马达原理结构 PPT

船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 11 ]
脉动率和爬行现象：
由于偏心轮在不同的转角时，进油的缸数和每个柱塞的瞬时速 度在变化，故马达的瞬时排量随转角而脉动；在工作油压既定 时，瞬时扭矩也随转角脉动。连杆式马达的扭矩脉动率：
M
M max M min Mm
(4)零件数目较多，对工艺和材料的要求较高，尤其是内曲线 部分受柱塞滚轮的较大压力，表面处理的要求高。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 23 ]
五、叶片式液压马达 1.结构和工作原理 叶片式马达和叶片泵的区别： (1)马达必须有叶片压紧机构，保证起动； (2)泵单向转动，马达双向转动； 马达叶片径向放置，叶片顶端左右对称； 主油口口径相同； 内泄露油有单独通油箱的泄油管； 叶片根部和压力侧板背面与压力油腔相通；
Mmax-最大扭矩； 五缸：M=7.5%
Mmin-最小扭矩； Mm-平均扭矩；
七缸：M=2.8%
由于瞬时排量是脉动的，因此当负载扭矩不变时，马达的工作 油压便会脉动。而当供油流量不变，若马达转速较低、惯性较 小时，转速则会脉动。液压马达在工作转速过低时出现的时快 时慢，甚至时动时停的现象称为爬行现象。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 4]
对性能参数的分析：
n 60 QMv
qM
ntv
M M tm pqMM / 2
排量qM较大时，扭矩M大，转速n低：低速大扭矩液压马达。 排量qM较小时，扭矩M小，转速n高：高速小扭矩液压马达。
低速：n<500r/min；
六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理
手柄处于右位： A进油，A、B回油， 轻载高速。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 22 ]
3.主要特点
(1)选用合适的导轨曲面，能使瞬时进油量保持不变，扭矩脉 动率理论值为零，最低稳定转速可达0.5r/min左右。
配油轴上的配油窗口数目等于导轨曲面段数2。 要求0.5-1.0MPa回油背压防止排油段滚轮脱离导轨。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 20 ]
2.变量方式
用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速。
第八章 液压元件和液压油
[ 18 ]
四、内曲线式液压马达 1.结构和工作原理
1-输出轴 2-壳体 3-缸体 4-柱塞 5-横梁 6-滚轮 7-端 盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈
每个油缸的作用次数=导轨曲面段数K。
导轨曲面上应有一段圆弧，以防困油现象。
偏心销8用于微调，以弥补制造和安装误差。
(2)瞬时排量均匀性比连杆式好，故扭矩脉动率比连杆式小(五 缸式为4.9%)，最低稳定转速为2r/min左右。
(3)
(4)连杆式相比，五星轮所需空间较大，在排量相同时外形尺
(5)侧向力较大，一般为同参数连杆式马达的7～14倍，使缸壁 磨损加剧。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
专门设计的低速大扭矩液压马达：
连杆式
径向柱塞式 五星轮式
叶片式
内曲线式
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 2]
一、液压马达的性能参数
1.转速(★★★)
理论转速：nt
60
QM qM
实际转速：n
60
QMv
qM
ntv
2.扭矩(★★★)
r/min r/min
Marine Auxiliary Machinery
2.结构
第八章 液压元件和液压油 [ 6]
1-曲轴 2-油封 3、7-轴承 4-壳体盖 5-壳体 6-抱环 8-配流壳体 9-十字滑 块 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端盖 13-调整垫片 14-密封环 15-调整环垫 16-连杆 17-球承座 18-活塞 19、22密封圈 20-油缸盖 21-活塞环 23-弹性 挡圈 24-过滤帽 25-节流器
马达在额定负载下不出现爬行现象的最低工作转速称为最低稳 定转速。改进后的连杆式马达最低稳定转速可低达2-3r/min。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 12 ]
3.变量方法
马达排量：qM=0.5d2ez e-偏心距；z-柱塞数；d-柱塞直径。 转速：n=60QMv/qM 调节e，可改变n。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 24 ]
叶片式液压马达实例(IHI、三作用、中低压)：
带弧形挺杆的三作用叶片式马达
1-安全阀 2-壳体(定子) 3-转子 4、5-弧形挺杆 6-补偿弹簧 7叶片 8-柱销 9-放气塞 10-定距环 11-轴承盖 12-轴封压盖 13-轴承 14-前端盖 15-泄油管 16-后端盖
大部分平衡(双 完全平衡 列)
完全平衡
4.9%(5缸)
0
---
有
不可
可
转、与曲轴一 不转
无
体
有
有
没有
有效列数(有级) 变有效列数、 变作用数(有 作用数(有级) 级)
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 15 ]
2.双列油缸式结构
请打开MVI_1401.avi
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 16 ]
3.主要部件的静压平衡
尺寸适当，柱塞、压力环、五星轮上承受的油压力可基本平 衡，这种现象称为静压平衡。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 25 ]
2.船用低速叶片式马达的主要形式
IHI FUKUSHIM A VICERS
摇臂挺杆叶片压紧机构(IHI)
1-转子 2、5-配油窗口 3-定子 4-补偿弹簧 6-柱销 7-摇臂 8-叶片 9-挺杆
船舶辅机
(2)只要柱塞数目z和作用次数K的最大公约数m≥2，则全部柱 塞就可分为受力状态完全相同的m组，作用在壳体、缸体和配 流轴上的径向液压力就能完全平衡，有利于适用更高工作压力 和提高机械效率，起动效率m0(起动扭矩与理论扭矩之比)最 高可达98%。
(3)每一柱塞的作用数K=4-10，而且可做成双列或三列结构， 故可得到较大的马达排量qM和输出扭矩。
六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理
手柄处于左位： A、A进油，B回油， 重载低速。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 21 ]
2.变量方式
用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量，则可做成有级变量马达，实现有级调速。
[ 10 ]
CLJM型的改进： C-船用 L-曲轴连杆式 J-径向柱塞 M-液压马达
(1)配流轴由滚针轴承改为静压平衡。
(2)连杆也设计成静压平衡。即在柱塞和连杆中心钻孔，压力油 除能强制润滑连杆球头外，还通过滤帽24、节流器25进入连杆 大端底部的油腔。连杆能被液压力顶起，无金属摩擦。
(3)配流轴的密封环14和活塞的密封环21均由过去的O形圈改为 活塞环。
1-偏心环 2-小控制活塞 3-大控制活塞 4-壳体 5-滑块 6-隔套 7-集流器
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 13 ]
三、五星轮式液压马达-Roston 1.工作原理
1-壳体 2-柱塞 3-五星轮 4-压力环 5-偏心轮
(1)五星轮滑套在偏心轮上； (2)五星轮只做平面运动，不回转； (3)可做成壳转式，双列油缸式；
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 19 ]
四、内曲线式液压马达 1.结构和工作原理
配流轴圆周面 上各配流窗口 之间密封处为 内曲线马达的 主要泄漏。
1-输出轴 2-壳体 3-缸体 4-柱塞 5-横梁 6-滚轮 7-端 盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 1]
第三节 液压马达/油马达 Section 3 Hydraulic Motor
液压系统执行元件：压力能机械能 液压缸：直线运动 液压马达：回转运动
液压泵液压马达：高速小扭矩(齿轮式、螺杆式、叶片式、 轴向柱塞式)
高速：n>500r/min；
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 5]
二、连杆式液压马达-Staffa 1.工作原理
(1)改变进、回油方向，马达反转； (2)改变偏心距大小，可调节马达转速； (3)曲轴固定，进、回油管接在配流轴上，成为壳转式；
船舶辅机
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 14 ]
2.双列油缸式结构
1-配流套 2-壳体 3-曲轴 4-五星轮 5-柱塞 6定位套 7-内套 8-压力环 9-尼龙挡圈
(1)无连杆，设五星轮； (2)配流轴和曲轴做成一体； (3)取消壳体的流道，进油路：配流轴-曲轴-偏心轮-柱塞-油缸 (4)双列结构可以降低不平衡径向力，但有力矩。
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 26 ]
液压马达的简单对比
受力
径向力
脉动率 双出轴 配流轴
壳转 变量法
连杆式 活塞、连杆、配 流轴静压平衡
不平衡(单列)
7.5%(5缸) 一般不 转
没有 变偏心距(无级)
五星轮式
内曲线式 叶片式
柱塞、压力环、 导轨受压力 --五星轮静压平 大 衡
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 8]
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 9]
配流轴 请打开MVI_1394.avi
配流壳
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
柱塞：顶面液压力>底面液压力，(液压力差值+弹簧力)保 证柱塞压紧压力环。 压力环：底面液压力>顶面液压力。 五星轮：静压平衡，浮动状态。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 17 ]
4.主要特点
(1)柱塞、压力环、五星轮实现了静压平衡，使主要滑动面的 摩擦力显著减小；取消了连杆，不存在单位面积承受压力大、 油膜易破坏的球铰；采用双列式可使轴承负荷显著减轻；这些 都提高了低速性能，并使工作寿命延长。
Mt
pqM
2
Nm
M M tm pqMM / 2
Nm
3.输出功率(★★★)
QM-供油流量 qM-每转排量 V-容积效率
p-进出油压差 m-机械效率 -总效率，=Vm
P2 pQM
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 3]
对性能参数的分析：
(1) n 60 QqMM转v 速ntnv 取决于流量QM、排量qM和容积效率v。 液压马达的调速方法：
容积调速
采用变量泵，改变QM； 采用变量马达，改变qM；
节流调速：利用控制阀，改变QM；
(2) M Mtm p扭qM矩M取/ 2决 于排量qM、压差p和m。排量qM不变 时，负载越大，工作压力越高。
(3)液压马达连续运转允许使用的最高工作压力称为额定压力。 额定压力高，系统元件尺寸小，要求高。
(4)变量马达在M增加时，可将qM增大，p保持不变；QM既定 时n降低P2 ； pQM 功率几乎不变(恒功率)。
船舶辅机
Marine Auxiliary Machinery
第八章 液压元件和液压油
[ 7]
2.结构
1-曲轴 2-骨架油封 3-前盖 4-壳体 5-抱环 6、7-锥形滚柱轴承 8-配流轴壳体 9十字形滑块联轴节 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端盖 13-密封环(6道) 14-环 形垫片 15-缸盖 16-活塞 17-连杆 18-对开式球头座 19-弹簧挡圈 20-过滤帽 21-节流器 23-调整垫片 24-密封圈 25、26-螺钉 27-密封圈