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马达原理结构

2020-08-22 05:23

  船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 第三节 液压马达/油马达 Section 3 Hydraulic Motor [1] 液压系统执行元件:压力能?机械能 液压缸:直线运动 液压马达:回转运动 液压泵?液压马达:高速小扭矩(齿轮式、螺杆式、叶片式、 轴向柱塞式) 专门设计的低速大扭矩液压马达: 连杆式 径向柱塞式 五星轮式 内曲线式 叶片式 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [2] 一、液压马达的性能参数 1.转速(★★★) QM qM QM?v ? nt?v 实际转速:n ? 60 qM 理论转速:nt ? 60 r/min r/min QM-供油流量 qM-每转排量 ?V-容积效率 ?p-进出油压差 ?m-机械效率 ?-总效率,?=?V?m 2.扭矩(★★★) ?pq M N?m 2? M ? M t?m ? ?pqM?M / 2? Mt ? N?m 3.输出功率(★★★) P2 ? ?pQM? 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [3] 对性能参数的分析: (1) n ? 60 QM?v ? nt?v qM 转速n取决于流量QM、排量qM和容积效率?v。 液压马达的调速方法: 采用变量泵,改变QM; 容积调速 采用变量马达,改变qM; 节流调速:利用控制阀,改变QM; (2) M ? M t?m ? ?pqM?M / 2? 扭矩取决于排量qM、压差?p和?m。排量 qM不变时,负载越大,工作压力越高。 (3)液压马达连续运转允许使用的最高工作压力称为额定压力。 额定压力高,系统元件尺寸小,要求高。 (4)变量马达在M增加时,可将qM增大,?p保持不变;QM既定时n P2 ? ?pQM? 功率几乎不变(恒功率)。 降低; 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [4] 对性能参数的分析: n ? 60 QM?v ? nt?v qM M ? M t?m ? ?pqM?M / 2? 排量qM较大时,扭矩M大,转速n低:低速大扭矩液压马达。 排量qM较小时,扭矩M小,转速n高:高速小扭矩液压马达。 低速:n500r/min; 高速:n500r/min; 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [5] 二、连杆式液压马达-Staffa 1.工作原理 (1)改变进、回油方向,马达反转; (2)改变偏心距大小,可调节马达转速; (3)曲轴固定,进、回油管接在配流轴上,成为壳转式; 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [6] 2.结构 1-曲轴 2-油封 3、7-轴承 4-壳体盖 5-壳体 6-抱环 8-配流壳体 9-十字滑 块 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端 盖 13-调整垫片 14-密封环 15-调整 环垫 16-连杆 17-球承座 18-活塞 19、22-密封圈 20-油缸盖 21-活塞环 23-弹性挡圈 24-过滤帽 25-节流器 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [7] 2.结构 1-曲轴 2-骨架油封 3-前盖 4-壳体 5-抱环 6、7-锥形滚柱轴承 8-配流轴壳体 9-十字形滑块联轴节 10-法兰连接板 11-配流轴 12-端盖 13-密封环(6道) 14-环形垫片 15-缸盖 16-活塞 17-连杆 18-对开式球头座 19-弹簧挡圈 20-过滤帽 21-节流器 23-调整垫片 24-密封圈 25、26-螺钉 27-密封圈 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [8] 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [9] 配流轴 请打开MVI_1394.avi 配流壳 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 10 ] CLJM型的改进: C-船用 L-曲轴连杆式 J-径向柱塞 M-液压马达 (1)配流轴由滚针轴承改为静压平衡。 (2)连杆也设计成静压平衡。即在柱塞和连杆中心钻孔,压力油 除能强制润滑连杆球头外,还通过滤帽24、节流器25进入连杆 大端底部的油腔。连杆能被液压力顶起,无金属摩擦。 (3)配流轴的密封环14和活塞的密封环21均由过去的O形圈改为 活塞环。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 11 ] 脉动率和爬行现象: 由于偏心轮在不同的转角时,进油的缸数和每个柱塞的瞬时速 度在变化,故马达的瞬时排量随转角而脉动;在工作油压既定 时,瞬时扭矩也随转角脉动。连杆式马达的扭矩脉动率: ?M ? M max ? M min Mm Mmax-最大扭矩; Mmin-最小扭矩; Mm-平均扭矩; 五缸:?M=7.5% 七缸:?M=2.8% 由于瞬时排量是脉动的,因此当负载扭矩不变时,马达的工作 油压便会脉动。而当供油流量不变,若马达转速较低、惯性较 小时,转速则会脉动。液压马达在工作转速过低时出现的时快 时慢,甚至时动时停的现象称为爬行现象。 马达在额定负载下不出现爬行现象的最低工作转速称为最低稳 定转速。改进后的连杆式马达最低稳定转速可低达2-3r/min。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 12 ] 3.变量方法 马达排量:qM=0.5?d2ez e-偏心距;z-柱塞数;d-柱塞直径。 转速:n=60QM?v/qM 调节e,可改变n。 1-偏心环 2-小控制活塞 3-大控制活塞 4-壳体 5-滑块 6-隔套 7-集流器 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 13 ] 三、五星轮式液压马达-Roston 1.工作原理 1-壳体 2-柱塞 3-五星轮 4-压力环 5-偏心轮 (1)五星轮滑套在偏心轮上; (2)五星轮只做平面运动,不回转; (3)可做成壳转式,双列油缸式; 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 14 ] 2.双列油缸式结构 1-配流套 2-壳体 3-曲轴 4-五星轮 5-柱塞 6-定位套 7-内套 8-压力环 9-尼龙挡圈 (1)无连杆,设五星轮; (2)配流轴和曲轴做成一体; (3)取消壳体的流道,进油路:配流轴-曲轴-偏心轮-柱塞-油缸 (4)双列结构可以降低不平衡径向力,但有力矩。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 15 ] 2.双列油缸式结构 请打开MVI_1401.avi 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 16 ] 3.主要部件的静压平衡 尺寸适当,柱塞、压力环、五星轮上承受的油压力可基本平 衡,这种现象称为静压平衡。 柱塞:顶面液压力底面液压力,(液压力差值+弹簧力)保 证柱塞压紧压力环。 压力环:底面液压力顶面液压力。 五星轮:静压平衡,浮动状态。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 17 ] 4.主要特点 (1)柱塞、压力环、五星轮实现了静压平衡,使主要滑动面的 摩擦力显著减小;取消了连杆,不存在单位面积承受压力大、 油膜易破坏的球铰;采用双列式可使轴承负荷显著减轻;这些 都提高了低速性能,并使工作寿命延长。 (2)瞬时排量均匀性比连杆式好,故扭矩脉动率比连杆式小(五 缸式为4.9%),最低稳定转速为2r/min左右。 (3) (4)连杆式相比,五星轮所需空间较大,在排量相同时外形尺 (5)侧向力较大,一般为同参数连杆式马达的7~14倍,使缸壁 磨损加剧。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 18 ] 四、内曲线-端盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈 每个油缸的作用次数=导轨曲面段数K。 导轨曲面上应有一段圆弧,以防困油现象。 偏心销8用于微调,以弥补制造和安装误差。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 19 ] 四、内曲线.结构和工作原理 配流轴圆周面 上各配流窗口 之间密封处为 内曲线-端盖 8-偏心销 9-锁紧螺母 10-配流轴 11-密封圈 配油轴上的配油窗口数目等于导轨曲面段数?2。 要求0.5-1.0MPa回油背压防止排油段滚轮脱离导轨。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 20 ] 2.变量方式 用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量,则可做成有级变量马达,实现有级调速。 手柄处于左位: A、A?进油,B回油, 重载低速。 六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 21 ] 2.变量方式 用改变柱塞的有效作用数或改变多列柱塞的工作列数的方法可 以改变排量,则可做成有级变量马达,实现有级调速。 手柄处于右位: A进油,A?、B回油, 轻载高速。 六作用、八柱塞、双速内曲线马达调速原理 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 22 ] 3.主要特点 (1)选用合适的导轨曲面,能使瞬时进油量保持不变,扭矩脉 动率理论值为零,最低稳定转速可达0.5r/min左右。 (2)只要柱塞数目z和作用次数K的最大公约数m≥2,则全部柱 塞就可分为受力状态完全相同的m组,作用在壳体、缸体和配 流轴上的径向液压力就能完全平衡,有利于适用更高工作压 力和提高机械效率,起动效率?m0(起动扭矩与理论扭矩之比) 最高可达98%。 (3)每一柱塞的作用数K=4-10,而且可做成双列或三列结构, 故可得到较大的马达排量qM和输出扭矩。 (4)零件数目较多,对工艺和材料的要求较高,尤其是内曲线 部分受柱塞滚轮的较大压力,表面处理的要求高。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 23 ] 五、叶片式液压马达 1.结构和工作原理 叶片式马达和叶片泵的区别: (1)马达必须有叶片压紧机构,保证起动; (2)泵单向转动,马达双向转动; 马达叶片径向放置,叶片顶端左右对称; 主油口口径相同; 内泄露油有单独通油箱的泄油管; 叶片根部和压力侧板背面与压力油腔相通; 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 24 ] 叶片式液压马达实例(IHI、三作用、中低压): 带弧形挺杆的三作用叶片式马达 1-安全阀 2-壳体(定子) 3-转子 4、5-弧形挺杆 6-补偿弹簧 7-叶片 8-柱销 9-放气塞 10-定距环 11-轴承盖 12-轴封压盖 13-轴承 14-前端盖 15-泄油管 16-后端盖 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 25 ] 2.船用低速叶片式马达的主要形式 IHI FUKUSHIMA VICERS 摇臂挺杆叶片压紧机构(IHI) 1-转子 2、5-配油窗口 3-定子 4-补偿弹簧 6-柱销 7-摇臂 8-叶片 9-挺杆 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 26 ] 液压马达的简单对比 连杆式 受力 五星轮式 内曲线式 叶片式 --- 活塞、连杆、配 柱塞、压力环、 导轨受压力 流轴静压平衡 五星轮静压平 大 衡 大部分平衡(双 列) 4.9%(5缸) 完全平衡 0 径向力 不平衡(单列) 脉动率 7.5%(5缸) 完全平衡 --- 双出轴 一般不 配流轴 转 壳转 没有 有 转、与曲轴一 体 有 不可 不转 有 可 无 没有 变量法 变偏心距(无级) 有效列数(有级) 变有效列数、 变作用数(有 作用数(有级) 级) 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 27 ] 六、液压马达的使用注意事项 (1)长期连续工作时,油压应比额定压力低25%为宜,瞬时最高 油压不应超过标定的最高压力,转速应在标定的范围内。 (2)输出轴所受径向负荷不应超过规定值,其与被驱动机构的 同心度应保持在允许范围内,或采用挠性连接。 (3)连杆式、内曲线式马达必须使回油保持足够的背压。 (4)初次使用的马达壳体内应灌满工作油。柱塞式马达壳体上 上部的接口接泄油管。泄油管最高水平位置应高于马达,以防 马达壳体中的油漏空。 (5)试车时先20%-30%的额定转速运转,然后逐渐加至额定转速。 低温起动应先空载运转,待油温升高后再加载工作。 船舶辅机 Marine Auxiliary Machinery 第八章 液压元件和液压油 [ 28 ] 六、液压马达的使用注意事项 (6)柱塞式马达可脱开泄油管,测量加载工作时的漏泄量,检 查是否因内部磨损严重或部件损坏而漏油。 (7)选用粘度牌号适当的液压油,控制油温和污染度。 The end of section 3