1.9.2液壓馬達(dá)的選用原則與要點(diǎn)
(l)選擇原則與依據(jù) 由于液壓馬達(dá)實(shí)質(zhì)上與有類似結(jié)構(gòu)的液壓泵相同，所以選擇原則也相同。但液壓馬達(dá)與液壓泵在工作方面還是有諸多區(qū)別的（下表）。特別是考慮到液壓馬達(dá)的功用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而驅(qū)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)，故輸出轉(zhuǎn)矩（包括啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩）和轉(zhuǎn)速就成為其選擇最重要的考慮因素。此外，選擇液壓馬達(dá)的依據(jù)或需考慮的問題還包括效率、低速穩(wěn)定性、壽命、速度調(diào)節(jié)比、噪聲以及外形與連接尺寸、重量、價(jià)格、貨源和使用維護(hù)的便利性等。
液壓泵與液壓馬達(dá)在工作方面的區(qū)別
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序號 |
液壓泵 |
液壓馬達(dá) |
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1 |
提供壓力和流量，強(qiáng)調(diào)容積效率 |
產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)負(fù)載，強(qiáng)調(diào)機(jī)械效率 |
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2 |
通常在相對恒定的高轉(zhuǎn)速條件下運(yùn)轉(zhuǎn) |
大部分馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍變化大，有的要求在很低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn) |
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3 |
泵軸通常一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)，但液流方向及壓力有可能變化 |
液壓馬達(dá)大多要求正、反兩方向運(yùn)轉(zhuǎn)，某些液壓馬達(dá)還要求能以泵的方式運(yùn)轉(zhuǎn)（泵工況），以達(dá)到制動(dòng)負(fù)載的目的 |
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4 |
在大部分系統(tǒng)中是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，工作液溫度的變化相對很小 |
按工況，運(yùn)轉(zhuǎn)可能斷續(xù)進(jìn)行，將會(huì)遭到頻繁的溫度沖擊 |
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5 |
大部分液壓泵與原動(dòng)機(jī)安裝在一起時(shí)，主軸不承受額外負(fù)載 |
許多液壓馬達(dá)直接裝在車輪內(nèi)或者與帶輪、鏈輪或齒輪相連接時(shí)，有時(shí)主軸將承受較高的徑向負(fù)載 |
(2)結(jié)構(gòu)類型的選擇液壓馬達(dá)的種類較多，特性不同，應(yīng)針對具體用途及其工況，選擇合適的液壓馬達(dá)。各類液壓馬達(dá)適用工況及應(yīng)用范圍參見表1-18。低速運(yùn)轉(zhuǎn)工況可選低速馬達(dá)，也可以采用高速馬達(dá)加減速裝置。在兩種方案的選擇上，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)及空間情況、設(shè)備成本、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否合理等進(jìn)行選擇。
(3)規(guī)格（排量）的選擇排量是液壓馬達(dá)的主要規(guī)格參數(shù)，選擇的主要依據(jù)是馬達(dá)的工作負(fù)載特性。
工作負(fù)載特性可通過對主機(jī)進(jìn)行工況分析（運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析）用轉(zhuǎn)速一時(shí)間循環(huán)圖(n-t圖)及轉(zhuǎn)矩一時(shí)間循環(huán)圖（T-t圖）加以表示（圖J）。其中馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的主機(jī)工作機(jī)構(gòu)及其工藝目的，通過計(jì)算或試驗(yàn)的方法加以確定。由T-t圖和n-t圖可以清楚地了解液壓馬達(dá)從啟動(dòng)到正常工作，直到停止的整個(gè)工作循環(huán)中，馬達(dá)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化情況，即馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)的尖峰負(fù)載轉(zhuǎn)矩和長期連續(xù)工作的負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，以及相關(guān)的最高負(fù)載轉(zhuǎn)速和長期工作的負(fù)載轉(zhuǎn)速，從而為計(jì)算和確定液壓馬達(dá)的排量規(guī)格打下基礎(chǔ)。
在選擇排量前應(yīng)首先根據(jù)上述工作負(fù)載特性計(jì)算公稱排量的參考值。根據(jù)使用著眼點(diǎn)的不同，液壓馬達(dá)的公稱排量的參考值有以下兩種計(jì)算方法。
①當(dāng)馬達(dá)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載為主要目的時(shí)，可根據(jù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmax(N·m)、預(yù)選的工作壓力p(MPa)[或壓差△p (MPa)]和機(jī)械效率ηm（ηm=0.90～0.95）來計(jì)算其參考值Vg (mL/r)，即
Vg≥（2πTmax）/pηm (1-45)
②當(dāng)馬達(dá)以轉(zhuǎn)速及其變換為主要目的時(shí)，則可根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin(r/min)、已知輸人流量qv(L/min)及馬達(dá)的容積效率ηv（可根據(jù)產(chǎn)品樣本選取或在ηv=0.85～0.9之間選?。┯?jì)算其參考值Vg (mL/r)，即
Vg≥（1000qvηv）/nmin (1-46)
根據(jù)計(jì)算出的排量，根據(jù)產(chǎn)品樣本以就近原則確定公稱排量。
(4)實(shí)際工作壓力（或壓差） 的計(jì)算應(yīng)按尖峰轉(zhuǎn)矩和連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩計(jì)算出尖峰壓力和連續(xù)工作壓力。若計(jì)算值在該馬達(dá)的性能參數(shù)范圍內(nèi)，則說明排量選擇合理。一般情況下實(shí)際選用的連續(xù)工作壓力應(yīng)比產(chǎn)品樣本中推薦的額定壓力低20%～25%，以提高使用壽命和工作可靠性。尖峰轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在啟動(dòng)瞬間時(shí)，最高壓力可以選用樣本中提供的最高壓力的80%，這樣，有20%的儲(chǔ)備比較理想。
(5)功率的驗(yàn)算 在排量和實(shí)際工作壓力確定后，即可按功率計(jì)算公式驗(yàn)算馬達(dá)的輸出功率是否足夠。
(6)壽命評估或驗(yàn)算 在確定所采用馬達(dá)的型號規(guī)格后，參照生產(chǎn)廠提供的樣本資料，對實(shí)際使用工況下，液壓馬達(dá)可能有的壽命進(jìn)行評估或驗(yàn)算，以確定上述選型是否能滿足主機(jī)要求。如果壽命不夠，則必須選用規(guī)格更大一些的產(chǎn)品。
(7)其他
①液壓馬達(dá)通常允許在短時(shí)間內(nèi)超過額定壓力20%～50%的壓力下工作，但瞬時(shí)最高壓力不能和最高轉(zhuǎn)速同時(shí)出現(xiàn)。液壓馬達(dá)的回油路背壓有一定限制，在背壓較大時(shí)，必須設(shè)置泄漏油管。
②通常不應(yīng)使液壓馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速同時(shí)出現(xiàn)。實(shí)際轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于馬達(dá)最低轉(zhuǎn)速，以免出現(xiàn)爬行。當(dāng)系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)速較低，而馬達(dá)在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)不易滿足工作要求時(shí)，可在馬達(dá)及其驅(qū)動(dòng)的主機(jī)間增設(shè)減速機(jī)構(gòu)。為了在極低轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運(yùn)行，馬達(dá)的泄漏必須恒定，要有一定的回油背壓和至少35mm2/s的油液黏度。需要低速運(yùn)轉(zhuǎn)的馬達(dá)，要核對其最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
③為了防止作為泵工作的制動(dòng)馬達(dá)發(fā)生汽蝕或喪失制動(dòng)能力，應(yīng)保證此時(shí)馬達(dá)的吸油口有足夠的補(bǔ)油壓力，它可以通過閉式回路中的補(bǔ)油泵或開式回路中的背壓閥來實(shí)現(xiàn)；當(dāng)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)大慣量負(fù)載時(shí)，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置與馬達(dá)并聯(lián)的旁通單向閥補(bǔ)油，以免停機(jī)過程中慣性運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)缺油。
④對于不能承受額外軸向和徑向力的液壓馬達(dá)，或者液壓馬達(dá)可以承受額外軸向和徑向力，但負(fù)載的實(shí)際軸向和徑向力大于液壓馬達(dá)允許的軸向力或徑向力時(shí)，應(yīng)考慮采用彈性聯(lián)軸器連接馬達(dá)輸出軸和工作機(jī)構(gòu)。
⑤需長時(shí)間鎖緊馬達(dá)以防負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)使用在馬達(dá)軸上彈簧上閘、液壓松閘的機(jī)械制動(dòng)器(圖K)。
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