液(ye)壓馬達的特點(dian)、分類及工作原理
一、液壓馬達的特點及分類
從能量轉換的觀點來(lai)看，液(ye)壓泵(beng)與(yu)液(ye)壓馬(ma)(ma)達(da)是可(ke)(ke)逆工作的液(ye)壓元件，向任何一種(zhong)液(ye)壓泵(beng)輸入工作液(ye)體(ti)，都(dou)可(ke)(ke)使其變(bian)(bian)成液(ye)壓馬(ma)(ma)達(da)工況;反之，當液(ye)壓馬(ma)(ma)達(da)的主軸由外力矩(ju)驅動旋轉時，也可(ke)(ke)變(bian)(bian)為液(ye)壓泵(beng)工況。因為它們具有同樣(yang)的基(ji)本結構要素--密閉而又可(ke)(ke)以周期(qi)變(bian)(bian)化的容(rong)積和相應(ying)的配(pei)油機構。
但是，由于液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)和液(ye)(ye)壓(ya)泵(beng)的(de)工(gong)作條件不(bu)同，對(dui)它們(men)的(de)性能(neng)要求(qiu)也(ye)不(bu)一樣(yang)，所(suo)以(yi)同類(lei)型(xing)的(de)液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)和液(ye)(ye)壓(ya)泵(beng)之間(jian)，仍存(cun)在許多差別(bie)。首(shou)先液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)應能(neng)夠正、反(fan)轉(zhuan)，因而要求(qiu)其內部結構(gou)對(dui)稱;液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)的(de)轉(zhuan)速(su)范圍(wei)需要足夠大，特別(bie)對(dui)它的(de)最低穩(wen)定轉(zhuan)速(su)有一定的(de)要求(qiu)。因此，它通常都采用滾動軸承或靜壓(ya)滑(hua)動軸承;其次(ci)液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)由于在輸入壓(ya)力油條件下(xia)工(gong)作，因而不(bu)必具備自吸能(neng)力，但需要一定的(de)初始密封性，才能(neng)提供必要的(de)起動轉(zhuan)矩(ju)。由于存(cun)在著這些差別(bie)，使得液(ye)(ye)壓(ya)馬達(da)(da)(da)和液(ye)(ye)壓(ya)泵(beng)在結構(gou)上(shang)比較相似(si)，但不(bu)能(neng)可逆工(gong)作。
液壓馬達按其結梅(mei)類型來分可以分為式(shi)(shi)(shi)、葉片(pian)(pian)式(shi)(shi)(shi)、柱(zhu)塞式(shi)(shi)(shi)和其它型式(shi)(shi)(shi)。按液(ye)壓(ya)馬達(da)的(de)額定轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)分(fen)為高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)和低(di)速(su)(su)兩大(da)類(lei)。額定轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)高(gao)(gao)(gao)于(yu)(yu)500r/min的(de)屬(shu)于(yu)(yu)高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)，額定轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)低(di)于(yu)(yu)500r/min的(de)屬(shu)于(yu)(yu)低(di)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)。高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)的(de)基(ji)本型式(shi)(shi)(shi)有(you)齒輪式(shi)(shi)(shi)、螺桿式(shi)(shi)(shi)、葉片(pian)(pian)式(shi)(shi)(shi) 和軸(zhou)向(xiang)柱(zhu)塞式(shi)(shi)(shi)等。它們的(de)主要(yao)特點(dian)是轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)較高(gao)(gao)(gao)、轉(zhuan)(zhuan)動慣量小(xiao)，便于(yu)(yu)啟(qi)動和制動，調(diao)節(調(diao)速(su)(su)及換向(xiang))靈敏度高(gao)(gao)(gao)。通常高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)輸出轉(zhuan)(zhuan)矩不大(da)所以又稱為高(gao)(gao)(gao)速(su)(su)小(xiao)轉(zhuan)(zhuan)矩液(ye)壓(ya)馬達(da)。低(di)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)的(de)基(ji)本型式(shi)(shi)(shi)是徑向(xiang)柱(zhu)塞式(shi)(shi)(shi)，此外(wai)在軸(zhou)向(xiang)柱(zhu)塞式(shi)(shi)(shi)、葉片(pian)(pian)式(shi)(shi)(shi)和齒輪式(shi)(shi)(shi)中也有(you)低(di)速(su)(su)的(de)結構(gou)型式(shi)(shi)(shi)，低(di)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)的(de)主要(yao)特點(dian)是排量大(da)、體(ti)積大(da)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)低(di)(有(you)時可(ke)達(da)每(mei)分(fen)鐘(zhong)幾(ji)轉(zhuan)(zhuan)甚至零點(dian)幾(ji)轉(zhuan)(zhuan))，因此可(ke)直(zhi)接與工作機構(gou)連接，不需要(yao)減速(su)(su)裝(zhuang)置(zhi)，使(shi)傳動機構(gou)大(da)為簡化，通常低(di)速(su)(su)液(ye)壓(ya)馬達(da)輸出轉(zhuan)(zhuan)矩較大(da)，所以又稱為低(di)速(su)(su)大(da)轉(zhuan)(zhuan)矩液(ye)壓(ya)馬達(da)。
二、液壓馬(ma)達的(de)工(gong)作原理
1、葉片(pian)式(shi)液(ye)壓馬達
由于壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油作用，受力(li)(li)不平衡使轉(zhuan)子產(chan)生轉(zhuan)矩(ju)(ju)。葉(xie)片(pian)(pian)式(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)的(de)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)(ju)與液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)的(de)排量(liang)和液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)進(jin)出(chu)油口之間的(de)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)差有關(guan)，其轉(zhuan)速由輸(shu)入液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)的(de)流量(liang)大(da)小(xiao)來(lai)決定(ding)。由于液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)一般都要(yao)求能正(zheng)反轉(zhuan)，所以葉(xie)片(pian)(pian)式(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)的(de)葉(xie)片(pian)(pian)要(yao)徑向放置。為了(le)使葉(xie)片(pian)(pian)根部(bu)(bu)始(shi)終(zhong)通有壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油，在回、壓(ya)(ya)(ya)油腔通人(ren)(ren)葉(xie)片(pian)(pian)根部(bu)(bu)的(de)通路上(shang)應設(she)(she)置單向閥，為了(le)確保(bao)葉(xie)片(pian)(pian)式(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)在壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)油通人(ren)(ren)后能正(zheng)常啟(qi)動，必須使葉(xie)片(pian)(pian)頂部(bu)(bu)和定(ding)子內表面緊密接觸，以保(bao)證良好的(de)密封，因(yin)此在葉(xie)片(pian)(pian)根部(bu)(bu)應設(she)(she)置預緊彈(dan)簧。 葉(xie)片(pian)(pian)式(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)體積小(xiao)，轉(zhuan)動慣量(liang)小(xiao)，動作靈敏，可適用于換向頻率較(jiao)高的(de)場(chang)合，但泄漏量(liang)較(jiao)大(da)，低速工作時(shi)不穩定(ding)。因(yin)此葉(xie)片(pian)(pian)式(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)馬(ma)(ma)(ma)達(da)一般用于轉(zhuan)速高、轉(zhuan)矩(ju)(ju)小(xiao)和動作要(yao)求靈敏的(de)場(chang)合。
2、徑向柱塞式(shi)液壓馬達
徑向(xiang)柱(zhu)(zhu)塞(sai)式液(ye)壓(ya)馬達工作原(yuan)理，當(dang)壓(ya)力(li)(li)油經固定(ding)的配油軸(zhou)4的窗口進入缸體內(nei)柱(zhu)(zhu)塞(sai)的底部(bu)時，柱(zhu)(zhu)塞(sai)向(xiang)外伸(shen)出，緊(jin)緊(jin)頂住定(ding)子(zi)的內(nei)壁，由于定(ding)子(zi)與缸體存在(zai)(zai)一偏心距(ju)。在(zai)(zai)柱(zhu)(zhu)塞(sai)與定(ding)子(zi)接觸處，定(ding)子(zi)對柱(zhu)(zhu)塞(sai)的反作用力(li)(li)為(wei) 。力(li)(li)可分解為(wei) 和 兩個分力(li)(li)。當(dang)作用在(zai)(zai)柱(zhu)(zhu)塞(sai)底部(bu)的油液(ye)壓(ya)力(li)(li)為(wei)p，柱(zhu)(zhu)塞(sai)直徑為(wei)d，力(li)(li)和之間的夾角為(wei) X時，力(li)(li)對缸體產生一轉(zhuan)(zhuan)矩，使缸體旋轉(zhuan)(zhuan)。缸體再通過(guo)端面連(lian)接的傳動軸(zhou)向(xiang)外輸(shu)出轉(zhuan)(zhuan)矩和轉(zhuan)(zhuan)速。
以上分析的(de)一(yi)個(ge)柱塞產生轉(zhuan)(zhuan)矩的(de)情況(kuang)，由于在(zai)壓油(you)區(qu)作用有(you)好幾個(ge)柱塞，在(zai)這些柱塞上所產生的(de)轉(zhuan)(zhuan)矩都使缸體旋轉(zhuan)(zhuan)，并輸(shu)出(chu)轉(zhuan)(zhuan)矩。徑向柱塞液壓馬達(da)多用于低速大轉(zhuan)(zhuan)矩的(de)情況(kuang)下。
3、軸(zhou)向柱塞馬達
軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)泵除閥式(shi)配流外，其(qi)它形(xing)式(shi)原則上都(dou)可(ke)(ke)以(yi)作(zuo)(zuo)為(wei)液壓馬(ma)達用(yong)，即(ji)軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)泵和(he)軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)馬(ma)達是可(ke)(ke)逆的(de)(de)(de)。軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)馬(ma)達的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)原理為(wei)，配油(you)盤(pan)(pan)和(he)斜盤(pan)(pan)固(gu)定不(bu)動(dong)，馬(ma)達軸(zhou)(zhou)與(yu)缸體相(xiang)連接(jie)一起旋轉。當壓力(li)油(you)經配油(you)盤(pan)(pan)的(de)(de)(de)窗口進入缸體的(de)(de)(de)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)孔時(shi)(shi)，柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)在(zai)壓力(li)油(you)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)外伸，緊貼(tie)斜盤(pan)(pan)斜盤(pan)(pan)對(dui)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)產(chan)生一個(ge)法向(xiang)(xiang)反力(li)p，此(ci)力(li)可(ke)(ke)分解(jie)為(wei)軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)分力(li)及(ji)和(he)垂直分力(li)Q。Q與(yu)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)上液壓力(li)相(xiang)平(ping)衡，而Q則使(shi)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)對(dui)缸體中(zhong)心產(chan)生一個(ge)轉矩(ju)(ju)，帶動(dong)馬(ma)達軸(zhou)(zhou)逆時(shi)(shi)針方(fang)向(xiang)(xiang)旋轉。軸(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)柱(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)塞(sai)馬(ma)達產(chan)生的(de)(de)(de)瞬時(shi)(shi)總轉矩(ju)(ju)是脈動(dong)的(de)(de)(de)。若改(gai)變馬(ma)達壓力(li)油(you)輸入方(fang)向(xiang)(xiang)，則馬(ma)達軸(zhou)(zhou)按順時(shi)(shi)針方(fang)向(xiang)(xiang)旋轉。斜盤(pan)(pan)傾角a的(de)(de)(de)改(gai)變、即(ji)排量的(de)(de)(de)變化，不(bu)僅影響馬(ma)達的(de)(de)(de)轉矩(ju)(ju)，而且影響它的(de)(de)(de)轉速和(he)轉向(xiang)(xiang)。斜盤(pan)(pan)傾角越(yue)大(da)(da)，產(chan)生轉矩(ju)(ju)越(yue)大(da)(da)，轉速越(yue)低。
4、齒輪液壓馬達
齒(chi)輪馬達(da)在結構上為了適應正反轉(zhuan)要求，進出油(you)口相等、具(ju)有(you)對(dui)稱性、有(you)單獨外泄油(you)口將(jiang)軸(zhou)承(cheng)部分的泄漏油(you)引出殼體外;為了減少啟動(dong)摩擦力(li)矩(ju)，采用(yong)滾動(dong)軸(zhou)承(cheng);為了減少轉(zhuan)矩(ju)脈動(dong)齒(chi)輪液壓馬達(da)的齒(chi)數比泵的齒(chi)數要多。
齒(chi)輪液(ye)壓馬達(da)由干密封性差(cha)，容租效率較低，輸入油(you)壓力不能過高，不能產生較大轉矩。并且瞬間轉速(su)(su)和(he)轉矩隨著(zhu)嚙合(he)(he)點的(de)(de)位置變化(hua)而變化(hua)，因此齒(chi)輪液(ye)壓馬達(da)僅適合(he)(he)于高速(su)(su)小(xiao)轉矩的(de)(de)場合(he)(he)。一般用干工程機械、農業(ye)機械以(yi)及(ji)對(dui)轉矩均勻性要求不高的(de)(de)機械設備上。
