液压与气压传动教程 液压技术 第4章 液压执行元件(3)

实际工作中，一般都期望最低稳定转速越小越好。

7.最高使用转速液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制，转速提高后，各运动副的磨损加剧，使用寿命降低，转速高则液压马达需要输入的流量就大，因此各过流部分的流速相应增大，压力损失也随之增加，从而使机械效率降低。

对某些液压马达，转速的提高还受到背压的限制。例如曲轴连杆式液压马达，转速提高时，回油背压必须显著增大才能保证连杆不会撞击曲轴表面，从而避免了撞击现象。随着转速的提高，回油腔所需的背压值也应随之提高。但过分的提高背压，会使液压马达的效率明显下降。为了使马达的效率不致过低，马达的转速不应太高。

8.调速范围液压马达的调速范围用最高使用转速和最低稳定转速之比表示，即：

i=nmax/nmin (4-11)

三、液压马达的工作原理

常用的液压马达的结构与同类型的液压泵很相似，下面对叶片马达、轴向柱塞马达和摆动马达的工作原理作一介绍。

1.叶片马达

图4-2所示为叶片液压马达的工作原理图。

图4-2叶片马达的工作原理图

1～7—叶片

当压力为p的油液从进油口进入叶片1和3之间时，叶片2因两面均受液压油的作用所以不产生转矩。叶片1、3上，一面作用有压力油，另一面为低压油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，因此作用于叶片3上的总液压力大于作用于叶片1上的总液压力，于是压力差使转子产生顺时针的转矩。同样道理，压力油进入叶片5和7之间时，叶片7伸出的面积大于叶片5伸出的面积，也产生顺时针转矩。这样，就把油液的压力能转变成了机械能，这就是叶片马达的工作原理。当输油方向改变时，液压马达就反转。

当定子的长短径差值越大，转子的直径越大，以及输入的压力越高时，叶片马达输出的转矩也越大。

在图4-2中，叶片2、4、6、8两侧的压力相等，无转矩产生。叶片3、7产生的转矩为T1，方向为顺时针方向。假设马达出口压力为零，则：

 (4-12)

式中：B为叶片宽度；R1为定子长半径；r为转子半径；p为马达的进口压力。

叶片1、5产生的转矩为T2，方向为逆时针方向，则：

 (4-13)

由式(4-12)、式(4-13)看出，对结构尺寸已确定的叶片马达，其输出转矩T决定于输入油的压力。

由叶片泵的理论流量qi的公式：

qi=2πBn(R12-R22)

得： n=qi/2πB(R12-R22) (4-14)

式中：qi为液压马达的理论流量，qi=q·ηv；q为液压马达的实际流量，即进口流量。由式(4-14)看出，对结构尺寸已确定的叶片马达，其输出转速n决定于输入油的流量。

叶片马达的体积小，转动惯量小，因此动作灵敏，可适应的换向频率较高。但泄漏较大，不能在很低的转速下工作，因此，叶片马达一般用于转速高、转矩小和动作灵敏的场合。

2.轴向柱塞马达 轴向柱塞马达的结构形式基本上与轴向柱塞泵一样，故其种类与轴向柱塞泵相同，也分为直轴式轴向柱塞马达和斜轴式轴向柱塞马达两类。

轴向柱塞马达的工作原理如图4-3所示。

图4-3斜盘式轴向柱塞马达的工作原理图

当压力油进入液压马达的高压腔之后，工作柱塞便受到油压作用力为pA(p为油压力，A为柱塞面积)，通过滑靴压向斜盘，其反作用为N。N力分解成两个分力，沿柱塞轴向分力p，与柱塞所受液压力平衡；另一分力F，与柱塞轴线垂直向上，它与缸体中心线的距离为r，这个力便产生驱动马达旋转的力矩。F力的大小为：

F=pAtanγ

式中：γ为斜盘的倾斜角度(°)。

这个F力使缸体产生扭矩的大小，由柱塞在压油区所处的位置而定。设有一柱塞与缸体的垂直中心线成φ角，则该柱塞使缸体产生的扭矩T为：

T=Fr=FRsinφ=pARtanγsinφ (4-15)

式中：R为柱塞在缸体中的分布圆半径(m)。

随着角度φ的变化，柱塞产生的扭矩也跟着变化。整个液压马达能产生的总扭矩，是所有处于压力油区的柱塞产生的扭矩之和，因此，总扭矩也是脉动的，当柱塞的数目较多且为单数时，脉动较小。