2018-04-20 by Jun Tai
液壓馬達是液壓系統(tǒng)的一種執(zhí)行元件,它將液壓泵提供的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槠漭敵鲚S的機械能(轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速)。液體是傳遞力和運動的介質(zhì)。
一、液壓馬達的特點及分類
從能量轉(zhuǎn)換的觀點來看,液壓泵與液壓馬達是可逆工作的液壓元件,向任何一種液壓泵輸入工作液體,都可使其變成液壓馬達工況;反之,當液壓馬達的主軸由外力矩驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,也可變?yōu)橐簤罕霉r。因為它們具有同樣的基本結(jié)構(gòu)要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應的配油機構(gòu)。
但是,由于液壓馬達和液壓泵的工作條件不同,對它們的性能要求也不一樣,所以同類型的液壓馬達和液壓泵之間,仍存在許多差別。首先液壓馬達應能夠正、反轉(zhuǎn),因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱;液壓馬達的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大,特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此,它通常都采用滾動軸承或靜壓滑動軸承;其次液壓馬達由于在輸入壓力油條件下工作,因而不必具備自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起動轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別,使得液壓馬達和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似,但不能可逆工作。
液壓馬達按其結(jié)梅類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達,額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動慣量小,便于啟動和制動,調(diào)節(jié)(調(diào)速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩不大所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達。低速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式,此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式,低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低(有時可達每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點幾轉(zhuǎn)),因此可直接與工作機構(gòu)連接,不需要減速裝置,使傳動機構(gòu)大為簡化,通常低速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩較大,所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。
二、液壓馬達的工作原理
1、葉片式液壓馬達
由于壓力油作用,受力不平衡使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。葉片式液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩與液壓馬達的排量和液壓馬達進出油口之間的壓力差有關,其轉(zhuǎn)速由輸入液壓馬達的流量大小來決定。由于液壓馬達一般都要求能正反轉(zhuǎn),所以葉片式液壓馬達的葉片要徑向放置。為了使葉片根部始終通有壓力油,在回、壓油腔通人葉片根部的通路上應設置單向閥,為了確保葉片式液壓馬達在壓力油通人后能正常啟動,必須使葉片頂部和定子內(nèi)表面緊密接觸,以保證良好的密封,因此在葉片根部應設置預緊彈簧。 葉片式液壓馬達體積小,轉(zhuǎn)動慣量小,動作靈敏,可適用于換向頻率較高的場合,但泄漏量較大,低速工作時不穩(wěn)定。因此葉片式液壓馬達一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動作要求靈敏的場合。
2、徑向柱塞式液壓馬達
徑向柱塞式液壓馬達工作原理,當壓力油經(jīng)固定的配油軸4的窗口進入缸體內(nèi)柱塞的底部時,柱塞向外伸出,緊緊頂住定子的內(nèi)壁,由于定子與缸體存在一偏心距。在柱塞與定子接觸處,定子對柱塞的反作用力為 。力可分解為 和 兩個分力。當作用在柱塞底部的油液壓力為p,柱塞直徑為d,力和之間的夾角為 X時,力對缸體產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩,使缸體旋轉(zhuǎn)。缸體再通過端面連接的傳動軸向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
以上分析的一個柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況,由于在壓油區(qū)作用有好幾個柱塞,在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都使缸體旋轉(zhuǎn),并輸出轉(zhuǎn)矩。徑向柱塞液壓馬達多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況下。
3、軸向柱塞馬達
軸向柱塞泵除閥式配流外,其它形式原則上都可以作為液壓馬達用,即軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是可逆的。軸向柱塞馬達的工作原理為,配油盤和斜盤固定不動,馬達軸與缸體相連接一起旋轉(zhuǎn)。當壓力油經(jīng)配油盤的窗口進入缸體的柱塞孔時,柱塞在壓力油作用下外伸,緊貼斜盤斜盤對柱塞產(chǎn)生一個法向反力p,此力可分解為軸向分力及和垂直分力Q。Q與柱塞上液壓力相平衡,而Q則使柱塞對缸體中心產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩,帶動馬達軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)。軸向柱塞馬達產(chǎn)生的瞬時總轉(zhuǎn)矩是脈動的。若改變馬達壓力油輸入方向,則馬達軸按順時針方向旋轉(zhuǎn)。斜盤傾角a的改變、即排量的變化,不僅影響馬達的轉(zhuǎn)矩,而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大,產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩越大,轉(zhuǎn)速越低。
4、齒輪液壓馬達
齒輪馬達在結(jié)構(gòu)上為了適應正反轉(zhuǎn)要求,進出油口相等、具有對稱性、有單獨外泄油口將軸承部分的泄漏油引出殼體外;為了減少啟動摩擦力矩,采用滾動軸承;為了減少轉(zhuǎn)矩脈動齒輪液壓馬達的齒數(shù)比泵的齒數(shù)要多。
齒輪液壓馬達由干密封性差,容租效率較低,輸入油壓力不能過高,不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩。并且瞬間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨著嚙合點的位置變化而變化,因此齒輪液壓馬達僅適合于高速小轉(zhuǎn)矩的場合。一般用干工程機械、農(nóng)業(yè)機械以及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機械設備上。
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