单作用径向柱塞液压马达典型结构
液压与气动技术(第二版)—按章节课件02 第二节 液压马达
3.柱塞式液压马达 柱塞式液压马达有轴向式和径向式两种，径向式由于结构尺 寸较大。 （1）径向柱塞式液压马达 图3-24所示为多作用内曲线径向柱塞式液压马达。当压力油 经固定的配流轴6的窗口进入缸体内柱塞的底部时，柱塞向外伸 出，紧紧顶住定子的内壁，由于定子的内壁为曲面，所以在柱塞 与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为F。F力可分解为径向 力Fr 和切向力Ft 两个分力。其中Ft力对缸体产生一转矩，使缸体 旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。
第三章 液压执行元件
第二节 液压马达
主要内容：
液压马达的类型和性能参数 液压马达的工作原理与结构 液压马达的选用 液压马达的常见故障及排除
液压马达是将液体的压力能转换成旋转运动机械能的转换元 件，它能起到与电动机相类似的作用，因而在液压设备中被广泛 应用。 一、液压马达的类型与性能参数
1. 液压马达的类型
所以，齿轮式液压马达一般用于低精度、低负载的工程机 械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。
2. 叶片式液压马达 如图3-22（a）所示为叶片式液压马达的实物图，图3-22（b） 所示为其工作原理图。当压力油进入压油腔后，在叶片1、3上 一面作用有压力油，另一面为低压回油。由于叶片3伸出的面 积大于叶片1伸出的面积，所以液体作用于叶片3上的作用力大 于作用于叶片1上的作用力，从而由于作用力不等而使叶片带 动转子作逆时针方向旋转。
液压马达的图形符号如图3-20所示。
2.液压马达的特点
（1）液压马达的排油口压力稍大于大气压力，进、出油口直径 相同。 （2）液压马达往往需要正、反转，所以在内部结构上应具有对 称性。 （3）在确定液压马达的轴承形式时，应保证在很宽的速度范围 内都能正常工作。 （4）液压马达在启动时必须保证较好的密封性。 （5）液压马达一般需要外泄油口。 （6）为改善液压马达的起动和工作性能，要求扭矩脉动小，内 部摩擦小。
第三章 液压马达解读
配流轴圆周均布2x 个配流窗口，其中x 个窗口对应于 a段，通高压油，x 个窗口对应于b段，通低压油（x≠z )；
输出轴 ，缸体与输出轴连成一体。
13
• 排量公式 v =（πd 2/4）sxyz
– s 为柱塞行程； x 为作用次数； y 为柱塞排数； z 为每排柱塞数 。
• 应用 转矩脉动小，径向力平衡，启 动转矩大，能在低速下稳定运转，普 遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、 船舶、农业等机械中。
接方式被称为差动连接。
27
两腔进油,差动联接
A1 A2
A1 A2
F3 F3
P1
v3
ΔP
等效
P1
v3
q
q
活塞的运动速度为：
(c)差动联接
？
q 4q v3 v 2 v A1 A2 d
在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连 接液压缸的推力为：
2 F3 p1 ( A1 A2 ) m d p1 v 4
24
A1
A2
有杆腔进油
P1 P2
F2
q
v2
(b)有杆腔进油
活塞的运动速度 v2 和推力 F2 分别为:
q 4q v2 v v 2 2 A2 (D d )
2 2 F2 ( p2 A2 p1 A1 ) m [( D d ) p2 D 2 p1 ] m 4
14
液压泵及液压马达的工作特点
液压泵的工作特点
液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足、
异常噪声，甚至无法工作。 液压泵的工作压力取决于外负载，为了防止 压力过高，泵的出口常常要采取限压措施。 变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量 泵只有用改变转速的办法来调节流量。 液压泵的流量脉动。 液压泵（齿轮泵） “困油现象”。
液压马达第一节液压马达的结构特点和主要技术参数
一 齿轮式马达的工作原理和技术参数
1、工作原理（如图1-4-2）
2、技术参数的计算
（1）排量
qM 2m2 zB
（2）平均输出转速
nM
（3）平均输出扭矩
QM qM
vm
M M PM qM mM
二 叶片式马达的工作原理及结构特点
1、双作用式叶片马达的工作原理（如图1-4-3）
2、技术参数计算
（1）排量 qM
2、流量控制阀：控制和调节系统流量，从而改变 执行机构的运动速度。主要有节流阀，调速阀和分 流阀等。
3、方向控制阀：用于控制和改变系统中工作液体的 流动方向，以实现执行机构运动方向的转换。方向 控制阀可分为二通、三通、四通和多通阀等。操纵 方式有：手动、液压、电液、电磁和机械换向。
1、普通油路连接时
F推
4
D2
p
F拉
（D 2
4
d 2）p
V推 Q
D2
4
V拉 Q
（D2 d 2）
4
2、差动连接时
F d2p
4
V Q d2
4
由此可见，单活塞杆推力油缸在
差动连接时，伸出速度更高，但推力却小得多。
二 、双伸缩液压缸
组成：一级缸、二级缸பைடு நூலகம்活柱、大小导向套、底阀和
大小活塞等组成。如图1-5-4
第四章 液压马达
第一节 液压马达的结构特点和主要技术参数
一、结构特点和分类
液压马达是液压系统的一种执行元件（另一种 是液压缸）。它将液压泵提供的液体压力能转变为 其输出轴的机械能（扭矩和转速）。从能量观点看， 马达和泵是可逆的，即泵可做马达用，反之亦然。 由于用途和工作条件不同，对它们的性能要求也不 一样，所以相同结构类型的泵、马达之间存在差别。
常用液压马达的检修工艺方法
常用液压马达的检修工艺方法液压泵的作用是将电动机输出的机械能转换为液压油的压力能，即输出高压力的液压油。
反之，如果将高压力的液压油输入液压泵（如齿轮泵），则液压泵便可输出机械能（扭矩）而成为液压马达。
即液压泵和液压马达原则上是可逆的，且结构上也有相似之处。
一、齿轮液压马达的检修和齿轮泵一样，齿轮液压马达由于密封性差、容积效率较低和低速稳定性差等缺点，一般多用于高转速低扭矩的场合。
关于齿轮液压马达的检修工艺及调整数据（如间隙、跳动量、窜动量等）与齿轮泵基本相同。
齿轮液压马达检修后，还应符合以下参数要求：（1）齿轮液压马达两齿轮修复后，齿轮两端面与齿轮轴中心孔的垂直度误差为0.01mm，两端面的平行度误差为0.005mm。
（2）齿轮端面的表面粗糙度为Ra0.4μm，齿轮齿面的表面粗糙度为Ra0.6μm，壳体修复后，壳体内壁的表面粗糙度为Ra0.8μm，壳体内壁孔两端面的平行度误差为0.005mm，端面的表面粗糙度为Ra0.8μm。
二、轴向柱塞液压马达的检修如下图所示，轴向柱塞液压马达不但转速较高，而且其变速范围较宽，且能和变量泵组成开式或闭式液压系统，在工程机械上有广泛的应用。
轴向柱塞液压马达1—单向阀2—变量壳体3—变量活塞4—刻度盘5—销轴6—伺服活塞7—拉杆8—变量头9—回程盘10—外套11—缸体12—配油盘13—传动轴14—进口或出口15—柱塞16—弹簧17—滑靴轴向柱塞液压马达的检修工艺也是包括拆装工艺、零部件修复工艺及设备安装工艺三部分，其中大部分检修工艺与轴向柱塞泵基本相同，故在此重点介绍零部件的检修标准。
（1）回程盘表面研磨及抛光处理后，其平面度误差为0.005mm；表面粗糙度为Ra0.4μm。
（2）柱塞磨损后经无心外圆磨床磨削后经电镀，再与柱塞孔相配研磨，二者配合游隙为0.01～0.025mm。
柱塞外圆圆柱度、圆度误差均不得超过0.005mm，表面粗糙度为Ra0.2μm。
（3）缸体①缸体柱塞孔圆柱度及圆度误差不大于0.005mm，表面粗糙度为Ra0.4μm。
3第三章液压泵及液压马达(1)
2. 工作原理
3. 流量
q 2 k z m2 b n V
4. 特点
流量和压力的脉动较小；无困油区，噪声较低； 加工难价格高；轮齿接触应力小，泵的寿命较长。
（二）摆线形内啮合齿轮泵
1 . 主要组成
摆线齿轮泵又称为转子泵，由两齿轮及 前后端盖等组成。且两齿轮相差一个齿。
2. 工作原理
吸油 —— 左半部分，轮齿脱开啮合，容积↑ 压油 —— 右半部分，轮齿进入啮合，容积↓
三 液压泵（马达）的性能参数
液压泵（马达）的性能参数主要有： 压力 转速
排量和流量 功率和效率
一、 排量、流量和压力
1. 压 力
⑴ 工作压力（p） —— 液压泵（或马达）工作时输出液体的实际压力。 其值取决于负载（包括管路阻力）。
(2) 额定压力（p n）—— 油泵（或马达）铭牌上标注的压力值。指在 连续运转情况下所允许使用的工作压力。它能使泵（或马达）具有较高的 容积效率和较长的使用寿命。
轴套 采用浮动轴套的中高压齿轮泵结构图
2. 高压内啮合齿轮泵
➢ 轴向间隙补偿原理
与外啮合齿轮泵浮动侧板的补偿相似，也是利用背压使两侧的浮 动侧板紧贴在小齿轮、内齿环和填隙片端面上；磨损后，也可利用背 压自动补偿。
➢ 径向间隙补偿原理
径向半圆支承块（15）的下面也有两个背压室，各背压室均与压 油腔相同。在背压作用下，半圆支承块推动内齿环，内齿环（6）又 推动填隙片与小齿轮齿顶相接触，形成高压区的径向密封。同时，可 自动补偿各相对运动间的磨损。
qt qm
qm q qm
1
q qm
(6) 马达总效率（ηm）
液压马达的总效率是实际输出功率与实际输入功率的比值，即：
m
第四章液压马达解析
❖ 设第i个柱塞和缸体的垂直中心线夹角为θ,柱塞在缸体中的分 布圆半径为R，则在该柱塞上产生的转矩为
Ti Fy r Fy R sin Fx R tg sin
液压马达产生的转矩应是处于高压腔柱塞产生转矩的总和， 即
T Fx Rtg sin
随着θ角的变化，每个柱塞产生的转矩也发生变化，故液 压马达产生的总转矩也是脉动的，它的脉动情况和讨论液压泵 流量脉动时的情况相似。
三、液压马达的主要性能参数
（一）工作压力和额定压力 1．工作压力: p 液压马达实际工作时输入的压力。 2．额定压力: pn 液压马达在正常工作条件下，按试验标准规定能
第六节 液压及气压马达(Motor) 、 一 液压马达的分类,特点及应用
液压马达和液压泵在原理上可逆，结构上类似，但由于 用途不同，它们在结构上有一定差别。常用的液压马达有 柱塞式、叶片式和齿轮式等。
二、液压马达的工作原理 以斜盘式轴向柱塞马达为例说明液压马达的工作原理。
压力油
回油
图4-1轴向柱塞马达工作原理
（a）定量马达 （b）变量马达 （c）双向定量马达 （d）双向变量马达 （e）摆动液 图4-2 液压马达图形符号
四、典型液压马达的结构和工作原理
1．齿轮液压马达
b
h o1
K
p
a
o2 h
图 4-3 齿轮马达工作原理图
2．叶片马达
1
5
2
p
4 3
图 4-4 叶片马达的工作原理
学习要点
1、缸和马达的工作原理、作用及图形符号； 2、缸的运动速度和推力计算； 3、单活塞杆液压缸的差动联接特点及相关计算。
作业：4－6，4－10
项目七：液压系统 - 液压元件
二、执行元件
液压马达工作原理
二、执行元件
液压缸
液压缸是将液压能转变为机械能的装置，将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸输入的
压力能表现为液体的流量和压力；输出的机械能表现为速度和力。
二、执行元件
二、执行元件
液压缸
按作用方式，分为单作用式和双作用式两种。 单作用式液压缸——液压油只能使液压缸实现单向运动，即压力油只是通向液压缸的一腔，而 反方向运动则必须依靠外力来实现，如复位弹簧力、自重或其它外部作用。
双作用式液压缸——在两个方向上的运动都由液压油的压力推动来实现。
按结构特点可分为活塞式、柱塞式、伸缩式和摆动式。
双
双
作
作
用
用
单
双
出
出
杆
杆
液
液
压
压
缸
缸
二、执行元件
液压缸
单作用活塞式液压缸 单向液压驱动，回程靠自重、弹簧或其它外力。
单作用柱塞式液压缸 柱塞较粗，受力较好，稳定性好，单向进油驱动，回程靠外力。
压力作用下——吸油 2、随着齿轮旋转，油液带到左侧的压油腔，轮齿逐渐啮合，使密封容
积↓ ，齿槽间的油液被挤压排出泵外 ——压油
优点：结构简单、体积小、质量小、工作可靠、成本低、自吸性好、 对油污染不敏感，由于齿轮泵是轴对称的旋转体，允许有较高的转速； 缺点：流量脉动和困油现象严重，噪声大、排量不可调。 应用：汽车、汽车修理设备液压系统中。
液压工作介质 各类液压油（液）
作为系统的载能介质，在传递能量的同时并起润 滑冷却作用
一、动力元件
液压泵
一、动力元件
液压泵
液压泵是将电动机 (或其他原动机) 输出的机械能转换为液压能的能量转换装置。液压系统中，液 压泵是动力元件，是液压系统的重要组成部分。 液压泵由电动机带动将液压油从油箱中吸出，并以一定的压力输送到系统，驱动执行元件做功。
液压马达的结构类型及工作原理
第三章 执行元件
图叶3片-3式1所气示动为马叶达片一式般气在动中马、达小结容构量原，理 图高，速其旋主转要的由范转围子使1用、，定其子输2、出叶功片率3为及 壳0.体1~构20成kW。，转速为500~25000r/min。 压叶缩片空式气气从动输马入达口起A动进及入低，速作时用的在特工性作 腔不两好侧，的在叶转片速上50。0r由/m于in转以子下偏场心合安使装用， 气时压，作必用须在要两用侧减叶速片机上构产。生叶转片矩式差气，动使 转马子达按主逆要时用针于方矿向山旋机转械。和做气功动后工的具气中体。 从输出口B排出。若改变压缩空气输入 方向，即可改变转子的转向。
液压与气压传动 Part 3.4 气动马达
第三章 执行元件
气动马达是将压缩空气的能量转换为旋转或摆动运动的执行元 件。
液压与气压传动
Part 3.4.1 气动马达的分类
气动马达分类如表3-2所示 ：
第三章 执行元件
表3-2 气动马达的分类
液压与气压传动
Part 3.4.2 叶片式气动马达
1. 工作原理
T b 2
R22 R12
( p1 p2 )m
（3-30）
2q b( R22
R12 ) V
（3-31）
图3-30 摆动液压马达 a）单叶片式
1—叶片 2—分隔片 3—缸筒
液压与气压传动
Part 3.3.4 摆动液压马达
第三章 执行元件
图3-30b所示为双叶片式摆动液压马达。 它有两个进、出油口，其摆动角度小于 150°。在相同的条件下，它的输出转矩 是单叶片式的两倍，角速度是单叶片式的 一半 。
1. 工作压力和额定压力
工作压力 是指液压马达实际工作时进口处的压力； 额定压力 是指液压马达在正常工作条件下，按试验标准规定能连 续运转的最高压力 。
第三章—液压泵和液压马达
第三章 液压泵和液压马达
该泵配油盘上的吸油窗口和压油窗口对泵的中心线是对称的 。如图所示，泵工作时，油泵出口压力经泵内通道作用在小柱塞 面积上，这样柱塞上的作用力 F PA与弹簧的作用力方向相反。 当PA=KSX0时，柱塞上所受的液压力与弹簧初始力相平衡，此时的 压力P称为泵的限定压力，用PB表示则： PB=KSX0/A 系统的压力P< PB 时，则：PA<KSX0 这表明定子不动，最大偏心距保持不变，泵也保持最大流量。 当系统的压力P> PB 时，则： PA>KSX0 这表明压力油的作用力大于弹簧的作用力，使定子向右移动， 弹簧被压缩，偏心距e减小，泵的流量也随之减小。
第三章 液压泵和液压马达
3.5 柱塞式液压泵
柱塞式液压泵按柱塞在转子内排列方式不同，分为径 向柱塞泵和轴向柱塞泵，轴向柱塞泵又可分为斜盘和斜轴两 大类。柱塞泵由于间隙泄露小、构件受力合理，所以可在高、 超高压力下满意地工作，广泛用于高压、大功率的液压传动 系统中。
第三章 液压泵和液压马达
柱塞泵的优点： 1.参数高：额定压力高，转速高，泵 的驱动功率大； 2.效率高，容积效率为95％左右，总效率为90％左 右； 3.寿命长； 4.变量方便，形式多； 5.单位功率的重量轻； 6.柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得 以充分利用；
第三章 液压泵和液压马达
应用举例 限压式变量叶片泵对既要实现快速行 程，又要实现工作进给（慢速移动）的执行元件来说 是一种合适的油源；快速行程需要大的流量，负载压 力较低，正好使用其AB段曲线部分；工作进给时负载 压力升高，需要流量减小，正好使用其BC段曲线部分。 例如组合机床动力滑台的进给系统、定位和加紧系统 等。 机床加工件：未加工之前或回程要求快；加工时 流量小、速度慢。
第四章 液压马达与液压缸
2、活塞和活塞杆
3、密封装置 用以防止油液的泄漏(液压缸一般不允许外泄 并要求内泄漏尽可能小)。
4．缓冲装置 目的：使活塞接近终端时，增达回油阻力， 减缓运动件的运动速度，避免冲击。 1）节流缓冲装置 a）缝隙节流
b）小孔节流
C）三角槽缓冲装置
d）阀式卸压缓冲装置 如图所示为安装在活塞上的双向卸压缓冲 阀。
E2 pc Ac l c
节流口可调式则最大的缓冲压力即冲击压 力为
pc max
2 mv0 pc 2 Ac l c
5．液压缸稳定性校核 当 l/d ≤15时 一般不用校核 当 l/d ≥15时 必须进行校核，即F<Fk F为活塞杆承受的负载力，Fk为保持工作稳 定的临界负载力
（2）叶片式液压马达
• 优点：体积小，转动惯量小，因此动作灵 敏。允许频繁换向（甚至可以在千分之几 秒内换向）。 • 缺点：泄漏较大，不能在低转速下工作。 所以叶片式马达一般用于高转速、低扭矩 以及动作要求灵敏的场合。
（3）轴向柱塞马达
优点：结构紧凑、单位功率重量轻、工作 压力高、容易实现变量和效率高 缺点：结构比较复杂，对油液污染敏感， 过滤精度要求较高，且价格较贵。
E1 pc Ac lc
1 2 E 2 p p A p l c mv0 F f l c 2 lc为缓冲长度，pc为缓冲腔中的平均缓冲压 力，Ac，Ap为缓冲腔，高压腔有效工作面 积，m，vc为工作部件的总质量和速度，Ff 为摩擦力
当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲 腔液体所吸收，由上两式得
• 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。 3.液压马达的分类 1）高速液压马达：额定转速高于500r/min的 属于高速液压马达； a）基本形式：齿轮式、螺杆式、叶片式和 轴向柱塞式等。
单作用叶片泵工作原理图
卸荷槽
泄漏的途径
通过齿轮啮合线处间隙 通过泵体和齿顶圆间的径向间隙 通过齿轮两侧和侧盖板间的端面间隙
径向不平 衡力分析
压油腔
2
1
1
主动
2
2
2'
1
1'
吸油腔
'
图3-7 齿轮泵径向受力图
齿轮泵的特点及应用
结构简单，价低，可靠性好，抗污染能力 强。
密闭容积变化不均匀，输出油有脉动，压 力变化不均匀。
可变量 可变量
螺杆泵
马达分类
齿轮马达
高速小转矩马达叶 轴片 向马 柱达 塞马达斜 斜轴 盘式 式轴 轴向 向柱 柱塞 塞马 马达 达可 可变 变速 速
液压马达低速大转矩马达径向柱塞马达曲 内静轴 曲力连 线平杆 马衡式 达式马 马可达达变可 速可变 变速速
3、液压泵的功率W和效率
4、转速 n 5、自吸能力
流量公式
Q QtV
Qt nq
液压泵的功率和效率
(1)输入功率
Pi
pQ
(2)效率
P0 Pi VmV Nhomakorabea
Q Qt
Qt Q Qt
1 Q Qt
m
Tt T
液压泵理论转矩的推导
TtW pQt
提高外啮合齿轮泵压力的措施
轴套
轴套
{
g
d
{
f= 2 m
=1 g
图3-8 轴向间隙补偿原理
四、齿轮液压马达
工作原理 结构特点
工作原理图
32
3′ 4′
各种液压缸的工作原理及结构
柱塞缸的速度推力特性
柱塞运动速度 v ＝ qηv /A＝ 4 qηv /πd 2 柱塞推力 F＝ pAηm＝p（πd 2 / 4 ）ηm
伸缩液压缸
▪ 它由两个或多个活塞式
缸套装而成，前一级活塞 缸的活塞杆是后一级活塞 缸的缸筒。各级活塞依次 伸出可获得很长的行程， 当依次缩回时缸的轴向尺 寸很小。
整理得：v3＝ q /（A1－A2）＝4 q /πd 2
如果要求 差动缸向右运动速度v3＝非差动连接向左运动速度 v2
则
D =2 1/2 d
ห้องสมุดไป่ตู้
▪ 活塞推力
F3＝ p1（A1－A2）ηm
柱塞缸
柱塞缸的特点
柱塞与缸筒无 配合关系，缸筒 内孔不需精加工， 只是柱塞与缸盖 上的导向套有配 合关系。
为减轻重量， 减少弯曲变形， 柱塞常做成空心。
双杆活塞缸的速度推力特性
v ＝ q / A ＝ 4 qηv /π（D 2－ d 2） 缸在左右两个方向上输出的速度相等，ηv为缸的容积效率。
F ＝ A（p1－ p2）ηm＝π（D 2－d 2）（p1－ p2）ηm /4 缸在左右两个方向上输出的推力相等，ηm为缸的机械效率。
单杆活塞缸
▪ 单杆活塞缸只有一
端带活塞杆，它也有 缸筒固定和活塞杆固 定两种安装方式，两 种方式的运动部件移 动范围均为活塞有效 行程的两倍。
单杆活塞缸速度推力特性
向推右力运动F1＝速度（A1vp11＝－qAη2vp/2A）1η＝m 4 qηv /πD 2
向左运动速度 左运动推力
F2
v＝2 （＝Aq2ηpv1/－A2＝A1p42q）ηηvm/π（D
液压执行元件
17
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
2、双活塞杆式液压缸
F 1 F 2 ( p1 p2 ) Am
v1 v2 q V A
18
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
3、伸缩式液压缸
Fi p1 Aimi
q vi Vi Ai
19
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
3
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
单作用连杆型径向柱塞马达——低速大转矩马达
4
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
多作用内曲线径向柱塞液压马达
因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农
业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。
9
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达§1.4 摆动式液压马达 Nhomakorabea10
第四章、 液压执行元件
§1.5 液压泵与液压马达的比较 （1）液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性， 而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求； （2）液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一 要求。为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口 的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要
身不能直接作为执行元件 。
D 2 p2 p1 ( ) d
增压缸只能将高压油输入其它液压缸以获得大的推力，其本
21
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
液压传动与控制之液压泵和液压马达
4.5.2 柱塞泵排量计算
柱塞泵类型
排量计算
单柱塞泵 三柱塞泵
q d 2h
4 q 3 d 2h
4
h 2e
轴 斜盘式 向 泵 斜轴式
q d 2hz
4
h D tan h D1 sin
径向泵
q d 2hzY
4
h 2e
柱塞直径d，柱塞行程 h，偏心距 e，柱塞数z，柱塞分布圆直径 D，主轴盘球铰分布圆直径D1，柱塞排数Y，斜盘或摆缸的倾角γ
=1–Δq /qt=1–kp/nV
k 为泄漏系数 液压泵内零件间的间隙很小，泄漏油液的流态可以看作是 层流→泄漏量和液压泵工作压力成正比
3. 转速 额定转速 nn：额定压力下能连续长时间正常运
转的最高转速 最高转速 nmax：额定压力下允许短时间运行的
最高转速 最低转速nmin：正常运转允许的最低转速 转速范围：最低转速和最高转速之间的转速
4.2 液压泵基本性能参数和特性曲线
4.2.1 液压泵基本性能参数
1. 压力
额定压力：泵在额定转速和最大排量下连续运转 时允许使用的压力限定值
工作压力：在实际工作中输出油液的压力值(泵出 口处的压力值)
最高压力：在短时间内超载所允许的极限压力
实际压力：大小取决于执行元件的负载。
压力分级
压力分级 低压
为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因 压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗 口前端开有减振槽
4.4.3 单作用叶片泵 1 工作原理
组成
定子 内环为圆
转子 与定子存在偏心e， 铣有z 个叶片槽
叶片 在转子叶片槽内自
由滑动，宽度为b
单作用叶片泵结构简图 1-压油口；2-转子；3-定子；
液压马达介绍
液压马达一、液压马达定义及用途液压马达是将液压能转换成机械能的工作装置，以旋转运动向外输出机械能，得到输出轴上的转速和转距。
液压马达主要应用于注塑机械、船舶、起重、卷扬等场合。
二、按输出转速分为高速和低速两大类．1、输出转速高于500 r／min的属于高速液压马达。
它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于起动和制动，调速和换向的灵敏度高，通常高速液压马达的输出转矩不大。
2、输出转速低于500r/min的属于低速液压马达。
低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低，因此可直接与传动机构连接，不需要减速装置，使传动机构人为简化。
三、液压马达也可按其结构类型分为齿轮式、叶片式、柱塞式等。
1、齿轮液压马达齿轮液压马达又分为外啮合齿轮马达和内啮合齿轮马达。
齿轮马达具有体积小、重量轻、自吸性能好、维修方便等优点。
但同时齿轮马达也存在压力和流量脉动大、容积效率和输入压力较低、输出转矩小、噪音大等缺点。
因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。
一般用于农业机械等对转矩均匀性要求不高的机械设备上。
（附齿轮马达动画）2、叶片马达叶片马达具有体积小、流量均匀、运转平稳、噪音低、动作灵敏、输入转速较高等优点；但同时叶片马达泄漏量较大、低速稳定性较差、输入压力较低、对油压的清洁度要求较高。
因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。
（附叶片马达动画）3、摆线马达摆线马达工作原理和内啮合齿轮马达相似。
摆线马达采用了摆线针轮啮合代替内啮合齿轮的形式。
摆线马达具有体积小、重量轻、自吸性能好、维修方便等优点。
但同时摆线马达也存在压力和流量脉动大、容积效率和输入压力较低、输出转矩小等缺点。
因此齿轮液压马达仅适合于中、低速小转矩的场合。
（附摆线马达原理图）4、径向柱塞式液压马达径向柱塞马达为低速大扭矩液压马达。
低速液压马达按其每转作用次数，可分为单作用式和多作用式。
我公司生产的XHM、XHS液压马达就是单作用径向柱塞马达。
第一节_液压泵和液压马达概述
第一节液压泵和液压马达概述在液压系统中液压泵和液压马达都是能量的转换装置，液压泵将原动机提供的机械能转换为压力能，向系统提供动力；液压马达将液压泵提供的液体的压力能转换为机械能，驱动负载工作。
一液压泵工作的基本原理如图所示，为单柱塞式液压泵的工作原理图。
柱塞、缸体、吸油单向阀、排油单向阀形成了与外界大气隔离的密封工作腔，在复位弹簧的作用下，柱塞始终贴在偏心轮外表面上滑动，当偏心轮在原动机的驱动下，按照图示方向旋转时，柱塞在柱塞缸孔中上下移动，当柱塞在弹簧力的作用下，向下运动时，缸孔和柱塞形成的密封工作腔增大，工作腔内压力降低，形成一定的真空度，由于系统压力高于大气压力，于是排油单向阀关闭，吸油单向阀在大气压力的推动之下开启，油箱中的液体在大气压力的作用下进入密封工作腔，这就是单柱塞泵的吸油过程。
当柱塞在偏心轮的强制作用下，向内缩回时，密封工作腔容积减小，压力上升，当压力高于大气压力后，吸油单向阀关闭，由于液体基本上是不可压缩的，所以，收缩后的密封工作腔，无法容纳原有的液体，于是部分液体将强迫开启排油单向阀，进入系统，这就是单柱塞液压泵的排油过程。
当偏心轮连续转动时，柱塞周期性的上下运动，导致密封工作腔周期性的增大和减小，于是单柱塞泵便能够周期性的吸油和排油了。
根据单柱塞液压泵的工作原理，可以得出液压泵工作必须满足的三个基本条件：1．泵工作的首要条件是，必须形成具有密封性的工作腔。
若工作腔不密封，而是与大气直接相通，则无法形成真空，完成吸油，同时，工作腔收缩时液体直接排入大气，而无法形成足够的压力开启排油单向阀，向系统供油。
2．密封工作腔能够周而复始的增大和减小，当工作腔增大时，使工作腔与吸油腔相通，当工作腔收缩时，使工作腔与排油腔相通。
3．吸排油腔相互隔开并具有良好的密封性。
对于单柱塞泵，当容积收缩时，密封工作腔与系统相通，吸油单向阀关闭将高压腔与低压腔切断；当工作腔增大时，密封工作腔与油箱相通，排油单向阀关闭，将低压腔与高压腔切断。
4-液压马达解析
2018/10/15
东昌学院· 机电工程系
29
2. 确定液压泵的工作压力 p泵
液压泵的工作压力pB，应满足液压系统中执行机构所 需的最大工作压力p最大，即
pB K p最大
式中: K-考虑到液压泵到执行机构管路中的各种压力 损失的系数(一般取1.1～1.5)。
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理论上，液压马达与液压泵是可以互换的。
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2．液压马达分类
齿轮式
高速马达 油马达 低速马达 以转速高低分： 高速：额定转速高于500r/min的属于高速液压马达。 低速：额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。 从流量（排量）变化分：定量马达 变量马达
2018/10/15
东昌学院· 机电工程系来自25 4.液压泵和液压马达的工作原理是可逆的。理论上(不计损
失),它们的输入量与输出量之间具有同样的数学关系：
2T p q 液压泵 Q q 2
小反映了泵和马达的能力。
pq T 2 液压马达 2Q q
30
液压泵的产品说明书中，标明了每种泵的额定压力值和最 高工作压力值。算出后，应按额定压力值来选择液压泵。 只有在使用中有短暂超载场合，或产品说明书中特殊说明 的范围，才允许按最高压力值来选择液压泵。 额定压力值，是指使用中不应超过的压力值，否则将影响 液压泵的效率和寿命。 液压泵的输出压力决定于工作负载，是一个基本概念。这 里说液压泵产品说明中标明的额定压力值，是从液压泵本 身的密封和寿命要求而言的。与泵输出压力决定于工作负 载是一致的。
形成密封空间。由于叶片作用面积不同，产生一扭矩(相 对于转子轴)，从而输出力矩。
液压马达的分类及其特点
液压马达 四、液压马达主要参数
1、压力 单位换算：1Mpa=10bar=1X106N/m2=1N/mm2 工作压力：输入马达油液的实际压力。 工作压差：马达进口压力与出口压力的差值。 额定压力：按试验标准规定，马达连续正常工作的最高压
力。
佛山磊明鑫液压（fslmxyy）
液压马达
2、排量和流量 排量：在不考虑泄漏的情况下，液压马达每转一圈需要输入液体的 体积。 单位换算：1ml/r=1cm3/r= 1X103 mm3/r =1X10-3L/r=1X10-6 m3/r 流量：液压马达单位时间内需要输入液体的体积。 不计泄漏时的流量称理论流量，考虑泄漏流量为实际流量。 流量 单位：1ml/min=1X10-3L/min
力高。 缺点：结构复杂、制造难度和成本较大。
佛山磊明鑫液压（fslmxyy）
液压马达 5、轴向柱塞马达
轴向柱塞马达的工作原理为，配油盘和斜盘固定不动， 马达轴与缸体相连接一起旋转。当压力油经配油盘的窗口 进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜 盘斜盘对柱塞产生一个法向反力p，此力可分解为轴向分力 及和垂直分力Q。Q与柱塞上液压力相平衡，而Q则使柱塞 对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。 轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。
液压马达的分类及其特点
液压马达 二、按输出转速分为高速和低速两大类
1、输出转速高于500 r／min的属于高速液压马达。它们的 主要特点是转速较高、转动惯量小，便于起动和制动，调 速和换向的灵敏度高，通常高速液压马达的输出转矩不大。
2、输出转速低于500r/min的属于低速液压马达Байду номын сангаас低速液压 马达的主要特点是排量大、体积大、转速低，因此可直接 与传动机构连接，不需要减速装置，使传动机构人为简化。
液压马达的结构原理及使用
一、液压马达的特点及分类液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。
但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的工作情况不同，使得两者在结构上也有某些差异。
例如：1.液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性，而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。
2.为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。
而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。
3.液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，因此，应采用液动轴承或静压轴承。
因为当马达速度很低时，若采用动压轴承，就不易形成润滑滑膜。
4.叶片泵依靠叶片跟转子一起高速旋转而产生的离心力使叶片始终贴紧定子的内表面，起封油作用，形成工作容积。
若将其当马达用，必须在液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证叶片始终贴紧定子内表面，以便马达能正常起动。
5.液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。
6.液压马达必须具有较大的起动扭矩。
所谓起动扭矩，就是马达由静止状态起动时，马达轴上所能输出的扭矩，该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩，所以，为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩，要求马达扭矩的脉动小，内部摩擦小。
由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。
液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。
高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。
它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。
通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米)，所以又称为高速小转矩液压马达。
高速液压马达的基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。
液压系统基本结构及工作原理
液压系统基本结构与工作原理一、概述液路系统主要包括主油泵，液压油箱，滤清器，减压阀，溢流阀,起升液缸，伸缩液缸，吊钳液缸，支腿液缸，液压马达，及各种液压操作阀等部件。
设备出厂前溢流阀、减压阀及各种压力阀的压力已调定，确保液压系统安全运行，用户在使用中不得轻率更改。
液压系统包括主液压系统和转向液压系统，两个系统共用一液压油箱。
1、主液压系统主液压系统为钻机车在设备调整和钻修作业时提供液压动力，配置有各种阀件，控制操作各液压机具正确安全运行。
2、转向液压系统转向液压系统为车辆前部车桥的液压助力转向提供液压动力，配置有各种阀件，控制液压系统压力、流向和稳定最高流量，确保车辆转向轻便灵活，安全可靠。
二、结构特点液压系统由以下组成：☐主液压系统☐转向液压系统1、主液压系统由以下部件组成：1)液压油箱：存储、冷却、沉淀和过滤液压油。
油箱安装有：●人孔盖，安装在油箱顶部，设置有两个，其中在油箱回油区的人孔盖上安装液压空气滤清器；●液压空气滤清器，过滤油箱流通空气，油箱加油时过滤油液；●液位计，2个，安装在油箱的前侧面，设置有高低两个液位计，高位液位计，显示井架降落后的油面；低位液位计，显示井架竖起后油面；●油温表，安装在油箱的前侧面，测量油箱内油温，正常工作油温在30～70℃；主回油口，2个，设置在油箱的底板上，配置单向阀，分别连接主回油管和溢流阀回油口；单向阀在维修液压管路时自动关闭，防止油箱中的油液流失；●排泄油口，设置在油箱的底板上，用堵头封堵；打开堵头可排放油箱液压油；●主油泵吸油口，设置在油箱的前侧面，安装主吸油滤清器；●转向油泵吸油口，设置在油箱的前侧面，安装转向吸油滤清器；●转向系统回油口，设置在油箱的底板上，配置单向阀，单向阀在维修液压管路时自动关闭，防止油箱中的油液流失；2)液压油泵：单联齿轮结构，2台，分别安装在两台液力变速箱取力箱上，由变矩器泵轮驱动，发动机转动，取力箱就可驱动油泵。
取力箱配置有液压离合器，当需要液压动作时，可操作司钻控制箱“液泵离合”手柄，置“油泵I合”位，油泵I结合，输出工作压力油液；手柄置“油泵II合”位，油泵II结合，输出工作压力油液；。
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单作用径向柱塞液压马达典型结构
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宁波泰勒姆斯液压马达有限公司是宁波的一家比较有实力的液压马达，径向柱塞液压马达是宁波泰勒姆斯液压马达有限公司做的液压马达里面的一款主打的产品，这款产品具有很多的优点，是别的液压马达所不能替代的，这个径向柱塞液压马达在性能方面，动力方面，共有方面，功率方面等等，是很多的型机械进行传动的理想选择。
1)单作用径向柱塞液压马达
①单作用径向柱塞液压马达图1所示为单作用曲轴连杆式定量径向柱塞马达的结构，该马达采用轴配流。
马达的星形壳体4上有径向布置的圆柱形孔，孔端由缸盖7封闭。
柱塞6通过连杆5作用在曲轴（与偏心轮做成一体）3上。
曲轴安装在滚动轴承2和10上，并且通过十字形联轴器8带动配流轴12旋转。
配流轴安装在集流器9内，并由滚针轴承11支承。
连杆5的球头部分以及连杆与曲轴接触的支承面为液体静压轴承的形式，压力油由柱塞缸经小孔进入静压轴承。
此结构可减小承载最大的重要部件处的摩擦损失。
当高压油经集流器9和配流轴进人马达的柱塞缸时，柱塞通过连杆将力作用在曲轴上并使其旋转，从而驱动与马达连接的工作机构。
此种马达有单排和双排两种，每排有五个或七个柱塞。
图1单作用曲轴连杆式定量径向柱塞马达结构1-前盖；2，10-滚动轴承；3-曲轴；4-壳体；5-连杆6-柱塞，7-缸盖；8-十字形联轴器；9-集流器；11-滚针轴承；12-配流轴（配流转阀）
图2曲轴连杆式内曲线马达实物外形(JM12系列，启动高压油泵有限公司产品)
【图3 曲轴连杆式变量径向柱塞马达结构】图3所示为单作用曲轴连杆式变量径向柱塞马达结构。
通过改变偏心距使马达变量。
在曲轴上装有
小活塞2和大活塞3。
当小活塞腔通人控制油、大活塞腔通回油时，小活塞在压力油的作用下向上运动将偏心环1推至最大偏心位置，此时马达排量和输出转矩最大，转速最低。
若通过换向阀改变位置，使大活塞腔通入控制油、小活塞腔通回油时，大活塞在压力油的作用下向下运动将偏心环推至最小偏心位置，此时马达为小排量，在供油量相同的情况下，输出转速提高，而输出扭矩相应降低。
偏心距的改变可在马达运转中平稳进行；可利用马达本身压力油作控制油，省去了控制油源；这种马达可以和定量泵组合构成容积调速回路，有效地实现恒功率调速。
特别适合用于牵引绞车或驱动车辆的车轮。
图4所示为采用滑阀配流的单作用曲轴连杆式变量径向柱塞式马达结构。
马达的每个柱塞都用一个单独的配流滑阀1进行配流，并利用辅助偏心凸轮2使滑阀移动。
调速缸3、拉杆4和顶杆5组成排量调节机构。
当调速缸的活塞移动时，就带动拉杆向左或向右滑动，使顶杆向下或向上推，变更偏心环6的位置，即可改变偏心距，实现排量的调节。
②摆缸式径向柱塞马达图5所示为采用端面配流的摆缸式径向柱塞马达的结构。
压力油液从耳轴13进入柱塞缸内，工作中缸体绕耳轴摆动。
柱塞12与摆缸之间无侧向力作用，其间几乎没有磨损。
柱塞底部设计成静压平衡，柱塞与曲轴3之间通过滚动轴承11传力，这些措施都减小了传力过程中的摩擦损失，因而提高了马达的机械效率。
这种马达的液压机械效率，特别是启动状态，其液压机械效率可达0.90，因此，启动转矩很大。
此外，因采用端面配流技术，故大大减小了泄漏，提高了可靠性；活塞与摆缸之间采用塑料活塞环密封，能达到几乎无泄漏，从而也大大提高了容积效率。
此种马达的低速稳定性特别好，能在很低的转速下(小于1r/min)平稳运转。
调速范围也很大，速度调节比（最高与最低稳定转速之比）可达1000。
由于这种马达结构简单、设计合理、采用了负荷能力大的轴承，因而具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长和噪声低等优点，应用日益广泛。
图4滑阀配流的曲轴连杆式变量径向柱塞式马达结构
1-配流滑阀；2-辅助偏心凸轮；3-调速缸；4-拉杆；5-顶杆；6-偏心环
图5摆缸式径向柱塞式马达结构
1-静压腔；2-轴承；3-曲轴；4-轴封；5-本体6-球形柱塞支承；7-柱塞压环；8-壳体；9-配流器；10-端盖；11-滚动轴承；12 -柱塞；13 -摆缸耳轴
图6摆缸式定排量径向柱塞马达实物外形(MR/MRE型，德国博世一力士乐液压有限公司产品)
③静压平衡径向柱塞马达此种马达也称静力平衡马达，属于无连杆式马达，图6-35所示为其结构。
在马达的壳体4上有五个沿径向均布的柱塞缸（编号为I～V），五个柱塞2分别装在壳体的柱塞缸内。
这种马达取消了连杆，由套装在陆轴6的偏心轮1上的五星轮5起连杆作用。
五星轮的五个径向孔各嵌有一个压力环7，压力环的上端面与柱塞都开有对应的中间通孔。
曲轴6由一对圆锥滚子轴承8支承，其一端为外伸输出轴，另一端开有两个环形槽(C、D)分别与集流器10上进、回油口A、B相通，在曲轴中间的偏心轮上加工出两个切槽，两切槽分别通过曲轴上的轴向孔及环形槽而与进出油口A、B相通。
图7静压平衡径向柱塞马达
1-偏心轮；2-柱塞；3-弹簧；4-壳体；5-五星轮；6-曲轴；7-压力环；8-圆锥滚子轴承；9-配流套；10 -集流器；A，B-进、回油口；C，D-环形槽
宁波泰勒姆斯液压马达有限公司，科技带来强劲动力，品质靠事实说话。