靜力平衡式徑向馬達

          靜力平衡馬達是在曲軸連桿馬達的基礎上發展起來的一種低速大扭矩徑向柱塞馬達,外稱為“羅斯通”馬達。它的主要特點是:取消了曲軸連桿馬達中曲軸與柱塞之間的連桿,且在主要摩擦副之間基本實現了靜力平衡。因此,也稱為靜力平衡馬達。 
                                                
          圖1為5JY-85型靜力平衡馬達的結構。由圖可見,靜力平衡馬達的結構與曲軸連桿馬達相似??翹?中也有五個沿圓周均布的柱塞缸,其外形呈五星狀,缸內裝有柱塞1。但柱塞與曲軸之間沒有連桿,而是采用了一只套裝在曲軸7偏心輪上的五星輪4,五星輪與曲軸偏心輪之間可以相對轉動,但五星輪在工作過程中只能作平面移動而不能轉動,五星輪的徑向孔中均裝有壓力環2,在壓力環下面有尼龍擋圈和O形密封圈,上面用定位套3固定。定位套通過彈性擋圈固定在五星輪中,以防止壓力環與五星輪之間過大的軸向竄動。柱塞1做成空心的,它依靠彈簧9和油壓作用力壓緊在壓力環端面上,以保證馬達啟動和空載運轉時柱塞底面與壓力環端面之間很好地貼緊。
          曲軸借助于一對滾動軸承支承在馬達殼體內。曲軸的外伸端(圖9 -10中為左端)為輸出軸,曲軸的另一端(右端)制有兩條環形槽C和D,分別與殼體上的進、回油口m和n相通。這種馬達未設專門的配流軸,配流是由曲軸偏心圓中間表面加工出的兩個切槽(配流窗口)A和B來完成的。配流窗口A和B分別通過曲軸上的兩對軸向油孔a和b與環形槽C和D相通,再經襯套5上的徑向孔接通殼體上的進、回油口。
          這種馬達與曲軸連桿馬達不同,它是利用進油腔輸入的壓力油直接作用在曲軸偏心圓處一個側面上來產生力矩的。柱塞缸的壓力液柱對曲軸形成的力矩可通過圖9-11加以說明。 
                                       
                                                                           【圖2 靜力平衡馬達工作原理圖】
           壓力油經曲軸上的軸向油孔由配流窗口B進入柱塞缸(如柱塞缸V),在柱塞、缸體、壓力環、五星輪和曲軸偏心圓之間的密封容積中形成壓力液柱。這個液柱作用在曲軸偏心圓上的液壓力F通過偏心圓的中心O1,由于偏距OO1 =e存在,于是該力對曲軸旋轉中心O產生力矩,(見圖9-ll(b))。當處于高壓進油區的柱塞不止一個(圖9-11(a)示有兩個柱塞缸IV和V)時,所有壓力液柱產生的力矩之和就是馬達的輸出扭矩,當馬達外殼固定時,它便驅動曲軸逆時針旋轉。柱塞缸II和III通回油不產生力矩。隨著曲線的旋轉,配流窗口A和召也跟著改變位置。柱塞缸I由過渡狀態進入高壓進油區,柱塞缸IV、V仍處于進油區段,于是該瞬時存在的三個壓力液柱同時對曲軸旋轉中心0產生力矩,推動曲軸繼續旋轉。柱塞缸II、III繼續通回油。隨著曲軸轉動,柱塞缸IV接通回油配流窗口A,又變成兩個壓力液柱產生力矩。此后,柱塞缸II開始接通壓力油,柱塞缸y接通回油……。
          由上可見,曲軸旋轉一周時,每個柱塞缸分別與壓力油和回油接通一次,由于五個柱塞缸呈星形布置,因此總有兩個或三個柱塞缸交替處于高壓進油區,從而驅動曲軸不停地旋轉。
          靜力平衡馬達也可作成曲軸固定、殼體旋轉的殼轉馬達。圖9-ll(c)為靜力平衡馬達的動作原理圖??親途擦ζ膠飴澩錕芍苯幼霸誄德致摯悄?,用來驅動機械的行走機構。
          靜力平衡馬達與曲軸連桿馬達相比,因柱塞、壓力環和五星輪三者之間可以大致做到靜壓平衡,減少了相對運動零件之間的摩擦和磨損,機械效率和啟動扭矩效率較高;工作可靠,壽命長;不存在油膜  被破壞的問題,馬達的低速穩定性較好(最低穩定轉速可達2r/min)。此外,因取消了連桿、球頭和外殼上的通油孔道,結構簡單,工藝性較好。該馬達的主要缺點是:因五星輪在殼體內作平面平行運動,殼體內需要有足夠的空間,馬達外形尺寸和重量大,單位功率重量也大;并且只有當五星輪上液壓力達到完全平衡而處于“懸浮”狀態時,馬達的扭矩才是完全由液壓力直接產生的,否則,五星輪與偏心軸之間仍然有機械摩擦力存在。
            靜力平衡馬達若設計或工藝處理不當,會產生柱塞活動不靈,壓力環過度傾斜和五星輪偏轉等問題,會使柱塞底面和壓力環之間不能緊密接觸而造成開口喪失密封,導致噴油現象,使馬達容積效率大大降低,壓力下降,甚至無法工作。另外,彈簧往復次數過多,容易疲勞破壞或折斷。
           靜力平衡馬達的另一缺點是柱塞受側向力較大。
          靜力平衡式馬達也可以設計成平面配流和柱塞多排結構的形式。國產JM21、JM22和JM23型馬達即分別為平面配流的單排、雙排和三排靜力平衡式馬達。


本文標題:靜力平衡式徑向馬達


分類:液壓行業知識
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