3负流量控制国产中型挖掘机回转马达总成(川崎M5X130)结构原理分析

国产中型挖掘机回转马达总成结构原理分析

导读：

本篇章主要分析负流量控制的国产中型挖掘机的回转马达总成（川崎M5X130）的结构、工作原理、延时制动、回转晃动防止等功能。附有大量结构原理图、零部件分解爆炸图、局部液压回路分析图等。

1、回转马达总成概述

国产中型挖掘机回转总成是由回转马达和回转减速机两部分组成，是一种直轴式轴向柱塞马达，减速机为双级行星齿轮减速机，在结构上，减速机的上部兼做回转马达的安装法兰。

图1为该回转马达的结构图。

Ⅰ：液压马达部分；Ⅰ：减速机部分

1、2-回转晃动防止阀（防逆转阀、回转防颤阀）；3、4-回转过载阀；

5、6-补油单向阀；7、8-制动解除阀芯动、制动延时阀

AⅠB-马达主工作油管；PA、PB-测压管口；

M-过载补油管；DB-壳体排放管；

SH-制动解除阀芯换向先导油管；PG1-制动解除待油

图1 回转马达结构图

该机型使用的回转马达总成基本参数如表1所示。

表1 回转马达总成基本参数

型号川崎M5X130

马达排量（mL/r）121.6

回转溢流压力(MPa)24.5

回转制动延时时间（s）5～8

液压油温度范围（℃）-20～90

2、回转马达基本工作原理

对于作为直轴式轴向柱塞马达的回转马达而言，如图2所示，若主工作油液从配流盘5的A区进油，马达回油通过配流盘B区。则A口油液通过配流盘油区直接接触到对应柱塞的尾端面，遇负载后建压，在允许的负载压力下，直到能让马达工作。在马达工作过程中，实际为A口高压油作用于对应柱塞尾端面（如图所示），对应柱塞轴向产生力F。这一力F通过滑靴，分解成作用于斜盘1表面的垂直力F1和作用于轴上的径向力F2。斜盘反作用力也将对柱塞2产生径向力与轴向力，其中，径向力通过对应柱塞将力传递给缸体3而产生对于缸体及马达主轴的转矩，该转矩使马达缸体产生周向旋转力。因此，缸体带动输出轴以一定转速旋转。

1-斜盘；2-柱塞；3-缸体；4-主轴；5-配流盘；

A、B口：马达主工作油口

图2 马达基本工作原理图

实际该回转马达有9个柱塞，故总有接近一半的柱塞尾部始终处于配流盘压力油区，最终斜盘反作用于这些柱塞的力传递给马达缸体后，转化为持续的旋转力矩，而马达工作中的回油将通过配流盘另一油区持续通过B管路回油箱。

两工作油口A、B进、回油方向相反，则马达输出轴的旋转方向也相反。

由于斜盘角度是固定的，即马达排量不可变，则回转马达转速的变化取决于来自回转主换向阀芯所通过的液压油流量，流量越大，转速越大；马达输出轴最大转矩，取决于回转马达最大工作压力即其过载阀（或称安全阀）设定压力。

3、回转马达回路分析

1）回转马达总成工作原理描述

由前文关于操作手柄控制对应执行元件工作的分析可知，当动作回转操作手柄让回转马达主换向阀芯换向。

此时，如图3所示，SH有先导油作用于制动解除阀芯7的先导换向油口，则在PG1口待油的先导油液到达弹簧制动器10的制动腔，持续解除了回转马达弹簧制动器的机械制动。假使回转主换向阀芯的换向使得A（或B）管路进主油而B（或A ）管路接主回油。则A（或B）管路的主进油可经过回转晃动防止阀1（或2）瞬间节流沟通主回油管路B（或A），实现对主进油的液压冲击的缓冲作用。同时，A （或B）管路来油会进入马达9左侧（右侧）进油口，马达回油通过B（或A）管路回油箱，马达输出轴旋转并带动其行星轮减速机构11，继而使得马达总成输出轴齿轮与车架上回转齿圈啮合传动，整车上部车体相对于下部车体作右（或左）回转运动。此时，右（或左）回转A（或B）管路最大工作压力油并联在A（或B）管路的过载阀3（或4）调定（标定压力为24.5MPa）。

1、2-回转晃动防止阀（防逆转阀、回转防颤阀）；3、4-回转过载阀；

5、6-补油单向阀；7-制动解除阀芯；8-制动延时阀；

9-回转马达；10-弹簧制动器；11-减速机

AⅠB-马达主工作油管；PA、PB-测压管口；M-过载补油管；

DB-壳体排放管；SH-制动解除阀芯换向先导油管；PG1-制动解除待油

图3 回转马达总成液压回路

当回转由上述工作状态到制动状态，即操作手柄从操作状态到手柄中立状态。此过程中，回转主换向阀芯会从工作位恢复到中位状态，此时，制动解除阀芯SH管路通过主阀中位回油且马达两主工作油管路A、B被主阀中位封死。

SH管路回油，则制动解除阀芯10恢复到图3所示下位，弹簧制动器制动腔油液在制动弹簧和活塞的作用下沿制动解除阀芯下位及制动延时阀芯9向马达壳体回油，由于延时阀芯节流及减压口的存在，马达被缓慢制动，制动时间一般为8秒左右。

由于马达之前处于旋转工作状态，一旦马达两主工作油管A、B油路被切断，假使之前马达工作时，A（或B）管路进油，B（或A）管路接回油，则由于上车工作惯性，上车会继续向右（或向左）旋转，从而造成B（或A）管路高压，油液高压会通过回转晃动防止阀2（或1）及过载阀4（或2）实现对制动冲击油液载荷的

缓冲（由于回转晃动防止阀的存在，理论马达由于惯性只回摆一次（详见下文所述），而此时马达另一腔的空穴由A（或B）管路补油单向阀5（或6）通过与系统主回油油道相连的M管路补油。

2）回转制动解除及延时制动原理

a、回转制动解除原理

如图4所示，当SH口有油时，制动解除阀芯向右换向。在PG1口待油的先导4MPa压力油经过打开的制动解除阀芯到达马达弹簧制动器制动活塞11压力油作用油腔，使制动活塞客服制动弹簧9的机械力，使得分离片7（分离片为带有外齿的环形金属片，表面光滑，共4片，其外齿卡入马达壳体6的齿槽中）与摩擦片8（摩擦片为带有内齿的环形金属片，表面粗糙并附着耐磨材料，共3片，其内齿卡入马达缸体外缘的齿槽中）分离，马达缸体机械制动解除，此时马达在沟通了的主油下工作。

1-制动阀块；2-制动延时阀阀芯；3-制动延时阀弹簧；4-制动解除阀芯；5-

制动解除阀弹簧；

6-马达壳体；7-分离片；8-摩擦片；9-制动弹簧；10-马达缸体；11-制动活塞

图4 回转制动解除过程局部原理图

通过相关章节关于先导控制分析可发现，只要动作除行走以外的任意工作装置动作，即可解除回转机械制动。该功能主要是为了防止油缸类液压元件，在其驱动的结构件动作过程中的机械惯性可能造成回转机械制动器的损伤。

b、回转延时制动原理