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液压马达

液压马达将加压流体的能量转换为旋转机械运动和转矩。本指南介绍定量与变量结构,以及柱塞式、齿轮式和叶片式液压马达与液压动力传动。

液压马达

 

流体动力马达是一种将加压流体能量转换为旋转运动和机械力的装置。液压马达的工作方向与泵相反,不过从设计和工作原理来看,流体动力马达与泵非常相似。因此,充分理解泵的工作原理有助于理解流体动力马达。马达广泛用于各种流体动力应用。

在液压动力传动中,泵和马达通过合适的管路与阀连接,构成液压传动系统。泵通常称为 A 端,由电动机等外部动力源驱动。泵向液压马达,也就是 B 端,提供加压流体。液压马达受该流量驱动,并通过机械连接输出旋转运动和作用力以完成工作。

流体马达可以采用定量或变量结构。定量马达每转具有固定排量,通过控制入口流量来改变转速。变量马达则可调节内部工作部件之间的关系,从而改变排量。流体动力系统中使用的大多数马达属于定量型。

排量类型

虽然大多数流体动力马达都可以双向旋转,但某些应用只要求单向旋转。在这类应用中,马达一个油口连接系统压力管路,另一个油口连接回油管路。进入马达的流量可以通过流量控制阀、二位方向控制阀,或者通过启动和停止动力源来控制。改变进入马达的流量即可改变马达转速。

这种马达基于面积差原理工作。当加压油液进入入口时,压力向各个方向等量作用。根据原始资料所述示例,由于面积 A 大于面积 B,转子会逆时针旋转。每个叶片依次经过位置 1 和 2,使转子持续转动。液压油的势能因此转换为旋转运动和机械力形式的动能。许多叶片马达可以双向旋转,此时两个油口交替作为入口和出口。

柱塞式液压马达

柱塞马达是液压系统中应用最广泛的马达类型之一。其结构基本与液压柱塞泵相似,不同之处在于它将液压能转换为旋转机械能。见下图:

柱塞式液压马达
柱塞式液压马达

 

定量与变量柱塞式液压马达

最常见的液压马达是定量柱塞式。在需要非常宽的转速范围时,一些设备会使用变量马达。虽然部分柱塞马达使用方向控制阀控制,但它们也经常与变量泵配合使用。这种泵与马达的组合用于在原动机与被驱动部件之间传递动力。

柱塞式液压马达的应用

液压传动可用于需要精确控制转速或转矩的驱动场合。

液压动力传动的优势

与机械动力传动相比,液压动力传动的优势包括:

  • 可以在较宽范围内快速、方便地调节转速,同时动力源可以保持在更稳定、更高效的转速下运行。
  • 快速而平稳的加速和减速。
  • 可以控制最大转矩和功率。
  • 运动换向更加平稳。

流体动力系统中的马达运行

在大多数流体动力系统中,马达必须能够向两个方向提供驱动力。在这类应用中,马达油口称为工作口,并交替作为入口和出口。进入马达的流量通常通过四通方向控制阀或变量泵进行控制。

流体马达的分类

流体马达通常根据直接受到加压流体作用的内部元件分类。最常见的元件是齿轮、叶片和柱塞。这三种类型都可用于液压系统;原始资料指出,叶片式马达是气动系统中常见且适应性较强的形式。

齿轮式液压马达

下图展示了齿轮马达的工作过程。两个齿轮一起旋转,但只有一个齿轮与输出轴连接。当加压油液进入腔室 A 时,会沿泵壳内表面阻力最小的路径流动,从而推动齿轮按图示方向旋转。油液随后通过出口进入回油管路。齿轮的旋转运动通过连接的输出轴传递到被驱动装置。

齿轮式液压马达
齿轮式液压马达

上图所示连接方式下,马达按一个方向旋转,但它实际上可以双向工作。要改变旋转方向,只需交换两个油口的入口和出口功能。当油液从相反油口进入腔室 B 时,齿轮就会向相反方向旋转。

叶片式液压马达

下图展示了一种典型叶片式马达。该马达在图示配置下提供单向旋转。旋转部件是安装在驱动轴上的开槽转子,每个转子槽内都有一个可自由滑动的矩形叶片。转子和叶片位于泵壳内部,泵壳内表面相对于驱动轴轴线偏心。当转子旋转时,离心力使叶片趋向向外移动,而泵壳的形状决定叶片可滑出的距离。

叶片式液压马达
叶片式液压马达
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