第四章 液压马达

（单位：mL/r）
·· ，10，12.5，（14），16，（18），20， ·· ··
（22.5），25，（28），31.5，（35.5），40，
·· ，4000，（4500），5000，（5600）， ·· ·· 6300，（7100），8000，9000， ··。 ·· ··
例 题
【例1】如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的
Crisscross Coupling 十字联轴节
Saddle surface 马鞍形面 (hydraulic bearing)(静压支承) Ball articulated球铰(hydraulic bearing) Reciprocate in radial 径向往复伸缩
Cylinder缸室
Fig. 4-5 曲柄连杆马达工作原理
qMt = VM·M （VM:马达排量） n
qM ——实际流量
Δp ——马达进、出口压差
（ 而泵的容积效率ηpv= q/qt ）
Mechanical efficiency 机械效率ηMm 除泄漏外的各种损失都归之为机械损失。 ηMm = PMo /(qMt·Δp） = TMo·ω/(TMt·ω)= TMo/TMt 式中：PMo——马达输出功率 TMt ——理论输出扭矩 TMo ——实际输出扭矩
推 推
→ 活塞 → 连杆 → 曲轴偏心圆表面
推
液压力的合力通过偏心圆几何中心，对曲轴 回转中心产生力矩。
Specialties 特点


High torque, low speed 低速大扭矩
Stable low speed 低速稳定 Unbalanced radial force 径向力不平衡
Gear motors 齿轮马达
External gear pump 外啮合齿轮马达 Fig. 4-4 Similar to gear pump，differences： 与齿轮泵类似，区别：
Leakage oil to tank separately
泄漏油单独回油箱
Same size for the inlet and outlet ports
ω ——马达输出角速度
（泵的机械效率ηpm= Tt /T）
Overall efficiency 总效率ηM ηM= PMo/PMi=ηMv·Mm η 式中：PMi——马达输入功率
(ηp=ηpv·pm) η
Output torque 输出扭矩 TMo TMo =Δp · M· Mm/(2π) V η （可由 2π·nM· Mo =Δp ·Mt·Mm 推导出） T q η qMt= VM·M n Motor revolution 马达转速 nM nM = qM·Mv/VM η Output power 输出功率 PMo PMo = qM·Δp·M= TMo·ω= TMo· η (2π)·M n （而泵的输出功率 Ppo= p· q）
Classification 分类
According to structures 按结构形式不同
Gear, vane and piston types 齿轮、叶片和柱塞式
According to delivery types 按排量是否可调
Fixed and variable delivery motors
定量马达和变量马达
According to working performances 按输出参数 High-speed and lower-speed large torque motors 高速马达和低速大扭矩马达
Graph symbols of motor 马达图形符号
Fixed
定量马达
Variable
Fig. 3-5
Operating principle 工作原理 Fig.4-5

High pressure pushes rod by piston to produce
torque on cam。
高压油推柱塞外伸对凸轮(输出轴)产生扭矩。

Cam pushes pistons in low pressure area by rod to drain low pressure oil into tank。 偏心轮通过连杆推柱塞使低压油排出。 压力油
液压马达输出转矩TM
Vm p mm 10 10 10 0.5 10 0.9 TM 2 2 13.6 N m
6 6
液压马达输出功率Pom
P om
1174 5 . 2 nM TM Байду номын сангаас2 13.6 60 1674（W )
3 马达转速 n m 的范围；
4 液压系统的最大输入功率 P i。
解：1 泵的输出流量
qp= np·Vp·ηpv = 1450÷60×40×10 -6×0.9 = 8.7×10-4（m3/s）= 52.2 L/min 2 马达的最大进口压力 pm 马达的负载扭矩恒定，因此当马达排量调至 最小时，在马达进出口两端具有最大的压力降。

Structure 构造 1. Piston 柱塞 (reciprocates in radial)
2. Cylinder block 缸体 (stationary) 3. Roller 滚轮 (rolls on cam)
4. Rotating valve 配油轴 (runs) 5. Inlet port 进口 6. Outlet port 出口
输出压力 pp＝10MPa，排量 Vp＝10mL/r，转
速 np＝1450r/min，容积效率ηpv＝0.9，机械 效率ηpm＝0.9，液压马达排量 Vm＝10mL/r， 容积效率ηmv＝0.9，机械效率ηmm＝0.9，泵 出口与马达进口间管道压力损失为0.5MPa， 其它损失不计，试求：
（1）液压泵的驱动功率 Pip；
叶片泵 叶片马达
转子两侧环形槽内装有 起动弹簧 没有起动弹簧 扭力弹簧，使叶片始终顶紧 定子，保证起动密封。 叶片安装 叶片前倾或后倾 径向放置，以适应正、反转 叶片根 叶片根部不一定 保证叶片根部始终通压力油 部油压 通高压油 泄漏油的 内部回油 外部回油 回油方式 进、出油 进油口口径≥ 进油口、出油口一样大。 口口径 出油口口径
7. multi-lobed cam 多曲轨面(turns)

Operating principle 工作原理 Pressure oil pushes roller by piston against curve surface to produce torque driving cam running 压力油推滚轮驱动轨道旋转 Specialties 特点
B. 与作泵时转向相反
C. 转向无法确定
D. 根本转不起来
Radial piston motors 径向柱塞马达(Low-speed motors)
Single-acting connecting rod type 曲柄连杆马达
Structure 结构 Pintle 配油轴 Crank shaft 偏心轮 Rod 连杆 Piston 柱塞
弹簧保证叶片与定子内表面接触 Zero vane angle for two direction running 叶片零度安装便于双向旋转
Pressure oil is led to vane bottom to keep the vanes touch with stator surface tightly
进、出油口大小相同
Fig. 4-4
Operating principle 工作原理
由于受压力油作用的齿面面积不同而产生
转矩。
Specialties 特点
与齿轮泵类似，多用于转速高、扭矩小的
场合。
【课堂练习】
外啮合齿轮泵作马达用，原进油口改作出油口， 原出油口改作进油口，则马达的转向（ A. 与作泵时转向相同 ）。 B
【例2】图示系统中，已知泵的排量Vp＝40 mL/r，转
速 np=1450 r/min，机械效率和容积效率均为
0.9；变量马达的排量范围为 Vm＝40 ~ 100
mL/r，机械效率和容积效率为0.9，马达的负
载扭矩 Tm＝ 40 N· m。不计管 道损失，试求：
1 泵的输出流量 q p；
2 马达最大进口压力 p m；
Vane motors 叶片马达
Double-acting vane motor 双作用叶片马达 Fig. 4-3 Similar to vane pump，differences:
Springs used to push vane touches with stator inner surface
压力油引入叶片底部确保叶片紧贴定子内表面
Fig. 4-3
Operating principle 工作原理
压力油作用在过渡区叶片上的面积不同，
产生力矩推动转子带动输出轴旋转。 Specialties 特点 体积小，惯性小，动作灵敏，但泄漏较大。 适用于转矩低、转速高、要求动作灵敏 的场合。
叶片泵和液压马达比较表
变量马达
Single
Double
双向定量马达
双向变量马达
2. Operating principle of hydraulic motors
马达工作原理 Axial piston motors 轴向柱塞马达 Swash plate axial piston motor Fig. 4-2 斜盘式轴向柱塞马达
（2）液压泵输出功率 Pop
P ppqp 10106 145010106 0.9 60 2175 W op
（3）液压马达输出转速 nM
nM q pmv Vm 1450 10 106 0.9 0.9 11745( rpm) . 6 10 10


Radial force balanced 径向力平衡 Fine low speed performance 低速稳定性好
High request for cam manufacturing 内曲面轨道制造难度大 Working safely and reliable 工作安全可靠
泵和马达的排量标准系列
p q
Motor 马达
T n
把液压能变为机械能，输出扭矩 T 与转速 n。
Characteristic parameters 性能参数 Volumetric efficiency 容积效率ηMv 指经容积损失后的功率与损失前的功率之比。
ηMv= qMt·Δp/(qM·Δp)= qMt /qM
式中：qMt ——理论流量
（2）液压泵的输出功率 Pop；
（3）液压马达的输出转速 nM、转矩 TM和输出
功率 Pom。
解：
（1）液压泵驱动功率 Pip p p qp p pn pVp pv 10 106 1450 0.9 10 106 Pip 2685 W op pv pm 0.9 0.9 60
滑靴结构
Structure and operating principle
构造与工作原理 结构：与泵相同，反用即为马达。 工作原理：柱塞在压力油作用下外伸紧压在斜盘 上，斜盘对柱塞的反作用力垂直于斜 盘表面，其轴向分力Fx 与柱塞所受的 液压推力相平衡，径向分力Fy 使每个 高压区的柱塞对缸体中心产生转矩。
High stress on two side of rod 连杆两端接触应力大
Low mechanical efficiency in low speed starting 低速启动效率低
Incurve multiple-acting radial piston motors 多作用内曲线径向柱塞马达 Fig. 4-6
Chapter 4 Hydraulic Actuators
液压执行元件
4.1 Hydraulic Motors
液压马达
4.2 Hydraulic Cylinders
液压缸
4.1 Hydraulic Motor 液压马达
1. Introduction
Functions 作用 Transfer hydraulic energy into mechanical energy。