文档介绍：第四章液压执行元件
第一节液压马达
一、液压马达的特点及分类
液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置,从原理上讲,液压泵可以作液压马达用,液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似,但由于两者的工作情况不同,使得两者在结构上也有某些差异。例如:
,所以在内部结构上应具有对称性,而液压泵一般是单方向旋转的,没有这一要求。
,减小径向力,一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力,所以没有上述要求。
,因此,应采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时,若采用动压轴承,就不易形成润滑滑膜。
,起封油作用,形成工作容积。若将其当马达用,必须在液压马达的叶片根部装上弹簧,以保证叶片始终贴紧定子内表面,以便马达能正常起动。
,而液压马达就没有这一要求。
。所谓起动扭矩,就是马达由静止状态起动时,马达轴上所能输出的扭矩,该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩,所以,为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩,要求马达扭矩的脉动小,内部摩擦小。
由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点,使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。
液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类,额定转速高于500r/min的属于高速液压马达,额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。
高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、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,调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米),所以又称为高速小转矩液压马达。
高速液压马达的基本型式是径向柱塞式,例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转),因此可直接与工作机构连接,不需要减速装置,使传动机构大为简化,通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿·米到几万牛顿·米),所以又称为低速大转矩液压马达。
液压马达也可按其结构类型来分,可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。
二、液压马达的性能参数
液压马达的性能参数很多。下面是液压马达的主要性能参数:
排量、流量和容积效率
习惯上将马达的轴每转一周,按几何尺寸计算所进入的液体容积,称为马达的排量V,有时称之为几何排量、理论排量,即不考虑泄漏损失时的排量。
液压马达的排量表示出其工作容腔的大小,它是一个重要的参数。因为液压马达在工作中输出的转矩大小是由负载转矩决定的。但是,推动同样大小的负载,工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力,所以说工作容腔的大小是液压马达工作能力的主要标志,也就是说,排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。
根据液压动力元件的工作原理可知,马达转速n、理论流量qi与排量V之间具有下列关系
qi=nV (4-1)
式中:qi为理论流量(m3/s);n为转速(r/min);V为排量(m3/s)。
为了满足转速要求,马达实际输入流量q大于理论输入流量,则有:
q= qi+Δq (4-2)
式中:Δq为泄漏流量。
ηv=qi/q=1/(1+Δq/qi) (4-3)
所以得实际流量
q=qi/ηv (4-4)
液压马达输出的理论转矩
根据排量的大小,可以计算在给定压力下液压马达所能输出的转矩的大小,也可以计算在给定的负载转矩下马达的工作压力的大小。当液压马达进、出油口之间的压力差为ΔP,输入液压马达的流量为q,液压马达输出的理论转矩为Tt,角速度为ω,如果不计损失,液压马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率,即:
ΔPq=Ttω(4-5)
又因为ω=2πn,所以液压马达的理论转矩为:
Tt=ΔP·V/2π(4-6)
式中:ΔP为马达进出口之间的压力差。
液压马达的机械效率
由于液压马达内部不可避免地存在各种摩擦,实际输出的转矩T总要比理论转矩Tt小些,即:
T=Ttηm (4-7)
式中:ηm为液压马达的机械效率(%)。
液压马达的启动机械效率ηm
液压马达的启动机械效率是指液压马达由静止状态起动时,马达实际输出的转矩T0与它在同一工作压差时的理论转矩Tt之比。即:
ηm0=T/Tt (4-8)
液压马达的启动机械效率表示出其启动性能的指标。因为在同样的压力下,液压马达由静止到开始转