液壓馬達的特點及分類

一、特點及分類
液壓馬達是把液體的壓力能轉換為機械能的裝置，從原理上講，液壓泵可以作液壓馬達用，液壓馬達也可作液壓泵用。但事實上同類型的液壓泵和液壓馬達雖然在結構上相似，但由于兩者的工作情況不同，使得兩者在結構上也有某些差異。例如：
1.液壓馬達一般需要正反轉，所以在內部結構上應具有對稱性，而液壓泵一般是單方向旋轉的，沒有這一要求。
2.為了減小吸油阻力，減小徑向力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液壓馬達低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求。
3.液壓馬達要求能在很寬的轉速范圍內正常工作，因此，應采用液動軸承或靜承。因為當馬達速度很低時，若采用動承，就不易形成潤滑滑膜。
4.葉片泵依靠葉片跟轉子一起高速旋轉而產生的離心力使葉片始終貼緊定子的內表面，起封油作用，形成工作容積。若將其當馬達用，必須在液壓馬達的葉片根部裝上彈簧，以保證葉片始終貼緊定子內表面，以便馬達能正常起動。
5.液壓泵在結構上需保證具有自吸能力，而液壓馬達就沒有這一要求。
6.液壓馬達必須具有較大的起動扭矩。所謂起動扭矩，就是馬達由靜止狀態起動時，馬達軸上所能輸出的扭矩，該扭矩通常大于在同一工作壓差時處于運行狀態下的扭矩，所以，為了使起動扭矩盡可能接近工作狀態下的扭矩，要求馬達扭矩的脈動小，內部摩擦小。
由于液壓馬達與液壓泵具有上述不同的特點，使得很多類型的液壓馬達和液壓泵不能互逆使用。
液壓馬達按其額定轉速分為高速和低速兩大類，額定轉速高于500r/min的屬于高速液壓馬達，額定轉速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。
高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉速較高、轉動慣量小，便于啟動和制動，調速和換向的靈敏度高。通常高速液壓馬達的輸出轉矩不大（僅幾十牛·米到幾百牛·米），所以又稱為高速小轉矩液壓馬達。
高速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式，例如單作用曲軸連桿式、液壓平衡式和多作用內曲線式等。此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結構型式。低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大、轉速低（有時可達每分種幾轉甚至零點幾轉），因此可直接與工作機構連接，不需要減速裝置，使傳動機構大為簡化，通常低速液壓馬達輸出轉矩較大（可達幾千牛頓·米到幾萬牛頓·米），所以又稱為低速大轉矩液壓馬達。
液壓馬達也可按其結構類型來分，可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其他型式。
二、液壓馬達的性能參數
液壓馬達的性能參數很多。下面是液壓馬達的主要性能參數：
1.排量、流量和容積效率 習慣上將馬達的軸每轉一周，按幾何尺寸計算所進入的液體容積，稱為馬達的排量V，有時稱之為幾何排量、理論排量，即不考慮泄漏損失時的排量。
液壓馬達的排量表示出其工作容腔的大小，它是一個重要的參數。因為液壓馬達在工作中輸出的轉矩大小是由負載轉矩決定的。但是，推動同樣大小的負載，工作容腔大的馬達的壓力要低于工作容腔小的馬達的壓力，所以說工作容腔的大小是液壓馬達工作能力的主要標志，也就是說，排量的大小是液壓馬達工作能力的重要標志。
根據液壓動力元件的工作原理可知，馬達轉速n、理論流量qi與排量V之間具有下列關系                                 
qi=nV                              （4-1）
式中：qi為理論流量（m3/s）;n為轉速（r/min）；V為排量（m3/s）。
為了滿足轉速要求，馬達實際輸入流量q大于理論輸入流量，則有：
                               
q= qi+Δq                            （4-2）
式中：Δq為泄漏流量。
ηv=qi/q=1/（1+Δq／qi）                （4-3）
所以得實際流量
q=qi/ηv                                （4-4）
2.液壓馬達輸出的理論轉矩  根據排量的大小，可以計算在給定壓力下液壓馬達所能輸出的轉矩的大小，也可以計算在給定的負載轉矩下馬達的工作壓力的大小。當液壓馬達進、出油口之間的壓力差為ΔP，輸入液壓馬達的流量為q，液壓馬達輸出的理論轉矩為Tt，角速度為ω，如果不計損失，液壓馬達輸入的液壓功率應當全部轉化為液壓馬達輸出的機械功率，即：
ΔPq=Ttω                                  （4-5）
又因為ω=2πn，所以液壓馬達的理論轉矩為：
Tt=ΔP·V/2π                                （4-6）
式中：ΔP為馬達進出口之間的壓力差。
3.液壓馬達的機械效率  由于液壓馬達內部不可避免地存在各種摩擦，實際輸出的轉矩T總要比理論轉矩Tt小些，即：
T=Ttηm                                    （4-7）
式中：ηm為液壓馬達的機械效率（%）。
4.液壓馬達的啟動機械效率ηm  液壓馬達的啟動機械效率是指液壓馬達由靜止狀態起動時，馬達實際輸出的轉矩T0與它在同一工作壓差時的理論轉矩Tt之比。即：
ηm0=T/Tt                                    （4-8）
液壓馬達的啟動機械效率表示出其啟動性能的指標。因為在同樣的壓力下，液壓馬達由靜止到開始轉動的啟動狀態的輸出轉矩要比運轉中的轉矩大，這給液壓馬達帶載啟動造成了困難，所以啟動性能對液壓馬達是非常重要的，啟動機械效率正好能反映其啟動性能的高低。啟動轉矩降低的原因，一方面是在靜止狀態下的摩擦因數zui大，在摩擦表面出現相對滑動后摩擦因數明顯減小，另一方面也是zui主要的方面是因為液壓馬達靜止狀態潤滑油膜被擠掉，基本上變成了干摩擦。一旦馬達開始運動，隨著潤滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，
并隨滑動速度增大和油膜變厚而減小。
實際工作中都希望啟動性能好一些，即希望啟動轉矩和啟動機械效率大一些。現將不同結構形式的液壓馬達的啟動機械效率ηm0的大致數值列入表4-1中。
表4-1                  液壓馬達的啟動機械效率
液壓馬達的結構形式 啟動機械效率ηm0/%
齒輪馬達 老結構 0.60～0.80
新結構 0.85～0.88
葉片馬達 高速小扭矩型 0.75～0.85
軸向柱塞馬達 滑履式 0.80～0.90
非滑履式 0.82～0.92
曲軸連桿馬達 老結構 0.80～0.85
新結構 0.83～0.90
靜壓平衡馬達 老結構 0.80～0.85
   

1、葉片馬達與相比具有以下幾個特點：
（1）葉片底部有彈簧，保證在初始條件下葉片貼近內表面，形成密封容積；                   
（2） 泵殼內含有兩個單向閥。進、回油腔的壓力經單向閥選擇后再進葉片底部     
（3）葉片槽是徑向的。這是因為液壓馬達都要旋轉之故。
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2.徑向柱塞式液壓馬達
與泵的情況相反，低速大扭矩馬達多數采用徑向柱塞式結構。圖為低速大扭矩液壓馬達的典型結構。馬達有五個活塞，殼體上有五個缸，外形像星，又稱為星形馬達。連桿一端通過球鉸與活塞連接在一起；另一端為圓弧表面，圓弧半徑與偏心偏心輪半徑一致。兩個圓環套在連桿圓弧外面，使連桿即能沿著偏心輪的圓弧表面滑動而又不能脫開。輸出軸左端通過聯軸器使配流軸同步旋轉