液壓馬達的(de)特點、分類及工作原(yuan)理(li)
一、液壓馬達的特點及分類
從能量轉換(huan)的(de)(de)(de)觀點來看，液(ye)(ye)壓(ya)(ya)泵(beng)與液(ye)(ye)壓(ya)(ya)馬(ma)達(da)是可逆工作(zuo)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)元件，向任何一種液(ye)(ye)壓(ya)(ya)泵(beng)輸入工作(zuo)液(ye)(ye)體，都可使其變(bian)成液(ye)(ye)壓(ya)(ya)馬(ma)達(da)工況(kuang);反之，當液(ye)(ye)壓(ya)(ya)馬(ma)達(da)的(de)(de)(de)主軸由外力(li)矩(ju)驅動旋(xuan)轉時，也(ye)可變(bian)為液(ye)(ye)壓(ya)(ya)泵(beng)工況(kuang)。因(yin)為它們(men)具有同樣的(de)(de)(de)基本(ben)結構要(yao)素--密(mi)閉而又可以周期(qi)變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)容(rong)積和(he)相應的(de)(de)(de)配油(you)機構。
但(dan)(dan)是，由于(yu)液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達和液壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵(beng)的(de)(de)工(gong)作條(tiao)件(jian)不(bu)(bu)同，對它(ta)們的(de)(de)性能要求也不(bu)(bu)一樣(yang)，所以(yi)同類(lei)型的(de)(de)液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達和液壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵(beng)之間，仍存(cun)在(zai)許多差別。首先液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達應能夠(gou)正(zheng)、反轉，因(yin)(yin)而要求其(qi)(qi)內部結構(gou)(gou)對稱;液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達的(de)(de)轉速范圍需要足夠(gou)大，特(te)別對它(ta)的(de)(de)最低穩(wen)定轉速有一定的(de)(de)要求。因(yin)(yin)此，它(ta)通常(chang)都(dou)采用滾動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)或靜壓(ya)(ya)(ya)(ya)滑(hua)動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng);其(qi)(qi)次液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達由于(yu)在(zai)輸入(ru)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油條(tiao)件(jian)下工(gong)作，因(yin)(yin)而不(bu)(bu)必(bi)具備(bei)自吸能力(li)(li)，但(dan)(dan)需要一定的(de)(de)初始密封(feng)性，才能提(ti)供必(bi)要的(de)(de)起動(dong)轉矩。由于(yu)存(cun)在(zai)著(zhu)這些差別，使得(de)液壓(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)達和液壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵(beng)在(zai)結構(gou)(gou)上比較相(xiang)似，但(dan)(dan)不(bu)(bu)能可逆工(gong)作。
液壓馬達按其結梅類型來分可以分為式(shi)(shi)、葉(xie)片式(shi)(shi)、柱塞(sai)式(shi)(shi)和其它(ta)型(xing)式(shi)(shi)。按(an)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)的(de)(de)額(e)定轉速(su)(su)分為高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)和低(di)(di)速(su)(su)兩大(da)(da)類。額(e)定轉速(su)(su)高(gao)(gao)(gao)于500r/min的(de)(de)屬(shu)于高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)，額(e)定轉速(su)(su)低(di)(di)于500r/min的(de)(de)屬(shu)于低(di)(di)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)。高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)的(de)(de)基本(ben)型(xing)式(shi)(shi)有(you)齒(chi)輪式(shi)(shi)、螺(luo)桿式(shi)(shi)、葉(xie)片式(shi)(shi) 和軸(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞(sai)式(shi)(shi)等。它(ta)們的(de)(de)主要(yao)特點(dian)是(shi)轉速(su)(su)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)、轉動(dong)(dong)慣量(liang)小，便于啟動(dong)(dong)和制(zhi)動(dong)(dong)，調節(調速(su)(su)及換向(xiang)(xiang))靈敏度高(gao)(gao)(gao)。通(tong)常高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)輸出轉矩(ju)(ju)不(bu)大(da)(da)所以又稱為高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)小轉矩(ju)(ju)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)。低(di)(di)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)的(de)(de)基本(ben)型(xing)式(shi)(shi)是(shi)徑向(xiang)(xiang)柱塞(sai)式(shi)(shi)，此外(wai)在(zai)軸(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞(sai)式(shi)(shi)、葉(xie)片式(shi)(shi)和齒(chi)輪式(shi)(shi)中也有(you)低(di)(di)速(su)(su)的(de)(de)結構(gou)型(xing)式(shi)(shi)，低(di)(di)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)的(de)(de)主要(yao)特點(dian)是(shi)排量(liang)大(da)(da)、體積大(da)(da)轉速(su)(su)低(di)(di)(有(you)時可達(da)(da)每分鐘幾(ji)轉甚至零(ling)點(dian)幾(ji)轉)，因此可直接(jie)與工作機構(gou)連接(jie)，不(bu)需要(yao)減(jian)速(su)(su)裝(zhuang)置，使傳(chuan)動(dong)(dong)機構(gou)大(da)(da)為簡化，通(tong)常低(di)(di)速(su)(su)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)輸出轉矩(ju)(ju)較(jiao)大(da)(da)，所以又稱為低(di)(di)速(su)(su)大(da)(da)轉矩(ju)(ju)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)達(da)(da)。
二、液壓馬(ma)達(da)的工作(zuo)原(yuan)理(li)
1、葉片式液壓馬達
由于(yu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油(you)作用，受力(li)(li)不(bu)平衡(heng)使(shi)轉子(zi)產生轉矩。葉(xie)片式液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)的輸出(chu)轉矩與液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)的排(pai)量(liang)(liang)和液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)進出(chu)油(you)口之(zhi)間的壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)差有關(guan)，其轉速(su)由輸入液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)的流量(liang)(liang)大小(xiao)(xiao)來決(jue)定。由于(yu)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)一般都要求(qiu)能(neng)正反轉，所以(yi)葉(xie)片式液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)的葉(xie)片要徑向(xiang)放(fang)置(zhi)。為(wei)了(le)使(shi)葉(xie)片根(gen)部始終(zhong)通有壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油(you)，在(zai)(zai)回、壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)油(you)腔(qiang)通人(ren)葉(xie)片根(gen)部的通路上應(ying)設置(zhi)單向(xiang)閥，為(wei)了(le)確保葉(xie)片式液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)在(zai)(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油(you)通人(ren)后(hou)能(neng)正常啟動，必須(xu)使(shi)葉(xie)片頂(ding)部和定子(zi)內表面緊(jin)密接觸，以(yi)保證良好的密封，因此(ci)(ci)在(zai)(zai)葉(xie)片根(gen)部應(ying)設置(zhi)預緊(jin)彈(dan)簧。 葉(xie)片式液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)體(ti)積(ji)小(xiao)(xiao)，轉動慣量(liang)(liang)小(xiao)(xiao)，動作靈敏，可適用于(yu)換向(xiang)頻率(lv)較(jiao)高(gao)的場合，但泄漏量(liang)(liang)較(jiao)大，低(di)速(su)工作時(shi)不(bu)穩定。因此(ci)(ci)葉(xie)片式液(ye)(ye)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)(da)(da)(da)一般用于(yu)轉速(su)高(gao)、轉矩小(xiao)(xiao)和動作要求(qiu)靈敏的場合。
2、徑向柱(zhu)塞式液壓馬(ma)達
徑(jing)向柱(zhu)塞(sai)式液壓(ya)馬(ma)達工作(zuo)原理，當(dang)壓(ya)力(li)油經固定(ding)(ding)(ding)的配油軸4的窗口(kou)進入缸體內(nei)柱(zhu)塞(sai)的底(di)部時(shi)(shi)，柱(zhu)塞(sai)向外伸出(chu)，緊(jin)(jin)緊(jin)(jin)頂住(zhu)定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)的內(nei)壁，由(you)于定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)與缸體存在(zai)一偏(pian)心距。在(zai)柱(zhu)塞(sai)與定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)接觸處，定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)對柱(zhu)塞(sai)的反作(zuo)用力(li)為 。力(li)可分解為 和(he)(he)(he) 兩個分力(li)。當(dang)作(zuo)用在(zai)柱(zhu)塞(sai)底(di)部的油液壓(ya)力(li)為p，柱(zhu)塞(sai)直徑(jing)為d，力(li)和(he)(he)(he)之間的夾(jia)角為 X時(shi)(shi)，力(li)對缸體產生一轉(zhuan)矩，使缸體旋轉(zhuan)。缸體再(zai)通(tong)過端面連接的傳(chuan)動軸向外輸出(chu)轉(zhuan)矩和(he)(he)(he)轉(zhuan)速(su)。
以上(shang)分析的(de)(de)一個柱塞(sai)(sai)產(chan)生轉矩(ju)(ju)的(de)(de)情(qing)(qing)況，由于(yu)在(zai)壓(ya)油區作用有(you)好(hao)幾個柱塞(sai)(sai)，在(zai)這些柱塞(sai)(sai)上(shang)所產(chan)生的(de)(de)轉矩(ju)(ju)都使缸體(ti)旋(xuan)轉，并輸(shu)出轉矩(ju)(ju)。徑向柱塞(sai)(sai)液壓(ya)馬達(da)多(duo)用于(yu)低(di)速大轉矩(ju)(ju)的(de)(de)情(qing)(qing)況下(xia)。
3、軸(zhou)向柱塞馬達(da)
軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞泵(beng)除(chu)閥式配流外(wai)，其它(ta)形式原則上(shang)都可(ke)以作(zuo)為液(ye)壓(ya)馬(ma)達(da)用，即軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞泵(beng)和軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞馬(ma)達(da)是可(ke)逆(ni)的(de)(de)。軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞馬(ma)達(da)的(de)(de)工作(zuo)原理為，配油(you)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)和斜(xie)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)固(gu)定不動(dong)，馬(ma)達(da)軸(zhou)(zhou)與缸(gang)體(ti)相(xiang)連(lian)接一(yi)起旋轉(zhuan)。當壓(ya)力(li)油(you)經配油(you)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)的(de)(de)窗口進入缸(gang)體(ti)的(de)(de)柱塞孔時(shi)，柱塞在壓(ya)力(li)油(you)作(zuo)用下外(wai)伸(shen)，緊貼斜(xie)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)斜(xie)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)對(dui)柱塞產生一(yi)個法向(xiang)(xiang)反(fan)力(li)p，此力(li)可(ke)分解為軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)分力(li)及和垂直(zhi)分力(li)Q。Q與柱塞上(shang)液(ye)壓(ya)力(li)相(xiang)平(ping)衡，而Q則使柱塞對(dui)缸(gang)體(ti)中心產生一(yi)個轉(zhuan)矩，帶動(dong)馬(ma)達(da)軸(zhou)(zhou)逆(ni)時(shi)針方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)旋轉(zhuan)。軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱塞馬(ma)達(da)產生的(de)(de)瞬(shun)時(shi)總轉(zhuan)矩是脈動(dong)的(de)(de)。若(ruo)改變馬(ma)達(da)壓(ya)力(li)油(you)輸入方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)，則馬(ma)達(da)軸(zhou)(zhou)按順時(shi)針方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)旋轉(zhuan)。斜(xie)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)傾角(jiao)a的(de)(de)改變、即排量的(de)(de)變化，不僅影響馬(ma)達(da)的(de)(de)轉(zhuan)矩，而且影響它(ta)的(de)(de)轉(zhuan)速和轉(zhuan)向(xiang)(xiang)。斜(xie)盤(pan)(pan)(pan)(pan)(pan)傾角(jiao)越大(da)，產生轉(zhuan)矩越大(da)，轉(zhuan)速越低。
4、齒輪液壓馬(ma)達
齒輪(lun)馬達在結構上(shang)為了(le)適(shi)應(ying)正反轉(zhuan)要(yao)求(qiu)，進出油口(kou)相等、具有(you)對稱性(xing)、有(you)單獨外泄(xie)油口(kou)將軸承(cheng)部分的泄(xie)漏(lou)油引出殼體外;為了(le)減少啟動摩擦力矩，采用滾動軸承(cheng);為了(le)減少轉(zhuan)矩脈動齒輪(lun)液壓馬達的齒數比泵的齒數要(yao)多。
齒(chi)輪液(ye)壓馬(ma)達由干密(mi)封性(xing)差，容租(zu)效率較(jiao)低(di)，輸(shu)入油壓力不能過高，不能產生較(jiao)大轉(zhuan)矩。并且(qie)瞬間轉(zhuan)速和轉(zhuan)矩隨著嚙合點的位置變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)，因此齒(chi)輪液(ye)壓馬(ma)達僅適(shi)合于高速小轉(zhuan)矩的場合。一(yi)般(ban)用干工(gong)程機(ji)械(xie)、農業機(ji)械(xie)以(yi)及(ji)對轉(zhuan)矩均(jun)勻(yun)性(xing)要求不高的機(ji)械(xie)設備上。
