第三章 液压马达.
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1
液压马达分类
• 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转 矩和转速，是液压系统的执行元件。 • 马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些 差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了 保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。 • 马达的分类： – ns＞500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达， 轴向柱塞马达 – ns＜ 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作 用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）
2
液压马达的符号
单向定量
单向变量
双向定量 输出参量
双向变量
马达的输入参量 流量 Q 压力 p
转矩 T 角速度 ω
3
液压马达的特性参数
• 工作压力与额定压力
– 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的 差值称为马达的压差Δp。 – 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。
– 输入马达的实际流量 qM＝qMt＋Δq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时， 达到要求 转速所需进口流量。 – 容积效率ηMv＝ qMt / qM＝ 1－ Δq / qM
确制动时，应另行设置防止滑转的制动器（机械）。
某些型式的液压马达必须在回油口具有足够的背压
才能保证正常工作。
16
液压缸
图形符号
• 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置， 17 它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。
A
液压缸（油 缸）主要用于实 现机构的直线往 复运动，也可以 实现摆动，其结 构简单，工作可 靠，应用广泛。
– 曲轴为输出轴。
– 配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进 油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连 续旋转。 10
• 排量公式 v =πd 2e z / 2
– d 为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；z 为柱塞数。
• 应用
– 结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋 转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮 或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速 稳定性较差。
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。
A
D
F
A
d
F
A
1 4
F
Q
伸出 P
单杆液压缸
v
v
Q 4
v
P
Q
P
双杆液压缸 缩回3.4摆动液压缸
5
结构特点 进出油口相等，有 单独的泄油口； 为减少摩擦力矩， 采用滚动轴承； 为减少转矩脉动， 齿轮马达齿数较多。
齿轮马达
应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较 大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点变化而变化，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。
15
液压马达的工作特点
马达应能正、反运转，因此，就要求液压马达在设
计时具有结构上的对称性。
当液压马达的惯性负载大、转速高，并要求急速制
动或反转时，会产生较高的液压冲击，应在系统中设 置必要的安全阀或缓冲阀。
内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进
行制动时，仍会有缓慢的滑转，所以，需要长时间精
6
叶片马达
结构特点
进出油口相等，有单独的
泄油口； 叶片径向放置，叶片底部 设置有燕式弹簧； 在高低压油腔通入叶片底 部的通路上装有梭阀。
应用
转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的 换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、 转速高、机械性能要求不严格的场合。
7
轴向柱塞马达
4
• 流量与容积效率
ห้องสมุดไป่ตู้
• 排量与转速 – 排量V为ηMV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。 – 转速 n ＝ qMt/ V ＝ qMηMV / V • 转矩与机械效率 – 实际输出转矩 TM＝TMt-ΔT – 理论输出转矩 TMt＝Δp VηMm/ 2π – 机械效率ηMm＝TM/TMt • 功率与总效率 – ηM＝ PMo/ Pmi＝T 2πn/ Δp qM＝ ηMvηM 式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。
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”。
– 采用静压支承或静压平衡后最低转速可达
3 r/min。
11
低速大扭矩马达 多作用内曲线径向柱塞马达
12
• 结构原理 – 壳体内环由x 个导轨曲 面组成，每个曲面分为 a、b两个区段； – 缸体径向均布有z 个柱塞 孔，柱塞球面头部顶在 滚轮组横梁上，使之在 缸体径向槽内滑动 ； 柱塞、滚轮组组成柱塞组件， a段导轨对柱塞组件的 法向反力的切向分力对缸体产生转矩；
V
F p1 Q d p2
p p1 p2
压力p 流量Q
作用力F 速度V 液压缸
液压功率
机械功率
液压缸的输入量是液体的流量和压力，
输出量是速度和力。
18
液压缸的类型及特点
液压缸的分类 按供油方向分：单作用缸和双作用缸。
按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。
1 2 3 4 1 2 3
按结构形式：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。
结构特点 应用
轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。 配流盘为对称结构。
作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转 矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转 8 矩越大，转速越低。
低速大扭矩马达 单作用连杆型径向柱塞马达
9
• 结构原理
– 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞 缸。 – 柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外 圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作 用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。 另外部分柱塞缸与回油口相通。
液压马达分类
• 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转 矩和转速，是液压系统的执行元件。 • 马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些 差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了 保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。 • 马达的分类： – ns＞500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达， 轴向柱塞马达 – ns＜ 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作 用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）
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液压马达的符号
单向定量
单向变量
双向定量 输出参量
双向变量
马达的输入参量 流量 Q 压力 p
转矩 T 角速度 ω
3
液压马达的特性参数
• 工作压力与额定压力
– 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的 差值称为马达的压差Δp。 – 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。
– 输入马达的实际流量 qM＝qMt＋Δq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时， 达到要求 转速所需进口流量。 – 容积效率ηMv＝ qMt / qM＝ 1－ Δq / qM
确制动时，应另行设置防止滑转的制动器（机械）。
某些型式的液压马达必须在回油口具有足够的背压
才能保证正常工作。
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液压缸
图形符号
• 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置， 17 它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。
A
液压缸（油 缸）主要用于实 现机构的直线往 复运动，也可以 实现摆动，其结 构简单，工作可 靠，应用广泛。
– 曲轴为输出轴。
– 配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进 油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连 续旋转。 10
• 排量公式 v =πd 2e z / 2
– d 为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；z 为柱塞数。
• 应用
– 结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋 转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮 或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速 稳定性较差。
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。
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• 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。
A
D
F
A
d
F
A
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F
Q
伸出 P
单杆液压缸
v
v
Q 4
v
P
Q
P
双杆液压缸 缩回3.4摆动液压缸
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结构特点 进出油口相等，有 单独的泄油口； 为减少摩擦力矩， 采用滚动轴承； 为减少转矩脉动， 齿轮马达齿数较多。
齿轮马达
应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较 大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点变化而变化，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。
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液压马达的工作特点
马达应能正、反运转，因此，就要求液压马达在设
计时具有结构上的对称性。
当液压马达的惯性负载大、转速高，并要求急速制
动或反转时，会产生较高的液压冲击，应在系统中设 置必要的安全阀或缓冲阀。
内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进
行制动时，仍会有缓慢的滑转，所以，需要长时间精
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叶片马达
结构特点
进出油口相等，有单独的
泄油口； 叶片径向放置，叶片底部 设置有燕式弹簧； 在高低压油腔通入叶片底 部的通路上装有梭阀。
应用
转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的 换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、 转速高、机械性能要求不严格的场合。
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轴向柱塞马达
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• 流量与容积效率
ห้องสมุดไป่ตู้
• 排量与转速 – 排量V为ηMV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。 – 转速 n ＝ qMt/ V ＝ qMηMV / V • 转矩与机械效率 – 实际输出转矩 TM＝TMt-ΔT – 理论输出转矩 TMt＝Δp VηMm/ 2π – 机械效率ηMm＝TM/TMt • 功率与总效率 – ηM＝ PMo/ Pmi＝T 2πn/ Δp qM＝ ηMvηM 式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。
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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”。
– 采用静压支承或静压平衡后最低转速可达
3 r/min。
11
低速大扭矩马达 多作用内曲线径向柱塞马达
12
• 结构原理 – 壳体内环由x 个导轨曲 面组成，每个曲面分为 a、b两个区段； – 缸体径向均布有z 个柱塞 孔，柱塞球面头部顶在 滚轮组横梁上，使之在 缸体径向槽内滑动 ； 柱塞、滚轮组组成柱塞组件， a段导轨对柱塞组件的 法向反力的切向分力对缸体产生转矩；
V
F p1 Q d p2
p p1 p2
压力p 流量Q
作用力F 速度V 液压缸
液压功率
机械功率
液压缸的输入量是液体的流量和压力，
输出量是速度和力。
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液压缸的类型及特点
液压缸的分类 按供油方向分：单作用缸和双作用缸。
按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。
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按结构形式：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。
结构特点 应用
轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。 配流盘为对称结构。
作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转 矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转 8 矩越大，转速越低。
低速大扭矩马达 单作用连杆型径向柱塞马达
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• 结构原理
– 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞 缸。 – 柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外 圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作 用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。 另外部分柱塞缸与回油口相通。