第二节　液压马达概述

液压马达是将液压能转换为机械能的装置，可以实现连续的旋转运动，其结构与液压泵基本相似，同样存在周期性变化的密闭容积和配油装置，但其产生周期性变化的结构原理不同。常见的液压马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速、转矩范围分，有高速小扭矩马达和低速大扭矩马达。

马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵内输入压力油时，其轴就输出转速和转矩成为马达。但由于两者的任务和要求有所不同，故在实际中只有少数泵能做马达使用。

一、齿轮马达简介

齿轮马达的结构特点和工作原理如图1-11所示，图中P为两齿轮的啮合点。设齿轮的齿高为h，啮合点P到两齿根的距离分别为a和b，由于a和b都小于h，所以，当压力油作用在齿轮面上时，两个齿轮上都有一个使它们产生转矩的作用力pB（h-a）和pB（h-b），其中，p为输入油液的压力，B为齿宽，在上述作用力下，两齿轮旋转，并将油液带回低压腔排出。

和一般齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性较差，容积效率较低，所以输入的油压不能过高，因此不能产生较大转矩，并且它的转速和转矩都是随着齿轮的啮合情况而脉动的。因此，齿轮马达一般多用于高速小扭矩的情况。

齿轮马达的结构和齿轮泵相似，但有以下特点。

①进出油道对称，孔径相等，这使得齿轮马达能正反转。

②采用外泄漏油孔，因为马达回油腔压力往往高于大气压力，采用内部泄油会把轴端油封冲坏。特别是当齿轮马达反转时，原来的回油腔变成了压油腔，情况将更严重。

③多数齿轮马达采用滚动轴承支承，以减小摩擦力而便于马达启动。

④不采用端面间隙补偿装置，以免增大摩擦力矩。

⑤齿轮马达的卸荷槽对称分布。

二、叶片马达简介

叶片马达的工作原理如图1-12所示，当压力油经过配油窗口进入叶片1和叶片3（或叶片5和叶片7）之间时，叶片1和叶片3一侧作用高压油，另一侧作用低压油，同时由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，因此使转子产生顺时针转动的力矩。同时叶片5和叶片7的压力油作用面积之差也使转子产生顺时针转矩。两者之和即为液压马达产生的转矩。在供油量一定的情况下，液压马达将以确定的转速旋转。位于压油腔叶片2和叶片6两面同时受压力油作用，受力平衡对转子不产生转矩。

叶片马达与叶片泵相比较，在结构上有如下特点。

①转子的两侧面开有环形槽，槽内放有燕式弹簧，使叶片始终压向定子内表面，以保证启动时叶片与定子内表面密封，并有足够的启动力矩。

②马达需要正反转，因此叶片沿转子径向放置，叶片的倾角等于零。

③为获得较高的容积效率，工作时叶片底部始终要与压油腔连通。这样当吸、压油腔互换时，必须在油路上采取措施，使马达在正反转时都有压力油通入叶片底部。只要在叶片底部加装两个并联单向阀，分别与吸、压油腔相通，就能达到上述要求。

三、柱塞马达简介

图1-13所示为斜盘式轴向柱塞马达工作原理。斜盘和配油盘固定不动，柱塞轴向安置在缸体中，缸体和马达轴相连一起旋转。当液压泵高压油进入马达的压油腔之后，滑靴在液压力的作用下压向斜盘，其反作用力分解成两个分力，轴向分力沿柱塞轴线向右，与柱塞所受液压力平衡；径向分力与柱塞轴线垂直向下，使得压油区的柱塞都对转子中心产生一个转矩，驱动液压马达逆时针旋转做功。

需要指出的是，液压马达是用来驱动外负载做功的，只有当外负载转矩存在时，液压泵进入液压马达的压力油才能建立起压力，液压马达才能产生相应的转矩去克服它，所以液压马达的转矩是随外负载转矩而变化的。

四、其他马达简介

1.曲柄连杆式液压马达

曲柄连杆式低速大扭矩液压马达应用较早，国外称为斯达发液压马达。我国的同类型号为JMZ型，其额定压力16MPa，最高压力21MPa，理论排量最大值可达6.140L/r。图1-14是曲柄连杆式液压马达的工作原理。

马达由壳体、连杆、活塞组件、曲轴及配流轴等组成，壳体内沿圆周呈放射状均匀布置了五只缸体，形成星形壳体；缸体内装有活塞，活塞与连杆通过球铰连接，连杆大端做成鞍形圆柱瓦面紧贴在曲轴的偏心圆上，其圆心为O₁，它与曲轴旋转中心O的偏心距OO₁=e，液压马达的配流轴5与曲轴4通过十字键连接在一起，随曲轴一起转动，随着驱动轴、配流轴转动，配油状态交替变化。在曲轴旋转过程中，位于高压侧的油缸容积逐渐增大，而位于低压侧的油缸容积逐渐缩小，因此，在工作时高压油不断进入液压马达，然后由低压腔不断排出。

2.静力平衡式液压马达

静力平衡式马达也叫无连杆马达，是从曲柄连杆式液压马达改进、发展而来的，它的主要特点是取消了连杆，并且在主要摩擦副之间实现了油压静力平衡，改善了工作性能。其工作原理如图1-15所示。

液压马达的偏心轴与曲轴的形式相类似，既是输出轴，又是配流轴，五星轮3套在偏心轴的凸轮上，在它的五个平面中各嵌装一个压力环4，压力环的上平面与空心柱塞2的底面接触，柱塞中间装有弹簧，以防止液压马达启动或空载运转时柱塞底面与压力环脱开。高压油经配流轴中心孔道通到曲轴的偏心配油部分，然后经五星轮中的径向孔、压力环、柱塞底部的贯通孔而进入油缸的工作腔内。

图1-15中，配流轴上方的三个油缸通高压油，下方的两个油缸通低压回油。在这种结构中，五星轮取代了曲柄连杆式液压马达中的连杆，压力油经过配流轴和五星轮再到空心柱塞中去，液压马达的柱塞与压力环、五星轮与曲轴之间可以大致做到静压平衡，因此，称为静力平衡液压马达。

3.多作用内曲线马达

多作用内曲线液压马达的结构形式有很多，就使用方式而言，有轴转、壳转与直接装在车轮的轮毂中的车轮式液压马达等形式。而从内部的结构来看，其传力方式和柱塞部件的结构可有多种形式，但是，液压马达的主要工作过程是相同的，其原理如图1-16所示。

工作时，油液通过配油轴上的配油窗口分配到工作区段的柱塞底部油腔，压力油使柱塞组的滚轮顶紧导轨表面，在接触点上导轨对滚轮产生法向反作用力N，其方向垂直导轨表面并通过滚轮中心，该力可分解为两个分力，沿柱塞轴向的分力P和垂直于柱塞轴线的分力T，它通过横梁侧面传给缸体，对缸体产生力矩。进排油口互换，则马达反转。主轴转一周，柱塞往复运动多次（图中为6次），因而在柱塞直径数目和行程相同情况下，其输出扭矩较单作用式柱塞马达增加了作用次数的倍数。

除了上述几种典型低速大扭矩马达外，尚有介于高速马达和低速马达中间的摆线液压马达，此处不再赘述。