3.1.1　液压马达的工作原理

(1)叶片式液压马达

由于压力油作用,受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关,其转速由输入液压马达的流量大小来决定。

由于液压马达一般都要求能正反转。因此叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油,在回压油腔通入叶片根部的通路上应设置单向阀,为了确保叶片式液压马达在压力油通入后能正常启动,必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触,以保证良好的密封,因此在叶片根部应设置预紧弹簧。叶片式液压马达体积小,转动惯量小,动作灵敏,可适用于换向频率较高的场合,但泄漏量较大,低速工作时不稳定。因此,叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。

(2)径向柱塞式液压马达

图3⁃1为径向柱塞式液压马达工作原理。当压力油经固定的配油轴4的窗口进入缸体3内柱塞1的底部时,柱塞向外伸出,紧紧顶住定子2的内壁。由于定子与缸体存在一偏心距e,在柱塞与定子接触时,定子对柱塞产生反作用力F_N,这个反作用力可分解为两个分力:沿柱塞轴向的法向力F_f和沿柱塞径向的径向力F_T。径向力F_T对缸体产生转矩,使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。

径向柱塞式液压马达多用于低速大转矩的情况下。

单作用连杆型径向柱塞式液压马达的排量为

V=(3⁃1)

式中　d——柱塞直径;

　　e——曲轴偏心距;

　　z——柱塞数。

单作用连杆型径向柱塞式液压马达的优点是结构简单,工作可靠。其缺点是体积和质量较大,转矩脉动,低速稳定性较差。近年来因其主要的摩擦副大多采用静压支承或静压平衡结构,故其低速稳定性有很大的改善,最低稳定转速可达3r/min。

多作用内曲线径向柱塞式液压马达的排量为

V=sxyz(3⁃2)

式中　d——柱塞直径;

　　s——柱塞行程;

　　x——作用次数;

　　y——柱塞排数;

　　z——每排柱塞数。

多作用内曲线径向柱塞式液压马达的转矩脉动小,径向力平衡,启动转矩大,并能在低速下稳定地运转,普遍应用于工程机械、建筑机械、起重运输机械、煤矿机械、船舶等机械中。

(3)轴向柱塞马达

轴向柱塞泵除阀式配油外,其他形式原则上都可以作为液压马达用,即轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是可逆的。轴向柱塞马达的工作原理如图3⁃2所示,配油盘4和斜盘1固定不动,马达轴5与缸体2相连接一起旋转。当压力油经配油盘4的窗口进入缸体2的柱塞孔时,柱塞3在压力油作用下外伸,紧贴斜盘1对柱塞3产生一个法向反力F,此力可分解为轴向分力Fx和垂直分力Fy。轴向分力Fx与柱塞上液压力相平衡,而垂直分力Fy则使柱塞对缸体中心产生一个转矩,带动马达轴逆时针方向旋转。轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若改变马达压力油的输入方向,则马达轴5按顺时针方向旋转。斜盘倾角α的改变即排量的变化,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,产生的转矩越大,转速越低。

(4)齿轮液压马达

齿轮液压马达工作原理如图3⁃3所示。一对啮合的齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ在高压区的轮齿有A~E五只。由于齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ在y点啮合,啮合点y将高低压隔开。所以齿轮Ⅰ啮合点y上方齿面所受的液压力将产生使齿轮Ⅰ逆时针转动的转矩,齿轮Ⅱ的C齿面和E齿面承压面积之差也将产生使齿轮Ⅱ顺时针转动的转矩。由于齿轮啮合而在高压区形成的承压面积之差是齿轮液压马达产生驱动力矩的根源。

齿轮马达在结构上为了适应正反转要求,进、出油通道对称,孔径相同,具有对称性,有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外;为了减小启动摩擦力矩,采用滚动轴承;齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。

齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合,一般用于工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。