1  什么是液壓馬達(dá)的圖形符號？

液壓馬達(dá)的圖形符號液壓馬達(dá)的圖形符號如圖5-2所示。

a)                  b)

圖5-2液壓馬達(dá)圖形符號

    a)定量液壓馬達(dá)    b)變量液壓馬達(dá)

2  齒輪液壓馬達(dá)是怎樣工作的？

外嚙合齒輪液壓馬達(dá)工作原理如圖5-3所示，c為I、Ⅱ兩齒輪的嚙合點(diǎn)，h為齒輪的全齒高。嚙合點(diǎn)C到兩齒輪I、Ⅱ的齒根距離分別為h和b，齒寬為B。當(dāng)高壓油P進(jìn)入馬達(dá)的高壓腔時，處于高壓腔所有輪齒均受到壓力油的作用，其中相互嚙合的兩個輪齒的齒面只有一部分齒面受高壓油的作用。由于h和b均小于齒高h，所以在兩個齒輪I、II上就產(chǎn)生作用力pB(h-a)和pB(h-b)。在這兩個力作用下，對齒輪產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩，隨著齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)，油液被帶到低壓腔排出。齒輪液壓馬達(dá)的排量

V = 2πz m ² B

    式中z —齒數(shù)，m —齒輪模數(shù)，B—齒寬。

 圖5-3外嚙合齒輪液壓馬達(dá)工作原理

    齒輪馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)要求，進(jìn)出油口相等、具有對稱性、有單獨(dú)外泄油口將軸承部分的泄漏油引出殼體外；為了減少起動摩擦力矩，采用滾動軸承；為了減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒輪液壓馬達(dá)的齒數(shù)比泵的齒數(shù)要多。

    齒輪液壓馬達(dá)由于密封性差，容積效率較低，輸入油壓力不能過高，不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，并且瞬間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨著嚙合點(diǎn)的位置變化而變化，因此齒輪液壓馬達(dá)僅適合于高速小轉(zhuǎn)矩的場合。一般用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機(jī)械設(shè)備上。

3  葉片液壓馬達(dá)是怎樣工作的？

    常用葉片液壓馬達(dá)為雙作用式，現(xiàn)以雙作用式來說明其工作原理。

    葉片液壓馬達(dá)工作原理如圖5-4所示。當(dāng)高壓油P從進(jìn)油口進(jìn)入工作區(qū)段的葉片1和4之間的容積時，其中葉片5兩側(cè)均受壓力油P作用不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而葉片1和4一側(cè)受高壓油P的作用，另一側(cè)受低壓油P_t的作用。由于葉片1伸出面積大于葉片4伸出的面積，所以產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。同理，葉片3和2之間也產(chǎn)生順時針方向轉(zhuǎn)矩。由圖看出，當(dāng)改變進(jìn)油方向時，即高壓油P進(jìn)入葉片3和4之間容積和葉片1和2之間容積時，葉片帶動轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。

 圖5-4  葉片液壓馬達(dá)工作原理

葉片液壓馬達(dá)的排量

V = 2πB（R ² – r ²）- 2 z BS（R - r）

式中：R—大圓弧半徑，r—小圓弧半徑， z—葉片數(shù)，B—葉片寬度，S—葉片厚度。

    為了適應(yīng)馬達(dá)正反轉(zhuǎn)要求，葉片液壓馬達(dá)的葉片為徑向放置，為了使葉片底部始終通入高壓油，在高、低油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。為了保證葉片液壓馬達(dá)在壓力油通入后，高、低壓腔不致串通能正常起動，在葉片底部設(shè)置了預(yù)緊彈簧——燕式彈簧。

    葉片液壓馬達(dá)體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。但泄漏較大，低速時不夠穩(wěn)定。它適用于轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速高，機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。

4  軸向柱塞馬達(dá)是怎樣工作的？

    軸向柱塞泵除閥式配流型不能做馬達(dá)用外，配流盤配流的軸向柱塞泵只需將配流盤改成對稱結(jié)構(gòu)，即可作液壓馬達(dá)用，因此二者是可逆的。軸向柱塞馬達(dá)的工作原理如圖5-5所示，配油盤4和斜盤1固定不動，馬達(dá)軸5與缸體2相連接一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力油經(jīng)配油盤4的窗口進(jìn)入缸體2的柱塞孔時，柱塞3在壓力油作用下外伸，緊貼斜盤l，斜盤1對柱塞3產(chǎn)生一個法向反力F，此力可分解為軸向分力Fx和垂直分力Fy。Fx與柱塞上液壓力相平衡，而Fy則使柱塞對缸體中心產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩，帶動馬達(dá)軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)。軸向柱塞馬達(dá)產(chǎn)生的瞬時總轉(zhuǎn)矩是脈動的。若改變馬達(dá)壓力油輸入方向，則馬達(dá)軸5按順時針方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)換向。改變斜盤傾角α，可改變其排量。這樣，在馬達(dá)的進(jìn)、出口壓力差和輸入流量不變的情況下，改變了馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。若改變斜盤傾角的方向，則在馬達(dá)進(jìn)出油口不變的情況下，可以改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。

軸向柱塞馬達(dá)的排量

V =（πd ² / 4 ）D z tg α

   式中：z —柱塞數(shù)，D—分布圓直徑，d—柱塞直徑，α—斜盤相對傳動軸傾角。

圖5-5  軸向柱塞馬達(dá)工作原理

    l一斜盤 2一缸體 3一柱塞 4一配流盤 5一馬達(dá)軸

5  低速液壓馬達(dá)有何特點(diǎn)？

    低速液壓馬達(dá)通常是徑向柱塞式結(jié)構(gòu)，為了獲得低速和大轉(zhuǎn)矩，采用高壓和大排量，它的體積和轉(zhuǎn)動慣量很大，不能用于反應(yīng)靈敏和頻繁換向的場合。

低速液壓馬達(dá)按其每轉(zhuǎn)作用次數(shù)，可分單作用式和多作用式。若馬達(dá)每旋轉(zhuǎn)一周，柱塞作一次往復(fù)運(yùn)動，稱為單作用式，若馬達(dá)轉(zhuǎn)一周，柱塞作多次往復(fù)運(yùn)動，稱為多作用式。

6  單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)是怎樣工作的？

    單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)如圖5-6所示，工作原理見圖5-7。馬達(dá)的外形呈五角星狀(或七星狀)，殼體內(nèi)有五個沿徑向均勻分布的柱塞缸，柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸的偏心輪外圓接觸。在圖5-7a位置，高壓油進(jìn)人柱塞缸1、2的頂部，柱塞受高壓油作用；柱塞缸3處于與高壓進(jìn)油和低壓回油均不相通的過渡位置；柱塞缸4、5與回油口相通。于是，高壓油作用在柱塞1和2的作用力F通過連桿作用于偏心輪中心O₁，對曲軸旋轉(zhuǎn)中心O形成轉(zhuǎn)矩T，曲軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)。曲軸旋轉(zhuǎn)時帶動配流軸同步旋轉(zhuǎn)，因此，配流狀態(tài)發(fā)生變化。如配流軸轉(zhuǎn)到圖5-7b所示位置：柱塞1、2、3同時通高壓油，對曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩，柱塞4和5仍通回油。如配流軸轉(zhuǎn)到圖5-7c所示位置，柱塞1退出高壓區(qū)處于過渡狀態(tài)，柱塞2和3通高壓油，柱塞4和5通回油。如此類推，在配流軸隨同曲軸旋轉(zhuǎn)時，各柱塞缸將依次與高壓進(jìn)油和低壓回油相通，保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。若進(jìn)回油口互換，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)，過程同上。

圖5-6  單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)

1柱塞 2殼體 3連桿 4擋圈 5曲軸 6滾柱軸承 7配流軸 8卡環(huán)    

圖5-7單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)工作原理

    這是殼體固定、曲軸旋轉(zhuǎn)的情況。若將曲軸固定，進(jìn)回油口直接接到固定的配流軸上，可使殼體旋轉(zhuǎn)。這種殼體旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可作驅(qū)動車輪、卷筒之用。

    單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)的排量V為

       (5-11)

    式中  d——柱塞直徑；

             e——曲軸偏心距；

              z——柱塞數(shù)。

    單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。缺點(diǎn)是體積和重量較大，轉(zhuǎn)矩脈動，低速穩(wěn)定性較差。近幾年來因其主要摩擦副大多采用靜壓支承或靜壓平衡結(jié)構(gòu)，其低速穩(wěn)定性有很大的改善，最低轉(zhuǎn)速可達(dá)3r／min。

7  多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)是怎樣工作的？

    多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)如圖5-8所示。殼體1的內(nèi)環(huán)由z個(圖5-8中x=6)形狀相同均布的導(dǎo)軌面組成。每個導(dǎo)軌面可分成對稱的a、b兩個區(qū)段。缸體2和輸出軸3通過螺栓連成一體。柱塞4、滾輪組5組成柱塞組件。缸體2有z個(圖3—5中z=8)徑向分布的柱塞孔，柱塞4裝在孔中。柱塞頂部做成球面頂在滾輪組的橫梁上。橫梁可在缸體徑向槽內(nèi)沿直徑方向滑動。連接在橫梁端部的滾輪在柱塞腔中壓力油作用下頂在導(dǎo)軌曲面上。

配流軸6圓周上均勻分布2z個配油窗口(圖5-8中為12個窗口)，這些窗口交替分成二組，通過配流軸6的兩個軸向孔分別和進(jìn)回油口A、B相通。其中每一組z個配油窗口應(yīng)分別對準(zhǔn)x個同向曲面的。段或b段。若導(dǎo)軌曲面a段對應(yīng)高壓油區(qū)，則b段對應(yīng)低壓油區(qū)。如圖所示，柱塞工、V在壓力油作用之下；柱塞Ⅲ、Ⅶ處于回油狀態(tài)；柱塞Ⅱ、Ⅵ、Ⅳ、Ⅷ處于過渡狀態(tài)(即高、低壓油均不通)。柱塞I、V在壓力油作用下，推動柱塞向外運(yùn)動，使?jié)L輪緊緊地壓在導(dǎo)軌曲面上。滾輪受到一法向反力N，它可以分解為徑向分力F_r和切向分力F_τ。其中徑向分力F_r與柱塞端液壓作用力相平衡，而切向分力F，通過柱塞對缸體2產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動輸出軸3轉(zhuǎn)動，同時，處于回油區(qū)柱塞受壓縮后，將低壓油從回油窗口排出。由于導(dǎo)軌曲線段x和柱塞數(shù)z不相等，所以總有一部分柱塞在任一瞬間處于導(dǎo)軌面的a段(相應(yīng)的總有一部分柱塞處于b段)，使得缸體2和輸出軸3連續(xù)轉(zhuǎn)動。 

圖5-8多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)

  1殼體 2缸體 3輸出軸 4柱塞 5滾輪組 6配流軸

    總之，有z個導(dǎo)軌曲面，缸體旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個柱塞往復(fù)運(yùn)動z次，馬達(dá)作用次數(shù)就為z次。

圖5-8所示為六作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)。由于馬達(dá)作用次數(shù)多，并可設(shè)置較多柱塞(也可設(shè)多排柱塞結(jié)構(gòu))，這樣，較小的尺寸可得到較大的排量。

    當(dāng)馬達(dá)的進(jìn)、回油口互換時，馬達(dá)將反轉(zhuǎn)。這種馬達(dá)既可做成軸旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，也可做成殼體旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

    多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)的排量為

         (5-12)

式中  d——柱塞直徑；

      s——柱塞行程；

      x——作用次數(shù)；

      y——柱塞排數(shù)；

      z——每排柱塞數(shù)。

多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)在柱塞數(shù)z與作用次數(shù)z之間存在一個大于1小于z的最大公約數(shù)m時，通過合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌曲面，可使徑向力平衡，理論輸出轉(zhuǎn)矩均勻無脈動。同時馬達(dá)的起動轉(zhuǎn)矩大，并能在低速下穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，故普遍應(yīng)用于工程、建筑、起重運(yùn)輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)。