液壓泵及液壓馬達的主要參數及共性問題(二)
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           (1)二齒輪式漸開線外嚙合齒輪火影忍者博人传日语中字的工作原理及應注意的幾個問題
           ①工作原理圖1所示為二齒輪式漸開線外嚙合齒輪液壓馬達工作原理,兩個相互嚙合的齒輪工、Ⅱ的中心為01和02,嚙合點半徑為ri和r2。齒輪I為帶有負載的輸出軸。當高壓油液p1(P2為回油壓力)進入齒輪馬達的進油腔(由齒1、2、3和1’、2’、3’、4’的表面及殼體和端蓋的有關內表面組成)之后,由于嚙合點的半徑小于齒頂圓半徑,故在齒1和2’的齒面上便產生如箭頭所示的不平衡液壓力。該液壓力對于軸線O1和02產生轉矩。在該轉矩的作用下,齒輪馬達按圖示方向連續地旋轉。隨著齒輪的旋轉,油液被帶到回油腔排出。只要連續不斷向齒輪馬達提供壓力油,液壓馬達就連續旋轉,輸出轉矩和轉速。齒輪液壓馬達在轉動過程中,由于嚙合點不斷改變位置,故液壓馬達的輸出轉矩是脈動的。 
                        
                                                                                                                圖1二齒輪漸開線外嚙合齒輪馬達工作原理 
                                                                                                         
                                                                                                                圖2齒輪馬達的轉矩一壓力特性曲線
                                                                                   Tt一理論轉矩;T-實際輸出扭矩;Δp-馬達進出口壓力差;ΔPo -啟動壓力差
           ②應注意的幾個問題與齒輪泵相比,齒輪馬達有以下幾個應注意的問題。
a.齒輪馬達有正反轉的要求,故內部結構及進出油液通道具有對稱性。
b.馬達低壓腔的油液是由齒輪擠出來的,故低壓腔的壓力稍高于大氣壓力,因此馬達不會像齒輪泵那樣因吸人流速過高而產生氣蝕現象。
c·因馬達回油有背壓,為防止馬達正反轉時軸端密封沖壞,齒輪馬達殼體上設有單獨的外泄漏油口,以便將軸承部分的泄漏油液引至殼體外的油箱中,而不能像齒輪泵那樣將泄漏油引至低壓腔。
d.齒輪泵提供壓力和流量,強調的是容積效率,而齒輪馬達產生輸出扭矩,強調的是機械效率,并力圖有好的啟動性能和較低的最低穩定轉速。為了改善啟動性能,就要設法減小摩擦轉矩,減小啟動壓力,縮小死區(圖2)。降低最低穩定轉速,就是要使馬達在很低的轉速下,仍能穩定運轉而不出現爬行現象。因此,通常采取如下措施。
i.多采用滾針軸承,以減小馬達的啟動摩擦轉矩。
ii.改善軸承的潤滑和冷卻條件,尤其要保證啟動瞬間的潤滑情況良好。
iii.采取減小徑向力的措施,以減輕軸承上的負載,從而減小摩擦轉矩。
iv.應使間隙補償裝置的壓緊系數盡可能減小,使補償裝置僅以微弱的貼緊力與齒輪輕輕接觸,從而減小摩擦轉矩。
V.齒輪馬達的齒數一般比齒輪泵的齒數多,從而減小轉矩的波動性,降低最低穩定轉速,改善低速穩定性,提高啟動性能。此外增加齒數對減弱振動和噪聲也有益處,馬達與輸出軸相連的齒輪的齒數Zl≥14。而高壓齒輪泵的齒數一般為z=6-14(為了防止根切而削弱齒根強度,齒形要進行修正)。
           (2)多齒輪式漸開線外嚙合齒輪馬達的工作原理
多齒輪的齒輪馬達可以增加輸出轉矩。這種馬達通常由幾個空轉齒輪與一個轉矩輸出齒輪組成,空轉齒輪均勻地分布在轉矩輸出齒輪的周圍,轉矩輸出齒輪比空轉齒輪大[但三齒輪的馬達一般都將齒輪做得一樣大,如圖3 (a)所示]。圖3 (b)所示為四齒輪馬達原理,轉矩輸出齒輪與輸出軸連在一起,其作用是將空轉齒輪的液壓力所產生的扭矩加以放大。此時,馬達殼體(或前后蓋)上開有相應的幾個進油口和幾個回油口,分別和高壓油管及回油管相連接。有的馬達齒輪數多達11個,當工作壓差Δp=lOMPa時和轉速竹≤100r/min時,其輸出轉矩高達21000N·m。 
                                      
                                                                                                             【圖3多齒輪液壓馬達工作原理】 
                                                    
                                                                                                       【圖4行星轉子式擺線馬達工作原理】 
                                                                       
                                                                                                                                  【圖5配流軸外形】
           (3)擺線內嚙合齒輪馬達的工作原理
擺線內嚙合齒輪馬達是一種多點接觸的齒輪馬達,又稱為擺線轉子馬達,簡稱為擺線馬達。擺線內嚙合齒輪馬達分為內外轉子式和行星轉子式兩大類。行星轉子式擺線馬達還可以按定子的結構形式以及配流方式進行更詳細的分類
          ①內外轉子式擺線馬達內外轉子式擺線馬達幾乎與內外轉子式擺線泵一樣。但有以下不同點。
a.為了保證較高的啟動轉矩,在中高壓時,往往不是采用浮動補償側板結構,而是用提高加工精度減小軸向間隙(一般為0.0125mm,有的甚至做到0.005mm)的辦法來獲取較高的容積效率。
b.對零件的尺寸及精度有較高要求。
c.除了使配流側板的結構完全對稱外,還采用兩個單向泄漏閥,保證正反轉時都能將泄漏油引至回油口。
          ②行星轉子式擺線馬達此種馬達的工作原理是基于擺線針齒內嚙合行星齒輪傳動,圖4所示是其工作原理。內齒輪(即定子)Ⅱ的輪齒齒廓(即針齒)由以d為直徑的圓弧構成;小齒輪(即轉子)工的輪齒齒廓是圓弧的共軛曲線,即圓弧中心軌跡a(整條的短幅外擺線)的等距曲線,轉子中心01和定子中心02之間有偏心距8。當兩輪的齒數差為1時,兩輪所有的輪齒都能嚙合,且形成z2(定子針齒數)個獨立的容積變化的密封腔。當作為馬達時,這些密封腔容積變大的部分通過配油機構(例如配流軸,其外形見圖4)通以高壓油,使馬達轉子旋轉。另一些容積變小的密封腔通過配油機構,排出低壓油。如此循環,液壓馬達連續工作,輸出轉矩和轉速。
          通常的擺線馬達采用6~7或8~9齒嚙合。此處以6~7齒嚙合(轉子齒數為Z1—6,定子齒數z2 =7)為例來說明其配流原理。如圖3-31所示,兩相互嚙合的齒形成z2個密封容腔。轉子在壓力油作用下,在繞自身軸線O1自轉的同時,轉子中心01環繞定子中心02作高速反向公轉(當轉子公轉即轉子沿定子滾動時,其吸、壓油腔不斷改變,但始終以連心線0102為界分成兩腔,一側的齒間容積增大即為高壓腔,另一側的齒間容積縮小即為排油腔)。公轉一轉(此時齒間容積完成一次進、回油循環),反向自轉一個齒,即轉子公轉Zl圈時才自轉1轉。公轉與自轉的速比為i=-Z1:1。轉子的自轉運動通過花鍵聯軸器(圖中未畫出)傳遞給輸出軸,隨連心線01 02的旋轉而同步旋轉(當轉子反時針自轉1/z1轉,即自轉一個齒時,高壓腔按公轉方向順時針旋轉一周),即高壓腔按(5、6、7)一(6、7、1)一(7、1、2)一(1、2、3)一…一(5、6、7)的順序循環下去(圖3-31)。高壓腔的連續旋轉,就使得轉子和輸出軸線連續旋轉。如果改變馬達進出油的方向,則馬達輸出軸的旋轉方向也改變。 
                                   
                                                                                                              【圖6擺線馬達配流原理圖】


本文標題:液壓泵及液壓馬達的主要參數及共性問題(二)


分類:液壓行業知識
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