液压马达选型必备

第二章　液压马达 液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置。

从大原理上讲，液压泵可以作液压马达用。

马达的符号单作用马达单作用可变量马达双作用马达双作用可变量马达泵与马达在结构上的区别：１、液压泵低压腔压力一般为真空，为了改善吸油性能，和抗汽蚀的能力，通常把进油口做的比排油口大，而液压马达回油腔的压力稍高于大气压力。

２、液压马达需要正反转，结构应对称，而液压泵单向旋转。

３、对于轴承方式及润滑，应保证在很宽的速度范围内都能正常工作。

如低速时采用滚动轴承、静压轴承，而高速时采用动压轴承。

４、液压马达最低稳定转速要低，最低稳定转速是马达的一个重要技术指标。

５、马达要有较大的起动扭矩。

如齿轮马达的轴向补偿压紧系数要比泵取的小的多，以减小磨擦。

６、液压泵要求有自吸能力，马达无这一要求。

７、叶片泵是靠叶片跟转子一起高速旋转产生的离心力使叶片与定子贴紧起到封油作用，形成工作容积。

若将其当马达用，无力使叶片贴紧定子，起不了封油作用，进油腔和压油腔会连通，无法起动。

由于上述原因，很多类型的泵和马达不能互逆通用。

第一节　液压马达的分类液压马达可分为高速马达（>500rpm）和低速马达（<500rpm）。

高速马达有：齿轮马达、螺杆马达、和轴向柱塞马达，高速马达具有转动惯量小，便于起动、制动，输出扭矩不大。

低速马达：径向柱塞马达。

其特点是排量大，体积大，转速低，输出扭矩大称低速大扭矩马达。

第二节　液压马达的主要工作参数 和使用性能p∆1N p Q=∆⋅２、进出口压差３、输入功率一、液压马达的输入参数１、流量Ｑ二、马达的理论转速t Q n q=1v η=时，马达马达的理论转速其中q 为马达的理论排量,即转一转时所需工作介质的体积。

三、液压马达输出的理论扭矩2t pq M π∆=四、理论输出功率1t N N p Q==∆⋅p ∆为高压腔和低压腔的压差，Q 为实际流量。

Q ∆v ηt v Q Q η=五、容积损失和容积效率液压马达的容积效率：t Q ——无容积损失时，达到设计转速所需要的理论输入流量。

Q ∆t Q Q Q=+∆——单位时间内马达内部各间隙泄漏所引起的损耗量。

Ｑ——输入马达的实际流量。

mηt M M M =−∆M ∆m tM M η=六、机械损失和机械效率实际输出扭矩——摩擦引起的扭矩损失m vηηη=七、总效率ηt v v Q n n qηη==t mM M η=八、马达的实际转速九、实际输出扭矩M十、实际输出功率t N N p Q ηη==∆⋅⋅马达的起动特性由起动扭矩和起动机械效率来描述。

起动扭矩：马达由静止状态起动时马达轴上输出的 扭矩。

其值在 一定的条件下小于运 行状态下的扭矩十一、起动特性p ∆起动机械效率：00m tM M η=t M 为理论扭矩实际工作中，都希望起动性能好一些，即希望起动扭矩和起动机械效率尽可能大一些。

液压马达在额定负荷下，不出现爬行（抖动和时转时停）现象的最低转速。

十二、马达最低稳定转速出现爬行现象的原因：１、磨擦力大小不稳定p ∆µ（磨擦力的大小与，工作，q ，及马达的结构有关。

） 液粘度２、理论扭矩不均匀３、泄漏量不稳定 p ∆µ（泄漏量的大小与，工作液粘，q ，马达的结构及加工装配质量等有关。

）度 液压马达在转速高时，其转动部分及所带的负载转动惯量大，上述影响不明显；而在低转速时，其转动部分及所带的负载转动惯量小，所以上述影响比较明显，因而出现转动不均匀、抖动或时转时停的现象。

实际工作时，一般希望最低稳定转速越小越好，这样就可以扩大马达的变速范围。

不同形式液压马达的最低稳定转速大致如下：多作用内曲线马达：0.1～1rpm曲轴连杆马达：2～3rpm静压平衡马达：2～3rpm轴向柱塞马达：30～50rpm，有的可低至2～5rpm 高速叶片马达：50～100rpm低速大扭矩叶片马达约为5rpm齿轮马达的低速性能最差，其最低稳定转速一般在200～300rpm，个别可到50～100rpm。

十三、最高使用转速１、受使用寿命限制，转速提高，马达的磨损加剧。

２、受机械效率的限制，转速提高后，Q增大，v 会增大，水力损失增加。

３、某些马达的转速受背压限制（如曲轴连杆式马达），转速太高时，回油腔无背压，易产 生脱空和撞击等。

十四、制动性能 将马达的进出油口切断后，理论上，输出轴应完全不转动，但此时负载力为主动力，在负载力的作用下，马达变为泵工况，泵工况的出油口为高压腔，油从此腔向外泄漏，使马达缓慢转动，密封性好则滑动速度低，柱塞马达的制动性能最好。

十五、马达的寿命马达的寿命主要取决于轴承的寿命。

１、马达工作平稳性用理论扭矩的不均匀系数 十六、工作平稳性及噪声Mδ来评价。

流量的脉动导致扭矩的不均匀。

有时将马达的泄漏口放在壳体的最上端，使转动部分浸在油中。

这样虽然增加了一些搅动损失，但数值很小，相反，由于明显增大了抗振阻尼，可在一定程度上减弱液压马达的振动和噪声。

（２）压力、流量脉动，困油容积变化，磨擦，汽蚀 产生噪声。

２、噪声：（１）机械传动、振动产生的噪声；第三节　高速马达 一、外啮合齿轮马达两种齿轮马达外啮合齿轮马达工作原理图１、工作原理处于高压腔内的所有轮齿均受到压力油的作用，每个齿轮上处于高压腔的各个齿面所受切向力对轴的力矩是不平衡的。

两个齿轮受到的切向力产生的力矩分别为 ；'1M '2M 同理，处于低压腔各齿面的液压力也是不平衡的，其反向力矩分别为 ''1M ''2M 齿轮１上的不平衡力矩 '''111M M M =−齿轮２上的不平衡力矩 '''222M M M =−所以马达轴产生的总扭矩为：1122R M M M R =+1R 2R 为节圆半径在此扭矩的作用下，克服负载力矩而旋转。

随着齿轮的旋转，油液被带到低压腔排出。

２、主要性能参数a.排量q ：与外啮合齿轮泵排量公式相同。

b.理论瞬时角速度：'''2'221111121222[2()(1)]2sh B R R Q R h h h h f R R ω=+++−+f ——啮合点到节点的距离'''2'221111212222[2()(1)]sh sh Q R R B R h h h h f R R ω=+++−+c .角速度脉动频率：f z nω=式中z 为马达扭矩输出齿轮的齿数，n 为马达扭矩输出齿轮的转速（r/s ）。

d.角速度不均匀系数：max min sh sh Q tωωωδδω−==f ω 角速度脉动频率和角速度不均匀系数都是评价瞬时角速度品质的指标。

理论瞬时扭矩：'''2'221111212221[2()(1)]2sh R R M B p R h h h h f R R =∆+++−+理论平均扭矩：2t p q M π∆⋅=e.效率：v mηηη=容积效率v Q Q Qη−∆=齿轮马达的泄漏较泵为大。

机械效率m tM M η=３、设计齿轮马达的注意事项a、马达的内部结构应对称，正反转时性能不受影响；b、低压腔的油液由齿轮挤出，压力稍大于大气压，不会产生汽蚀现象；c、齿轮马达必须有单独的泄漏通道，将轴承部分的泄漏油引到壳体外，因马达的回油压力略高于大气压，如果引入到低压腔，则所有泄漏通道均受油压力，可能使轴端的回转密封失效，当马达反转时，原来的回油腔成了高压腔，该泄漏通道及轴端的密封条件就更恶劣了。

d、改善马达的起动性能并降低最低稳定转速。

改善起动性能：降低起动磨擦力矩，减小启动压力，缩小“不动区(如下页图所示)”。

（１）采用滚针轴承，滚针轴承比滑动轴承的起动力矩小的多（２）减小径向力，减小轴承负荷（３）改善润滑条件和冷却条件。

特别是启动润滑（４）减少间隙补偿的压紧系数。

改善最低稳定转速：不出现爬行，对齿轮马达增加齿数。

e.马达齿数应比齿轮泵稍多马达不动区示意图4、齿轮马达的分类a、固定间隙式：无端面补偿，起动性能好，但　容积效率低；b、轴向间隙补偿式：起动时，压力尚未建立，贴　紧力较小，磨擦力矩小，容积效率高；c、轴向径向补偿式：轴向径向减小磨擦面，径向力减小，起动性能好，容积效率高，压力级提高。

齿轮马达的脉动很大，低速稳定性差，噪声大，因而限制了它的应用范围，但其结构简单，尺寸小重量轻，高速运转时 与负载的扭矩相比甚小，主要应用在农林机械和工程机械上。

M ∆5、齿轮马达的应用范围二、摆线内啮合齿轮马达１、内外转子式摆线马达为了保证起动扭矩，中高压时不采用浮动侧板，提高加工精度，考虑马达必须正反转，一般采用二个泄漏阀。

特点：尺寸小，重量轻，零件少，工作压力高（14～21MPa），调速范围大，调速比可达100左右，最高转速2000～2700rpm。

输出扭矩不大。

结构简单，体积小，重量轻，转速范围宽，力矩重量比大，价格便宜，使用可靠，低速稳定性好。

P：2～31.5MPa n ：5～1000rpm M：55～1950Nm２、行星转子式摆线马达特点：η：>85%三、叶片马达1、工作原理：液压推力产生扭矩。

单叶片动画动画2、瞬时扭矩：221[()2]nsh sh i i sh B p M R r S v ωω=∆=−−∑i v ——叶片径向瞬时速度。

３、输入马达的瞬时流量：221[()2()]nsh sh i i d Q B R r S d ρωϕ==−−∑a 、马达叶片用弹簧推出，防止高低压腔串通；b 、叶片安放角为 ，顶端对称倒角，以适应４、结构特点：0θ=正反转；c 、叶片底部通高压油，保证与定子可靠接触。

四、轴向柱塞马达与轴向柱塞泵相同，由于有高压油把柱塞推向斜盘，故有此马达没采用回程弹簧。

１、工作原理２、马达的扭矩柱塞数ｚ为奇数时：120cos()2()8sin()2sh z M d Rtg p p z πϕπαπ−=−动画柱塞数ｚ为偶数时：120cos()()8sin()sh z M d Rtg p p zπϕπαπ−=−３、理论扭矩201()28sh q p M d Rtg z p p απ∆==−４、实际输出扭矩201()8m M d Rtg z p p αη=−第四节　低速大扭矩液压马达低速大扭矩液压马达主要包括以下几种：1、单作用连杆型径向柱塞马达：制造容易，重量体积大，扭矩脉动大，径向受力不平衡，低速稳定性差，约3rpm。

2、单作用无连杆型径向柱塞马达：用偏心轮代替曲轴。

3、多作用内曲线径向柱塞马达：体积小，重量轻，径向受力平衡，扭矩脉动小，起动效率高，低速稳定性好，制造加工困难。

一、单作用连杆型径向柱塞马达１、工作原理采用轴配流，扭矩靠偏心距产生。