第4章 液压马达与液压缸.

第四章液压马达与液压缸

液压马达和液压缸总称液动机或液压执行机构，其功用是将液压泵供给的液压能转变为机械能输出，驱动工作机构做功。二者的不同在于：液压马达是实现旋转运动，输出机械能的形式是扭矩和转速；液压缸是实现往复直线运动（或回转摆动），输出机械能的形式是力和速度（或扭矩和角速度）。液压马达又称油马达，液压缸又称油缸

第一节液压马达

一、概述

(一) 液压马达的基本工作原理

液压马达和液压泵一样，都是依靠密封工作容积的变化实现能量的转换，同样具有配流机构。液压马达在输入的高压液体作用下，进液腔由小变大，并对转动部件产生扭矩，以克服负载阻力矩，实现转动；同时马达的回液腔由大变小，向油箱（开式系统）或泵的吸液口（闭式系统）回液，压力降低。对于不同结构类型的液压马达，其扭矩产生的方式也不一样，这将在后续内容中介绍。

从理论上讲，除阀式配流的液压泵外（具有单向性），其他形式的液压泵和液压马达具有可逆性，可以互用。实际上，由于使用目的和性能要求不同．同一种形式的泵和马达在结构上仍有差别。

液压马达的分类依据与液压泵相同。除此以外，还可按转速的大小将马达分为高速和低速两大类。一般认为，额定转速高于500 r/min 的属于高速马达，低于500 r/min的属于低速马达。

高速马达常用的结构形式有齿轮式、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，调速和换向灵敏度高，输出扭矩较小，故又称高速小扭矩马达。低速马达主要的结构形式有各种径向柱塞式马达和行星转子式摆线马达。其主要特点是排量大、体积大、转速小，因此可直接与工作机构连接，而不需要减速装置，使传动机构大大简化，这类马达输出扭矩很大，故又称低速大扭矩马达。

(二) 液压马达的基本性能参数

液压马达的性能参数有压力、输入流量、排量、扭矩、功率和效率等，而基本参数是排量、扭矩和转速。

1．排量

液压马达排量的含义与液压泵的排量相同。排量是液压马达工作能力的重要标志，在相同功率的条件下，马达排量不同，则输出参数—扭矩和转速的大小也不同，高速小扭矩马达的排量小，而低速大扭矩马达的排量大，这将在下述关系式中清楚地看到。

2．扭矩

液压马达输入功率为s pQ ∆，输出功率为12nM π，若不考虑损失，

则二者必然相等，由此可得出马达的理论输出扭矩1M 为

122s pQ pq M n ππ

∆∆=

= (4一1) 考虑功率损失，则马达的实际输出扭矩s M 为

2s j pq M ηπ

∆= (4一2) 式中 p ∆——液压马达进出口压力差； q ——液压马达的理论排量；

s Q ——液压马达的实际输入流量；

j η——液压马达的机械效率

3．转速

液压马达的理论输出转速1n

1s Q n q

= (4一3) 考虑容积损失，则马达的实际输出转速s n 为 s s r Q n q η=

(4一4) 式中 r η——液压马达的容积效率

4.效率

1)容积效率r η

容积效率等于液压马达理论输入功率1()pQ ∆与实际输入功率()s pQ ∆之比，即

1r s

Q Q η= (4一5) 式中 1Q —液压马达的理论输入流量。

容积效率直接影响马达的制动性能。如果容积效率低，即泄漏大，则制动性能就差，在负载作用下，马达要反转

2)机械效率j η

机械效率等于液压马达的实际输出功率(2)s nM π与理论输出功率1(2)nM π之比，即

1

s j M M η= (4一6) 机械效率直接影响马达的启动性能，如果机械效率高，即摩擦阻力小，就可增大马达的启动扭矩。

3)总效率η

总效率等于液压马达的实际输出功率(2)s nM π与实际输入功率

()s pQ ∆之比，即

r j ηηη= (4一7)

二、高速小扭矩液压马达

(一) 齿轮式液压马达

齿轮马达的基本结构与齿轮泵相同。如图4一1所示，两齿轮的啮合点为k ，齿轮1O 与输出轴相连，不参加啮合的齿谷，其两侧齿廓所

受的液压作用力大小相等，方向相反，互相平衡。参加啮合的齿谷中，齿面ka 所受的液压作用力将对齿轮1O 产生逆时针扭矩；齿面cd 和kd 大小不等，其液压作用力的差值对齿轮2O 产生顺时针扭矩，并通过啮

合点传递到齿轮1O 上。所以马达的输出轴扭矩是两个齿轮产生扭矩之

和，实现旋转运动。

为适应正反转的要求，马达的进出油口大小相等，位置对称，并有单独的泄漏口。

(二) 叶片式液压马达

叶片马达和叶片泵一样分为单作用和双作用两种类型。如图4一

2(a)所示，位于进液腔的叶片两侧，所受的液压力相同，其作用相互平衡；而位于过渡密封区的叶片1，一侧承受进液腔高压液体的作用，另一侧为低压，产生扭矩，叶片2也将产生反向扭矩。由于叶片1的承压面积大，所以使转子逆时针转动，输出扭矩和转速。双作用叶片马达的工作原理与单作用相同。单作用叶片马达可以制作成变量马达，而双作用只能为定量马达。

为适应马达正反转要求，叶片均径向安放，为防止马达启动时（离心力尚未建立）高低压腔串通，必须考虑径向间隙的初始密封问题，即应采用可靠措施（常用弹簧）使叶片始终伸出贴紧定子，另外在向叶片底槽通人压力液的方式上也与叶片泵不同。

(三) 轴向柱塞式液压马达

轴向柱塞马达是一类相当重要的高速马达，同泵一样适于在高压系统中使用，它也分为斜盘式和斜轴式两种。现以斜轴式为例分析其

工作原理（图4一

3）。

柱塞位于马

达进液区的柱塞

孔内，液压力推动

柱塞和连杆，其作

用力F沿连杆方向

传至马达输出轴

和传动盘上。F的

轴向分力

F由止

c

推轴承所承受，径

向分力

F和力臂R

r

形成了扭矩，使传动盘转动，连杆又拨动缸体转动。马达输出轴的扭矩是位于进液区的各个柱塞所产生的扭矩之和。由于转动过程中位于进液区的柱塞数不断变化，力臂R也在不断变化，所以马达的瞬时扭矩是脉动的。

斜盘式轴向柱塞马达的工作原理与斜轴式类似。

由于马达要正反转，所以配流盘的过渡密封区应采用对称布置，其他部分的结构与同类型的泵基本相同

在液压系统工作中，液压马达首先直接承受来自负载的冲击．在耐冲击方面斜轴式轴向柱塞马达具有明显的优点。

三、行星转子式摆线马达

这是一种以体积小、扭矩大为特点的新型马达，近几年来得到较大的发展和推广应用，国产MG系列采煤机和ELMB型掘进机就采用这种马达，以按转速分类的习惯仍将其划归低速类。