液压传动第5讲模块3

②结构特点
齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下： i）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液 压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两 个方向旋转，因此进油口大小相等。 ii）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去， 而必须单独的泄漏通道引到壳体外去。因为马达低压腔有一 定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连 接的部分都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。 iii）为了减少马达的启动摩擦扭矩，降低最低稳定转速，一 般采用滚针轴承和其他改善轴承润滑冷却条件等措施。 ③齿轮马达的优缺点：齿轮马达具有体积小，重量轻， 结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优 点。因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。但由 于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转 矩较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。
机械效率 (%)
起动机效 率(%) 制动性能
2、马达的安装与使用 1）使用条件不能超过马达的性能范围：转速与压 力不能超过规定值。回油口应有足够的背压，对内曲 线马达更应该如此，一般背压值约为0.3~1MPa。 • 2）安装时应充分考虑马达的正常工作要求：马达 与其他机械连接时要保证同心，或采用挠性连接；不 能承受径向力的马达不能将皮带轮、齿轮等传动件直 接装在输出轴上；待机时间较长的马达，不能立即满 负荷启动，应空转一段时间后才能正常使用。 • 3）保证液压油状态正常：工作油温不要超过50ºC • •
齿轮马达
叶片马达
7~14 600~3000
6~17.5 1000~3000
150~400 80~85 70~80 差
50~150 85~95 75~85 较差
30~50 90~95 80~90 好
8~10 92~95 80~85 尚好
2~3 92~95 80~5 尚好
0.5~1 95~98 90~98 尚好
【知识链接】
• 1、液压马达的使用性能
• • • • 1）起动性能 马达的起动性能主要用起动扭矩和起动效率来描述。如果起动效 率低，起动扭矩就小，马达的起动性能就差。起动扭矩和起动机械效 率的大小，除了与摩擦力矩有关外，还受扭矩脉动性的影响。 2）制动性能 液压马达的容积效率直接影响马达的制动性能，若容积效率低， 泄漏大，马达的制动性能就差。（因泄漏不可避免，常设其他制动装 臵）。 3）最低稳定转速 最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最 低转速。爬行－油液中渗入空气的积聚使马达运转不平稳的现象。 要求马达“起动扭矩要大”，“稳定速度要低”（一般希望最低稳定 速度越小越好）。 马达也有定量变量之分，它与泵的区别是：在向马达定量供油的 情况下，其输出的转速能够调节的马达，称为变量马达。反之称为定 量马达。 马达工作时存在泄漏，工作时输入压力的大小（即工作压力）取 决于负载（即马达的输出转矩）。
O C
马达吸入
2、液压马达与泵相同，其工作的必需条件是：
（1）必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积容积减小时排出高压油 封闭容积加大时充入高压油 封闭容积减小时排出低压油 （3）高低压油不得连通。
（五）常用液压马达
1、 高速液压马达 1）齿轮式液压马达 ①工作原理
2、泵和马达的不同点
• • • • • • • • • • • • 1）泵是能源装臵，马达是执行元件。 2）泵的吸油腔一般为真空（为改善吸油性和抗气蚀耐力），通常进口 尺寸大于出口，马达排油腔的压力稍高于大气压力，没有特殊要求，可 以进出油口尺寸相同。 3）泵的结构需保证自吸能力，而马达无此要求。 4）马达需要正反转（内部结构需对称），泵一般是单向旋转。 5）马达的轴承结构，润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用，而泵 的转速虽相对比较高，但变化小，，故无此苛刻要求。 6）马达起动时需克服较大的静摩擦力，，因此要求起动扭矩大，扭矩 脉动小，内部摩擦小（如齿轮马达的齿数不能象齿轮泵那样少）。 7）泵－希望容积效率高；马达－希望机械效率高。 8）叶片泵的叶片倾斜安装，叶片马达的叶片则径向安装（考虑正反 转）。 9） 叶片马达的叶片依靠根部的扭转弹簧，使其压紧在定子表面上， 而叶片泵的叶片则依靠根部的压力油和离心力压紧在定子表面上。 10）液压马达的容积效率比泵低，通常泵的转速高。而马达输出较低 的转速。 11） 液压泵是连续运转的，油温变化相对较小，经常空转或停转，受 频繁的温度冲击。 12）泵与原动机装在一起，主轴不受额外的径向负载。而马达直接装 在轮子上或与皮带、链轮、齿轮相连接时，主轴将受较高的径向负载。
• （三）工作参数及图形符号
• 1、液压马达的主要参数
1）马达的输入参量 流量 q（L/min） 压力 p（Pa） 2）马达的输出参量 转矩 T（N•m ） 转速 n（r/min）
2、图形符号
（四）液压马达的工作原理
1、工作原理
从单向阀A 输入压力油， C B 腔中的压力油 推动活塞右移， 使曲柄连杆输 出转矩。在惯 性作用下，活 塞左移， C 腔中 A 的无压油从单 向阀B排出。 马达排出
• 2）叶片式液压马达
• 叶片式液压马达只有双作用式。 • ①工作原理
当压力油输入两个高压窗口时，叶片1和3都作用有液 压推力，因叶片3的承压面积及其合力中心的半径都比叶 片1大，故产生顺时针方向的转矩。同样，叶片7和5也同 时产生相同的转矩，两者共同驱动转子旋转，带动外负载 作功。此时处于高压窗口内的叶片2和6，两侧作用的液压 力平衡，故不产生转矩。但处于低压区的叶片，因底部的 压力油作用会产生一定的压紧力，在过渡区段此力的理论 反力在定子曲线的法线方向，其切向分力会对转子产生一 逆时针方向的转矩，该转矩属于阻力矩，同时马达还要克 服摩擦力矩，然后才能带动轴上的负载转动。叶片3和5之 间及叶片7和1之间均与出油口相通，当转子顺时针转旋转 时，其间容积不断缩小将油液排出去。 若将马达的进、出油口对换，则马达反向旋转。
• 三、相关知识
液压马达和液压泵在结构上基本相同，并且也是靠密封容积 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。但由于二者的任 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。
3）柱塞式液压马达
其工作原理与柱塞泵的工作原理相似。泵和液压马达 具有可逆性，所以往“泵”中加高压油排出低压油，那 么“泵”就可以作为马达用，可输出转矩和转速。 轴向柱塞式液压马达的转矩和转速都具有脉动性。 我们前面所介绍的齿轮式马达、叶片式马达以及轴向 柱塞式马达，它们的转速分别相当于同类泵的转速或略 高,一般的转速范围是n=500~2000r/min,这类马达统称为 常速马达。常速马达的缺点是在低速运动时转速不均匀， 转速忽快忽慢。工业生产需要低转速均匀性好的液压马 达。
与泵的情况相反，低速大扭矩马达多数采用径向柱塞式结构。图为 低速大扭矩液压马达的典型结构。马达有五个活塞，壳体上有五个缸， 外形像星，又称为星形马达。连杆一端通过球铰与活塞连接在一起； 另一端为圆弧表面，圆弧半径与偏心偏心轮半径一致。两个圆环套在 连杆圆弧外面，使连杆即能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而又不能脱开。 输出轴左端通过联轴器使配流轴同步旋转。
齿轮式液压马达的工作原理 见右图。 液压马达的进油口通入压力 油ps，由于形成封闭容积，而且 液压马达的输出轴上有一定负载 力矩，所以输入的液压油形成一 定的压力。压力作用在齿轮上， 形成的液压力矩和负载力矩相平 衡。输入一定的流量, 形成了转 速。工作后的低压油从液压马达 的出油口排出。 p
s
齿轮液压马达 工作原理
• 四、任务的实施
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1、液压马达的选用
1）从压力角度选用：多作用马达使用压力较 高，额定压力可达25~30MPa，单作用马达则在 16~21MPa。 • 2）从转速角度选用：多作用马达的最高转速 比单作用马达低，一般不大于150r/min，而单作 用的转速可达300r/min，马达的最低稳定转速， 单作用的在10r/min左右，质量好的可达2r/min。 而多作用马达可达0.2~0.5r/min。 • 3）从结构特点的角度选用：多作用马达的泄 漏线长，密封长度短，最易泄漏，内泄尤甚，约 为外泄的8~10倍，容积效率比单作用马达低，但 机械效率比单作用高。
• 二、任务分析
• 分析上述任务可知，主轴要完成的工作所需 是的左右转动必须依靠液压传动系统中相关的元 件来带动，这个元件就是液压传动系统中的执行 元件。 • 在液压传动系统中执行元件一般有液压马达和 液压缸两种，液压马达的作用是将压力没转化为 旋转运动，而液压缸是将压力油转化为直线运动。 • 此任务中需要采用液压马达作为执行元件来 带动主轴作左右回转运动。 • 下面我们一起来认识几种典型的液压马达。
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• 2、几种常用的低速大扭矩马达的比较
类型 性能 额定压力 (Mpa) 最高转速 (r/min) 最低稳定 转速(r/min) 转向柱塞 马达 7~5 1000~3000 径向柱塞马达 曲轴连杆 式 7~21 30~400 静力平衡 式 7~21 30~400 内曲线多 作用式 7~30 13~200
马达
定量马达
变量马达
轴向柱塞马达
（一）液压马达的分类
齿轮马达
径向柱塞马达 轴向柱塞马达 低速液压马达
• （二）液压马达与泵的异同点
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1、相同点
1）从原理上讲，马达和泵是可逆的。 泵，用电机 带动，输出的是压力能（压力和流量）；马达，输入 压力油，输出的是机械能（转矩和转速）。 • 2）从结构上看，马达和泵是相似的。 • 3）马达和泵的工作原理均是利用密封工作容积的 变化吸油和排油的。 泵－工作容积增大时吸油，减小 时排出高压油；马达－工作容积增大时进入高压油， 减小时排出低压油。
斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧