液压维修第4章 液压马达的故障排除与维修

第4章 液压马达的故障排除与维修4.1 液压马达的概述4.1.1 液压马达的作用和分类从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。

因为它们具有同样的基本结构要素——密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。

但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。

首先，液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求因此它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承；其次，液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。

由于存在着这些差别，使得液压马达和液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。

液压马达按其结构来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式等几种。

按液压马达的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，调节（调速及换向）灵敏度高。

通常高速液压马达输出转矩不大，所以又称为高速小转矩液压马达。

低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低（有时可达每分钟几转甚至零点几转），因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。

4.1.2 液压马达的性能参数1.液压马达的容积效率和转速在液压马达的各项性能参数中，压力、排量、流量等参数与液压泵同类参数有相似的含义，其原则差别在于：在泵中它们是输出参数，在马达中则是输入参数。

在不考虑泄漏的情况下，液压马达每转所需要输入的液体体积称为液压马达的排量M V ，在不考虑泄漏的情况下，单位时间所需输入的液体体积称为液压马达的理论流量tM q 。

即真正转换成输出转速所需的流量。

则M M tM n V q = （3—1） 但由于液压马达存在泄漏，故实际所需流量应大于理论流量。

设液压马达的泄漏量为q ∆，则实际供给液压马达的流量为q q q tM M ∆+= （3—2） 液压马达的容积效率VM η为理论流量tM q 比实际流量M q ，即MM M M tM VM q n V q q ==η （3—3） 液压马达的转速M n 公式为VM MM M V q n η= （3—4） 衡量液压马达转速性能好坏的一个重要指标是最低稳定转速，它是指液压马达在额定负载下不出现爬行（抖动或时转时停）现象的最低转速。

在实际工作中，一般都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。

2.液压马达的机械效率和转矩因液压马达存在摩擦损失，使液压马达输出的实际转矩M T 小于理论转矩tM T ，设由摩擦造成的转矩损失为M T ∆，则M tM M T T T ∆-=，液压马达的机械效率mM η为实际输出转矩M T 与理论转矩tM T 的比值，即tMM mM T T =η （3—5） 则液压马达的输出转矩表达式为mM M mM tM M pV T T ηπη2∆== （3—6） 式中p ∆是液压马达进、出口处的压力差。

3.液压马达的总效率液压马达的总效率为液压马达的输出功率M o P 与液压马达的输入功率iM P 之比，即 mM VM M iM M o M pqn T P P ηηπη===2 （3—7） 由上式可知，液压马达的总效率等于液压马达的容积效率VM η与液压马达的机械效率mM η的乘积。

4.2 齿轮式液压马达的故障排除与维修4.2.1 简介齿轮马达具有与齿轮泵相类似的优点，例如结构简单、体积小、质量轻、价格低等。

其缺点效率低、启动性差、输出转速脉动严重，故其应用较少。

图4—1所示为齿轮马达工作原理图。

P 为两齿轮啮合点，齿高为h ，啮合点P 到齿根距离分别为a 和b 。

由于a 和b 都小于h ，所以压力油P 作用在齿面上时，两个齿轮就分别产生了作用力()PB h a -和()PB h b -（P 为输入压力，B 为齿宽），使两齿轮按图示方向旋转，并将油排至低压腔。

图4—1 齿轮马达工作原理齿轮马达与齿轮泵的结构也很类似。

图4—2所示为CM-FA/FC 型中高压齿轮马达外形图，图4—3所示为CM －F 型齿轮马达外形图，图4—4所示为CM F -型齿轮马达的结构图，它的结构与CB F -系列的齿轮泵基本相同，但由于液压马达的工作特点，它们还有差别，主要表现在：马达的进出油孔径相同，以适应正、反转；有单独的外泄油口，需直接回油箱；没有轴向间隙补偿机构，使用固定的轴向间隙（但现已有采用轴向间隙自动补偿的齿轮马达）。

它和齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性差，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。

图4—2 CM-FA/FC 型中高压齿轮马达 图4—3 CM －F 型齿轮马达图4—4 CM F -型齿轮马达的结构齿轮马达在工程机械、农业机械和林业机械上有所应用。

国内液压马达工作压力一般＜10MPa ，扭矩在17.4～112.N m ，转速在1800rpm 左右。

其型号有CM C -型、CM D -型、CM E -型、CM F -型等渐开线齿形马达，还有YMC 型摆线齿形内啮合液压马达等。

4.2.2 齿轮马达常见故障与排除方法1.液压马达的转速降低，输出转矩降低（1）产生的原因①液压泵供油量不足。

液压泵因磨损轴向和径向间隙增大，内泄漏量增大；液压泵电机转速与功率不匹配等原因，造成输出流量不足，进入液压马达的流量和压力不够。

②液压油黏度过小，致使液压系统各部分内泄漏增大。

③液压系统调压阀（例如溢流阀）调压失灵压力上不去，各控制内泄漏量大等原因，造成进入液压马达的流量和压力不够。

④液压马达本身的原因。

如CM型液压马达的侧板和齿轮两侧面磨损拉伤，造成高低压腔之间内泄漏量大，甚至串腔；YMC型摆线齿形内啮合液压马达由于没有间隙补偿，转子与定子以线接触进行密封，且整台液压马达中的密封线长，因而引起泄漏，效率低。

特别是当转子与定子接触线因齿形精度差或者拉伤时，泄漏更为严重，造成转速下降，输出扭矩降低。

⑤工作负载较大，转速降低。

⑥液压系统的其它元件故障。

（2）排除的方法①排除液压泵供油量不足的故障。

例如清洗滤油器，修复液压泵，保证合理的轴向间隙，更换能满足转数和功率要求的电机等。

②选用合适黏度的液压油。

③排除各控制阀故障。

重点是检查溢流阀，应检查其调压失灵的原因，针对性采取措施排除其故障。

④对液压马达的侧板和齿轮两面研磨修复，并保证装配间隙，即液压马达体也要研磨掉相应的尺寸。

⑤检查负载过大的原因，并排除之。

⑥逐一检查采取相应措施。

2.液压马达的噪声大，且振动和发热（1）产生的原因①液压马达齿形精度不高或啮合接触不良。

②液压马达内部零件损坏。

③液压马达轴向间隙过小。

④液压马达齿轮内孔与端面不垂直或液压马达前后端盖上两孔不平行。

⑤液压油黏度过高或过低。

⑥滤油器因污物堵塞。

⑦泵进油管接头漏气。

⑧油箱液面太低。

⑨液压油老化，消泡性能差等原因，造成空气泡进入液压马达内。

（2）排除的方法①更换齿轮或对研修整，也可采用齿形变位的方式来降低噪声。

②更换损坏的零件，如滚针轴承、轴颈等。

③研磨侧板或齿轮端面，增大轴向间隙，但轴向间隙不得大于技术要求。

④更换不合格产品。

⑤更换合适黏度的液压油。

⑥清洗滤油器，减少液压油的污染。

⑦泵进油管接头拧紧，密封破损的予以更换。

⑧添加液压油至油箱规定液面位置。

⑨液压油污染老化严重的予以更换等。

3.液压马达的油封漏油（1）产生的原因①泄油管的压力高，造成油封漏油。

②油封破损，轴颈拉伤。

（2）排除的方法①泄油管单独接油箱，而不要共用液压马达回油管路；清洗泄油管，去除堵塞物。

②油封破损的应更换油封；研磨修复轴，避免再次拉伤。

4.2.3 齿轮马达的维修齿轮马达的主要零件修理方法基本上与齿轮泵的修理方法相同，可参照进行。

4.2.4 齿轮马达的使用注意事项齿轮液压马达在使用过程中应注意以下几点：⑴齿轮液压马达输出轴与执行元件间的安装采用弹性联轴器，其同轴度误差不得大于0.1mm，采用轴套式联轴器的轴度误差不得大于0.05mm。

⑵齿轮液压马达泄油口的背压不得大于0.05MPa。

⑶齿轮液压马达工作介质推荐使用46号液压油或其他运动黏度（25～33）×10-6㎡/s （50℃时）的中性矿物油。

4.3 叶片式液压马达的故障排除与维修4.3.1 叶片式液压马达简介常用的叶片式液压马达为双作用式，现以双作用式叶片液压马达来说明其工作原理。

图4—5所示为叶片式液压马达的工作原理图。

1～8.叶片图4—5 叶片马达的工作原理图当压力油通入压油腔后，叶片2和6两侧面均受高压油的作用，由于作用力相等，因此互相抵消不产生转矩。

叶片1、3（或5、7）上，一侧受高压油作用，另一侧处于回油腔受低压油的作用，因此每个叶片的两侧受力不平衡。

故叶片3、7产生顺时针旋转的转矩，而1、5产生逆时针旋转的转矩。

由于叶片3、7伸出的面积大于叶片1、5伸出的面积，因此作用于叶片3、7上的总液压力大于作用于叶片1、5上的总液压力，于是叶片3、7产生顺时针旋转的转矩大于1、5产生逆时针旋转的转矩。

这两种转矩的合成就构成了转子沿顺时针方向旋转的转矩。

回油腔中油液的压力低，对叶片的作用力很小，产生的转矩可忽略不计。

因此转子在合成转矩的作用下顺时针方向旋转。

若改变输油方向，则液压马达反向。

叶片式液压马达的输出转距与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。

由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。

为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通入叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通入后能正确启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。

叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适应的换向频率较高。

但泄漏较大，低速工作时不稳定，因此，叶片马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。

叶片马达的工作压力一般为0.7～17.5MPa，转速最低为50～150rpm，最高为100～3000rpm，容积效率为85～95％，总效率为70～85％，使用寿命3000～6000小时。

图4—6所示为YM型叶片式马达，它目前用于齿轮磨床、自动线及随动系统中，工作压力6 MPa，转速可达2000 rpm，输出扭矩11～72N.m.。