第二節　液壓馬達概述

液壓馬達是將液壓能轉換為機械能的裝置，可以實現連續的旋轉運動，其結構與液壓泵基本相似，同樣存在周期性變化的密閉容積和配油裝置，但其產生周期性變化的結構原理不同。常見的液壓馬達也有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種主要形式；從轉速、轉矩范圍分，有高速小扭矩馬達和低速大扭矩馬達。

馬達和泵在工作原理上是互逆的，當向泵內輸入壓力油時，其軸就輸出轉速和轉矩成為馬達。但由于兩者的任務和要求有所不同，故在實際中只有少數泵能做馬達使用。

一、齒輪馬達簡介

齒輪馬達的結構特點和工作原理如圖1-11所示，圖中P為兩齒輪的嚙合點。設齒輪的齒高為h，嚙合點P到兩齒根的距離分別為a和b，由于a和b都小于h，所以，當壓力油作用在齒輪面上時，兩個齒輪上都有一個使它們產生轉矩的作用力pB（h-a）和pB（h-b），其中，p為輸入油液的壓力，B為齒寬，在上述作用力下，兩齒輪旋轉，并將油液帶回低壓腔排出。

和一般齒輪泵一樣，齒輪馬達由于密封性較差，容積效率較低，所以輸入的油壓不能過高，因此不能產生較大轉矩，并且它的轉速和轉矩都是隨著齒輪的嚙合情況而脈動的。因此，齒輪馬達一般多用于高速小扭矩的情況。

齒輪馬達的結構和齒輪泵相似，但有以下特點。

①進出油道對稱，孔徑相等，這使得齒輪馬達能正反轉。

②采用外泄漏油孔，因為馬達回油腔壓力往往高于大氣壓力，采用內部泄油會把軸端油封沖壞。特別是當齒輪馬達反轉時，原來的回油腔變成了壓油腔，情況將更嚴重。

③多數齒輪馬達采用滾動軸承支承，以減小摩擦力而便于馬達啟動。

④不采用端面間隙補償裝置，以免增大摩擦力矩。

⑤齒輪馬達的卸荷槽對稱分布。

二、葉片馬達簡介

葉片馬達的工作原理如圖1-12所示，當壓力油經過配油窗口進入葉片1和葉片3（或葉片5和葉片7）之間時，葉片1和葉片3一側作用高壓油，另一側作用低壓油，同時由于葉片3伸出的面積大于葉片1伸出的面積，因此使轉子產生順時針轉動的力矩。同時葉片5和葉片7的壓力油作用面積之差也使轉子產生順時針轉矩。兩者之和即為液壓馬達產生的轉矩。在供油量一定的情況下，液壓馬達將以確定的轉速旋轉。位于壓油腔葉片2和葉片6兩面同時受壓力油作用，受力平衡對轉子不產生轉矩。

葉片馬達與葉片泵相比較，在結構上有如下特點。

①轉子的兩側面開有環形槽，槽內放有燕式彈簧，使葉片始終壓向定子內表面，以保證啟動時葉片與定子內表面密封，并有足夠的啟動力矩。

②馬達需要正反轉，因此葉片沿轉子徑向放置，葉片的傾角等于零。

③為獲得較高的容積效率，工作時葉片底部始終要與壓油腔連通。這樣當吸、壓油腔互換時，必須在油路上采取措施，使馬達在正反轉時都有壓力油通入葉片底部。只要在葉片底部加裝兩個并聯單向閥，分別與吸、壓油腔相通，就能達到上述要求。

三、柱塞馬達簡介

圖1-13所示為斜盤式軸向柱塞馬達工作原理。斜盤和配油盤固定不動，柱塞軸向安置在缸體中，缸體和馬達軸相連一起旋轉。當液壓泵高壓油進入馬達的壓油腔之后，滑靴在液壓力的作用下壓向斜盤，其反作用力分解成兩個分力，軸向分力沿柱塞軸線向右，與柱塞所受液壓力平衡；徑向分力與柱塞軸線垂直向下，使得壓油區的柱塞都對轉子中心產生一個轉矩，驅動液壓馬達逆時針旋轉做功。

需要指出的是，液壓馬達是用來驅動外負載做功的，只有當外負載轉矩存在時，液壓泵進入液壓馬達的壓力油才能建立起壓力，液壓馬達才能產生相應的轉矩去克服它，所以液壓馬達的轉矩是隨外負載轉矩而變化的。

四、其他馬達簡介

1.曲柄連桿式液壓馬達

曲柄連桿式低速大扭矩液壓馬達應用較早，國外稱為斯達發液壓馬達。我國的同類型號為JMZ型，其額定壓力16MPa，最高壓力21MPa，理論排量最大值可達6.140L/r。圖1-14是曲柄連桿式液壓馬達的工作原理。

馬達由殼體、連桿、活塞組件、曲軸及配流軸等組成，殼體內沿圓周呈放射狀均勻布置了五只缸體，形成星形殼體；缸體內裝有活塞，活塞與連桿通過球鉸連接，連桿大端做成鞍形圓柱瓦面緊貼在曲軸的偏心圓上，其圓心為O₁，它與曲軸旋轉中心O的偏心距OO₁=e，液壓馬達的配流軸5與曲軸4通過十字鍵連接在一起，隨曲軸一起轉動，隨著驅動軸、配流軸轉動，配油狀態交替變化。在曲軸旋轉過程中，位于高壓側的油缸容積逐漸增大，而位于低壓側的油缸容積逐漸縮小，因此，在工作時高壓油不斷進入液壓馬達，然后由低壓腔不斷排出。

2.靜力平衡式液壓馬達

靜力平衡式馬達也叫無連桿馬達，是從曲柄連桿式液壓馬達改進、發展而來的，它的主要特點是取消了連桿，并且在主要摩擦副之間實現了油壓靜力平衡，改善了工作性能。其工作原理如圖1-15所示。

液壓馬達的偏心軸與曲軸的形式相類似，既是輸出軸，又是配流軸，五星輪3套在偏心軸的凸輪上，在它的五個平面中各嵌裝一個壓力環4，壓力環的上平面與空心柱塞2的底面接觸，柱塞中間裝有彈簧，以防止液壓馬達啟動或空載運轉時柱塞底面與壓力環脫開。高壓油經配流軸中心孔道通到曲軸的偏心配油部分，然后經五星輪中的徑向孔、壓力環、柱塞底部的貫通孔而進入油缸的工作腔內。

圖1-15中，配流軸上方的三個油缸通高壓油，下方的兩個油缸通低壓回油。在這種結構中，五星輪取代了曲柄連桿式液壓馬達中的連桿，壓力油經過配流軸和五星輪再到空心柱塞中去，液壓馬達的柱塞與壓力環、五星輪與曲軸之間可以大致做到靜壓平衡，因此，稱為靜力平衡液壓馬達。

3.多作用內曲線馬達

多作用內曲線液壓馬達的結構形式有很多，就使用方式而言，有軸轉、殼轉與直接裝在車輪的輪轂中的車輪式液壓馬達等形式。而從內部的結構來看，其傳力方式和柱塞部件的結構可有多種形式，但是，液壓馬達的主要工作過程是相同的，其原理如圖1-16所示。

工作時，油液通過配油軸上的配油窗口分配到工作區段的柱塞底部油腔，壓力油使柱塞組的滾輪頂緊導軌表面，在接觸點上導軌對滾輪產生法向反作用力N，其方向垂直導軌表面并通過滾輪中心，該力可分解為兩個分力，沿柱塞軸向的分力P和垂直于柱塞軸線的分力T，它通過橫梁側面傳給缸體，對缸體產生力矩。進排油口互換，則馬達反轉。主軸轉一周，柱塞往復運動多次（圖中為6次），因而在柱塞直徑數目和行程相同情況下，其輸出扭矩較單作用式柱塞馬達增加了作用次數的倍數。

除了上述幾種典型低速大扭矩馬達外，尚有介于高速馬達和低速馬達中間的擺線液壓馬達，此處不再贅述。