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 液壓馬達的選用原則與要點

(l)選擇原則與依據(jù)  由于液壓馬達實質(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的功用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而驅(qū)動負載旋轉(zhuǎn)，故輸出轉(zhuǎn)矩（包括啟動轉(zhuǎn)矩）和轉(zhuǎn)速就成為其選擇zui重要的考慮因素。此外，選擇液壓馬達的依據(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、價格、貨源和使用維護的便利性等。

液壓泵與液壓馬達在工作方面的區(qū)別

    (2)結(jié)構(gòu)類型的選擇液壓馬達的種類較多，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。各類液壓馬達適用工況及應(yīng)用范圍參見表1-18。低速運轉(zhuǎn)工況可選低速馬達，也可以采用高速馬達加減速裝置。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)動轉(zhuǎn)矩是否合理等進行選擇。

    (3)規(guī)格（排量）的選擇排量是液壓馬達的主要規(guī)格參數(shù)，選擇的主要依據(jù)是馬達的工作負載特性。

工作負載特性可通過對主機進行工況分析（運動分析和動力分析）用轉(zhuǎn)速一時間循環(huán)圖(n-t圖)及轉(zhuǎn)矩一時間循環(huán)圖（T-t圖）加以表示（圖J）。其中馬達的負載轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)所驅(qū)動的主機工作機構(gòu)及其工藝目的，通過計算或試驗的方法加以確定。由T-t圖和n-t圖可以清楚地了解液壓馬達從啟動到正常工作，直到停止的整個工作循環(huán)中，馬達的負載轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)速的變化情況，即馬達實際工作時的尖峰負載轉(zhuǎn)矩和長期連續(xù)工作的負載轉(zhuǎn)矩數(shù)值，以及相關(guān)的zui高負載轉(zhuǎn)速和長期工作的負載轉(zhuǎn)速，從而為計算和確定液壓馬達的排量規(guī)格打下基礎(chǔ)。

    在選擇排量前應(yīng)首先根據(jù)上述工作負載特性計算公稱排量的參考值。根據(jù)使用著眼點的不同，液壓馬達的公稱排量的參考值有以下兩種計算方法。

    ①當(dāng)馬達以驅(qū)動負載為主要目的時，可根據(jù)馬達驅(qū)動的zui大負載轉(zhuǎn)矩T_max(N·m)、預(yù)選的工作壓力p(MPa)[或壓差△p (MPa)]和機械效率ηm（η_m=0.90～0.95）來計算其參考值V_g (mL/r)，即

                           V_g≥（2πT_max）/pη_m                   (1-45)

    ②當(dāng)馬達以轉(zhuǎn)速及其變換為主要目的時，則可根據(jù)zui低轉(zhuǎn)速n_min(r/min)、已知輸人流量q_v(L/min)及馬達的容積效率η_v（可根據(jù)產(chǎn)品樣本選取或在η_v=0.85～0.9之間選取）計算其參考值V_g (mL/r)，即

                           V_g≥（1000q_vη_v）/n_min                   (1-46)

    根據(jù)計算出的排量，根據(jù)產(chǎn)品樣本以就近原則確定公稱排量。

    (4)實際工作壓力（或壓差）  的計算應(yīng)按尖峰轉(zhuǎn)矩和連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩計算出尖峰壓力和連續(xù)工作壓力。若計算值在該馬達的性能參數(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)在啟動瞬間時，zui高壓力可以選用樣本中提供的zui高壓力的80%，這樣，有20%的儲備比較理想。

    (5)功率的驗算  在排量和實際工作壓力確定后，即可按功率計算公式驗算馬達的輸出功率是否足夠。

    (6)壽命評估或驗算  在確定所采用馬達的型號規(guī)格后，參照生產(chǎn)廠提供的樣本資料，對實際使用工況下，液壓馬達可能有的壽命進行評估或驗算，以確定上述選型是否能滿足主機要求。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液壓馬達通常允許在短時間內(nèi)超過額定壓力20%～50%的壓力下工作，但瞬時zui高壓力不能和zui高轉(zhuǎn)速同時出現(xiàn)。液壓馬達的回油路背壓有一定限制，在背壓較大時，必須設(shè)置泄漏油管。

    ②通常不應(yīng)使液壓馬達的zui大轉(zhuǎn)矩和zui高轉(zhuǎn)速同時出現(xiàn)。實際轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于馬達zui低轉(zhuǎn)速，以免出現(xiàn)爬行。當(dāng)系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)速較低，而馬達在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)不易滿足工作要求時，可在馬達及其驅(qū)動的主機間增設(shè)減速機構(gòu)。為了在極低轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運行，馬達的泄漏必須恒定，要有一定的回油背壓和至少35mm²/s的油液黏度。需要低速運轉(zhuǎn)的馬達，要核對其zui低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

    ③為了防止作為泵工作的制動馬達發(fā)生汽蝕或喪失制動能力，應(yīng)保證此時馬達的吸油口有足夠的補油壓力，它可以通過閉式回路中的補油泵或開式回路中的背壓閥來實現(xiàn)；當(dāng)液壓馬達驅(qū)動大慣量負載時，應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置與馬達并聯(lián)的旁通單向閥補油，以免停機過程中慣性運動的馬達缺油。

    ④對于不能承受額外軸向和徑向力的液壓馬達，或者液壓馬達可以承受額外軸向和徑向力，但負載的實際軸向和徑向力大于液壓馬達允許的軸向力或徑向力時，應(yīng)考慮采用彈性聯(lián)軸器連接馬達輸出軸和工作機構(gòu)。

⑤需長時間鎖緊馬達以防負載運動時，應(yīng)使用在馬達軸上彈簧上閘、液壓松閘的機械制動器(圖K)。

  1.8液壓泵及液壓馬達的產(chǎn)品概況

    目前，國內(nèi)生產(chǎn)和銷售的液壓泵及液壓馬達的產(chǎn)品基本上形成了多元化格局，主要涵蓋以下幾類：國內(nèi)自行開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品；引進技術(shù)制造的產(chǎn)品；中外合資合作生產(chǎn)的產(chǎn)品；仿制消化的產(chǎn)品；境外公司獨資生產(chǎn)的產(chǎn)品等。此外，用戶還可以根據(jù)需要和具體使用條件，從互聯(lián)網(wǎng)直接下載或以信函方式索取產(chǎn)品樣本進行選型，

    1.9  液壓泵及液壓馬達的選用

    1.9.1  液壓泵的選用原則與要點

    在液壓系統(tǒng)的設(shè)計和使用中，選擇液壓泵時要考慮的因素有結(jié)構(gòu)類型、工作壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率（容積效率和總效率）、定量或變量、變量方式、壽命、原動機的種類、噪聲、壓力脈動率、自吸能力等，還要考慮與液壓油的相容性、尺寸、重量、經(jīng)濟性（購置費用）、維修性、貨源及產(chǎn)品史。這些因素，有些已寫在液壓泵生產(chǎn)廠的產(chǎn)品樣本或設(shè)計手冊的技術(shù)圖表資料里，要仔細研究并應(yīng)嚴(yán)格遵照產(chǎn)品說明書中的規(guī)定，不明確的地方詢問貨源單位或制造廠。

    (1)選擇原則液壓傳動的主機類型一類為固定設(shè)備；另一類是行走機械。這兩類機械的工作條件不同，因此液壓系統(tǒng)的主要特性參數(shù)以及液壓泵的選擇也有所不同。兩類主機液壓傳動的主要區(qū)別見下表。

兩類主機液壓傳動的主要區(qū)別

    (2)液壓泵類型選擇齒輪泵、葉片泵、螺桿泵和柱塞泵的特點、優(yōu)勢及價格各異，應(yīng)根據(jù)主機類型及工況、功率大小、系統(tǒng)壓力高低及系統(tǒng)對泵性能的要求。目前，一般壓力低于2lMPa的系統(tǒng)，多采用齒輪泵和葉片泵，壓力高于2lMPa

的系統(tǒng)，多采用柱塞泵。此外，還要考慮定量或變量、原動機類型、轉(zhuǎn)速、容積效率、總效率、自吸能力、噪聲等因素。

    用定量泵還是用變量泵，需要仔細論證。定量泵簡單、價廉，變量泵復(fù)雜、價高，但可節(jié)能。定量泵與變量泵的適用場合見下表。葉片泵、軸向柱塞泵和徑向柱塞泵有定量泵，也有變量泵。變量泵（尤其是軸向變量柱塞泵）的變量機構(gòu)有多種形式。控制方法有手動控制、內(nèi)部壓力控制、外部壓力控制、電磁閥控制、順序閥控制、比例閥控制、伺服閥控制等。控制結(jié)果有比例變量、恒壓變量、恒流變量、恒轉(zhuǎn)矩變量、恒功率變量、負載傳感變量等。并不是所有變量泵都有上述各種變量及控制方式。變量方式的選擇要適應(yīng)系統(tǒng)的要求，實際使用中要弄清這些變量方式的靜、動特性和使用方法。不同種類的泵、不同生產(chǎn)廠，其變量機

構(gòu)的特性不同，選用時應(yīng)仔細查閱產(chǎn)品樣本或使用說明書。

定量泵與變量泵的適用場合

    液壓泵還可以制成幾個泵（可以是同一類型的液壓泵或不同類型的泵）并聯(lián)在一起，并使用同一驅(qū)動軸的多聯(lián)泵，也可以制成油路串聯(lián)的多級泵。當(dāng)液壓系統(tǒng)一個工作周期內(nèi)流量變化很大時，可以選用多聯(lián)泵。多聯(lián)泵通常有一個吸油口，多個出油口，各出油口的壓力油可分別向系統(tǒng)的不同執(zhí)行元件供油，也可合起來供給某一執(zhí)行元件。在選擇液壓泵的類型和結(jié)構(gòu)時，還應(yīng)考慮系統(tǒng)對液壓泵的其他要求，如重量、價格、使用壽命、可靠性、液壓泵的安裝方式、泵的驅(qū)動方式、泵與原動機的連接方式、泵的軸伸形式（圓柱形軸伸、帶外螺紋的圓錐形軸伸和漸開線花鍵等）、能否承受一定的徑向載荷、油口的連接形式（螺紋、法蘭）等。

    在選擇具體產(chǎn)品時，還應(yīng)考慮選定液壓泵的生產(chǎn)廠家的信譽及維修及配件供應(yīng)情況等。