第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3

液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)的執(zhí)行元件。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3液壓馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.1

液壓馬達(dá)的工作原理圖3-26所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理。斜盤1和配油盤4固定不動(dòng)，柱塞3可在缸體2的孔內(nèi)移動(dòng)，斜盤中心線與缸體中心線相交一個(gè)傾角δ。高壓油經(jīng)配油盤的窗口進(jìn)入缸體的柱塞孔時(shí)，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對(duì)柱塞的反作用力F可分解為兩個(gè)分力，軸向分力Fx和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力Fy使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)馬達(dá)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-26

軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤2—缸體3—柱塞4—配油盤5—馬達(dá)軸第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.1液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-26

軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤2—缸體3—柱塞4—配油盤5—馬達(dá)軸Part3.3.1

液壓馬達(dá)的工作原理設(shè)第i個(gè)柱塞和缸體的垂直中心線夾角為θ，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：式中R—柱塞在缸體中的分布圓半徑液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即

（3-21）隨著角θ的變化，每個(gè)柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的，它的脈動(dòng)情況和討論液壓泵流量脈動(dòng)時(shí)的情況相似。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-26軸向柱塞式液壓第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)1.工作壓力和額定壓力工作壓力是指液壓馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)進(jìn)口處的壓力；額定壓力是指液壓馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。2.排量和理論流量

排量V是指液壓馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一周由其各密封工作腔容積變化的幾何尺寸計(jì)算得到的油液體積；理論流量qt是指在沒(méi)有泄漏的情況下，由液壓馬達(dá)排量計(jì)算得到指定轉(zhuǎn)速所需輸入油液的流量。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)3.效率和功率容積效率：由于有泄漏損失，為了達(dá)到液壓馬達(dá)要求的轉(zhuǎn)速，實(shí)際輸入的流量q

須大于理論流量qt。容積效率為：（3-22）機(jī)械效率：由于有摩擦損失，液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T一定小于理論轉(zhuǎn)矩Tt。因此機(jī)械效率為：（3-23）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)3.效率和功率液壓馬達(dá)的總效率為：液壓馬達(dá)輸入功率Pi

為：液壓馬達(dá)輸出功率Po為：式中Δp—液壓馬達(dá)進(jìn)、出口的壓力差；

Ω、n—液壓馬達(dá)的角速度和轉(zhuǎn)速。（3-24）（3-25）（3-26）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)4.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)能產(chǎn)生的理論轉(zhuǎn)矩Tt

為：（3-27）液壓馬達(dá)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩T為：（3-28）液壓馬達(dá)的實(shí)際輸入流量為q時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為：（3-29）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)液壓馬達(dá)和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同，按結(jié)構(gòu)分有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種。按工作特性可分為高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)兩大類。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)1.高速液壓馬達(dá)高速液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式通常為外嚙合齒輪式、雙作用葉片式和軸向柱塞式等，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高（一般高于500r/min）、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、輸出轉(zhuǎn)矩不大，故又稱高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。外嚙合齒輪式液壓馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、體積小、價(jià)格低及對(duì)油液污染不敏感等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是噪聲大、脈動(dòng)較大且難以變量、低速穩(wěn)定性較差等。雙作用葉片式液壓馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲較小、壽命較長(zhǎng)及脈動(dòng)率小等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是抗污染能力較差、對(duì)油液的清潔度要求較高。目前，葉片式液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速有的已達(dá)4000r/min。軸向柱塞式液壓馬達(dá)具有單位功率質(zhì)量輕、工作壓力高、效率高和容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、對(duì)油液污染敏感、過(guò)濾精度要求較高、價(jià)格較貴。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為斜盤式和斜軸式兩類。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)1.高速液壓馬達(dá)圖3-27

軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖1—軸2—斜盤3—軸承4—鼓輪5—彈簧6—傳動(dòng)銷

7—缸體8—配油盤

9—柱塞10—推桿圖3-27所示是軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)。在缸體7和斜盤2間裝入鼓輪4，在鼓輪的圓周上均勻分布著推桿10，液壓力作用在柱塞上并通過(guò)推桿作用的斜盤上，推桿在斜盤反作用力的作用下產(chǎn)生一個(gè)對(duì)軸1的轉(zhuǎn)矩，迫使鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過(guò)傳動(dòng)鍵帶動(dòng)馬達(dá)軸，同時(shí)通過(guò)傳動(dòng)銷6帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。缸體在彈簧5和柱塞孔內(nèi)的壓力油作用下貼緊在配油盤8上。這種結(jié)構(gòu)使缸體和柱塞只受軸向力，因而配油盤表面、柱塞和缸體上的柱塞孔磨損均勻，又缸體內(nèi)孔與馬達(dá)軸的接觸面較小，有一定的自位作用，使缸體的配油表面和配油盤的配油表面貼合好，減小了端面間的泄漏，并使配油盤表面磨損后能得到自動(dòng)補(bǔ)償。這種液壓馬達(dá)的斜盤的傾角固定，所以是一種定量液壓馬達(dá)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)低速液壓馬達(dá)的特點(diǎn)是輸入油液壓力高、排量大，可靠性高，可在馬達(dá)軸轉(zhuǎn)速為10r/min以下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，低速穩(wěn)定性好，輸出轉(zhuǎn)矩大，可達(dá)幾百?！っ住Ｋ杂址Q低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)分為單作用和多作用兩大類。單作用液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)工作一次。它又有徑向和軸向之分。徑向柱塞式單作用液壓馬達(dá)，主軸是偏心的。多作用液壓馬達(dá)，設(shè)有導(dǎo)軌曲線，曲線的數(shù)目就是作用次數(shù)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)工作多次。它同樣有徑向和軸向之分。單作用馬達(dá)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工藝性較好，造價(jià)較低。但存在輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)，低速穩(wěn)定性不如多作用液壓馬達(dá)。多作用馬達(dá)單位功率的質(zhì)量較輕，若設(shè)計(jì)合理，可得無(wú)脈動(dòng)輸出。但其制造工藝較復(fù)雜，造價(jià)高于單作用馬達(dá)。Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)分為單作用第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)圖3-28

連桿型單作用徑向柱塞式液壓馬達(dá)原理圖1—?dú)んw2—柱塞3—連桿4—曲軸5—配油軸圖3-28所示為連桿型單作用徑向柱塞液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理圖。在殼體1內(nèi)有五個(gè)沿徑向均勻分布的柱塞缸，柱塞2通過(guò)球鉸與連桿3相連接，連桿的另一端與曲軸4的偏心輪外圓接觸，配油軸5與曲軸用聯(lián)軸器相連。壓力油經(jīng)配油軸進(jìn)入馬達(dá)的進(jìn)油腔后，通過(guò)殼體槽①、②、③進(jìn)入相應(yīng)的柱塞缸的頂部，作用在柱塞上的液壓作用力FN通過(guò)連桿作用于偏心輪中心O1，它的切向分力Fr對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)中心O形成轉(zhuǎn)矩T，使曲軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

由于三個(gè)柱塞缸位置不同，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小也不同。曲軸輸出的總轉(zhuǎn)矩等于與進(jìn)油腔相通的柱塞所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。此時(shí)柱塞缸④、⑤與排油腔相通，油液經(jīng)配油軸流回油箱。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)配油軸同步旋轉(zhuǎn)，因此，配流狀態(tài)不斷發(fā)生變化，從而保證曲軸會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。若進(jìn)、排油口互換，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，過(guò)程與以上相同這種液壓馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但其缺點(diǎn)是體積和質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速穩(wěn)定性較差。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)圖3-29

多作用內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖1—缸體2—配油軸3—柱塞4—橫梁5—襯套6—滾輪7—定子圖3-29所示為多作用內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理圖。馬達(dá)的配油軸2是固定的，其上有進(jìn)油口和排油口。壓力油經(jīng)配油窗口穿過(guò)襯套5進(jìn)入缸體1的柱塞孔中，并作用于柱塞3的底部，柱塞3與橫梁4之間無(wú)剛性連接，在液壓力的作用下，柱塞3的頂部球面與橫梁4的底部相接觸，從而使橫梁4兩端的滾輪6壓向定子7的內(nèi)壁。定子內(nèi)壁在與滾輪接觸處的反作用力N的周向分力F對(duì)缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使缸體及與其剛性連接的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；而徑向分力P則與柱塞底部的液壓力相平衡。由于定子內(nèi)壁由多段曲面構(gòu)成，滾輪每經(jīng)過(guò)一段曲面，柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，故稱多作用式。這種液壓馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性好。其缺點(diǎn)是配油軸磨損后不能補(bǔ)償，使效率下降。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)擺動(dòng)液壓馬達(dá)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)的執(zhí)行元件。常用的有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4擺動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30a所示為單葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)，壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入缸筒3，推動(dòng)葉片1和軸一起作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，回油從缸筒的回油口排出。其擺動(dòng)角度小于300°，分隔片2用以隔開高低壓腔。圖3-30

擺動(dòng)液壓馬達(dá)a）單葉片式1—葉片2—分隔片3—缸筒Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)設(shè)進(jìn)出油口壓力為p1、p2葉處寬度為b，葉片底端、頂端半徑為R1、R2，輸入流量為q，擺動(dòng)液壓馬達(dá)機(jī)械效率、容積效率分別為ηm、ηV。則輸出的轉(zhuǎn)矩T和角速度ω為：（3-30）（3-31）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30a所示為單葉片式擺第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30

擺動(dòng)液壓馬達(dá)a）單葉片式b）雙葉片式1—葉片2—分隔片3—缸筒Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)圖3-30b所示為雙葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)。它有兩個(gè)進(jìn)、出油口，其擺動(dòng)角度小于150°。在相同的條件下，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，角速度是單葉片式的一半。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30擺動(dòng)液壓馬達(dá)P第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)三葉片式擺液壓馬達(dá)的三個(gè)葉片等分布置，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的三倍，機(jī)械效率與雙葉片式馬達(dá)相同但泄漏增大，容積效率降低，其擺動(dòng)角度小于60°

。如果在液壓缸的活塞桿上帶有齒條，使之和一小齒輪相嚙合，則當(dāng)活塞桿伸縮時(shí)便能使小齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的液壓缸也稱為擺動(dòng)馬達(dá)，其擺角可以超過(guò)360°。

第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4擺動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4

氣動(dòng)馬達(dá)

氣動(dòng)馬達(dá)是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4氣動(dòng)馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.1

氣動(dòng)馬達(dá)的分類

氣動(dòng)馬達(dá)分類如表3-2所示：表3-2

氣動(dòng)馬達(dá)的分類第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.1氣動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.2

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)1.工作原理圖3-31所示為葉片式氣動(dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖，其主要由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3及殼體構(gòu)成。壓縮空氣從輸入口A進(jìn)入，作用在工作腔兩側(cè)的葉片上。由于轉(zhuǎn)子偏心安裝，氣壓作用在兩側(cè)葉片上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差，使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。做功后的氣體從輸出口B排出。若改變壓縮空氣輸入方向，即可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。圖3-31

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)1—轉(zhuǎn)子2—定子3—葉片葉片式氣動(dòng)馬達(dá)一般在中、小容量，高速旋轉(zhuǎn)的范圍使用，其輸出功率為0.1~20kW，轉(zhuǎn)速為500~25000r/min。葉片式氣動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)及低速時(shí)的特性不好，在轉(zhuǎn)速500r/min以下場(chǎng)合使用時(shí)，必須要用減速機(jī)構(gòu)。葉片式氣動(dòng)馬達(dá)主要用于礦山機(jī)械和氣動(dòng)工具中。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.2葉片第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-32

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)的基本特性曲線T-n—轉(zhuǎn)矩曲線p-n—功率曲線

qV-n—流量曲線Part3.4.2

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)2.特性曲線圖3-32所示為葉片式氣動(dòng)馬達(dá)的基本特性曲線。該曲線表明，在一定的工作壓力下，氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速及功率都隨外負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化而變化。由特性曲線可知，葉片式氣動(dòng)馬達(dá)的特性較軟。當(dāng)外負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零（即空轉(zhuǎn)）時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)最大值nmax，氣動(dòng)馬達(dá)的輸出功率為零。當(dāng)外負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于氣動(dòng)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)矩Tmax時(shí)，氣動(dòng)馬達(dá)停轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為零。此時(shí)輸出功率也為零。當(dāng)外負(fù)載轉(zhuǎn)矩約等于氣動(dòng)馬達(dá)最大轉(zhuǎn)矩的一半時(shí)，其轉(zhuǎn)速為最大轉(zhuǎn)速的一半，此時(shí)氣動(dòng)馬達(dá)輸出功率達(dá)最大值。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-32葉片式氣動(dòng)馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)3.工作特性與工作壓力的關(guān)系Part3.4.2

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與工作壓力的關(guān)系可分別用下列式子表示（3-32）（3-33）式中

n、T—實(shí)際工作壓力下的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩；

n0、T0—設(shè)計(jì)工作壓力下的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩；

p—實(shí)際工作壓力；

p0—設(shè)計(jì)工作壓力。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)3.工作特性與工作壓力的關(guān)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.3

齒輪式氣動(dòng)馬達(dá)

齒輪式氣動(dòng)馬達(dá)有雙齒輪式和多齒輪式，以雙齒輪式應(yīng)用最多。齒輪可采用直齒輪、斜齒輪和人字齒輪。直齒輪氣動(dòng)馬達(dá)可以正反旋轉(zhuǎn)；斜齒輪和人字齒輪的氣動(dòng)馬達(dá)則不能反轉(zhuǎn)，但它們的效率比直齒輪的要高。齒輪式氣動(dòng)馬達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)氣源質(zhì)量要求低、耐沖擊及慣性小等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，效率較低。小型氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速能高達(dá)10000r/min；大型的能達(dá)到1000r/min，功率可達(dá)50kW。齒輪式氣動(dòng)馬達(dá)主要用于礦山工具。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.3齒輪第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.4

擺動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)

擺動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)的工作原理、結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算公式均與擺動(dòng)液壓馬達(dá)相似，這里不再贅述。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.4擺動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3

液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)的執(zhí)行元件。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3液壓馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.1

液壓馬達(dá)的工作原理圖3-26所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理。斜盤1和配油盤4固定不動(dòng)，柱塞3可在缸體2的孔內(nèi)移動(dòng)，斜盤中心線與缸體中心線相交一個(gè)傾角δ。高壓油經(jīng)配油盤的窗口進(jìn)入缸體的柱塞孔時(shí)，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對(duì)柱塞的反作用力F可分解為兩個(gè)分力，軸向分力Fx和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力Fy使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)馬達(dá)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-26

軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤2—缸體3—柱塞4—配油盤5—馬達(dá)軸第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.1液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-26

軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤2—缸體3—柱塞4—配油盤5—馬達(dá)軸Part3.3.1

液壓馬達(dá)的工作原理設(shè)第i個(gè)柱塞和缸體的垂直中心線夾角為θ，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：式中R—柱塞在缸體中的分布圓半徑液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即

（3-21）隨著角θ的變化，每個(gè)柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的，它的脈動(dòng)情況和討論液壓泵流量脈動(dòng)時(shí)的情況相似。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-26軸向柱塞式液壓第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)1.工作壓力和額定壓力工作壓力是指液壓馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)進(jìn)口處的壓力；額定壓力是指液壓馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。2.排量和理論流量

排量V是指液壓馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一周由其各密封工作腔容積變化的幾何尺寸計(jì)算得到的油液體積；理論流量qt是指在沒(méi)有泄漏的情況下，由液壓馬達(dá)排量計(jì)算得到指定轉(zhuǎn)速所需輸入油液的流量。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)3.效率和功率容積效率：由于有泄漏損失，為了達(dá)到液壓馬達(dá)要求的轉(zhuǎn)速，實(shí)際輸入的流量q

須大于理論流量qt。容積效率為：（3-22）機(jī)械效率：由于有摩擦損失，液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T一定小于理論轉(zhuǎn)矩Tt。因此機(jī)械效率為：（3-23）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)3.效率和功率液壓馬達(dá)的總效率為：液壓馬達(dá)輸入功率Pi

為：液壓馬達(dá)輸出功率Po為：式中Δp—液壓馬達(dá)進(jìn)、出口的壓力差；

Ω、n—液壓馬達(dá)的角速度和轉(zhuǎn)速。（3-24）（3-25）（3-26）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)4.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)能產(chǎn)生的理論轉(zhuǎn)矩Tt

為：（3-27）液壓馬達(dá)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩T為：（3-28）液壓馬達(dá)的實(shí)際輸入流量為q時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為：（3-29）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.2液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)液壓馬達(dá)和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同，按結(jié)構(gòu)分有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種。按工作特性可分為高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)和低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)兩大類。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)1.高速液壓馬達(dá)高速液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式通常為外嚙合齒輪式、雙作用葉片式和軸向柱塞式等，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高（一般高于500r/min）、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、輸出轉(zhuǎn)矩不大，故又稱高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。外嚙合齒輪式液壓馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、體積小、價(jià)格低及對(duì)油液污染不敏感等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是噪聲大、脈動(dòng)較大且難以變量、低速穩(wěn)定性較差等。雙作用葉片式液壓馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲較小、壽命較長(zhǎng)及脈動(dòng)率小等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是抗污染能力較差、對(duì)油液的清潔度要求較高。目前，葉片式液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速有的已達(dá)4000r/min。軸向柱塞式液壓馬達(dá)具有單位功率質(zhì)量輕、工作壓力高、效率高和容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、對(duì)油液污染敏感、過(guò)濾精度要求較高、價(jià)格較貴。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為斜盤式和斜軸式兩類。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)1.高速液壓馬達(dá)圖3-27

軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖1—軸2—斜盤3—軸承4—鼓輪5—彈簧6—傳動(dòng)銷

7—缸體8—配油盤

9—柱塞10—推桿圖3-27所示是軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)。在缸體7和斜盤2間裝入鼓輪4，在鼓輪的圓周上均勻分布著推桿10，液壓力作用在柱塞上并通過(guò)推桿作用的斜盤上，推桿在斜盤反作用力的作用下產(chǎn)生一個(gè)對(duì)軸1的轉(zhuǎn)矩，迫使鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過(guò)傳動(dòng)鍵帶動(dòng)馬達(dá)軸，同時(shí)通過(guò)傳動(dòng)銷6帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。缸體在彈簧5和柱塞孔內(nèi)的壓力油作用下貼緊在配油盤8上。這種結(jié)構(gòu)使缸體和柱塞只受軸向力，因而配油盤表面、柱塞和缸體上的柱塞孔磨損均勻，又缸體內(nèi)孔與馬達(dá)軸的接觸面較小，有一定的自位作用，使缸體的配油表面和配油盤的配油表面貼合好，減小了端面間的泄漏，并使配油盤表面磨損后能得到自動(dòng)補(bǔ)償。這種液壓馬達(dá)的斜盤的傾角固定，所以是一種定量液壓馬達(dá)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)低速液壓馬達(dá)的特點(diǎn)是輸入油液壓力高、排量大，可靠性高，可在馬達(dá)軸轉(zhuǎn)速為10r/min以下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，低速穩(wěn)定性好，輸出轉(zhuǎn)矩大，可達(dá)幾百?！っ?。所以又稱低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)分為單作用和多作用兩大類。單作用液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)工作一次。它又有徑向和軸向之分。徑向柱塞式單作用液壓馬達(dá)，主軸是偏心的。多作用液壓馬達(dá)，設(shè)有導(dǎo)軌曲線，曲線的數(shù)目就是作用次數(shù)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)工作多次。它同樣有徑向和軸向之分。單作用馬達(dá)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工藝性較好，造價(jià)較低。但存在輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)，低速穩(wěn)定性不如多作用液壓馬達(dá)。多作用馬達(dá)單位功率的質(zhì)量較輕，若設(shè)計(jì)合理，可得無(wú)脈動(dòng)輸出。但其制造工藝較復(fù)雜，造價(jià)高于單作用馬達(dá)。Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)分為單作用第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)圖3-28

連桿型單作用徑向柱塞式液壓馬達(dá)原理圖1—?dú)んw2—柱塞3—連桿4—曲軸5—配油軸圖3-28所示為連桿型單作用徑向柱塞液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理圖。在殼體1內(nèi)有五個(gè)沿徑向均勻分布的柱塞缸，柱塞2通過(guò)球鉸與連桿3相連接，連桿的另一端與曲軸4的偏心輪外圓接觸，配油軸5與曲軸用聯(lián)軸器相連。壓力油經(jīng)配油軸進(jìn)入馬達(dá)的進(jìn)油腔后，通過(guò)殼體槽①、②、③進(jìn)入相應(yīng)的柱塞缸的頂部，作用在柱塞上的液壓作用力FN通過(guò)連桿作用于偏心輪中心O1，它的切向分力Fr對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)中心O形成轉(zhuǎn)矩T，使曲軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

由于三個(gè)柱塞缸位置不同，所以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小也不同。曲軸輸出的總轉(zhuǎn)矩等于與進(jìn)油腔相通的柱塞所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和。此時(shí)柱塞缸④、⑤與排油腔相通，油液經(jīng)配油軸流回油箱。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)配油軸同步旋轉(zhuǎn)，因此，配流狀態(tài)不斷發(fā)生變化，從而保證曲軸會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。若進(jìn)、排油口互換，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，過(guò)程與以上相同這種液壓馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但其缺點(diǎn)是體積和質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，低速穩(wěn)定性較差。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3

液壓馬達(dá)的分類和結(jié)構(gòu)2.低速液壓馬達(dá)圖3-29

多作用內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖1—缸體2—配油軸3—柱塞4—橫梁5—襯套6—滾輪7—定子圖3-29所示為多作用內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理圖。馬達(dá)的配油軸2是固定的，其上有進(jìn)油口和排油口。壓力油經(jīng)配油窗口穿過(guò)襯套5進(jìn)入缸體1的柱塞孔中，并作用于柱塞3的底部，柱塞3與橫梁4之間無(wú)剛性連接，在液壓力的作用下，柱塞3的頂部球面與橫梁4的底部相接觸，從而使橫梁4兩端的滾輪6壓向定子7的內(nèi)壁。定子內(nèi)壁在與滾輪接觸處的反作用力N的周向分力F對(duì)缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使缸體及與其剛性連接的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；而徑向分力P則與柱塞底部的液壓力相平衡。由于定子內(nèi)壁由多段曲面構(gòu)成，滾輪每經(jīng)過(guò)一段曲面，柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，故稱多作用式。這種液壓馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是輸出轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低，平穩(wěn)性好。其缺點(diǎn)是配油軸磨損后不能補(bǔ)償，使效率下降。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.3液壓馬第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)擺動(dòng)液壓馬達(dá)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)的執(zhí)行元件。常用的有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4擺動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30a所示為單葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)，壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入缸筒3，推動(dòng)葉片1和軸一起作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，回油從缸筒的回油口排出。其擺動(dòng)角度小于300°，分隔片2用以隔開高低壓腔。圖3-30

擺動(dòng)液壓馬達(dá)a）單葉片式1—葉片2—分隔片3—缸筒Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)設(shè)進(jìn)出油口壓力為p1、p2葉處寬度為b，葉片底端、頂端半徑為R1、R2，輸入流量為q，擺動(dòng)液壓馬達(dá)機(jī)械效率、容積效率分別為ηm、ηV。則輸出的轉(zhuǎn)矩T和角速度ω為：（3-30）（3-31）第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30a所示為單葉片式擺第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30

擺動(dòng)液壓馬達(dá)a）單葉片式b）雙葉片式1—葉片2—分隔片3—缸筒Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)圖3-30b所示為雙葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)。它有兩個(gè)進(jìn)、出油口，其擺動(dòng)角度小于150°。在相同的條件下，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，角速度是單葉片式的一半。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)圖3-30擺動(dòng)液壓馬達(dá)P第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4

擺動(dòng)液壓馬達(dá)三葉片式擺液壓馬達(dá)的三個(gè)葉片等分布置，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的三倍，機(jī)械效率與雙葉片式馬達(dá)相同但泄漏增大，容積效率降低，其擺動(dòng)角度小于60°

。如果在液壓缸的活塞桿上帶有齒條，使之和一小齒輪相嚙合，則當(dāng)活塞桿伸縮時(shí)便能使小齒輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的液壓缸也稱為擺動(dòng)馬達(dá)，其擺角可以超過(guò)360°。

第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.3.4擺動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4

氣動(dòng)馬達(dá)

氣動(dòng)馬達(dá)是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4氣動(dòng)馬達(dá)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.1

氣動(dòng)馬達(dá)的分類

氣動(dòng)馬達(dá)分類如表3-2所示：表3-2

氣動(dòng)馬達(dá)的分類第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.1氣動(dòng)第三章執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)Part3.4.2

葉片式氣動(dòng)馬達(dá)1.工作原理圖3-31所示為葉片式氣動(dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理圖，其主要由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3及殼體構(gòu)成。壓縮空氣從輸入口A進(jìn)入，作用在工作腔兩側(cè)的葉片上。由于轉(zhuǎn)子偏心安裝，氣壓作用在兩側(cè)葉片上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差，使轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)?/p>