图3-26直轴式轴向柱塞泵结构

1—中间泵体 2—内套 3—定心弹簧 4—缸套 5—缸体 6—配油盘 7—前泵体 8—传动轴 9—柱塞 10—套筒 11—轴承 12—滑靴 13—销轴 14—压板 15—斜盘 16—变量柱塞 17—丝杠 18—手轮 19—螺母 20—钢球

图3-27伺服变量机构

1—阀芯 2—铰链 3—斜盘 4—活塞 5—壳体

②伺服变量机构。图3-27所示为轴向柱塞泵的伺服变量机构,以此机构代替图3-26所示轴向柱塞泵中的手动变量机构，就成为手动伺服变量泵。其工作原理为：泵输出的压力油由通道经单向阀a进入变量机构壳体的下腔d,液压力作用在变量活塞4的下端。当与伺服阀阀芯1相连结的拉杆不动时(图示状态),变量活塞4的上腔g处于封闭状态,变量活塞不动,斜盘3在某一相应的位置上。当使拉杆向下移动时,推动阀芯1一起向下移动,d腔的压力油经通道e进入上腔g。由于变量活塞上端的有效面积大于下端的有效面积,向下的液压力大于向上的液压,故变量活塞4也随之向下移动,直到将通道e的油口封闭为止。变量活塞的移动量等于拉杆的位移量、当变量活塞向下移动时,通过轴销带动斜盘3摆动,斜盘倾斜角增加,

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泵的输出流入随之增加；当拉杆带动伺服阀阀芯向上运动时,阀芯将通道f打开,上腔g通过卸压通道接通油箱而压,变量活塞向上移动, 直到阀芯将卸压通道关闭为止。它的移动量也等于拉杆的移动量。这时斜盘也被带动作相应的摆动,使倾斜角减小,泵的流量也随之相应地减小。由上述可知,伺服变量机构是通过操作液压伺服阀动作,利用泵输出的压力油推动变量活塞来实现变量的。故加在拉杆上的力很小,控制灵敏。拉杆可用手动方式或机械方式操作,斜盘可以倾斜±18°,故在工作过程中泵的吸压油方向可以变换,因而这种泵就成为双向变量液压泵。除了以上介绍的两种变量机构以外,轴向柱塞泵还有很多种变量机构。如：恒功率变量机构、恒压变量机构、恒流量变量机构等,这些变量机构与轴向柱塞泵的泵体部分组合就成为各种不同变量方式的轴向柱塞泵。

三、螺杆泵

螺杆泵是转子型容积泵。

按螺杆的根数不同，螺杆泵分单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵和多螺杆泵。

图3-28 螺杆泵的结构图

1—后泵盖 4—主动螺杆 3—从动螺杆 4—泵体 5—前端盖

螺杆泵的组成如图3-28所示为三螺杆泵，主要由前、后端盖，主、从动螺杆和泵体组成。

其工作原理是主动螺杆带动从动螺杆转动，密封油腔带动其内的油液沿轴向向右移动。泵的左端为吸油区，右端为压油区。

螺杆泵的结构特点是主动螺杆为凸螺杆，从动螺杆为凹螺杆，主、从动螺杆为共轭螺杆。 螺杆泵具有不产生困油现象，流量均匀，工作平稳等优点，但加工工艺复杂，加工精度要求高，压力低，成本高，不易维修等缺点。适用于高精度设备。

第五节 液压马达

一、液压马达的特点、分类及图形符号

液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。但事实上同类型的液压泵和液压马达虽然在结构上相似，但由于两者的功能不同，导致了结构上的某些差异。例如：

1.液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性，而液压泵一般是单方向旋转的，其内部结构可以不对称。

2. 液压泵的吸油腔为真空，一般液压泵的吸油口比出油口的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。

3.液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，因此，应采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时，若采用动压轴承，就不易形成润滑膜。

4.液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一要求。

5.液压马达必须具有较大的起动扭矩。所谓起动扭矩，就是马达由静止状态起动时，马

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达轴上所能输出的扭矩，该扭矩通常大于在同一工作压差时处于运行状态下的扭矩，所以，为了使起动扭矩尽可能接近工作状态下的扭矩，要求马达扭矩的脉动小，内部摩擦小。

由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。

液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。

高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大(仅几十牛·米到几百牛·米)，所以又称为高速小转矩液压马达。

高速液压马达的基本型式是径向柱塞式，例如单作用曲轴连杆式、液压平衡式和多作用内曲线式等。此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(有时可达每分种几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿·米到几万牛顿·米)，所以又称为低速大转矩液压马达。

液压马达也可按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。 液压马达图形符号如图3-29所示。

图3-29 液压马达图形符号

二、液压马达的性能参数

液压马达的性能参数很多。下面是液压马达的主要性能参数：

1.排量、流量和容积效率

习惯上将马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为马达的排量V，有时称之为几何排量、理论排量，即不考虑泄漏损失时的排量。

液压马达的排量表示出其工作容腔的大小，它是一个重要的参数。因为液压马达在工作中输出的转矩大小是由负载转矩决定的。但是，推动同样大小的负载，工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力，所以说工作容腔的大小是液压马达工作能力的主要标志，也就是说，排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。

根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速n、理论流量qt与排量V之间具有下列关系

qt?nV (3-31) 式中： qt──理论流量(m3/s)；

n──转速(r/min)； V──排量(m3/s)。

为了满足转速要求，马达实际输入流量qi大于理论输入流量，则有：

qi?qt??q (3-32)

式中： ?q──为泄漏流量。

?V?qt/qi?1/?1??q/qt? (3-33)

所以得实际流量

2.液压马达输出的理论转矩

qi?qt/?V (3-34)

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根据排量的大小，可以计算在给定压力下液压马达所能输出的转矩的大小，也可以计算在给定的负载转矩下马达的工作压力的大小。当液压马达进、出油口之间的压力差为 ?p，输入液压马达的流量为q，液压马达输出的理论转矩为Tt，角速度为?，如果不计损失，液压马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即：

?Pq?Tt? (3-35)

又因为??2?n，所以液压马达的理论转矩为：

Tt??P?V/2? (3-36)

式中：?P──马达进出口之间的压力差。

3.液压马达的机械效率

由于液压马达内部不可避免地存在各种摩擦，实际输出的转矩Ti总要比理论转矩Tt小些，即：

Ti?Tt?m (3-37)

式中： ?m──液压马达的机械效率(%)。

4.液压马达的启动机械效率?m0

液压马达的启动机械效率是指液压马达由静止状态起动时，马达实际输出的转矩Ti与它

?m0?Ti/Tt (3-38)

在同一工作压差时的理论转矩Tt之比。即：

液压马达的启动机械效率表示出其启动性能的指标。因为在同样的压力下，液压马达由静止到开始转动的启动状态的输出转矩要比运转中的转矩大，这给液压马达带载启动造成了困难，所以启动性能对液压马达是非常重要的，启动机械效率正好能反映其启动性能的高低。启动转矩降低的原因，一方面是在静止状态下的摩擦系数最大，在摩擦表面出现相对滑动后摩擦系数明显减小，另一方面也是最主要的方面是因为液压马达静止状态润滑油膜被挤掉，基本上变成了干摩擦。一旦马达开始运动，随着润滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，

并随滑动速度增大和油膜变厚而减小。 实际工作中都希望启动性能好一些，即希望启动转矩和启动机械效率大一些。现将不同结构形式的液压马达的启动机械效率?m0的大致数值列入表3-1中。

表3-1 液压马达的启动机械效率 液压马达的结构形式 齿轮马达 叶片马达 轴向柱塞马达 老结构 新结构 高速小扭矩型 滑履式 非滑履式 老结构 新结构 老结构 新结构 由横梁的滑动摩擦副传递切向力 传递切向力的部位具有滚动副 启动机械效率ηm0/% 0.60～0.80 0.85～0.88 0.75～0.85 0.80～0.90 0.82～0.92 0.80～0.85 0.83～0.90 0.80～0.85 0.83～0.90 0.90～0.94 0.95～0.98 曲轴连杆马达 静压平衡马达 多作用内曲线马达 由表3-1可知，多作用内曲线马达的启动性能最好，轴向柱塞马达、曲轴连杆马达和静压平衡马达居中，叶片马达较差，而齿轮马达最差。

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