液压马达的工作原理

3.3.2　液压马达的工作原理

1．叶片式液压马达工作原理

如图3-12所示，I、Ⅱ是进油腔，Ⅲ、Ⅳ是排油腔。工作时，高压油引入I、Ⅱ的同时也引到叶片的底部，使所有叶片都压到定子内表面上。在定子表面过渡段的叶片（图中的2、4、6、8）两侧受同样大小的压力，不产生转矩。处在工作段的叶片3、7和1、5，一侧受高压而另一侧受低压作用，叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，叶片7伸出的面积大于叶片5伸出的面积。产生顺时针方向的转矩，使转子轴克服外载荷转矩而旋转，输出机械能。同样的，当Ⅲ、Ⅳ进油，I、II回油时，叶片液压马达产生逆时针方向的转矩。这就是叶片液压马达的工作原理。

叶片马达需要考虑启动问题，一般采用下面两种方案：

（1）在叶片的槽底加弹簧使叶片伸出以便形成密封工作容积，但存在弹簧疲劳问题。

（2）分两次通油，先向叶片的槽底通油将叶片顶出形成密封工作容积，再向工作容积通油。叶片马达可用于频繁换向的场合。由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关，其转速由输入液压马达的流量大小来决定。由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通入叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通入后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。

图3-12　双作用叶片式液压马达工作原理

图3-13　径向柱塞式液压马达工作原理

1-柱塞；2-马达；3-缸体；4-配油轴

叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适用于换向频率较高的场合，但泄漏量较大，低速工作时会产生不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。

2．径向柱塞式液压马达工作原理

如图3-13所示为径向柱塞式液压马达工作原理图，当压力油经固定的配油轴4的窗口进入缸体3内柱塞1的底部时，柱塞向外伸出，紧紧顶住定子2的内壁，由于定子与缸体存在偏心距e，在柱塞与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为FN，力FN可分解为FF和FT两个分力。当作用在柱塞底部的油液压力为p，柱塞直径为d，力FF和FN之间的夹角为φ时，它们分别为：FF=ρπd²/4及FT=FFtanφ。力FT对缸体产生一转矩，使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。

以上分析的是一个柱塞产生转矩的情况，由于在压油区作用有几个柱塞，在这些柱塞上所产生的转矩都使缸体旋转，并输出转矩。径向柱塞液压马达多用于低速大转矩的情况下。

3．轴向柱塞式液压马达工作原理

轴向柱塞泵除阀式配流外，其他形式原则上都可以作为液压马达用，即轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是可逆的。轴向柱塞马达的工作原理如图3-14所示，配油盘4和斜盘1固定不动，马达轴5与缸体2相连接一起旋转。当压力油经配油盘4的窗口进入缸体2的柱塞孔时，柱塞3在压力油作用下外伸，紧贴斜盘1，斜盘1对柱塞3产生一个法向反力ρ，此力可分解为轴向分力和垂直分力。轴向分力与柱塞上液压力相平衡，而垂直分力则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若改变马达压力油输入方向，则马达轴5按顺时针方向旋转。斜盘倾角α的改变即排量的变化，不仅影响马达的转矩，还有它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。

图3-14　轴向柱塞马达工作原理