马达原理结构

船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[1]第三节液压马达/油马达Section3HydraulicMotor液压系统执行元件：压力能机械能第八章液压元件和液压油液压缸：直线运动液压马达：回转运动液压泵液压马达：高速小扭矩(齿轮式、螺杆式、叶片式、轴向柱塞式)专门设计的低速大扭矩液压马达：连杆式五星轮式内曲线式径向柱塞式叶片式船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[2]一、液压马达的性能参数第八章液压元件和液压油1.转速(★★★)MMtqQn60理论转速：r/min实际转速：vtMvMnqQn60r/minQM-供油流量qM-每转排量2.扭矩(★★★)2MtpqMNm2/pqMMMMmtNmV-容积效率p-进出油压差m-机械效率3.输出功率(★★★)MpQP2-总效率，=Vm船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[3]第八章液压元件和液压油对性能参数的分析：(1)转速n取决于流量QM、排量qM和容积效率v。vtMvMnqQn60液压马达的调速方法：容积调速采用变量泵，改变QM；采用变量马达，改变qM；节流调速：利用控制阀，改变QM；(2)扭矩取决于排量qM、压差p和m。排量qM不变时，负载越大，工作压力越高。2/pqMMMMmt(3)液压马达连续运转允许使用的最高工作压力称为额定压力。额定压力高，系统元件尺寸小，要求高。(4)变量马达在M增加时，可将qM增大，p保持不变；QM既定时n降低；功率几乎不变(恒功率)。MpQP2船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[4]第八章液压元件和液压油对性能参数的分析：vtMvMnqQn602/pqMMMMmt排量qM较大时，扭矩M大，转速n低：低速大扭矩液压马达。排量qM较小时，扭矩M小，转速n高：高速小扭矩液压马达。低速：n500r/min；高速：n500r/min；船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[5]第八章液压元件和液压油1.工作原理二、连杆式液压马达-Staffa(1)改变进、回油方向，马达反转；(3)曲轴固定，进、回油管接在配流轴上，成为壳转式；(2)改变偏心距大小，可调节马达转速；船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[6]第八章液压元件和液压油2.结构1-曲轴2-油封3、7-轴承4-壳体盖5-壳体6-抱环8-配流壳体9-十字滑块10-法兰连接板11-配流轴12-端盖13-调整垫片14-密封环15-调整环垫16-连杆17-球承座18-活塞19、22-密封圈20-油缸盖21-活塞环23-弹性挡圈24-过滤帽25-节流器船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[7]第八章液压元件和液压油2.结构1-曲轴2-骨架油封3-前盖4-壳体5-抱环6、7-锥形滚柱轴承8-配流轴壳体9-十字形滑块联轴节10-法兰连接板11-配流轴12-端盖13-密封环(6道)14-环形垫片15-缸盖16-活塞17-连杆18-对开式球头座19-弹簧挡圈20-过滤帽21-节流器23-调整垫片24-密封圈25、26-螺钉27-密封圈船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[8]第八章液压元件和液压油船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[9]第八章液压元件和液压油请打开MVI_1394.avi配流轴配流壳船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[10]第八章液压元件和液压油CLJM型的改进：C-船用L-曲轴连杆式J-径向柱塞M-液压马达(1)配流轴由滚针轴承改为静压平衡。(2)连杆也设计成静压平衡。即在柱塞和连杆中心钻孔，压力油除能强制润滑连杆球头外，还通过滤帽24、节流器25进入连杆大端底部的油腔。连杆能被液压力顶起，无金属摩擦。(3)配流轴的密封环14和活塞的密封环21均由过去的O形圈改为活塞环。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[11]第八章液压元件和液压油脉动率和爬行现象：由于偏心轮在不同的转角时，进油的缸数和每个柱塞的瞬时速度在变化，故马达的瞬时排量随转角而脉动；在工作油压既定时，瞬时扭矩也随转角脉动。连杆式马达的扭矩脉动率：mminmaxMMMMMmax-最大扭矩；Mmin-最小扭矩；Mm-平均扭矩；由于瞬时排量是脉动的，因此当负载扭矩不变时，马达的工作油压便会脉动。而当供油流量不变，若马达转速较低、惯性较小时，转速则会脉动。液压马达在工作转速过低时出现的时快时慢，甚至时动时停的现象称为爬行现象。五缸：M=7.5%七缸：M=2.8%马达在额定负载下不出现爬行现象的最低工作转速称为最低稳定转速。改进后的连杆式马达最低稳定转速可低达2-3r/min。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[12]第八章液压元件和液压油3.变量方法马达排量：qM=0.5d2eze-偏心距；z-柱塞数；d-柱塞直径。转速：n=60QMv/qM调节e，可改变n。1-偏心环2-小控制活塞3-大控制活塞4-壳体5-滑块6-隔套7-集流器船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[13]第八章液压元件和液压油三、五星轮式液压马达-Roston1.工作原理1-壳体2-柱塞3-五星轮4-压力环5-偏心轮(2)五星轮只做平面运动，不回转；(1)五星轮滑套在偏心轮上；(3)可做成壳转式，双列油缸式；船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[14]第八章液压元件和液压油2.双列油缸式结构1-配流套2-壳体3-曲轴4-五星轮5-柱塞6-定位套7-内套8-压力环9-尼龙挡圈(2)配流轴和曲轴做成一体；(1)无连杆，设五星轮；(3)取消壳体的流道，进油路：配流轴-曲轴-偏心轮-柱塞-油缸(4)双列结构可以降低不平衡径向力，但有力矩。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[15]第八章液压元件和液压油2.双列油缸式结构请打开MVI_1401.avi船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[16]第八章液压元件和液压油3.主要部件的静压平衡尺寸适当，柱塞、压力环、五星轮上承受的油压力可基本平衡，这种现象称为静压平衡。柱塞：顶面液压力底面液压力，(液压力差值+弹簧力)保证柱塞压紧压力环。压力环：底面液压力顶面液压力。五星轮：静压平衡，浮动状态。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[17]第八章液压元件和液压油4.主要特点(1)柱塞、压力环、五星轮实现了静压平衡，使主要滑动面的摩擦力显著减小；取消了连杆，不存在单位面积承受压力大、油膜易破坏的球铰；采用双列式可使轴承负荷显著减轻；这些都提高了低速性能，并使工作寿命延长。(2)瞬时排量均匀性比连杆式好，故扭矩脉动率比连杆式小(五缸式为4.9%)，最低稳定转速为2r/min左右。(3)(4)连杆式相比，五星轮所需空间较大，在排量相同时外形尺(5)侧向力较大，一般为同参数连杆式马达的7～14倍，使缸壁磨损加剧。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[18]第八章液压元件和液压油四、内曲线式液压马达1.结构和工作原理1-输出轴2-壳体3-缸体4-柱塞5-横梁6-滚轮7-端盖8-偏心销9-锁紧螺母10-配流轴11-密封圈每个油缸的作用次数=导轨曲面段数K。导轨曲面上应有一段圆弧，以防困油现象。偏心销8用于微调，以弥补制造和安装误差。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[19]第八章液压元件和液压油四、内曲线式液压马达1.结构和工作原理1-输出轴2-壳体3-缸体4-柱塞5-横梁6-滚轮7-端盖8-偏心销9-锁紧螺母10-配流轴11-密封圈配油轴上的配油窗口数目等于导轨曲面段数2。要求0.5-1.0MPa回油背压防止排油段滚轮脱离导轨。配流轴圆周面上各配流窗口之间密封处为内曲线马达的主要泄漏。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[20]第八章液压元件和液压油2.变量方式用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速。六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理A、A进油，B回油，重载低速。手柄处于左位：船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[21]第八章液压元件和液压油2.变量方式用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速。A进油，A、B回油，轻载高速。手柄处于右位：六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[22]第八章液压元件和液压油3.主要特点(1)选用合适的导轨曲面，能使瞬时进油量保持不变，扭矩脉动率理论值为零，最低稳定转速可达0.5r/min左右。(2)只要柱塞数目z和作用次数K的最大公约数m≥2，则全部柱塞就可分为受力状态完全相同的m组，作用在壳体、缸体和配流轴上的径向液压力就能完全平衡，有利于适用更高工作压力和提高机械效率，起动效率m0(起动扭矩与理论扭矩之比)最高可达98%。(3)每一柱塞的作用数K=4-10，而且可做成双列或三列结构，故可得到较大的马达排量qM和输出扭矩。(4)零件数目较多，对工艺和材料的要求较高，尤其是内曲线部分受柱塞滚轮的较大压力，表面处理的要求高。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[23]第八章液压元件和液压油五、叶片式液压马达1.结构和工作原理叶片式马达和叶片泵的区别：(1)马达必须有叶片压紧机构，保证起动；(2)泵单向转动，马达双向转动；马达叶片径向放置，叶片顶端左右对称；主油口口径相同；内泄露油有单独通油箱的泄油管；叶片根部和压力侧板背面与压力油腔相通；船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[24]第八章液压元件和液压油叶片式液压马达实例(IHI、三作用、中低压)：1-安全阀2-壳体(定子)3-转子4、5-弧形挺杆6-补偿弹簧7-叶片8-柱销9-放气塞10-定距环11-轴承盖12-轴封压盖13-轴承14-前端盖15-泄油管16-后端盖带弧形挺杆的三作用叶片式马达船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[25]第八章液压元件和液压油2.船用低速叶片式马达的主要形式1-转子2、5-配油窗口3-定子4-补偿弹簧6-柱销7-摇臂8-叶片9-挺杆摇臂挺杆叶片压紧机构(IHI)IHIFUKUSHIMAVICERS船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[26]第八章液压元件和液压油液压马达的简单对比连杆式五星轮式内曲线式叶片式受力活塞、连杆、配流轴静压平衡柱塞、压力环、五星轮静压平衡导轨受压力大---径向力不平衡(单列)大部分平衡(双列)完全平衡完全平衡脉动率7.5%(5缸)4.9%(5缸)0---双出轴一般不有不可可配流轴转转、与曲轴一体不转无壳转没有有有没有变量法变偏心距(无级)有效列数(有级)变有效列数、作用数(有级)变作用数(有级)船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[27]第八章液压元件和液压油六、液压马达的使用注意事项(1)长期连续工作时，油压应比额定压力低25%为宜，瞬时最高油压不应超过标定的最高压力，转速应在标定的范围内。(2)输出轴所受径向负荷不应超过规定值，其与被驱动机构的同心度应保持在允许范围内，或采用挠性连接。(3)连杆式、内曲线式马达必须使回油保持足够的背压。(4)初次使用的马达壳体内应灌满工作油。柱塞式马达壳体上上部的接口接泄油管。泄油管最高水平位置应高于马达，以防马达壳体中的油漏空。(5)试车时先20%-30%的额定转速运转，然后逐渐加至额定转速。低温起动应先空载运转，待油温升高后再加载工作。船舶辅机MarineAuxiliaryMachinery[28]第八章液压元件和液压油六、液压马达