【正文】 ，油缸的①、②、③腔 ? 通壓力油，活塞受到壓力油的作用；根據(jù)曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理，受油壓作用的柱塞就通過(guò)連桿對(duì)偏心圓中心 O1作用一個(gè)力 N，推動(dòng)曲軸繞旋轉(zhuǎn)中心 O轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，其余的活塞油缸則與排油窗口接通；如果進(jìn)、排油口對(duì)換，液壓馬達(dá)也就反向旋轉(zhuǎn)。 （ 原理演示 ） ? 隨著驅(qū)動(dòng)軸、配流軸轉(zhuǎn)動(dòng)，配油狀態(tài)交替變化。在曲軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，位于高壓側(cè)的油缸容積逐漸增大，而位于低壓側(cè)的油缸容積逐漸縮小，因此，在工作時(shí)高壓油不斷進(jìn)入液壓馬達(dá)，然后由低壓腔不斷排出。 高壓起點(diǎn) 低壓起點(diǎn) ? 總之，由于配流軸過(guò)渡密封間隔的方位與曲軸的偏心方向一致，并且同時(shí)旋轉(zhuǎn)，所以配流軸頸的進(jìn)油窗口始終對(duì)著偏心線 OO1一邊的二只或三只油缸，吸油窗口對(duì)著偏心線 OO1另一邊的其余油缸，總的輸出扭矩是疊加所有柱塞對(duì)曲軸中心所產(chǎn)生的扭矩，該扭矩使得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)得以持續(xù)下去。 ? 以上討論的是殼體固定、軸旋轉(zhuǎn)的情況。如果將軸固定，進(jìn)、排油直接通到配流軸中，就能達(dá)到外殼旋轉(zhuǎn)的目的，構(gòu)成了所謂的車(chē)輪馬達(dá)。 靜力平衡式低速大扭矩液壓馬達(dá) ? 靜力平衡式低速大扭矩馬達(dá)也叫無(wú)連桿馬達(dá)，是從曲柄連桿式液壓馬達(dá)改進(jìn)、發(fā)展而來(lái)的，它的主要特點(diǎn)是取消了連桿，并且在主要摩擦副之間實(shí)現(xiàn)了油壓靜力平衡， ?所以改善了工作性能。國(guó)外把這類(lèi)馬達(dá)稱(chēng)為羅斯通 (Roston)馬達(dá)，國(guó)內(nèi)也有不少產(chǎn)品，并已經(jīng)在船舶機(jī)械、挖掘機(jī)以及石油鉆探機(jī)械上使用。 ? 這種液壓馬達(dá)的工作原理用圖 ，液壓馬達(dá)的偏心軸與曲軸的形式相類(lèi)似，既是輸出軸，又是配流軸，五星輪 3套在偏心軸的凸輪上，在它的五個(gè)平面中各嵌裝一個(gè)壓力環(huán) 4，壓力環(huán)的上平面與空心柱塞 2的底面接觸，柱塞中間裝有彈簧 ?圖 2． 26 靜力平衡式 低速大扭矩馬達(dá) ?1殼體； 2柱塞； 3五星輪； 4壓力環(huán)； 5配流軸 。6彈簧 ? 以防止液壓馬達(dá)啟動(dòng)或空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柱塞底面與壓力環(huán)脫開(kāi)。高壓油經(jīng)配流軸中心孔道通到曲軸的偏心配油部分，然后經(jīng)五星輪中的徑向孔、壓力環(huán)、柱塞底部的貫通孔而進(jìn)入油缸的工作腔內(nèi)。 ? 在圖示位置時(shí)，配流軸上方的三個(gè)油缸通高壓油，下方的兩個(gè)油缸通低壓回油。 圖 靜力平衡式低速大扭矩馬達(dá) 1殼體； 2柱塞； 3五星輪； 4壓力環(huán)； 5配流軸； 6彈簧 ? 在這種結(jié)構(gòu)中，五星輪取代了曲柄連桿式液壓馬達(dá)中的連桿，壓力油經(jīng)過(guò)配流軸和五星輪再到空心柱塞中去，液壓馬達(dá)的柱塞與壓力環(huán)、五星輪與曲軸之間可以大致做到靜壓平衡。在工作過(guò)程中，這些零件還要起密封和傳力作用。由于是通過(guò)油壓直接作用于偏心軸而產(chǎn)生輸出扭矩，因此，稱(chēng)為靜力平衡液壓馬達(dá)。 事實(shí)上，只有當(dāng)五星輪上液壓力達(dá)到完全平衡，使得五星輪處于“懸浮”狀態(tài)時(shí)，液壓馬達(dá)的扭矩才是完全由液壓力直接產(chǎn)生的；否則，五星輪與配流軸之間仍然有機(jī)械接觸的作用力及相應(yīng)的摩擦力矩存在。 多作用內(nèi)曲線馬達(dá) ? 多作用內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式很多，就使用方式而言，有軸轉(zhuǎn)、殼轉(zhuǎn)與直接裝在車(chē)輪的輪轂中的車(chē)輪式液壓馬達(dá)等形式。而從內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來(lái)看，根據(jù)不同的傳力方式和柱塞部件的結(jié)構(gòu)可有多種形式，但是，液壓馬達(dá)的主要工作過(guò)程是相同的。 (1)結(jié)構(gòu)組成 : 缸體 2與輸出軸 3通過(guò)螺栓連成一體 ， 柱塞 、 橫梁 、 兩個(gè)滾輪組成柱塞組件 ， 放于缸體徑向孔中 ， 配油軸由微調(diào)凸輪 7限制其相對(duì)殼體周向固定不動(dòng) 。 柱塞底部油腔的進(jìn)排油由配油軸控制 ， 配油軸上有兩組配油窗口 ， 每組的窗口數(shù)同導(dǎo)軌曲線段數(shù)相同 ， 兩組配油窗口的位置應(yīng)分別與導(dǎo)軌曲線上的工作區(qū)段和排油區(qū)段的位置嚴(yán)格對(duì)應(yīng) 。 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 工作時(shí)，油液通過(guò)配油軸上的配油窗口分配到工作區(qū)段的柱塞底部油腔，壓力油使柱塞組的滾輪頂緊導(dǎo)軌表面，在接觸點(diǎn)上導(dǎo)軌對(duì)滾輪產(chǎn)生法向反作用力 N，其方向垂直導(dǎo)軌表面并通過(guò)滾輪中心， (2)內(nèi)曲線多作用馬達(dá)工作原理 （ 原理演示 ） 該力可分解為兩個(gè)分力，沿柱塞軸向的分力 P和垂直于柱塞軸線的分力 T，它通過(guò)橫梁側(cè)面?zhèn)鹘o缸體，對(duì)缸體產(chǎn)生力矩。進(jìn)排油口互換，則馬達(dá)反轉(zhuǎn)。 主軸轉(zhuǎn)一周，柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)多次（圖中為 6次），因而在柱塞直徑數(shù)目和行程相同情況下，其輸出扭矩較單作用式柱塞馬達(dá)增加了作用次數(shù)的倍數(shù)。 即 6倍。除單排柱塞外，還可做成雙排、三排柱塞，所以容易達(dá)到排量大、尺寸小的要求。 ? 若將液壓馬達(dá)的進(jìn)、出油口對(duì)調(diào)，液壓馬達(dá)將反轉(zhuǎn)；若將驅(qū)動(dòng)軸固定，則定子、配流軸和殼體將旋轉(zhuǎn)，通常稱(chēng)為殼轉(zhuǎn)工況，變?yōu)檐?chē)輪馬達(dá)。 ? 除了上述幾種典型低速大扭矩馬達(dá)外，尚有介于高速馬達(dá)和低速馬達(dá)中間的擺線液壓馬達(dá)，此處不再贅述。 (3)內(nèi)曲線馬達(dá)排量計(jì)算 ? 式中 q — 每轉(zhuǎn)排油量，ml/r； S — 軌道波峰至波谷的 高度； ? K — 作用數(shù)，即馬達(dá)每轉(zhuǎn)一圈時(shí)柱塞往復(fù)次數(shù)。 ? d — 柱塞直徑； z — 柱塞數(shù)； KZSdKZSFq ???????42? 液壓泵及液壓馬達(dá)的工作特點(diǎn) ? 液壓泵的工作特點(diǎn) (1)液壓泵的吸油腔壓力過(guò)低將會(huì)產(chǎn)生吸油不足，異常噪聲，甚至無(wú)法工作。 ? 因此，除了在泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上盡可能減小吸油管路的液阻外，為了保證泵的正常運(yùn)行， a)應(yīng)該使泵的安裝高度不超過(guò)允許值； b)避免吸油濾油器及管路形成過(guò)大的壓降； c)限制泵的使用轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速以?xún)?nèi)。 (2)液壓泵的工作壓力取決于外負(fù)載，若負(fù)載為零，則泵的工作壓力為零。 ? 隨著排油量的增加，泵的工作壓力根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)增加，泵的最高工作壓力主要受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命的限制。為了防止壓力過(guò)高而使泵、系統(tǒng)受到損害，液壓泵的出口常常要采取限壓措施。 ? (3)變量泵可以通過(guò)調(diào)節(jié)排量來(lái)改變流量，定量泵只有用改變轉(zhuǎn)速的辦法來(lái)調(diào)節(jié)流量，但是轉(zhuǎn)速的增大受到吸油性能、泵的使用壽命、效率等的限制。 例如，工作轉(zhuǎn)速低時(shí)，雖然對(duì)壽命有利，但是會(huì)使容積效率降低，并且對(duì)于需要利用離心力來(lái)工作的葉片泵來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)無(wú)法保證正常工作。 ? (4)液壓泵的流量具有某種程度的脈動(dòng)性質(zhì)，其脈動(dòng)情況取決于泵的形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。 為了減小脈動(dòng)的影響，除了從造型上考慮外，必要時(shí)可在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器或液壓濾波器。 ? (5)液壓泵靠工作腔的容積變化來(lái)吸、排油，如果工作腔處在吸、排油之間的過(guò)渡密封區(qū)時(shí)存在容積變化，就會(huì)產(chǎn)生壓力急劇升高或降低的“困油現(xiàn)象”，從而影響容積效率，產(chǎn)生壓力脈動(dòng)、噪聲及工作構(gòu)件上的附加動(dòng)載荷， 這是液壓泵設(shè)計(jì)中需要注意的一個(gè)共性問(wèn)題。 液壓馬達(dá)的工作特點(diǎn) ? (1)在一般工作條件下，液壓馬達(dá)的進(jìn)、出口壓力都高于大氣壓，因此不存在液壓泵那樣的吸入性能問(wèn)題 ，但是， 如果液壓馬達(dá)可能在泵工況下工作，它的進(jìn)油口應(yīng)有最低壓力限制，以免產(chǎn)生汽蝕。 ? (2)馬達(dá)應(yīng)能正、反運(yùn)轉(zhuǎn) 。因此，就要求液壓馬達(dá)在 設(shè)計(jì)時(shí)具有結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱(chēng)性 。 ? (3)液壓馬達(dá)的實(shí)際工作壓差取決于負(fù)載力矩的大小，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、轉(zhuǎn)速高，并要求急速制動(dòng)或反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的液壓沖擊，為此， 應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置必要的安全閥、緩沖閥 。 ? (4)由于內(nèi)部泄漏不可避免，因此將馬達(dá)的排油口關(guān)閉而進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，仍會(huì)有緩慢的滑轉(zhuǎn)，所以，需要長(zhǎng) 時(shí)間精確制動(dòng)時(shí)，應(yīng)另行設(shè)置防止滑轉(zhuǎn)的制動(dòng)器。 ? (5)某些形式的液壓馬達(dá)必須在回油口具有足夠的背壓才能保證正常工作，并且轉(zhuǎn)速越高所需背壓也越 大， 背壓的增高意味著油源的壓力利用率低，系統(tǒng)的損失大 。 小 結(jié) ? 液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，構(gòu)成液壓泵所需的基本條件是： 可變的密封容積 、 協(xié)調(diào)的配油機(jī)構(gòu) 及 高、低壓腔相互隔離的結(jié)構(gòu) ； ? 液壓泵的性能參數(shù)有： 排量、流量、壓力 、功率、效率 。 ? 排量為幾何參數(shù)， 流量則為排量和轉(zhuǎn)速的乘積 ； ? 實(shí)際工作壓力取決于外負(fù)載 ，最高壓力和額定壓力則是設(shè)計(jì)參數(shù)； ? 液壓泵的功率為泵輸出流量和工作壓力的乘積 ，容積效率和機(jī)械效率分別反映了液壓泵的容積損失和機(jī)械損失。 ? 液壓泵從結(jié)構(gòu)形式上主要有 齒輪式 、 葉片式 、柱塞式 三大類(lèi)， 柱塞泵是目前性能比較完善、壓力和效率最高的液壓泵 ； 高性能葉片泵以流量、壓力脈動(dòng)小，噪音低而見(jiàn)長(zhǎng) ； 齒輪泵最大的特點(diǎn)是抗污染，可用于環(huán)境比較惡劣的工作條件下 。 ? 液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的重要的執(zhí)行元件之一，它是液壓泵的逆工況，向工作機(jī)構(gòu)提供機(jī)械能，并以轉(zhuǎn)速和扭矩的形式輸出；本章對(duì)高速馬達(dá)及以曲柄連桿馬達(dá)、靜力平衡馬達(dá)、多作用內(nèi)曲線馬達(dá)為代表的低速大扭矩馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了介紹；所述問(wèn)題對(duì)液壓泵、液壓馬達(dá)的選擇、使用有重要意義。 ? 例題 : ? 如圖示，由一液壓泵與液壓馬達(dá)組成的閉式回路，泵輸出油壓為 pB=10MPa，其機(jī)械效率為 ηBm=，容積效率 ηBV=，排量 qB=10ml/r；液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為 ηMm=，容積效率 ηMV=，排量qM=10ml/r；若泵轉(zhuǎn)速為 1500r/min時(shí)，求下列各項(xiàng)： ? (1)電機(jī)輸出功率 。 ? (2)泵輸出功率 。 ? (3)馬達(dá)輸出扭矩 。 ? (4)馬達(dá)輸出功率 。 ? (5)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速。 D M1n1 p1Q1 p2Q2 M2n2 作 業(yè) ? 2． 1 要提高齒輪泵的壓力需解決哪些關(guān)鍵問(wèn)題 ?通常都采用哪些措施 ? ? 2． 2 葉片泵能否實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn) ?請(qǐng)說(shuō)出理由并進(jìn)行分析。 ? 2． 3 簡(jiǎn)述齒輪泵、葉片泵、柱塞泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合。 ? 2． 4 齒輪泵的模數(shù) m=4 mm，齒數(shù) z=9，齒寬B=18mm，在額定壓力下，轉(zhuǎn)速 n=2022 r／ min時(shí)，泵的實(shí)際輸出流量 Q=30 L／ min，求泵的容積效率。 ? η v=q/qt=q/(~7)zm2bn ? =30/( 9 42 18 2022 106)= ? YB63型葉片泵的最高壓力 pmax=，葉片寬度 B =24mm，葉片厚度 δ=，葉片數(shù) z =12，葉片傾角 θ= 13176。 ,定子曲線長(zhǎng)徑 R=49mm，短徑 r=43mm，泵的容積效率 η v=，機(jī)械效率 ηm=，泵軸轉(zhuǎn)速 n=960r／ min，試求： (1) 葉片泵的實(shí)際流量是多少 ?(2)葉片泵的輸出功率是多少 ? )()/(]13c o s)(2)(2[c o s)(2)(2336332222WpqNsmBnbzrRrRqV??????????????????????????? ??????出???? ? 2． 6 斜盤(pán)式軸向柱塞泵的斜盤(pán)傾角 β=20176。 ，柱塞直徑 d=22mm，柱塞分布圓直徑 D=68mm，柱塞數(shù) z=7，機(jī)械效率 η m=，容積效率 ηV=，泵轉(zhuǎn)速 n=1450r／ min，泵輸出壓力 p=28MPa，試計(jì)算： (1)平均理論流量； (2)實(shí)際輸出的平均流量； (3)泵的輸入功率。 ? qt=πd2zDntan β /4= π 7 176。 /4 ? = (m3/s) ? q= qt ηV= = (m3/s) ? N入 =N出 / (η m ηV)=pq/ (η m ηV) ? =28 106 ( ) ? =49713(W)=(kW)