摆线齿轮式液压马达介绍

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1、摆线齿轮式液压马达简介摆线齿轮式液压马达简介 液压马达属于能量转换装置,是能够产生连 续旋转运动的执行元件.液压马达能把输送来的 油液的压力能转换为机械能,其输入量是油液的 压力和流量,输出量是转矩和转速(角速度).液压 马达按其结构可以分为齿轮式,叶片式及柱塞式 等若干种. 本文主要介绍欧洲戴恩福斯公司生产的较有 特色的摆线齿轮式液压马达.该公司是近年来欧 ll最大的生产高扭力低速液压马达的厂商,已能 为用户提供1600多种规格的产品,主要用于金属 切削机床及术工机床,农业及林业机械,工程机 械.注塑及橡胶机械,冶矿设备,船用设备及特种 车辆上. 液压马达的规格一般用额定流量来表示,这 是指

2、在正常工作条件下在额定转速和额定压力 下输入到马达中去的流量.而液压马达的排量则 是指马达轴每转一转.由其密封容腔几何尺寸变 化所算得的输入油液的体积.该公司提供的规格 (额定排量)为O.008I/r,0.8I/r(8cm/r, 80Ocm/r);其速度范围包括从最小型马达可达约 2500r/rain到最大型马达可达约600r/minf其最 大工作力矩从13N.m到250C,N.rn(峰值),最大 输出功率从2kW到6w.对于已知捧量的液压 马达,其转速是由油液流量的大小而决定,转矩是 由其压力差所决定. 一 ,摆线齿轮式液压马达的简单原理 齿轮式液压马达的工作原理是以内啮音齿轮 为设计 输出

3、力 图3 椭 图1摆线齿轮式液压马达的工作原理 液压马达的配油阎由位于内齿轮内部的小齿 轮经一个万向轴同步驱动,以实现该液压马达的 各个吸油腔及压油腔能准确地填满油液或抽空泊 液而无损失.戴恩福斯公司设计有两种形式的配 油阀: 出油口 ? 32? 型配油闻的结构 油阎 上海机床, (1)柱型配油阉.废配油阉与输出轴联成一体 (见图2所示).当从齿轮组传递能量到输出轴时, 其万向轴目口带动该配油阀转动. (2)盘型配油阉.该配油阀与输出轴分离,而 由一根短的万向轴驱动(见图3所示). 二,齿轮式液压马达的类型 (1)输出轴配置滑动轴承的无滚柱液压马达 这种液压马达的特点是定齿环没有配滚柱, 其柱

4、型配油阉与输出轴联成一体,该输出轴由滑 输出轴 目口 目 骨吕 圄 动轴承支持,结构较紧凑,能实现中等压力下长时 间运转或高压力下较短Bl可的运转. (2)输出轴配置滚针轴承的无滚柱液压马达 这种液压马达的特点也是定齿环没有配壤 柱.柱型配油阀与输出轴联成体,只不过输出轴 由滚针轴承支持,结构也很紧凑,能实现中等压力 下长时间运转或高压力下较短时间的运转,配置 滚针轴承能使这类液压马达承受静态和动态径向 载荷. 轴 图4摆线齿轮式液压马达的各种结构 (3)配有滚柱的液压马达 这种液压马达的定齿环所配的滚柱减轻了齿 缘周围的应力,从而分散了滚齿的负载,井减少了 内部小齿轮上所受的切向力.由于改善

5、了摩擦条 件,故可在连续的高压下获得较长的工作寿命及 较好的工作效率,带滚柱的齿轮组可保证应用在 薄油膜或经常承受反向载荷的场台. “)输出轴配置滚针轴承的有滚柱液压马达 该液压马达的结构大致与上述(3)类似.由于 配置在辅出轴的滚针轴承能够吸收较高的静态或 动态的径向载荷,承受频繁的起动和停止以及输 出轴存在振动的状况.所以这种液压马达适于长 期工作在高压,薄油膜或经常承受反向载荷的场 合. 1999年第1期 回 口 (5)输出轴配置圆锥滚子轴承的有滚柱液压 马达 该藏压马达定齿环配有滚桂,盘型配油阀与 阉的驱动部分分开.采取分离式驱动以及配置液 压平衡盘型配油阀,能使液压能及机械能的损失

6、降至最低.这类液压马达也适台在高压,薄油膜, 经常承受反向载荷等连续出现异常状况的工作条 件下运行.圆锥滚子轴承能使藏压马达承受静态 或动态的径向载荷.这种类型的液压马达在很高 压力下也能获得高效率以及较好的起动特性,且 在低速条件下运转也非常平稳. (6)耐腐蚀的液压马达 上述1,3两种类型的液压马达可配置防锈部 件,如输出轴,键,前盖,前盖螺栓.其防尘环材料 ? 33? ? 备 戳 ?_LII_II_II 为塑料,防尘盖为防锈材料(见图5所示).机的直接驱动切割油缸等. 围5耐腐蚀的液压马达 (7)低内泄的液压马达 其柱型配油阀和输出轴分为两部分,输出轴 由滚针轴承支持.这类液压马达适合低

7、泄漏的工 作条件,如叉车使用的转向器等. 腿9短型液压马连(左)及超短型液压马达(右)的外形 上述第5种液压马达可提供短型或超短型. 适用于承受轴向和径向负载能力的齿轮传动系统 中. (I1)加压制动及加压放松制动的液压马达 围6低内泄液压马达 (8)配置凹八型法兰的液压马达 围10加压割动(左)厦加压最拱制砑(右)的瘫压马遮耕?形 22加压制动型采用机械鼓式刹车(正制动). 加压放松制动型采用盘式刹车,这是由弹簧进行 睁I动,再由液压进行放松. 马达三,齿轮式液压马达的选择 围7加装凹型法兰的藏压马达 上述1,3,5三种液压马达可加装凹八型法 兰,这样便可将它装在轮毂或卷扬机的卷筒内,使 得

8、径向载荷传递至该液压马达的两个轴承中阿, 且装配尺寸也紧凑. (9)小型液压马达 围8小型液压马达的构造 小型液压马达有一个集成的旁路阀,加装万 向轴等配件后可用于功率因数高的设备,如割草 ? 34? 首先,根据用户各自应用的需要而选择液压 马达的类型,然后按照应用场台所要求的力矩和 速度决定其大小. 各种型号液压马达的功能图分别给出该马达 在不同的压力差?P和油量Q的情况下工作力矩 M(垂直轴)与转速n(平行轴)之间的关系. 当压力差和油量为常数时这些曲线常常重叠 于功能图坐标轴系.当输出功率为常数(双曲线) 或2总效率为常数时,其曲线也在图上给出.后者 的曲线呈环型,有点像贝壳,所吼也经常

9、称谈功能 图为”贝壳图(冕图11). 1.连续工作负载/.目1断工作负载及峰值负载 该功能图分为一个暗影区A和二个淡影区 B.暗影区A代表液压马达的连续工作区.在这个 区域中该马达能够连续运行,并可达到最佳效率 和长久寿命. 两个姨影区B表示该液压马达处于间断负载 下.当液压马达由于制动所造成的高力矩(压力 差)而工作于变动负载(或反方向负载时),可利用 该间断区域,并能使液压马达维持每分钟有最大 l0的间断速度或间断压力差的运行.该条件下 不能够同时使用间断速度和间断压力差.间断压 上海机束) 力差和力矩变化的上限不能在每分钟超过1% (峰值负载时).最大的峰值负载值在每种液压马 达的技术指

10、标中均已列出.例如,当溢流阀打开或 方向阀开启或关闭时会出现峰值高压.故必须安 装溢流阀和双向冲击阀使压力峰值不会超过最 大峰值.在压力及振动较大的系统中,应配置压力 表及时刭量压力和力矩的峰值. , l* 4竺三2=lIt rI, 厶/干,| lf竺 一.,1卜,l厂,竺二; ?k奠/r,L竺05Mp,?1. ?, 一 f, ,Il?鬟rI,Il l:J土rr1:,10 f=kll干=卜F:A一一日 050100150200250300350400450500550600F,5O7o.50转速(r/rain) 图某型号敢压马达的功能圈(供参考) 为了实现无故障运行,应根据可能的连续及降. 可

11、断参数值选用液压马达的大小.探证实际压 力峰值不会超过该液压马达最大的压力峰值. 2.葱翠 液压马达的总效率是指容积效率()和液 压一机械效率()的乘积: q (1)窑积效率 二二二?一01-?一 1I o,=O呲 i O2;O 03=Oleak 盥 琏诬n 图l2客稿效率的表示 图l2中Q曲线的斜度是容积效率的函效. 该斜度给出供油量转化成输出轴转速的比例.内 部的滞流将流经缝隙和轴承表面,起着润滑和冷 却剂的作用.当负载(压降)增加时,滞流也相应增 加,影响到齿轮组的油量也相应减少,使其转速下 1999年第1期 某型液压马达为倒:该液压马达必须能驱 动一个375r/min的转轴,输出力矩为

12、3l0N.m. 若容积效率以100%计,拄几何排量乘以转 速,流到马达的油量应为471/rain. 若提供50t/min的泊速,则其容积效率为: Tk.=100=9d% u (2)液压一机械效率 l ,机械效率砌75MPa 技率 转速n 图l3丧压一机械效率的表示 低和高的转速都会影响液压马达输出扭矩曲 线的降低.压力降为常效,在低转速时,扭矩曲线 的降低是由于机械能的损失在高转速时扭矩曲 线的降低是由于马达通过高流量时的压力损失. 当液压马达在起动时,机械损失为最大值,这 ? 35? uJz0H如 是因为此时旋转部件的润滑膜尚未建立,经过数 转后,润精膜彦立起来,摩擦损失减少,力矩增加. 压

13、降曲线与力矩垂直轴的交点为该压降值时 马达的启动力矩.某型液压马达在压降为 17.5MPa时的启动力矩为260N.m,这样在相同 压降下它可蹦在润滑膜建立后马上就能达到 31ON.m. 压降曲线在功能图上并不和力矩轴相交,但 各种类型的藏压马达的技术数据中列出了最大连 续压降和最大间断压降条件下的最小启动力矩. 在高速区的力矩损失达到最大.油置的增加 导致油路和端口处的更大压力损失.这样能提供 给齿轮组的压降减少丁,即液压马达输出较小的 力矩. 为了计算液压一机械效率n有必要求出在 定油量和在定压降下马达的输出力矩M若给出 马达在压降为17.5MPa,油量为50t/mn时的实 际力矩是310N

14、.m.那么相同压降下的理论力矩 可计算出来: 350(N.m) 实际力矩除以该理论力矩就得出液压一机馈 效率:”:MX , 100 , oA:88.6 (3)总效率 总效率对于该型马达在压降Z:XP=17.5MPa 和流量Q=501/min时可得: “:”;塑一8328% 也可以在其功能图上的效率曲线上读取该效 率值 (4)功能图的使用 般说来,为某应用场合选择液压马达(泵 等)时,可使用功能图. 例如某型液压马达要求具有这样的输出: 最大转速:425r/rain(连续运行) 最大力矩:260N.m(连续运行) 可以比较各种般压马达样本资料中的最大转 速和最大力矩. 然后利用相应各种液压马达的功能图,找出 相应的工作点,即垂直轴的力矩值(M一26oN.m) 和水平轴上的转速值(n=425r/min). 同时,可相应查出压降AP,流量Q及总效率 “ 在经济和技术上整体考虑的最重要因素是: 液压系统的起始成本,效率或工作寿命(包括价 ?36- 格,轴承选用,运行成本,工作压力等).