但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间仍存在许多差别。液压马达按其结构类型不同可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他形式，按液压马达的额定转速可分为高速和低速两大类。低速液压马达的基本形式是径向柱塞式，其主要特点是排量大，转速低，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化。......
2023-06-15
液压马达的工作原理及结构特点解析
【摘要】：齿轮液压马达图3.2齿轮马达工作原理图齿轮液压马达的工作原理如图3.2 所示,图中P 点为两齿轮的啮合点。图3.3双作用叶片式液压马达工作原理图压力油从进油口进入叶片之间,位于进油腔的叶片有3、4、5 和7、8、1 两组。图3.4 为双作用叶片式液压马达的实际结构。图3.6 为斜盘式轴向柱塞液压马达的工作原理图。对轴向柱塞马达,改变斜盘倾角γ 的大小,就可调节液压马达的转速。
图3.2 齿轮马达工作原理图
齿轮液压马达的工作原理如图3.2 所示,图中P 点为两齿轮的啮合点。设齿轮的齿高为h,齿宽为B,啮合点P 到两齿轮齿根的距离分别为a、b,显然a、b 都小于h。当引入压力油后,压力油作用在齿面上(如图中箭头所示,凡齿面两边受力平衡的部分均未用箭头表示),在两个齿轮上就各有一个使它们产生转矩的作用力pB(h-a)和pB(h-b),其中p 为输入油液的压力。在上述作用力的作用下,两齿轮按图示方向旋转,并把油液带到回油腔排出至油箱。
与齿轮泵相比,齿轮液压马达的结构具有如下特点:
①进、回油通道对称,孔径相同,以便于正反转时性能一样。
②采用外泄漏油孔。因为马达回油有背压,另一方面当马达正反转时,其进、回油腔也相互变化,如果采用内部泄漏,容易将轴端密封损坏。所以,齿轮马达与齿轮泵不同,必须采用外泄漏油孔。
③在结构上必须适应正反转工作,譬如浮动侧板、困油现象卸荷槽必须是对称的结构。
④应用滚动轴承较多,主要是为了减少摩擦损失,改善马达的启动性能。
(2)叶片式液压马达
和叶片泵一样,叶片马达也可分为单作用式和双作用式两种。单作用式可以调节转子的偏心做成变量马达,但结构复杂,相对运动部件较多,泄漏较大,容积效率较低,所以通常使用的叶片马达都是双作用叶片式马达。双作用叶片式马达的工作原理如图3.3 所示。
图3.3 双作用叶片式液压马达工作原理图
压力油从进油口进入叶片之间,位于进油腔的叶片有3、4、5 和7、8、1 两组。叶片4 和8 两侧均受高压油的作用,作用力互相平衡不产生扭矩。但叶片5 和1 的承压面积及其合力中心的半径都比叶片7 和3 大,所以两组叶片的合成力矩构成推动转子沿顺时针方向转动的转矩,而处在回油腔的1、2、3 和5、6、7 两组叶片,由于腔中压力很低,所产生的力矩可以忽略。如果改变进油方向,液压马达则反转。
图3.4 为双作用叶片式液压马达的实际结构。与泵相比具有以下几个特点:
①转子两侧开有环形槽,其间放置燕式弹簧5 套在销轴4 上,使叶片与定子内表面紧密接触,形成密封容积,以保证启动时高低压腔互不相通,产生足够的启动力矩。
②叶片在转子上是径向布置的,以适应马达的正、反转要求。
③叶片底部始终有高压油通入,因此,壳体上装有两个单向阀,其工作原理如图3.5 所示。单向阀由钢球1 和阀座2、3 组成(图3.4)。单向阀的作用是当马达的进、出油口互换时,即马达换向时,使叶片底部始终与高压油相通。当配流窗口Ⅰ、Ⅱ为进油时,通过单向阀a 与叶片根部相通。当配流窗口Ⅲ、Ⅳ为进油时,通过单向阀b 与叶片根部相通。这样叶片在任何情况下都能紧靠定子内表面,保证密封,以获得较高的容积效率。
图3.4 双作用叶片式液压马达结构图
1—钢球;2、3—阀座;4—销子;5—燕式弹簧
图3.5 叶片马达中单向阀作用原理图
(3)轴向柱塞式液压马达
一般来讲,轴向柱塞泵和轴向柱塞马达具有可逆性(阀式配流除外),二者的结构也基本相同。图3.6 为斜盘式轴向柱塞液压马达的工作原理图。
图3.6 斜盘式轴向柱塞马达工作原理图
当液压泵的压力油进入马达高压腔时,柱塞在液压力的作用下被顶出,压在斜盘的端面上,斜盘对柱塞有一个反作用力N,该力分解为两个分力,一个为轴向分力F,与作用在柱塞上的液压力相平衡,另一个为垂直于柱塞轴线的周向分力T,该力通过柱塞作用在缸体上,相对于缸体轴心线产生一个转矩。
如果压力油的压力为p,柱塞的截面积为A,斜盘的倾角为γ,则
处于高压区的柱塞都受力T 的作用,但因所处的位置不同,产生转矩的力臂也不同。如果以ρ 表示力臂,它是随转角φi 而变化的,对处于高压区的一个柱塞来说,产生转矩为:
式中 R——柱塞分布圆半径;
φi——柱塞的转角。
对轴向柱塞液压马达而言,其输出转矩是处于高压区的所有柱塞产生的转矩的代数和。因此,其瞬时转矩是脉动的,其脉动的大小与柱塞数有关。
必须指出,液压马达是用来拖动外负载做功的,只有当外负载转矩存在时,从液压泵到液压马达的油液才能产生相应的压力值,所以液压马达的转矩是随外负载转矩而变化的。
轴向柱塞马达的低速稳定性较差,一般都作为高速马达使用。
对轴向柱塞马达,改变斜盘倾角γ 的大小,就可调节液压马达的转速。γ 越小,液压马达的排量就越小,当输入流量不变时,则液压马达转速就越高。倾角可调的液压马达就是轴向柱塞变量液压马达。
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