大家谈的都很有道理,可好象漏了一个卸荷的没有谈到-----就是液压马达,我认为液压马达也是卸荷回路的;
. P1 K' t7 t- Z) O* K$ T- M液压马达的工作原理8 A2 n _! K+ I5 _ V. Y+ N; t
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。
; N: o# p6 X* r1.叶片马达
4 z) d; e6 J9 y$ e8 Z图4-2所示为叶片液压马达的工作原理图。
3 i/ Z. q7 W7 f6 j; y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。/ @- c+ b% I5 A+ d
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。" g% m9 J/ L4 ]/ f
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:
, k, \6 |0 l5 Y! b8 s' E8 p% n
" N" i% s' t3 v, e7 b. G(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。
; R; b' y2 ~0 y$ E" f4 J* I叶片1、5产生的转矩为T2,方向为逆时针方向,则:
% z: ~1 _7 \" P9 |7 W: q! z% ?9 q4 c2 n& u5 A" N
(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。
& Z* B# _2 |5 |- t由叶片泵的理论流量qi的公式:
1 A3 W1 [! I# A- }) l+ {+ g! M. n( B得:
2 x/ Y* h' l5 U* X$ u( w1 W* Un=qi/2πB(R12-R22)1 `5 Y; U" Q6 x2 i3 Z) j( m
(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。+ t, K; F0 Z9 z% |* N1 V
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。! `5 {( M* C. l' o- [
2.轴向柱塞马达& v9 ?; f" [. N. l, p1 S
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。
+ w( O) G" q( v( _( B轴向柱塞马达的工作原理如图4-3所示。
; V1 e: D* m; ^3 P4 w" T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:3 p8 l8 j: Z: i, s
式中:γ为斜盘的倾斜角度(°)。, i" {9 ~8 a# u' {, [- L
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:8 `9 k' k, U: |5 j* T5 |
8 \! w( l4 {% o+ O4 ~
T=Fr=FRsinφ=pARtanγsinφ' ?% i0 t+ Z4 @: P
(4-15) 式中:R为柱塞在缸体中的分布圆半径(m)。% R o( ]. c# u6 x; n: F; p
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。
3 }* f' K6 w. h/ [" S液压马达的实际输出的总扭矩可用下式计算:5 { a- `7 J3 S
T=ηm·ΔpV/2π
/ K, O! b% P: K; {(4-16) 式中:Δp为液压马达进出口油液压力差(N/m2);V为液压马达理论排量(m3/r);ηm为液压马达机械效率。& C$ K9 t( M3 Z, ?
从式中可看出,当输入液压马达的油液压力一定时,液压马达的输出扭矩仅和每转排量有关。因此,提高液压马达的每转排量,可以增加液压马达的输出扭矩。
4 n9 d0 l; A o一般来说,轴向柱塞马达都是高速马达,输出扭矩小,因此,必须通过减速器来带动工作机构。如果我们能使液压马达的排量显著增大,也就可以使轴向柱塞马达做成低速大扭矩马达。4 \) l9 J# A+ `; \
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摆动马达
+ D& i% G) H$ b0 ~- `+ N6 N0 I% R摆动液压马达的工作原理见图4-4。
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图4-4(a)是单叶片摆动马达。若从油口Ⅰ通入高压油,叶片2作逆时针摆动,低压力从油口Ⅱ排出。因叶片与输出轴连在一起,帮输出轴摆动同时输出转矩、克服负载。
1 _' n) ?# x" I% N" b此类摆动马达的工作压力小于10MPa,摆动角度小于280°。由于径向力不平衡,叶片和壳体、叶片和挡块之间密封困难,限制了其工作压力的进一步提高,从而也限制了输出转矩的进一步提高。
* N( o0 h7 \: e6 T7 n6 O图4-4(b)是双叶片式摆动马达。在径向尺寸和工作压力相同的条件下,分别是单叶片式摆动马达输出转矩的2倍,但回转角度要相应减少,双叶片式摆动马达的回转角度一般小于120°。
; G5 F `; n: O' D3 O叶片摆动马达的总效率η=70%~95%,对单叶片摆动马达来说。, |2 `/ k% B2 F+ C; s+ a- d
设其机械效率为1,出口背压为零,则它的输出转矩: J! p9 }' o1 W P: F. x
T=PB =P (R22-R12)4 I* C# {3 w- |0 b0 P
; E7 X! z, n4 y7 s+ n) v 式中:P为单叶片摆动马达的进口压力;B为叶片宽度;R1为叶片轴外半径,叶片内半径;R2为叶片外半径。% P, p* P( w+ j- ]7 r
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