达的能量传递方框图 三、齿轮液压马达 gear motor) 1、齿轮液压马达的工作原理
a)液压泵 b)液压马达 液压泵、马达的特性曲线图 为使液压泵和液压马达中的能量转换关系更清晰，将上述讨论的结果绘制成能量转换图，如图 所示。 三、齿轮液压马达(gear motor) 1、齿轮液压马达的工作原理
出油 P进油 内纶液艹的作坊耳 图中P点为两齿轮的啮合点。设齿轮的齿高为h,啮合点F到两齿根的距离分别为a和b。由 于a和b都小于h,所以当压力油作用到齿面上时(如图中箭头所示,凡齿面上两边受力平衡部分都 末用箭头表示),在两个齿轮上就各有一个使它们产生转矩的作用力F=pB(h-a)—作用于上齿 轮的力,其中P为输入油液压力,B为齿宽。在上述力作用下两齿轮按图示方向回转,并把油液带 到低压腔随着轮齿的啮合而排出。同时在液压马达的输出轴上输出一定的转矩和转速。 为适应正反转的要求,马达的进出口大小相等,位置对称,并有单独的泄漏 和一般齿轮泵一样,齿轮液压马达由于密封性差,容积效率较低,所以输入的油压不能过高, 因而不能产生较大的转矩,并且它的转速和转矩都是随着齿轮啮合情况而脉动的。齿轮液压马达多 用于高转速低转矩的液压系统中。齿轮泵一般都可以直接作液压马达使用 2、齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下 (1)齿轮泵一般只需一个方向旋转,为了减小径向不平衡液压力,因此吸油口大,排油口小 而齿轮马达则需正、反两个方向旋转,因此进油口大小相等 (2)齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去,而必须单独的泄漏通道引到壳 体外去。因为马达低压腔有一定背压,如果泄漏油直接引到低压腔,所有与泄漏通道相连接的部分 都按回油压力承受油压力,这可能使轴端密封失效 (3)为了减少马达的启动摩擦扭矩,并降低最低稳定转速,一般采用滚针轴承和其他改善轴 承润滑冷却条件等措施 齿轮马达具有体积小,重量轻,结构简单,工艺性好,对污染不敏感,耐冲击,惯性小等优点。 因此,在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积 小,所以输出转矩较小,一般都用于高转速低转矩的情况下 四、叶片液压马达 vane motor) 1、工作原理 当压力为P的油液从配油窗口进入相邻两叶片间的密封工作腔时,位于进油腔的叶片8、4因 两面所受的压力相同,故不产生转矩。位于回油腔的叶片2、6也同样不产生转矩,而位于封油区 的叶片1、5和3、7因一面受压力油作用,另一面受回油的低压作用,故可产生转矩,且叶片1、5 的转矩方向与叶片3、7的相反,但因叶片1、5的承压面积大、转矩大,因此转子沿着叶片1、5
图中 P 点为两齿轮的啮合点。设齿轮的齿高为 h ，啮合点 F 到两齿根的距离分别为 a 和 b 。由 于 a 和 b 都小于 h ，所以当压力油作用到齿面上时(如图中箭头所示，凡齿面上两边受力平衡部分都 末用箭头表示)，在两个齿轮上就各有一个使它们产生转矩的作用力 F = pB(h − a)——作用于上齿 轮的力，其中 P 为输入油液压力，B 为齿宽。在上述力作用下两齿轮按图示方向回转，并把油液带 到低压腔随着轮齿的啮合而排出。同时在液压马达的输出轴上输出一定的转矩和转速。 为适应正反转的要求，马达的进出口大小相等，位置对称，并有单独的泄漏口。 和一般齿轮泵一样，齿轮液压马达由于密封性差，容积效率较低，所以输入的油压不能过高， 因而不能产生较大的转矩，并且它的转速和转矩都是随着齿轮啮合情况而脉动的。齿轮液压马达多 用于高转速低转矩的液压系统中。齿轮泵一般都可以直接作液压马达使用。 2、齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下： （1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。 而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进油口大小相等。 （2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳 体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分 都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。 （3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最低稳定转速，一般采用滚针轴承和其他改善轴 承润滑冷却条件等措施。 齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优点。 因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积 小，所以输出转矩较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。 四、叶片液压马达(vane motor) 1、工作原理 当压力为 p 的油液从配油窗口进入相邻两叶片间的密封工作腔时，位于进油腔的叶片 8、4 因 两面所受的压力相同，故不产生转矩。位于回油腔的叶片 2、6 也同样不产生转矩，而位于封油区 的叶片 1、5 和 3、7 因一面受压力油作用，另一面受回油的低压作用，故可产生转矩，且叶片 1、5 的转矩方向与叶片 3、7 的相反，但因叶片 1、5 的承压面积大、转矩大，因此转子沿着叶片 1、5
的转矩方向做顺时针方向旋转。叶片1、5和叶片3、7产生的转矩差就是液压马达的(理论)输出转 矩。当定子的长短径差越大、转子的直径越大,以及输入的油压越高时,液压马达的输出转矩也越 大。 与单作用相比,双作用叶片马达是在力偶作用下旋转的,运行更为平稳。单作用叶片马达可以 制作成变量马达,而双作用马达只能为定量马达。 当改变输油方向时,液压马达反转,所有的叶片泵在理论上均能做相应的液压马达。马达与泵 不同,为适应马达正反转要求,马达叶片均径向安装:为防止马达启动时(离心力尚未建立)高低压 腔串通,叶片槽底装有弹簧,以便使叶片始终伸出贴紧定子:另外,在向叶片底槽通入压力液的方 式上也与叶片泵不同,为保证叶片槽底始终与高压相通,油路中设有单向阀,见上图(c)所示。但 由于变量叶片液压马达结构较复杂,相对运动部件多,泄漏较大,容积效率低,机械特性软及调节 不便等原因,叶片液压马达一般都制成定量式的,即一般叶片液压马达都是双作用式的定量液压马 达。其输出转矩T决定于输入的油压p,输出转速n决定于输入的流量q。 2、结构特点 叶片液压马达与相应的叶片泵相比有以个几个特点 1、叶片底部有弹簧,以保证在初始条件下叶片能紧贴在定子内表面上,以形成成密封工作腔, 则进油腔和回油腔将串通,就不能形成油压,也不能输出转矩 2、叶片槽是径向的,以便叶片液压马达双向都可以旋转 3、在壳体中装有两个单向阀,以使叶片底部能始终都通压力油(使叶片与定子内表面压紧)而 不受叶片液压马达回转方向的影响。 叶片液压马达的最大特点是体积小,惯性小,动作灵敏,允许换向频率很高,甚至可在几亳秒 内换向。但其最大缺点是泄漏较大,机械特性较软,不能在较低转速下工作,调速范围不能很大 因此适用于低转矩、高转速以及对惯性要求较小特别是机械特性要求不严的场合 五、柱塞马达( plunger motor) 液压马达按其柱塞的排列方式和运动方向的不同,可分为轴向柱塞液压马达和径向柱塞液压马 达两大类。 1、轴向柱塞马达( axial plunger motor) 轴向柱塞泵可做液压马达使用,即两者是可逆的。下图以轴向(斜盘式)柱塞液压马达为例, 来说明液压马达的工作原理。 83)(Q 轴向柱塞液压达[作原理 图中斜盘1和配油盘4固定不动,柱塞3轴向地放在缸体2中,缸体2和液压马达5相连,并 起转动。斜盘的中心线和缸体的中心线杆交一个倾角δ。当压力油通过配油盘4上的配油窗口 a输入到与窗口a相通的缸体上的柱塞孔时,压力油把该孔中柱塞顶出,使之压在斜盘上。由于斜 盘对柱塞的反作用力垂直于斜盘表面(作用在柱塞球头表面的法线方向上),这个力的水平分量F与 柱塞右端的液压力平衡,而垂直分量F,则使每一个与窗口a相通的柱塞都对缸体的回转中心产生 个转矩,使缸体和液压马达轴做逆时引方向旋转,在轴5上输出转矩和转速。如果改变液压马达 压力油的输入方向,液压马达轴就做顺时针方向旋转 设液压马达的柱塞直径和输入油压分别为dM、PM,由力的平衡条件可得力F为
的转矩方向做顺时针方向旋转。叶片 1、5 和叶片 3、7 产生的转矩差就是液压马达的(理论)输出转 矩。当定子的长短径差越大、转子的直径越大，以及输入的油压越高时，液压马达的输出转矩也 越 大。 与单作用相比，双作用叶片马达是在力偶作用下旋转的，运行更为平稳。单作用叶片马达可以 制作成变量马达，而双作用马达只能为定量马达。 当改变输油方向时，液压马达反转，所有的叶片泵在理论上均能做相应的液压马达。马达与泵 不同，为适应马达正反转要求，马达叶片均径向安装；为防止马达启动时(离心力尚未建立)高低压 腔串通，叶片槽底装有弹簧，以便使叶片始终伸出贴紧定子；另外，在向叶片底槽通入压力液的方 式上也与叶片泵不同，为保证叶片槽底始终与高压相通，油路中设有单向阀，见上图 (c)所示。但 由于变量叶片液压马达结构较复杂，相对运动部件多，泄漏较大，容积效率低，机械特性软及调节 不便等原因，叶片液压马达一般都制成定量式的，即一般叶片液压马达都是双作用式的定量液压马 达。其输出转矩 T 决定于输入的油压 p ，输出转速 n 决定于输入的流量 q 。 2、结构特点 叶片液压马达与相应的叶片泵相比有以个几个特点： 1、叶片底部有弹簧，以保证在初始条件下叶片能紧贴在定子内表面上，以形成成密封工作腔， 否则进油腔和回油腔将串通，就不能形成油压，也不能输出转矩。 2、叶片槽是径向的，以便叶片液压马达双向都可以旋转。 3、在壳体中装有两个单向阀，以使叶片底部能始终都通压力油（使叶片与定子内表面压紧)而 不受叶片液压马达回转方向的影响。 叶片液压马达的最大特点是体积小，惯性小，动作灵敏，允许换向频率很高，甚至可在几亳秒 内换向。但其最大缺点是泄漏较大，机械特性较软，不能在较低转速下工作，调速范围不能很大。 因此适用于低转矩、高转速以及对惯性要求较小特别是机械特性要求不严的场合。 五、柱塞马达(plunger motor) 液压马达按其柱塞的排列方式和运动方向的不同，可分为轴向柱塞液压马达和径向柱塞液压马 达两大类。 1、轴向柱塞马达(axial plunger motor) 轴向柱塞泵可做液压马达使用，即两者是可逆的。下图以轴向（斜盘式）柱塞液压马达为例， 来说明液压马达的工作原理。 图中斜盘 1 和配油盘 4 固定不动，柱塞 3 轴向地放在缸体 2 中，缸体 2 和液压马达 5 相连，并 一起转动。斜盘的中心线和缸体的中心线杆交一个倾角 M 。当压力油通过配油盘 4 上的配油窗口 a 输入到与窗口 a 相通的缸体上的柱塞孔时，压力油把该孔中柱塞顶出，使之压在斜盘上。由于斜 盘对柱塞的反作用力垂直于斜盘表面(作用在柱塞球头表面的法线方向上)，这个力的水平分量 Fx 与 柱塞右端的液压力平衡，而垂直分量 Fy 则使每一个与窗口 a 相通的柱塞都对缸体的回转中心产生 一个转矩，使缸体和液压马达轴做逆时引方向旋转，在轴 5 上输出转矩和转速。如果改变液压马达 压力油的输入方向，液压马达轴就做顺时针方向旋转。 设液压马达的柱塞直径和输入油压分别为 M d 、 pM ，由力的平衡条件可得力 Fx 为
F=dM 力F,为 F=FtgoM 4MPv.tg6 设柱塞分布圆直径为R,某一柱塞所在位置与缸体中心线夹角为θ.则该柱塞所产生的瞬时转 矩为 T=F,RsnO=zd3p1·tg6·RsnO 而液压马达的理论瞬时总转矩Tn应为所有与配油盘窗口a相通的柱塞转矩之和,即 7=Σ(4p16,R 由上式可知,随着角O的变化,柱塞产生的转矩是变化的,因此液压马达产生的总转也是脉动 的,具脉动情况和泵的流量脉动相似。液压马达的平均输出转矩T=PAQy1mM° 五、低速大扭矩液压马达( ow speed high torque hydraulic motor) 低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的,通常这类马达在结构形式上多为径向柱塞式 其特点是:最低转速低,大约在5~10转/分;输出扭矩大,可达几万牛顿米:径向尺寸大,转动惯 量大。由于上述特点,它可以直接与工作机构直接联接,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。 低速大扭矩液压马达的基本形式有三种:它们分别是曲柄连杆马达,静力平衡马达和多作用内 曲线马达。下面分别予以介绍 1、曲柄连杆低速大扭矩液压马达 (slot-and- crank low speed high torque hydraulic motor) 排油腔 进油腔 连杆型径向柱塞马达原理图 1一壳体2—一柱塞3—连杆4一曲轴5—配流轴
Fx dM pM 2 4 = 力 Fy 为 y x M M M M F F tg d p tg = = 2 4 设柱塞分布圆直径为 R，某一柱塞所在位置与缸体中心线夹角为 ．则该柱塞所产生的瞬时转 矩为 sin 4 sin 2 TM = Fy R = dM pM tg M R 而液压马达的理论瞬时总转矩 M T 应为所有与配油盘窗口 a 相通的柱塞转矩之和，即 sin ) 4 ( 2 T dM pM tg M R M = 由上式可知，随着角 的变化，柱塞产生的转矩是变化的，因此液压马达产生的总转也是脉动 的，具脉动情况和泵的流量脉动相似。液压马达的平均输出转矩 mM M M M p q T 2 = 。 五、低速大扭矩液压马达(low speed high torque hydraulic motor) 低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的，通常这类马达在结构形式上多为径向柱塞式, 其特点是：最低转速低，大约在 5~10 转/分；输出扭矩大，可达几万牛顿米；径向尺寸大，转动惯 量大。由于上述特点，它可以直接与工作机构直接联接，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。 低速大扭矩液压马达的基本形式有三种：它们分别是曲柄连杆马达，静力平衡马达和多作用内 曲线马达。下面分别予以介绍。 1、曲柄连杆低速大扭矩液压马达(slot-and-crank low speed high torque hydraulic motor)
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( Staffa)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,理论排量最大可达6.140r/min。图是曲柄 连杆式液压马达的工作原理,马达由壳体、曲柄-连杆-活塞组件、偏心轴及配油轴组成,壳体1内沿 圆周呈放射状均匀布置了五只缸体,形成星形壳体:缸体内装有柱塞2,柱塞2与连杆3通过球绞 连接,连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴4的偏心圆上,其圆心为O,它与曲轴旋转中心O的 偏心矩oo′=e,液压马达的配流轴5与曲轴通过十字键连结在一起,随曲轴一起转动,马达的压 力油经过配流轴通道,由配流轴分配到对应的活塞油缸,在图中,油缸的四、五腔通压力油,活塞 受到压力油的作用;在其余的活塞油缸中,油缸一处过度状态,与排油窗口接通的是油缸二、 根据曲柄连杆机构运动原理,受油压作用的柱塞就通过连赶对偏心圆中心O作用一个力N,推动曲 轴绕旋转中心O转动,对外输出转速和扭矩,如果进、排油口对换,液压马达也就反向旋转。随着 动轴、配流轴转动,配流状态交替变化。在曲轴旋转过程中,位于高压侧的油缸容积逐渐増大, 而位于低压侧的油缸的容积逐渐缩小,因此,在工作时高压油不断进入液压马达,然后由低压腔不 断排出 总之,由于配流轴过渡密封间隔的方位和曲轴的偏心方向一致,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的一边的二只或三只油缸,吸油窗对着偏心线O0另一边的其余油 缸,总的输出扭矩是所有柱塞对曲轴中心所产生的扭矩的叠加,该扭矩使得旋转运动得以持续下去 以上讨论的是壳体固定,轴旋转的情况,如果将轴固定,进、排油直接通到配流轴中,就能达 到外壳旋转的目的,构成了所谓的车轮马达 2、静力平衡式低速大扭矩液压马达( static balancing-type low speed high torque hydraulic motor) 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 的主要特点是取消了连杆,并且在主要摩擦副之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 油钴探机械上使用。 这种液压马达的工作原理用图226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套在偏心轴的凸轮上,在它的五个平面中各嵌装一个压力环4,压力环 的上平面与空心柱塞2的底面接触,柱塞中间装有弹簧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,高压油经配流轴中心孔道通到曲轴的偏心配流部分,然后经五星轮中的径向孔,压 力环,柱塞低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, 下方的两个油缸通低压回油。 在这种结构中,五星轮取代了曲柄连杆式液压马达中的连杆,压力油经过配流轴和五星轮再到 空心柱塞中去,液压马达的柱塞与压力环,五星轮与曲轴之间可以大致做到静压平衡,在工作过程 中,这些零件又要起密封和传力作用。由于是通过油压直接作用于偏心轴而产生输出扭矩,因此, 称作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、五星轮与配流之间仍然有机械接触 的作用力及相应的摩擦力矩存在。 3、多作用内曲线马达 multi-action inner curve motor) 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型式。而从内部的结构来看,根据不同的传力方式、柱塞部件的结构可有 多种型式,但是,液压马达的主要工作过程是相同的。现以图227为例来说明其基本工作原理。) 多作用内曲线液压马达的结构原理 液压马达由定子1(也称凸轮环)、转子2、配流轴4与柱塞组3等主要部件组成,定子1的内 壁有若干段均布的、形状完全相同的曲面组成,每一相同形状的曲面又可分为对称的两边,其中允 柱塞副向外伸的一边称为进油工作段,与它对称的另一边称为排油工作段,每个柱塞在液压马达 每转中往复的次数就等于定子曲面数x,我们将x称为该液压马达的作用次数:在转子的径向有2个 均匀分布的柱塞缸孔,每个缸孔的底部都有一配流窗口,并与它的中心配流轴4相配合的配流孔相 通。配流轴4中间有进油和回油的孔道,它的配流窗口的位置与导轨曲面的进油工作段和回油工作 段的位置相对应,所以在配流轴圆周上有2x个均布配流窗口。柱塞组3,以很小的间隙置于转子2 的柱塞缸孔中。作用在柱塞上的液压力经滚轮传递到定子的曲面上。 来自液压泵的高压油首先进入配流轴,经配流轴窗口进入处于工作段的各柱塞缸孔中,使相应
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（Staffa）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，理论排量最大可达 6.140r/min。图是曲柄 连杆式液压马达的工作原理,马达由壳体、曲柄-连杆-活塞组件、偏心轴及配油轴组成，壳体 1 内沿 圆周呈放射状均匀布置了五只缸体，形成星形壳体；缸体内装有柱塞 2，柱塞 2 与连杆 3 通过球绞 连接，连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴 4 的偏心圆上，其圆心为 o ，它与曲轴旋转中心 o 的 偏心矩 oo = e ，液压马达的配流轴 5 与曲轴通过十字键连结在一起，随曲轴一起转动，马达的压 力油经过配流轴通道，由配流轴分配到对应的活塞油缸，在图中，油缸的四、五腔通压力油，活塞 受到压力油的作用；在其余的活塞油缸中，油缸一处过度状态，与排油窗口接通的是油缸二、三； 根据曲柄连杆机构运动原理，受油压作用的柱塞就通过连赶对偏心圆中心 o 作用一个力 N，推动曲 轴绕旋转中心 o 转动，对外输出转速和扭矩，如果进、排油口对换，液压马达也就反向旋转。随着 驱动轴、配流轴转动，配流状态交替变化。在曲轴旋转过程中，位于高压侧的油缸容积逐渐增大， 而位于低压侧的油缸的容积逐渐缩小，因此，在工作时高压油不断进入液压马达，然后由低压腔不 断排出。 总之，由于配流轴过渡密封间隔的方位和曲轴的偏心方向一致，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 的一边的二只或三只油缸，吸油窗对着偏心线 oo 另一边的其余油 缸，总的输出扭矩是所有柱塞对曲轴中心所产生的扭矩的叠加，该扭矩使得旋转运动得以持续下去。 以上讨论的是壳体固定，轴旋转的情况，如果将轴固定，进、排油直接通到配流轴中，就能达 到外壳旋转的目的，构成了所谓的车轮马达。 2、静力平衡式低速大扭矩液压马达(static balancing-type low speed high torque hydraulic motor) 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 的主要特点是取消了连杆，并且在主要摩擦副之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。 这种液压马达的工作原理用图 2.26 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 套在偏心轴的凸轮上，在它的五个平面中各嵌装一个压力环 4，压力环 的上平面与空心柱塞 2 的底面接触，柱塞中间装有弹簧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，高压油经配流轴中心孔道通到曲轴的偏心配流部分，然后经五星轮中的径向孔，压 力环，柱塞低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， 下方的两个油缸通低压回油。 在这种结构中，五星轮取代了曲柄连杆式液压马达中的连杆，压力油经过配流轴和五星轮再到 空心柱塞中去，液压马达的柱塞与压力环，五星轮与曲轴之间可以大致做到静压平衡，在工作过程 中，这些零件又要起密封和传力作用。由于是通过油压直接作用于偏心轴而产生输出扭矩，因此， 称作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、五星轮与配流之间仍然有机械接触 的作用力及相应的摩擦力矩存在。 3、多作用内曲线马达(multi-action inner curve motor) 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型式。而从内部的结构来看，根据不同的传力方式、柱塞部件的结构可有 多种型式，但是，液压马达的主要工作过程是相同的。现以图 2.27 为例来说明其基本工作原理。） 多作用内曲线液压马达的结构原理 液压马达由定子 1（也称凸轮环）、转子 2、配流轴 4 与柱塞组 3 等主要部件组成，定子 1 的内 壁有若干段均布的、形状完全相同的曲面组成，每一相同形状的曲面又可分为对称的两边，其中允 许柱塞副向外伸的一边称为进油工作段，与它对称的另一边称为排油工作段，每个柱塞在液压马达 每转中往复的次数就等于定子曲面数 x ，我们将 x 称为该液压马达的作用次数；在转子的径向有 z 个 均匀分布的柱塞缸孔，每个缸孔的底部都有一配流窗口，并与它的中心配流轴 4 相配合的配流孔相 通。配流轴 4 中间有进油和回油的孔道，它的配流窗口的位置与导轨曲面的进油工作段和回油工作 段的位置相对应，所以在配流轴圆周上有 2 x 个均布配流窗口。柱塞组 3，以很小的间隙置于转子 2 的柱塞缸孔中。作用在柱塞上的液压力经滚轮传递到定子的曲面上。 来自液压泵的高压油首先进入配流轴，经配流轴窗口进入处于工作段的各柱塞缸孔中，使相应
的柱塞组的滚轮顶在定子曲面上,在接触处,定子曲面给柱塞组一反力N,这反力N作用在定子曲 面与滚轮接触处的公法面上,此法向反力N可分解为径向力FR和圆周力Fa,FR与柱塞底面的液 压力以及柱塞组的离心力等相平衡,而F所产生的驱动力矩则克服负载力矩使转子2旋转。柱塞 所作的运动为复合运动,即随转子2旋转的同时并在转子的柱塞缸孔内作往复运动,定子和配流轴 是不转的。而对应于定子曲面回油区段的柱塞作相反方向运动,通过配流轴回油,当柱塞组3经定 子曲面工作段过渡到回油段的瞬间,供油和回油通道被闭死 若将液压马达的进出油方向对调,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,通常称为壳转工况,变为车轮马达 除了上述几种典型低速大扭矩马达外,尚有摆线马达等介乎于高速马达和低速马达中间的液压 马达。此处不再赘述 六、液压泵及液压马达的工作特点及选用 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,应该使泵的安装高度不超 过允许值:避免吸油滤油器及管路形成过大的压降:限制泵的使用转速至额定转速以内。 (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,泵的工作压力根据负载大小自动增加,泵的最高工作压力主要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 (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,工作转速低时,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 (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型式及结构设计参数。 为了减小脉动的影响,除了从造型上考虑外,必要时可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 2、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,如果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)马达有应能正、反运转,因此,就要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,应在系统中设置必要的安全阀、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,仍会有缓惯的滑转, 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)某些型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,背压的增高意味着油源的压力利用率低,系统的损失大。 每种液压马达都有自己的特点和最佳使用范围,使用时应根据具体工况,结合各类液压马达的 性能、特点及适用场合,合理选择 8.3课堂小结 马达的特点及性能参数,与泵的区别。 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达的工作原理及各自其结构特点与相应的泵的区别。 8.4布置作业或思考题 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达的工作原理及其结构特点与相应的泵的区别? 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达在使用上有各自的优缺点?
的柱塞组的滚轮顶在定子曲面上，在接触处，定子曲面给柱塞组一反力 N，这反力 N 作用在定子曲 面与滚轮接触处的公法面上，此法向反力 N 可分解为径向力 FR 和圆周力 Fa ， FR 与柱塞底面的液 压力以及柱塞组的离心力等相平衡，而 Fa 所产生的驱动力矩则克服负载力矩使转子 2 旋转。柱塞 所作的运动为复合运动，即随转子 2 旋转的同时并在转子的柱塞缸孔内作往复运动，定子和配流轴 是不转的。而对应于定子曲面回油区段的柱塞作相反方向运动，通过配流轴回油，当柱塞组 3 经定 子曲面工作段过渡到回油段的瞬间，供油和回油通道被闭死。 若将液压马达的进出油方向对调，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，通常称为壳转工况，变为车轮马达。 除了上述几种典型低速大扭矩马达外，尚有摆线马达等介乎于高速马达和低速马达中间的液压 马达。此处不再赘述。 六、液压泵及液压马达的工作特点及选用 1、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，应该使泵的安装高度不超 过允许值；避免吸油滤油器及管路形成过大的压降；限制泵的使用转速至额定转速以内。 （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，泵的工作压力根据负载大小自动增加，泵的最高工作压力主要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。 （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，工作转速低时，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 工作。 （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型式及结构设计参数。 为了减小脉动的影响，除了从造型上考虑外，必要时可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。 2、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，如果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）马达有应能正、反运转，因此，就要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，应在系统中设置必要的安全阀、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，仍会有缓惯的滑转， 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）某些型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，背压的增高意味着油源的压力利用率低，系统的损失大。 每种液压马达都有自己的特点和最佳使用范围，使用时应根据具体工况，结合各类液压马达的 性能、特点及适用场合，合理选择。 8.3 课堂小结 马达的特点及性能参数，与泵的区别。 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达的工作原理及各自其结构特点与相应的泵的区别。 8.4 布置作业或思考题 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达的工作原理及其结构特点与相应的泵的区别？ 齿轮马达、叶片马达、柱塞马达在使用上有各自的优缺点？
