2.5液压马达

液压马达和液压泵在结构上基本相同，也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速转矩范围分,可有高速马达和低速大扭矩马达之分。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。由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。2.5液压马达•工作压力马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力，马达入口压力和出口压力的差值称为马达的工作压差。2.5.1液压马达的主要性能参数•流量和排量马达入口处的流量称为马达的实际流量。马达密封腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量。马达轴每转一周，由其密封容腔有效体积变化而排出的液体体积称为马达的排量。•容积效率和转速因马达实际存在泄漏，由实际流量q计算转速n时，应考虑马达的容积效率。当液压马达的泄漏流量为，马达的实际流量为，则液压马达的容积效率为：vlqltqqqqqqqltv1（2.29）马达的输出转速等于理论流量与排量的比值，即tqVvtVqVqn（2.30）tftmTTTT1（2.31）•机械效率•输出转矩因马达实际存在机械摩擦，故实际输出转矩应考虑机械效率。设马达的出口压力为零，入口工作压力为p，排量为V，则马达的理论输出转矩与泵有相同的表达形式,即2pVTt（2.32）马达的实际输出转矩小于理论输出转矩：mpVT2（2.33）•功率和总效率马达的输入功率为pqNi（2.34）马达的输出功率为nTNo2（2.35）马达的总效率为mviopqnTNN2（2.36）由上式可见，液压马达的总效率亦同于液压泵的总效率，等于机械效率与容积效率的乘积。2.5.2高速液压马达一般来说，额定转速高于500r/min的马达属于高速马达，额定转速低于500r/min的马达属于低速马达。高速液压马达基本型式：齿轮式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动、制动、调速和换向。通常高速马达的输出转矩不大，最低稳定转速较高，只能满足高速小扭矩工况。柱塞式马达的工作原理当压力油输入液压马达时，处于压力腔的柱塞被顶出，压在斜盘上，斜盘对柱塞产生反力，该力可分解为轴向分力和垂直于轴向的分力。其中，垂直于轴向的分力使缸体产生转矩。tFNFFFtFtFtF柱塞式马达的扭矩计算NF当压力油输入液压马达后，所产生的轴向分力为：pdF24（2.37）FF使缸体3产生转矩的垂直分力为：ggptgdtgFFt24（2.38）tFtFtFtF柱塞式马达的扭矩计算单个柱塞产生的瞬时转矩为：itipRtgdRFTgsin4sin2（2.39）液压马达总的输出转矩：NiiNiipRtgdTT121sin4g（2.40）R—柱塞在缸体的分布圆半径；d—柱塞直径；NFFFtFtFtFtFN—压力腔半圆内的柱塞数柱塞式马达的扭矩计算NFFFtFtFtFtF可以看出，液压马达总的输出转矩等于处在马达压力腔半圆内各柱塞瞬时转矩的总和。由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化，液压马达总的输出转矩也周期性变化，所以液压马达输出的转矩是脉动的，通常只计算马达的平均转矩。2.5.3低速大扭矩液压马达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。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。2.5.3.1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，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。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；缸体内装有活塞2，活塞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，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。①②③腔通压力油，活塞受到压力油的作用。④⑤腔与排油窗口接通。受油压作用的柱塞通过连杆对偏心圆中心作用一个力N，推动曲轴绕旋转中心转动，对外输出转速和扭矩；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，高压油不断进入液压马达，从低压腔不断排出。配流轴过渡密封间隔的方位和曲轴的偏心方向保持一致2.5.3.2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。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，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进入油缸的工作腔内。2.5.3.3多作用内曲线马达缸体压油口配油轴定子柱塞回油口液压马达由定子1、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。缸体压油口配油轴定子柱塞回油口上死点上死点下死点下死点每个柱塞在液压马达每转中往复的次数等于定子曲面数X，称X为该液压马达的作用次数。Z个柱塞缸孔，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。缸体压油口配油轴定子柱塞回油口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。