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

M

M 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 M

M 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

tM

M 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 ηπ

η2∆== （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 pq

n 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。