外五星液压马达工作原理

Ⅰ Ⅱ
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
3. 多作用内曲线马达
(2) 内曲线多作用马达工作原理（原理演示） 工作时，油液通过配油轴上的配油 窗口分配到工作区段的柱塞底部油腔， 压力油使柱塞组的滚轮顶紧导轨表面， 在接触点上导轨对滚轮产生法向反作用 力N，其方向垂直导轨表面并通过滚轮中 心， 该力可分解为两个分力，沿柱塞轴 向的分力P和垂直于柱塞轴线的分力T， 它通过横梁侧面传给缸体，对缸体产生 力矩。进排油口互换，则马达反转。
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（原理演示） 原理演示）
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
2. 静力平衡式低速大扭矩液压马达
在这种结构中，五星轮取代了曲柄连杆式液压马达中的连杆，压力油经过配流轴和五星 轮再到空心柱塞中去，液压马达的柱塞与压力环、五星轮与曲轴之间可以大致做到静压 平衡。在工作过程中，这些零件还要起密封和传力作用。由于是通过油压直接作用于偏 心轴而产生输出扭矩，因此，称为静力平衡液压马达。 事实上，只有当五星轮上液压力达到完全 平衡，使得五星轮处于“悬浮”状态时， 液压马达的扭矩才是完全由液压力直接产 生的；否则，五星轮与配流轴之间仍然有 机械接触的作用力及相应的摩擦力矩存在。
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第三节 液压马达
一、工作性能
液压马达输入的液压能，可用工作油的压力P和流量Q来表示，而其输出的机械能，则 以输出轴的扭矩M和转速n来度量。 为了说明液压马达的工作性能，我们可先假设液压马达不存在任何能量损失的理想情 况进行了讨论，这时液压马达的输入功率，就可用下式来表示：
P th = PQ 1
式中：P—液压马达的进排油压差，Pa； Q—供入液压马达的油流量，m3／s。 而其理论输出功率则可表达为：
W
p2th = M thωth = 2πnth M th / 60
W
式中；Mth——液压马达的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ论扭矩，Nm； ωth——液压马达的理论角速度，rad/s； nth——液压马达的理论转速，r/min。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达
以上讨论的是壳体固定、轴旋转的 情况。如果将轴固定，进、排油直 接通到配流轴中，就能达到外壳旋 转的目的，构成了所谓的车轮马达。
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曲柄连杆低速大扭矩液压马达
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
3. 多作用内曲线马达
多作用内曲线液压马达的结构形式很多，就使用方式而言，有轴转、壳转与直接装 在车轮的轮毂中的车轮式液压马达等形式。而从内部的结构来看，根据不同的传力 方式和柱塞部件的结构可有多种形式，但是，液压马达的主要工作过程是相同的。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
3. 多作用内曲线马达
(2) 内曲线多作用马达工作原理（原理演示） 主轴转一周，柱塞往复运动多 次（图中为6次），因而在柱塞直径 数目和行程相同情况下，其输出扭 矩较单作用式柱塞马达增加了作用 次数的倍数。即6倍。除单排柱塞外， 还可做成双排、三排柱塞，所以容 易达到排量大、尺寸小的要求。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达
随着驱动轴、配流轴转动，配油状态 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 低压侧的油缸容积逐渐缩小，因此， 在工作时高压油不断进入液压马达， 然后由低压腔不断排出。
以防止液压马达启动或空载运转时 柱塞底面与压力环脱开。高压油经 配流轴中心孔道通到曲轴的偏心配 油部分，然后经五星轮中的径向孔、 压力环、柱塞底部的贯通孔而进入 油缸的工作腔内。 在图示位置时，配流轴上方的三个 油缸通高压油，下方的两个油缸通 低压回油。
静力平衡式 低速大扭矩马达 1-壳体；2-柱塞；3-五星轮；4-压力环；5-配流轴；6-弹簧 壳体； 柱塞 柱塞； 五星轮 五星轮； 压力环 压力环； 配流轴 配流轴； 弹簧 壳体
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
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。
M th = pq / 2π ⋯ Nm
然而，任何实际的液压马达，运转时总存在着各种损失，包括密封缝隙的漏泄损失， 油流流动时的压力损失以及各运动接触部件之间的摩擦损失等。 容积损失可用容积效率来度量，即
ηυ = Qe / Q
式中：Qe—扣除漏泄损失后供入马达的有效流量，m3／s。
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静力平衡式 低速大扭矩马达 1-壳体；2-柱塞；3-五星轮；4-压力环；5-配流轴；6-弹簧 壳体； 柱塞 柱塞； 五星轮 五星轮； 压力环 压力环； 配流轴 配流轴； 弹簧 壳体
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二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
2. 静力平衡式低速大扭矩液压马达
五星轮式液压马达原理演示
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
2. 静力平衡式低速大扭矩液压马达
这种液压马达的工作原理用图来说 明，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， 在它的五个平面中各嵌装一个压力 环4，压力环的上平面与空心柱塞2 的底面接触，柱塞中间装有弹簧。
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第三节 液压马达
一、工作性能
因此，液压马达的实际转速：
n = 60Qe / q = 60Qην / q ⋯ r / min
在液压马达中，常把压力损失和摩擦损失合并在一起，称之为机械损失，由于存在着机械损 失，液压马达的实际输出扭矩M也就比理论扭矩要小，而实际扭矩与理论扭矩之比，称之为液压马 达的机械效率ηm，即：
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达
根据曲柄连杆机构运动原理，受油压作 用的柱塞就通过连杆对偏心圆中心O1作 用一个力N，推动曲轴绕旋转中心O转 动，对外输出转速和扭矩，其余的活塞 油缸则与排油窗口接通；如果进、排油 口对换，液压马达也就反向旋转。
连杆式液压马达原理演示
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达
马达由壳体1、连杆3、活塞组件2、曲 轴4及配流轴5等组成。 壳体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，活塞与连 杆通过球铰连接，连杆大端 做成鞍形圆柱瓦面紧贴在曲 轴的偏心圆上。
第三节 液压马达
一、 工作性能 二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1）连杆式 ） 2）五星轮式 ） 3）内曲线式 ）
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第三节 液压马达
液压马达简介
液压马达是将液压能转换为机械能的装置，可以实现连续的旋转运动，其结构 与液压泵相似，并且也是靠密封容积的变化进行工作的。 常见的液压马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速、转矩 范围分，有高速马达和低速大扭矩马达。 马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵内输入压力油时，其轴就输出转速和 转矩成为马达。但由于二者的任务和要求有所不同，故在实际中只有少数泵能 作马达使用。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
3. 多作用内曲线马达
(2) 内曲线多作用马达工作原理（原理演示） 若将液压马达的进、出油口对调，液压马达将反转；若将驱动轴固定，则定子、 配流轴和壳体将旋转，通常称为壳转工况，变为车轮马达。 除了上述几种典型低速大扭矩马达外，尚有介于高速马达和低速马达中间的摆线 液压马达，此处不再赘述。
高压起点
低压起点
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二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
1. 曲柄连杆低速大扭矩液压马达
总之，由于配流轴过渡密封间 隔的方位与曲轴的偏心方向一 致，并且同时旋转，所以配流 轴颈的进油窗口始终对着偏心 线OO1一边的二只或三只油缸， 吸油窗口对着偏心线OO1另一边 的其余油缸，总的输出扭矩是 叠加所有柱塞对曲轴中心所产 生的扭矩，该扭矩使得旋转运 动得以持续下去。
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第三节 液压马达
一、工作性能
现假设液压马达按几何尺寸确定的每转排量为q(ms/r)，则液压马达的理论转速为
n th = 60 Q / q ⋯ r / min
显然，在不考虑液压马达中所有能量损失的情况下，液压马达的理论输出功率就等于其 输入功率。 因此，可求得液压马达的理论扭矩
η m = M / M th
因此，实际扭矩： 实际的输出功率：
M = M thη m = pqη m / 2π P2 = 2πMn / 60 = pQη mη v = pQη
式中：η是考虑液压马达中所有能量损失的总效率。
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第三节 液压马达
一、工作性能
讨论： 讨论： 液压马达的实际转速n，主要取决于供入液压马达的流量Q、液压马达的工作容积(即每转 排量)q和容积效率ηv。因此，要改变液压马达的转速，可采用的方法有容积调速——采用变量 油泵，改变其流量，或采用变量油马达，改变其排量，也可以采用节流调速——通过流量控 制阀来改变供入油马达的流量； 液压马达的扭矩M，主要取决于工作油的压力p和液压马达的每转排量q。提高工作油压p， 不仅可增大液压马达的输出扭矩M，而且还可在功率不变的前提下，使液压元件和和管路的尺 寸相应减小，但是也受到强度与密封等的条件限制，并给管理工作带来不利的影响； 增大液压马达的容积，亦即提高液压马达的每转排量q，则可在工作油压不变的情况下增 大扭矩，而转速则相应较低，从而构成低速大扭矩液压马达。一般认为额定转速低于500r／ min即属于低速马达，高于500的属于高速马达。后者用于船舶甲板机械往往需要增加机械减 速机构。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
3. 多作用内曲线马达
(1) 结构组成: 缸体2与输出轴3通过螺栓连成一体，柱塞、横梁、 两个滚轮组成柱塞组件，放于缸体径向孔中，配油 轴由微调凸轮7限制其相对壳体周向固定不动。 柱塞底部油腔的进排 油由配油轴控制，配 油轴上有两组配油窗 口，每组的窗口数同 导轨曲线段数相同， 两组配油窗口的位置 应分别与导轨曲线上 的工作区段和排油区 段的位置严格对应。
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第三节 液压马达
一、工作性能
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5~10r／min，输出扭矩大，可 达几万N·m；径向尺寸大，转动惯量大。 由于上述特点，它可以直接与工作机构联接，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。 下面分别予以介绍。
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第三节 液压马达
二、 低速大扭矩液压马达的构造和工作原理
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，国外称为斯达发液压马达。 我国的同类型号为JMZ型，其额定压力16MPa，最高压力21MPa，理论 排量最大值可达6.140L/r。下图是曲柄连杆式液压马达的工作原理。