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    液压马达

    液压马达

    1、液压马达性能

    一、概述

    液压马达是液压传动系统中的执行元件,它将来自液压泵的液压能转变成回转运动的机械能,从而驱动负荷进行工作。

    液压马达通常可分为高速和低速两大类。

    额定转速高于500rpm 的常视为高速液压马达,主要形式有齿轮式、螺杆式、叶片式、轴向柱塞式。其特点是转速较高,功率密度高,转动惯量小,排量也小,启动、制动、调速及换向方便,但输出扭矩不大,通常几十到几百个牛米(N.m),相当多的情况下不能直接满足工程负载对扭矩的要求,需要配置机械减速机构,因此,使用上受到一定的限制。

    额定转速低于500rpm 的常被称为低速马达。低速马达排量大,体积也大,转速在低到每分钟几转甚至零点几转时,仍能稳定输出几千甚至几万牛米(N.m)的扭矩,所以,也常称为低速大扭矩液压马达。其主要形式有多作用内曲线柱(球)塞式液压马达和曲柄连杆式、静压平衡式等径向柱塞型液压马达。它适用于直接连接并驱动负载,无需减速机构,且启动、加速时间短,性能好,由于输出扭矩大,因此在工程设备中得到广泛的应用。

    二、基本性能参数

    (1) 压力

    液压马达与液压泵一样,其压力大小均有负载决定,不同之处,液压泵的压力是指其出口处,而液压马达则指其入口处。马达入口压力和出口压力的差值称为马达的工作压差Δp 。

    (2) 排量

    液压马达的工作形式为输出扭矩,其大小数值并不决定马达本身而是决定于负载。但是,同样负载工况下,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,因此工作容腔的大小是液压马达工作能力的一个重要指标。

    液压马达工作容腔大小常用几何排量q 来表示。单位为m 3/rad (米3/弧度), ml/r (毫升/转)。通常是指马达主轴每转一转,由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的液体体积量。

    (3) 流量与容积效率

    单位时间内输入马达入口处的流量称为马达的实际流量Q s ,为达到指定转速,马达密封容腔变化所需要的流量称为马达的理论流量Q L ;实际流量与理论流量之差值,即为马达的泄漏量。 液压马达的理论输入流量Q L 与实际输入流量Q s 之比值,即为容积效率。S L V Q Q =η

    (4) 转速

    马达理论输出转速n L ,等于理论输入流量Q L 与排量q 之比值即 n L =Q L /q

    计算实际转速时还要考虑容积效率。

    (5) 液压马达输出的理论扭矩

    根据能量守恒定律,有

    pqn pQ n M S L ?=?=π2

    π

    2pq M L ?= (N.m) 式中 M L ――理论扭矩。

    (6) 机械损失与机械效率

    机械损失是指由于各零件间相对运动及流体与零件间相对运动的摩擦而产生的能量损失。

    液压马达的机械损失,表现在实际输出扭矩的降低。

    机械效率等于运行状态的实际输出扭矩与理论输出扭矩的比值,即L S m M M =η

    (7) 实际扭矩

    因液压马达存在机械损失,故计算实际输出扭矩M S 时应计及机械效率,则m m L S pq M M ηπ

    η2?=

    = (8) 启动扭矩

    液压马达很重视其启动性能。在同样工作压力情况下,液压马达在由静止状态到开始转动的启动状态的输出扭矩要比运行中的扭矩小,这给液压马达带载启动带来了困难。启动扭矩降低的原因主要是物体的静摩擦系数最大,一旦滑动后摩擦系数明显减小,这是机械摩擦的一般性质与规律所决定的。

    不同结构形式的液压马达的启动性能是不相同的。经比较,多作用内曲线式液压马达的启动性能最好。

    (9)爬行现象

    当液压马达工作转速过低时往往保证不了运转的均匀性,而产生一种时快时慢、时动时停的不稳定状态,这就是所谓的爬行现象。产生爬行现象的原因是和低速摩擦阻力的特性有关。另外,液压马达排量本身及泄漏量也随转子转动的相位角变化作周期性波动,这也会造成马达转速的波动。在低速时,这种波动难以被转动惯量所掩盖而清楚地表现出来,形成爬行现象。

    (10)最低稳定转速

    最低稳定转速是指液压马达在额定负载时,不出现爬行现象的最低工作转速。

    我国生产的各种液压马达,其最低稳定转速一般为:

    多作用内曲线马达0.1~1r/min;

    曲柄连杆式马达2~3r/min;

    静压平衡式马达2~3r/min;

    行星内啮合摆线转子式马达2~3r/min;

    轴向柱塞式马达一般30~50r/min (个别结构可达 1.5~5r/min);

    高速叶片式马达50~100r/min;

    低速大扭矩式叶片马达4~6r/min;

    高速齿轮马达200~300r/min (个别结构可

    达 50~150r/min )。

    (11) 液压马达的调速范围

    当工作负载从低速到高速的很宽的区域内变动时,也要求液压马达能在相应的较大的调速范围内进行驱动。否则要设置减速机构,使整机布置庞大。调速范围款意味着马达的低速稳定性好,又有良好的高速工作性能。通常,马达的调速范围常以允许的马达最高转速与最低转速的比值来表示,即min

    max min max ωω==n n K 但最高转速受多方面因素的限制,如磨损,机械效率,背压等。我国生产的液压马达,其最高使用转速一般为:

    齿轮式液压马达 1500~3000r/min;

    叶片式液压马达 1500~2000r/min;

    摆线齿轮式液压马达 500~600r/min;

    轴向柱塞式液压马达 1000~3000r/min;

    曲柄连杆式液压马达 400~500r/min;

    静压平衡式液压马达 500~600r/min;

    多作用内曲线马达 250~350r/min (个别可达800r/min )。

    (12) 制动性

    液压马达在停车工况时,压力油的泄漏就表现为液压马达转动轴的反向缓慢转动。为防止停转时重物下落,对马达的制动性有要求。柱塞式马达的制动性能最佳。液压马达不能完全避免泄漏现象,因此,必须采取其他制动措施,如:刹车。

    3.叶片马达

    现有的各种叶片液压马达,几乎全都采取平衡式结构。平衡式结构的好处是:一增加了叶片在每转中承受压力油作用产生扭矩的次数,在尺寸相同时,成倍增大了输出扭矩;二是作用在转子上的径向液压力平衡,轴承负荷小,提高了可靠性和使用寿命。高速小扭矩叶片马达的结构类似于平衡式叶片泵,属双作用定量式;低速大扭矩叶片马达为了增大排量和输出扭矩,叶片在转子每转中多次伸缩,属多作用式,可以实现有级变量。

    二、轴向柱塞液压马达的常见故障与排除

    液压马达

    液压马达