液壓馬達(dá)的工作原理

(4-1)第(4-1)第#頁.調(diào)速范圍液壓馬達(dá)的調(diào)速范圍用最高使用轉(zhuǎn)速與最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之比表示，即：i=nmax/nmin(4-11)三、液壓馬達(dá)的工作原理常用的液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與同類型的液壓泵很相似，下面對葉片馬達(dá)、軸向柱塞馬達(dá)與擺動馬達(dá)的工作原理作一介紹。1.葉片馬達(dá)圖4-2所示為葉片液壓馬達(dá)的工作原理圖。圖4-2葉片馬達(dá)的工作原理圖1?7—葉片當(dāng)壓力為p的油液從進(jìn)油口進(jìn)入葉片1與3之間時，葉片2因兩面均受液壓油的作用所以不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。葉片1、3上，一面作用有壓力油，另一面為低壓油。由于葉片3伸出的面積大于葉片1伸出的面積，因此作用于葉片3上的總液壓力大于作用于葉片1上的總液壓力，于是壓力差使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生順時針的轉(zhuǎn)矩。同樣道理，壓力油進(jìn)入葉片5與7之間時，葉片7伸出的面積大于葉片5伸出的面積，也產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)矩。這樣，就把油液的壓力能轉(zhuǎn)變成了機(jī)械能，這就是葉片馬達(dá)的工作原理。當(dāng)輸油方向改變時，液壓馬達(dá)就反轉(zhuǎn)。當(dāng)定子的長短徑差值越大，轉(zhuǎn)子的直徑越大，以及輸入的壓力越高時，葉片馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩也越大。在圖4-2中，葉片2、4、6、8兩側(cè)的壓力相等，無轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。葉片3、7產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T1,方向為順時針方向。假設(shè)馬達(dá)出口壓力為零，則：(4-12)T=2[(R—r)BP?(Ri+r)]=B(R2—R2).p1 1 2 22(4-12)式中：B為葉片寬度；R1為定子長半徑；r為轉(zhuǎn)子半徑；p為馬達(dá)的進(jìn)口壓力。葉片1、5產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為T2,方向為逆時針方向，貝hT=T-T=B(R2—R2).p (4-13)12 1 2由式(4-12)、式(4-13)看出，對結(jié)構(gòu)尺寸已確定的葉片馬達(dá)，其輸出轉(zhuǎn)矩T決定于輸入油的壓力。由葉片泵的理論流量q的公式：iq=2兀Bn(R2-R2)得： n=q/27iB(R2-R2)1 (4-14)式中：q.為液壓馬達(dá)的理論流量，q=q?il；q為液壓馬達(dá)的實際流量即進(jìn)口流量。由式(4-14)蓍出，總結(jié)構(gòu)尺寸已確定的葉片馬達(dá)，其輸出轉(zhuǎn)速n決定于輸入油的流量。葉片馬達(dá)的體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，因此動作靈敏，可適應(yīng)的換向頻率較高。但泄漏較大，不能在很低的轉(zhuǎn)速下工作，因此，葉片馬達(dá)一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小與動作靈敏的場合。2.軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式基本上與軸向柱塞泵一樣，故其種類與軸向柱塞泵相同,也分為直軸式軸向柱塞馬達(dá)與斜軸式軸向柱塞馬達(dá)兩類。軸向柱塞馬達(dá)的工作原理如圖4-3所示。圖4-3斜盤式軸向柱塞馬達(dá)的工作原理圖當(dāng)壓力油進(jìn)入液壓馬達(dá)的高壓腔之后，工作柱塞便受到油壓作用力為pA(p為油壓力，A為柱塞面積),通過滑靴壓向斜盤，其反作用為N。N力分解成兩個分力，沿柱塞軸向分力p,與柱塞所受液壓力平衡；另一分力F,與柱塞軸線垂直向上，它與缸體中心線的距離為r,這個力便產(chǎn)生驅(qū)動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的力矩。F力的大小為：F=pAtany式中：Y為斜盤的傾斜角度(°)。這個F力使缸體產(chǎn)生扭矩的大小，由柱塞在壓油區(qū)所處的位置而定。設(shè)有一柱塞與缸體的垂直中心線成中角，則該柱塞使缸體產(chǎn)生的扭矩T為：T=Fr=FRsin5=pARtanysiny(4-15)式中：R為柱塞在缸體中的分布圓半徑(m)。隨著角度5的變化，柱塞產(chǎn)生的扭矩也跟著變化。整個液壓馬達(dá)能產(chǎn)生的總扭矩，是所有處于壓力油區(qū)的柱塞產(chǎn)生的扭矩之與，因此，總扭矩也是脈動的，當(dāng)柱塞的數(shù)目較多且為單數(shù)時，脈動較小。液壓馬達(dá)的實際輸出的總扭矩可用下式計算：T=n-ApV/2n (4-16)式中：Ap為液壓馬達(dá)進(jìn)出口油液壓力差(N/m2);V為液壓馬達(dá)理論排量(m3/r)；nm為液壓馬達(dá)機(jī)械效率。從式中可看出，當(dāng)輸入液壓馬達(dá)的油液壓力一定時，液壓馬達(dá)的輸出扭矩僅與每轉(zhuǎn)排量有關(guān)。因此，提高液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排量，可以增加液壓馬達(dá)的輸出扭矩。一般來說，軸向柱塞馬達(dá)都是高速馬達(dá)，輸出扭矩小，因此，必須通過減速器來帶動工作機(jī)構(gòu)。如果我們能使液壓馬達(dá)的排量顯著增大，也就可以使軸向柱塞馬達(dá)做成低速大扭矩馬達(dá)。1. 1. 擺動馬達(dá)擺動液壓馬達(dá)的工作原理見圖4-4。圖4-4擺動缸擺動液壓馬達(dá)的工作原理圖圖4-4(a)是單葉片擺動馬達(dá)。若從油口I通入高壓油，葉片2作逆時針擺動，低壓力從油口U排出。因葉片與輸出軸連在一起，幫輸出軸擺動同時輸出轉(zhuǎn)矩、克服負(fù)載。此類擺動馬達(dá)的工作壓力小于10MPa,擺動角度小于280°。由于徑向力不平衡，葉片與殼體、葉片與擋塊之間密封困難，限制了其工作壓力的進(jìn)一步提高，從而也限制了輸出轉(zhuǎn)矩的進(jìn)一步提高。圖4-4(b)是雙葉片式擺動馬達(dá)。在徑向尺寸與工作壓力相同的條件下，分別是單葉片式擺動馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩的2倍，但回轉(zhuǎn)角度要相應(yīng)減少，雙葉片式擺動馬達(dá)的回轉(zhuǎn)角度一般小于120°。葉片擺動馬達(dá)的總效率n=7。％?95%,對單葉片擺動馬達(dá)來說。設(shè)其機(jī)