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液压马达

工控家百科顾问团

贡献者:工控家001  最后更新:2018-11-16 13:38:10  浏览数:62

液压马达是液压系统的一种执行元件,它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能(转矩和转速)。液体是传递力和运动的介质。

关键词: 液压马达概述工作原理应用分类选型指南维护保养注意事项故障排除


1概述

液压马达是液压系统的一种执行元件,它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能(转矩和转速)。液体是传递力和运动的介质。

液压马达,亦称为油马达,主要应用于注塑机械、船舶、起扬机、工程机械、建筑机械、煤矿机械、矿山机械、冶金机械、船舶机械、石油化工、港口机械等。

 


2工作原理

从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件,向任何一种液压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素--密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。

但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,对它们的性能要求也不一样,所以同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别。首先液压马达应能够正、反转,因而要求其内部结构对称;液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次液压马达由于在输入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起动转矩。由于存在着这些差别,使得液压马达和液压泵在结构上比较相似,但不能可逆工作。


3应用

液压马达亦称为油马达,主要应用于注塑机械、船舶、起扬机、工程机械、建筑机械、煤矿机械、矿山机械、冶金机械、船舶机械、石油化工、港口机械等。

高速马达齿轮马达具有体积小、重量轻、结构简单、工艺性好、对油液的污染不敏感、耐冲击和惯性小等优点。缺点有扭矩脉动较大、效率较低、起动扭矩较小(仅为额定扭矩的60%——70%)和低速稳定性差等。


4分类

液压马达按其结构类型来分,可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500r/min的属于高速液压马达,额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小、便于启动和制动、调节(调速及换向)灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式,此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式,低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)、因此可直接与工作机构连接;不需要减速装置,使传动机构大为简化,通常低速液压马达输出转矩较大,所以又称为低速大转矩液压马达。

5选型指南

为设计新系统选择液压马达,或者为现有系统中的液压马达寻找替代产品事,除了要考虑功率(扭矩、转速)要求之外,还要考虑其它一些因素。在许多情况下,借鉴以往使用经验(即在类似使用条件下,选用哪些马达成功了,选择哪些马达失败了)事初选马达的一条捷径。当没有已往使用经验可借鉴时,必须考虑以下因素: 1、工作负载循环 2、油液类型  3、最小流量和最大流量 4、压力范围  5、系统类型:开式系统或闭式系统 6、环境温度、系统工作温度和冷却系统 7、油泵类型:齿轮泵、柱塞泵或叶片泵 8、过载保护:靠近液压马达的安全阀 9、速度超越载荷保护 10、 径向载荷和轴向载荷  工作负载循环和速度超越载荷保护式常被忽视的两个重要因素。当发生速度超越载荷条件时,马达处于油泵工况,这时马达联动轴所承受的扭矩可能达到正常工作情况下的两倍。若忽视了上述情况,会导致马达损坏。  工作负载循环时系统匹配时要考虑的另一个非常重要因素。如果要求马达长时间满负荷工作,又要有令人满意的使用寿命,这时产品样本给出的扭矩和转速指标仅能达到使用要求还不够,必须选择性能指标高出一挡的系列产品。同样,如果马达工作频繁程度很低,可以选择样本给出性能指标偏低的那个系列产品。用液压马达驱动铰盘就是一个例证,绞盘制造厂选用White RS系列马达,尽管实际工作参数超出了样本给出的性能参数,单仍然能正常工作。由于马达使用频繁程度很低,而且每一次工作持续时间又很短,因此无论性能还是寿命均能令人满意。这样选出的马达明显减小购置费用。  当马达排量和扭矩出于两可的情况,工作载荷循环、压力和流量成为选择最适合给定工作条件的液压马达的决定因素。    怀特马达的最低转速是多少?  通常马达在10r/min或更低的转速下运行时,可能会出现爬行和运转不平稳现象。由于HB、DR和DT三个系列的马达在小流量时内部泄漏的变化非常小,因此对马达低速平稳性要求较高的场合,怀特公司推荐使用上述三个系列的马达。同事还推荐选用排量尽可能最大的马达,以便增加通过马达的流量。对马达低速性能有利的条件:1)载荷恒定 2)马达出口节流或者施加0.25MPa的背压 3)在工作温度下最小粘度达到160 SUS (34.5 cSt)。  为保证良好的低速工作性。建议用户在实际工作条件下对被选择的马达进行试验验证。

多少个马达可串联在一个使用?  原则上,只要第一个马达入口处可能出现的最高压力,不超过串联油路中额定压力最低的马达的允许连续工作压力值,在系统中可串联的马达数量不限。为了使串联运行的马达工作得最好,推荐采用HB、DR和DT系列得马达,并且要外接泄漏油管路。


6维护保养

密封件的检查与维护,对于唇形密封件应重点检查唇边有无伤痕和磨损情况,与对组合密封应重点检查密封面的磨损量,然后判定密封件是否可以使用,另外还需检查活塞与活塞杆件静密封圈有无挤伤情况。一旦发现密封件和导向支承环存在缺陷,应根据被修液压缸密封件的结构形式,选用相同结构形式和适宜材料的密封件进行更换,这样能最大限度的降低密封件与密封表面之间的油膜厚度,减少密封件的泄漏量。

缸筒的检查与维护 液压缸缸筒内表面与活塞密封是引起液压缸内泄的主要因素,如果缸筒内产生纵向拉痕,即使更换芯的活塞密封。

活塞杆、导向套的检查与维护活塞杆与导向套间相对运动副是引起外漏的主要因素,如果活塞杆表面镀烙层因磨损而剥落或产生纵向拉痕时,将直接导致密封件的失效。因此,应重点检查活塞杆表面粗糙度和行为公差是否满足技术要求,如果活塞杆弯曲应校直达到要求或按实物进行测绘,给专业生产厂进行制造。如果活塞杆表面镀层磨损、划伤、局部剥落可采取抹去镀层,重新镀表面加工处理工艺。


7注意事项

(1)液压马达通常允许在短时间内超过额定压力20%-so%的压力下工作,但瞬时最高压力不能和最高转速同时出现。

(2)液压马达的回油路背压有一定限制,在背压较大时,必须设置泄漏油管。

(3)通常不应使液压马达的最大转矩和最高转速同时出现。实际转速不应低于马达最低转速,以免出现爬行。当系统要求的转速低,而马达在转速、转矩等性能参数不易满足工作要求时,可在马达及其驱动的主机间增设减速机构。为了在极低转速下平稳运行,马达的

泄漏必须恒定,要有一定的回油背压和至少35 fflll12/。的油液黏度。

(4)为了防止作为泵工作的制动马达发生汽蚀或丧失制动能力,应保证此时马达的吸油口有足够的补油压力,它可以通过闭式回路中的补油泵或开式回路中的背压阀来实现;当液压马达驱动大惯量负载时,应在液压系统中设置与马达并联的旁通单向阀补油,以免停机过程中惯性运动的马达缺油。

(5)对于不能承受额外轴向和径向力的液压马达,或者液压马达可以承受额外轴向和径向力,但负载的实际轴向和径向力大于液压马达允许的轴向力或径向力时,应考虑采用弹性联轴器连接马达输出轴和工作机构。需要低速运转的马达,要核对其最低稳定转速。

(6)需长时间锁紧马达,以防负载运动,应在马达轴上使用弹簧加载液压释放机械制动器。

(7)液压马达运行中出现故障后不应随便拆解。


8故障排除

1、马达漏油

原因:

(1)轴端漏油:由于马达在日常时间的使用中油封与输出轴处于不停的摩擦状态下,必然导致油封与轴接触面的磨损,超过一定限度将使油封失去密封效果,导致漏油。。处理办法:需更换油封,如果输出轴磨损严重的话需同时更换输出轴。

(2)封盖处漏油:封盖下面的“O”型圈压坏或者老化而失去密封效果,该情况发生的机率很低,如果发生只需更换该“O”型圈即可。

马达夹缝漏油:位于马达壳体与前侧板,或前侧板与定子体,或定子体与后侧板之间的“O”型圈发生老化或者压坏的情况,如果发生该情况只需更换“O”型圈即可。

2、马达运行无力

原因:

(1)定子体配对太松:由于马达在运行中,马达内各零部件都处于相互摩擦的状态下,如果系统中的液压油油质过差,则会加速马达内部零件的磨损。当定子体内针柱磨损超过一定限度后,将会使定子体配对内部间隙变大,无法达到正常的封油效果,就会造成马达内泄过大。表现出的症状就是马达在无负载情况下运行正常,但是声音会比正常的稍大,在负载下则会无力或者运行缓慢。。。解决办法就是更换针柱。

输出轴跟壳体之间磨损:造成该故障的主要原因是液压油不纯,含杂质,导致壳体内部磨出凹槽,导致马达内泄增大,从而导致马达无力。解决的办法是更换壳体或者整个配对。

3、马达外泄漏大

原因:

(1)定子体配对平面配合间隙过大:BMR系列马达的定子体平面间隙应大致控制在0.03mm-0.04mm的范围内(根据排量不同略有差别),如果间隙超过0.04,将会发现马达的外泄明显增大,这也会影响马达的输出扭距。另外,由于一般客户在使用BMR系列马达时都会将外泄油口堵住,当外泄压力大于1MPa时,将会对邮封造成巨大的压力从而导致油封也漏油。处理办法:磨定子体平面,使其跟摆线轮的配合间隙控制在标准范围内。

(2)输出轴与壳体配合间隙过大:输出轴与壳体配合间隙大与标准时,将会发现马达的外泄显著增加(比原因1中所述更为明显)。解决办法:更换新的输出轴与壳体配对。

(3)使用了直径过大的“O”型圈:过粗的“O”型圈将会时零件平面无法正常贴合,存在较大间隙,导致马达泄漏增大。这种情况一般很少见,解决办法是更换符合规格的“O”型圈。

紧固螺丝未拧紧:紧固螺丝未拧紧会导致零件平面无法正常贴合,存在一定间隙,会使马达泄漏大。解决办法是在规定的力矩范围内拧紧螺丝。

4、马达不转或者爬行

原因:

(1)定子体配对平面配合间隙过小:如之前所述,BMR系列马达的定子体平面间隙应大致控制在0.03mm-0.04mm的范围内,这时如果间隙小于0.03,就可能发生摆线轮与前侧板或后侧板咬的情况发生,这时会发现马达运转是不均匀的,或者是一卡一卡的,情况严重的会使马达直接咬死,导致不转。处理方法:磨摆线轮平面,使其跟定子体的平面间隙控制在标准范围内。

(2)紧固螺丝拧得太紧:紧固螺丝拧得太紧会导致零件平面贴合过紧,从而引起马达运转不顺或者直接卡死不转。解决办法是在规定的力矩范围内拧紧螺丝。

(3)输出轴与壳体之间咬坏:当输出轴与壳体之间的配合间隙过小时,将会导致马达咬死或者爬行,当液压油内含有杂质也会发生这种情况,处理办法只有更换输出轴与壳体配对。

5.其他一些常见的故障:

(1)输出轴断掉:由于BMR系列马达的输出轴是由露在外部的轴与内部的配油部分焊接起来的,因此该焊接部分的好坏以及外力的作用将直接影响轴的寿命,该故障也是经常发生的,如发生只有更换输出轴。

(2)传动轴断掉:传动轴是连接摆线轮与输出轴的一根轴,作用是将摆线轮的转动输送到输出轴上,当马达常时间处在超负荷的情况下,或者输出轴受到外界一个反方向的力时,将有可能导致传动轴断掉。传动轴断掉一般都伴随着输出轴的齿和摆线轮的齿都咬掉的情况。。。解决办法是更换传动轴,如其它零件损坏需一同更换。

(3)轴挡断掉:轴挡位于输出轴上,用于固定轴承(BMR系列都是6206轴承)。轴挡比较脆,当输出轴受到一个纵向力的冲击时,很容易会导致轴挡碎裂,而碎屑会引起更大的故障,比如:碎片刺破油封,进入轴承使轴承咬坏,使输出轴咬坏。解决办法是如果故障很轻就更换轴挡,不然就根据损坏的程度进行更换零件。

(4)发兰断裂:该故障也比较常见,这主要是马达受到过冲击或者铸件本身的质量问题引起的。解决办法是更换壳体。


参考资料

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