一、液壓馬達分類與原理（一）液壓馬達分類（二）齒輪馬達的工作原理圖2-12為外嚙合齒輪馬達的工作原理圖。圖中i為輸出扭矩的齒輪，b為空轉齒輪，當高壓油輸入馬達高壓腔時，處于高壓腔的所有齒輪均受到壓力油的作用（如中箭頭所示，凡是齒輪兩側面受力平衡的部分均未畫出），其中互相嚙合的兩個齒的齒面，只有一部分處于高壓腔。設嚙合點c到兩個齒輪齒根的距離分別為阿a和b，由于a和b均小于齒高h，因此兩個齒輪上就各作用一個使它們產生轉矩的作用力pb（h—a）和pb（h—b）。這里p代表輸入油壓力，b代表齒寬。在這兩個力的作用下，兩個齒輪按圖示方向旋轉，由扭矩輸出軸輸出扭矩。隨著齒輪的旋轉，油液被帶到低壓腔排出。圖2-12 嚙合齒輪馬達的工作原理圖齒輪馬達的結構與齒輪泵相似，但是內于馬達的使用要求與泵不同，二者是有區別的。例如；為適應正反轉要求，馬達內部結構以及進出油道都具有對稱性，并且有單獨的泄漏油管，將軸承部分泄漏的油液引到殼體外面去，而不能向泵那樣由內部引入低壓腔。這是因為馬達低壓腔油液是由齒輪擠出來的，所以低壓腔壓力稍高于大氣壓。若將泄漏油液由馬達內部引到低壓腔，則所有與泄漏油道相連部分均承受回油壓力，而使軸端密封容易損壞。（三）葉片馬達的工作原理圖2-13為葉片馬達的工作原理圖。當壓力為p的油液從進油口進入葉片1和葉片3之間時，葉片2因兩面均受液壓油的作用，所以不產生轉矩。葉片1和葉片3的一側作用高壓油，另一側作用低壓油．并且葉片3伸出的面積大于葉片1伸出的面積，因此使轉子產生順時針方向的轉矩。同樣，當壓力油進入葉片5和葉片7之間時，葉片7伸出面積大于葉片5伸出的面積，也產生順時針方向的轉矩，從而把油液的壓力能轉換成機械能，這就是葉片馬達的工作原理。為保證葉片在轉子轉動前就要緊密地與定子內表面接觸，通常是在葉片根部加裝彈簧，完彈簧的作用力使葉片壓緊在定子內表面上。葉片馬達一般均設置單向閥為葉片根部配油。為適應正反轉的要求，葉片沿轉子徑向安置。圖2-13為葉片馬達的工作原理圖（四）軸向柱塞馬達的工作原理軸向柱塞馬達包括斜盤式和斜軸式兩類。由于軸向柱塞馬達和軸向柱塞泵的結構基本相同，工作原理是可逆的，所以大部分產品既可作為泵使用。圖2-14所示軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。斜盤l和配油盤4固定不動，缸體2和馬達軸5相連接，并可一起旋轉。當壓刀油經配油窗口進入缸體孔作用到柱塞端面上時，壓力油將柱塞項出，對斜盤產生推力，斜盤則對處于壓油區一側的每個柱塞都要產生一個法向反力f，這個力的水平分力fx與柱塞上的液壓力平衡，而垂直分力fy則使每個柱塞都對轉子中心產生一個轉矩，使缸體和馬達軸作逆時針方問旋轉。如果改變液壓馬達壓力油的輸入方向，馬達軸就可作順針方向旋轉。圖2-14 軸向柱塞馬達的工作原理（五）曲軸連桿式徑向柱塞馬達工作原理曲軸連桿式液壓馬達的工作原理如圖2-15所示。圖中僅畫出馬達的一個柱塞缸。它相當于一個曲柄連桿機構。通壓力油的柱塞缸受液壓力的作用，在柱塞上產生推力p。此力通過連桿作用在偏心輪中心，使輸出軸旋轉，同時配流軸隨著一起轉動。當柱塞所處位置超過下止點時，柱塞缸便由配流軸接通總回油口，柱塞便被偏心輪往上推，作功后的油液通過配流軸返回油箱。各柱塞缸依次接通高、低壓油，各柱塞對輸出軸中心所產生的驅動力矩同向相加，就使馬達輸出軸獲得連續而平穩的回轉扭矩。當改變油流方向時，便可改變馬達的旋轉方向。如將配流軸轉180°裝配，也可以實現馬達的反轉。如果將曲軸固定，進、出油直接通到配流軸中，就可實現外殼旋轉。殼轉馬達可用來驅動車輪和絞車卷筒等。圖2-15 軸連桿式液壓馬達的工作原理（六）擺線馬達工作原理擺線齒輪馬達的工作原理基于擺線針齒內嚙合行星齒輪傳動（見圖2-16）。內齒輪（即定子）的輪齒齒廓（即針齒）是由以d為直徑的圓弧構成；小齒輪（即轉子）的輪齒齒廓是圓弧的共軛曲線，即圓弧中心軌跡a（整條的短幅外擺線）的等距曲線β，轉子和定子之間有偏心距a，當兩輪的齒數差為i時，兩輪所有的輪齒都能嚙合（見圖2-17），且形成z2（定子針齒數）個獨立的容積變化的密封腔。當作為馬達時，這些密封腔容積變大的部分通過配流機構通以高壓油，使馬達轉子旋轉。另一些容積變小的密封腔通過配流機構排出低壓油。如此循環，使液壓馬達連續工作。通常的擺線齒輪馬達采用6-7齒或8-9齒嚙合。下面以6-7齒嚙合為例（即定子針齒數為7,轉子齒數為6）來說明其配油原理。如圖所示，兩相互嚙合的齒輪形成7個密封腔，當轉子相對定子中心公轉1轉，此時轉子自身在相反方向上自轉1/6 轉，馬達內7個密封腔分別完成從低壓→高壓→低壓的一次循環。因此轉子自轉1整轉時，7個油腔將完成6次循環，總起來即可得7*6=42個高壓油腔的容積。因此擺線齒輪馬達能輸出比較大的扭矩，這就是擺線齒輪馬達的功率重量比能大大提高的原因。圖2-16 擺線齒輪馬達工作原理圖圖2-17 擺線齒輪馬達的配油原理圖1-轉子組件2-花鍵軸3-定子$4-轉子二、液壓馬達性能參數與評價（一）主要參數1． 壓力（1）額定壓力在規定的轉速范圍內連續運轉，并能保證設計壽命的zui高輸入壓力。（2）背壓保證馬達穩定運轉的zui小輸出壓力。2． 轉速（1）額定轉速額定壓力、規定背壓條件，能夠連續運轉并能保證設計壽命的zui高轉速。（2）zui低轉速既能保持額定壓力又能穩定運轉的zui低轉速。3． 排量（1）排量馬達軸旋轉一周所輸入的液體體積。（2）空載排量空載壓力下測得的實際輸入排量。（3）有效排量在設定壓力下測得的實際輸入排量。4． 流量（1）實際流量液壓馬達進口處的流量。（2）理論流量空載壓力下馬達的輸入流量。5． 功率（1）輸入功率液壓馬達入口處的液壓功率。（2）輸出功率液壓馬達輸出軸上輸出的機械功率。6． 效率（1）容積效率液壓馬達理論流量與實際流量的比值。（2）機械效率液壓馬達的實際扭矩與理論扭矩之比值。（3）總效率液壓馬達的輸出功率與輸入功率之比。（二）液壓馬達檢測與評價參見下列標準：機械行業標準：jb/t8728-1998《低速大扭矩液壓馬達》機械行業標準：jb/t53349-1998《低速大扭矩液壓馬達 產品質量分等》機械行業標準：jb/t10206-2000《擺線液壓馬達》機械行業標準jb/t50004—1999《液壓斜軸式軸向柱塞泵產品質量分等：31.5mpa定量柱塞泵（馬達）》三、液壓馬達變量方式和控制1.先導液控變量（圖2-18）根據先導壓力無級控制馬達排量。控制起點在vgmax（zui大扭矩，zui低轉速）,控制終點在vgmin（zui小扭矩，zui高轉速）。也可，相反控制功能。　控制起點vgmin，控制終點在vgmax。圖2-18先導液控變量2.高壓自動控制 （圖2-19）根據工作壓力自動控制馬達排量。此種控制方式是直接感受a口或b口的內部工作壓力（不需要用先導壓力）。當a口或b口達到設定值時，馬達由zui小排量vgmin向zui大排量vgmax轉變（傾斜角α由小變大）有兩種控制方式可供選擇:其一是恒壓調節在調節范圍內工作壓力基本上是恒定的，δp=1mpa，從vgmax至vgmin時壓約1mpa。二是升壓調節：調節范圍從8-35mpa之間可調。　在調節范圍內，工作壓力升高δp=10mpa， vgmin變到vgmax時壓力升高10mpa。3.電氣控制（圖2-20）根據電氣信號無級控制或兩點控制馬達排量。如果只需要變量馬達作兩點控制，則只要使電流通斷就足以得到兩個位置。圖2-19高壓自動控制圖2-20先導液控變量四、液壓馬達的選用原則選定液壓馬達時要考慮的因素有工作壓力、轉速范圍、運行扭矩、總效率、容積效率、滑差特性、壽命等機械性能及在機械設備上的安裝條件、外觀等。液壓馬達的種類很多，特性不一樣，應針對具體用途選擇合適的液壓馬達，表列出了典型液壓馬達的特性對比。低速場合可以用低速馬達，也可以用帶減速裝置的高速馬達。二者在結構布置、占用空間、成本、效率等方面各有優點，必須仔細論證。表2-7典型液壓馬達的比較種類高速馬達低速馬達齒輪式葉片柱塞式徑向柱塞式額定壓力mpa2117.53535排量ml/r4-30025-30010-1000125-38000轉速r/min300-5000400-300010-50001-500總效率%75-9075-9085-9580-92堵轉效率%50-8570-8080-9075-85堵轉泄漏大大小小污染敏感度大小小小變量能力不能困難可可確定了所用液壓馬達的種類之后，可根據所需要的轉速和扭矩從產品系列中選出能滿足需要的若干種規格，然后利用各種規格的特性曲線查出（或算出）相應的壓降、流量和總效率。接下去進行綜合技術經濟評價來確定某個規格。如果原始成本zui重要，則應選擇流量zui小的，這樣泵、閥、管路等都zui小；如果運行成本zui重要，則應選擇總效率zui高的；如果工作壽命zui重要，則應選擇壓降zui小的；也許*選擇是上述方案的折衷。需要低速運行的馬達，要核對其zui低穩定轉速。如果缺乏數據，應在有關系統的所需工況下實際試驗后再定取舍。為了在極低轉速下平穩運行，馬達的泄漏必須恒定，負載要恒定，要有一定的回油背壓（如0.3—0.5mpa）和至少35mm2/s 的油液粘度。軸承壽命與轉速、載荷有關：式中lne—軸承實際壽命（h）；lref—額定工況下的軸承b10壽命（h）；nnew—實際轉速（r/min）；nref—額定轉速（r/min）；pnew—實際軸上載荷（n）；pref—額定軸上載荷（n）。根據這些關系，如果轉速減半則軸承壽命延長為原來的2倍。軸上載荷每減小10%則軸承壽命加長40%。為了防止作為泵工作的制動馬達發生氣蝕或喪失制動能力，應保證這時馬達的“吸油口”有足夠的補油壓力。這可以靠閉式回路中的補油泵或開式回路中的背壓閥來實現。當液壓馬達驅動大慣量負載時，為了防止停車過程中慣性運動的馬達缺油，應設置與馬達并聯的旁通單向閥補油。需要長時間防止負載運動時，應使用在馬達軸上的液壓釋放機械制動器。

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