低速液压马达可归为多种类型,包括单作用连杆型和多作用内曲线径向柱塞马达。这些马达的显著特点在于其高排量、大体积和低转速,一些马达的转速甚至仅为每分钟几转或更低,这与高速马达形成鲜明对比。因此,低速马达能够直接与工作设备对接,免去了减速设备的必要,从而使整个传动机构大幅简化。常见的低速液压马达输出扭矩非常高,通常在几千牛·米到几万牛·米之间,因此又被称为低速大扭矩液压马达。
在众多低速液压马达中,连杆式液压马达是使用最广泛的种类之一,其缸数一般为5或7,用于降低流量和扭矩的波动。该马达的各缸活塞通过球铰连接到连杆的小端,而连杆的大端则经过弧形面支撑在偏心轮的圆柱面上并随之滑动。油流控制通常依赖轴式配油轴,油路设计通过缸体内铸造的通道将油流均匀分配至配油孔。配油轴的两侧开有横槽,连接至进排油管,确保配油轴与马达轴同步转动,进油槽和排油槽永远分居于同一直线的两侧,从而供油给部分气缸并从另一部分气缸排油。在马达轴的某一侧,活塞受到的油压推力方向的分力通过偏心轮中心传递至马达轴,形成持续转动的条件。
连杆式液压马达具有简单的构造,输出扭矩较大,且回转部分的惯性质量较小,从而使变速和换向皆为容易。然而,由于连杆大端与偏心轮之间的滑动面积较大,摩擦力也显著,可能会影响其在低速状态下的稳定性与可靠性。为了提高低速运转的稳定性和工作可靠性,某些设计采取中间凹穴设计,并通过连杆中心孔与油缸导通,使得活塞与连杆维持在静压平衡状态,减少摩擦。
多作用内曲线径向柱塞马达的工作原理如图A所示。定子的内表面由x个形状一致的曲面均匀分布而成,其数量恰好对应于马达的作用次数(例如本样例为6次)。每个曲面的凹部的顶点处分为进油区段和回油区段。缸体内部布置有z个(本文为8个)径向柱塞孔,孔内装配柱塞3,并与可滑动的横梁4相接触。
设在横梁两端的滚轮5能够在定子内表面滑动。每个柱塞孔的底部与配流孔相通,配流轴6是固定的,轴上开设有2x个配流窗孔,均匀布置,其中x个对应进油孔,另x个对应回油孔。随着压力油的输入,通过配流窗孔的油进入进油区域的柱塞底部腔室。油压使得滚轮紧贴在定子内表面,而所产生的法向反力F则被分解为两个方向的分力Fr和Ft,其中Fr与柱塞后端的液压力达到平衡,而Ft则通过横梁为缸体提供转矩,而处于回油区的柱塞将低压油从窗孔排出。缸体每转动一周,每个柱塞的往复运动可达到x次。
由于x和z之间的差异,在任一瞬时总会有部分柱塞处于进油区,从而推动缸体的旋转。当马达的进、回油口发生互换时,马达的旋转方向也会反向。此外,某些马达设计为多排柱塞,以提高输出扭矩并降低扭矩脉动的幅度。在实际使用过程中,为了避免回油区的滚轮在工作期间脱轨,回油管路需设定一定的回压(一般为0.5~1MPa),避免意外事故的发生。多作用内曲线径向柱塞马达由于其较小的扭矩波动、良好的径向力平衡和较高的启动扭矩,能在低速状态下实现稳定的运行,因此在多个领域得到了普遍应用。
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