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了解齒輪馬達(dá)（泵）的工作
點(diǎn)擊次數(shù)：1982 發(fā)布時(shí)間：2016-11-21
2. 2.1 類(lèi)型特點(diǎn)
(l)分類(lèi) 齒輪馬達(dá)是以嚙合原理工作的液壓馬達(dá)，屬于高速液壓馬達(dá)，它是各種液壓馬達(dá)中結(jié)構(gòu)zui簡(jiǎn)單的一種，其詳細(xì)分類(lèi)如圖Y所示。其中，二齒輪式漸開(kāi)線(xiàn)外嚙合齒輪馬達(dá)應(yīng)用zui普遍。
（2）特點(diǎn) 見(jiàn)下表。
齒輪馬達(dá)的特點(diǎn)
類(lèi)型 | 主要優(yōu)點(diǎn) | 主要缺點(diǎn) |
漸開(kāi)線(xiàn)外嚙合齒輪馬達(dá) | ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好 | ①啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較??；輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大 |
②體積小，重量輕 | ②效率低 | |
③抗污染能力強(qiáng) | ③低速穩(wěn)定性差 | |
④耐沖擊，慣性小 | ④噪聲大 | |
擺線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá) | ①體積小，重量輕，功率重量比大 | 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 |
②輸出轉(zhuǎn)矩大 | ||
③轉(zhuǎn)速范圍寬 | ||
④價(jià)格低廉 |
2.2.2工作原理
(l)二齒輪式漸開(kāi)線(xiàn)外嚙合齒輪馬達(dá)的工作原理及應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題
①工作原理圖Z所示為二齒輪式漸開(kāi)線(xiàn)外嚙合齒輪馬達(dá)工作原理，兩個(gè)相互嚙合的齒輪工、Ⅱ的中心分別為O1和O2，嚙合點(diǎn)半徑分別為r1和r2。齒輪I為帶有負(fù)載的輸出軸。當(dāng)高壓油液p1（p2為回油壓力）進(jìn)入齒輪馬達(dá)的進(jìn)油腔（由齒1、2、3和1′、2′、3′、4′的表面及殼體和端蓋的有關(guān)內(nèi)表面組成）之后，由于嚙合點(diǎn)的半徑小于齒頂圓半徑，故在齒1′和2′的齒面上便產(chǎn)生如箭頭所示的不平衡液壓力。該液壓力對(duì)于軸線(xiàn)01和02產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在該轉(zhuǎn)矩的作用下，齒輪馬達(dá)按圖示方向連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，油液被帶到回油腔排出。只要連續(xù)不斷地向齒輪馬達(dá)提供壓力油，馬達(dá)就連續(xù)旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。齒輪馬達(dá)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于嚙合點(diǎn)不斷改變位置，故馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的。
②應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題與齒輪泵相比，齒輪馬達(dá)有以下幾個(gè)應(yīng)注意的問(wèn)題。
a．齒輪馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)的要求，故內(nèi)部結(jié)構(gòu)及進(jìn)出油液通道具有對(duì)稱(chēng)性。
b．馬達(dá)低壓腔的油液是由齒輪擠出來(lái)的，故低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，因此馬達(dá)不會(huì)像齒輪泵那樣因吸人流速過(guò)高而產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。
c．因馬達(dá)回油有背壓，為防止馬達(dá)正反轉(zhuǎn)時(shí)軸端密封被沖壞，齒輪馬達(dá)殼體上設(shè)有單獨(dú)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(qiáng)調(diào)的是容積效率，而齒輪馬達(dá)產(chǎn)生輸出扭矩，強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械效率，并力圖有好的啟動(dòng)性能和較低的zui低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。為了改善啟動(dòng)性能，就要設(shè)法減小摩擦轉(zhuǎn)矩，減小啟動(dòng)壓力，縮小死區(qū)（參見(jiàn)圖A）。降低zui低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，就是要使馬達(dá)在很低的轉(zhuǎn)速下，仍能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)而不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。因此，通常采取如下措施。
i． 多采用滾針軸承，以減小馬達(dá)的啟動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩。
ii． 改善軸承的潤(rùn)滑和冷卻條件，尤其要保證啟動(dòng)瞬間的潤(rùn)滑情況良好。
iii．采取減小徑向力的措施，以減輕軸承上的負(fù)載，從而減小摩擦轉(zhuǎn)矩。
iv. 應(yīng)使間隙補(bǔ)償裝置的壓緊系數(shù)盡可能減小，使補(bǔ)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(zhuǎn)矩。
V.齒輪馬達(dá)的齒數(shù)一般比齒輪泵的齒數(shù)多，從而減小轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)性，降低zui低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，改善低速穩(wěn)定性，提高啟動(dòng)性能。此外增加齒數(shù)對(duì)減弱振動(dòng)和噪聲也有益處，馬達(dá)與輸出軸相連的齒輪的齒數(shù)z1≥14。而高壓齒輪泵的齒數(shù)一般為z=6～14（為了防止根切而削弱齒根強(qiáng)度，齒形要進(jìn)行修正）。
(2)多齒輪式漸開(kāi)線(xiàn)外嚙合齒輪馬達(dá)的工作原理 多齒輪的齒輪馬達(dá)可以增加輸出轉(zhuǎn)矩。這種馬達(dá)通常由幾個(gè)空轉(zhuǎn)齒輪與一個(gè)轉(zhuǎn)矩輸出齒輪組成，空轉(zhuǎn)齒輪均勻地分布在轉(zhuǎn)矩輸出齒輪的周?chē)?，轉(zhuǎn)矩輸出齒輪比空轉(zhuǎn)齒輪大[但三齒輪的馬達(dá)一般都將齒輪做得同樣大，如圖B (a)所示]。圖B(b)所示為四齒輪液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)矩輸出齒輪與輸出軸連在一起，其作用是將空轉(zhuǎn)齒輪的液壓力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩加以放大。此時(shí)，馬達(dá)殼體（或前、后蓋）上開(kāi)有相應(yīng)的幾個(gè)進(jìn)油口和幾個(gè)回油口，分別和高壓油管及回油管相連接。有的馬達(dá)齒輪數(shù)多達(dá)11個(gè)，當(dāng)工作壓差△p =1OMPa和轉(zhuǎn)速，2≤lOOr/min時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩高達(dá)21000N·m。
(3)擺線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)的工作原理 擺線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)是一種多點(diǎn)接觸的齒輪馬達(dá)，又稱(chēng)擺線(xiàn)轉(zhuǎn)子馬達(dá)（簡(jiǎn)稱(chēng)為擺線(xiàn)馬達(dá)）。擺線(xiàn)內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)分為內(nèi)外轉(zhuǎn)子式和行星轉(zhuǎn)子式兩大類(lèi)。后者還可以按定予的結(jié)構(gòu)形式以及配流方式進(jìn)行更詳細(xì)的分類(lèi)。
①內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線(xiàn)馬達(dá)這種馬達(dá)幾乎與內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線(xiàn)泵一樣，但有以下不同點(diǎn)。
a．為了保證較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在中高壓時(shí)，往往不是采用浮動(dòng)補(bǔ)償側(cè)板結(jié)構(gòu)，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(lái)獲取較高的容積效率。
b．對(duì)零件的尺寸及精度有較高要求。
c．除了使配流側(cè)板的結(jié)構(gòu)*對(duì)稱(chēng)外，還采用兩個(gè)單向泄漏閥，保證正反轉(zhuǎn)時(shí)都能將泄漏油引至回油口。
②行星轉(zhuǎn)子式擺線(xiàn)馬達(dá) 這種馬達(dá)的工作原理是基于擺線(xiàn)針齒內(nèi)嚙合行星齒輪傳動(dòng)，圖C所示為其工作原理。內(nèi)齒輪（即定子）2的輪齒齒廓（即針齒）由以d為直徑的圓弧構(gòu)成；小齒輪（即轉(zhuǎn)子）1的輪齒齒廓是圓弧的共軛曲線(xiàn)，即圓弧中心軌跡a（整條的短幅外擺線(xiàn)）的等距曲線(xiàn)。轉(zhuǎn)子中心O1和定子中心O2之間有偏心距e。當(dāng)兩輪的齒數(shù)差為1時(shí)，兩輪所有的輪齒都能?chē)Ш?，且形成z2（定子針齒數(shù)）個(gè)獨(dú)立的容積變化的密封腔。當(dāng)作為馬達(dá)時(shí)，這些密封腔容積變大的部分通過(guò)配油機(jī)構(gòu)（如配流軸，其外形見(jiàn)圖D）通以高壓油，使馬達(dá)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。另一些容積變小的密封腔通過(guò)配油機(jī)構(gòu)，排出低壓油。如此循環(huán)，液壓馬達(dá)連續(xù)工作，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。通常的擺線(xiàn)馬達(dá)采用6～7或8～9齒嚙合。此處以6～7齒嚙合(轉(zhuǎn)子齒數(shù)為z1=6，定子齒數(shù)z2=7)為例來(lái)說(shuō)明其配流原理。如圖E所示，兩相互嚙合的齒形成22個(gè)密封容腔。轉(zhuǎn)子在壓力油作用下，在繞自身軸線(xiàn)O1自轉(zhuǎn)的同時(shí)，轉(zhuǎn)子中心O1還繞定子中心O2作高速反向公轉(zhuǎn)（當(dāng)轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)即轉(zhuǎn)子沿定子滾動(dòng)時(shí)，其吸、壓油腔不斷改變，但始終以連心線(xiàn)O1O2為界），分成兩腔，一側(cè)的齒間容積增大即為吸油腔，另一側(cè)的齒間容積縮小即為排油腔。公轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（此時(shí)齒間容積完成一次進(jìn)、回油循環(huán)），反向自轉(zhuǎn)一個(gè)齒，即轉(zhuǎn)子公轉(zhuǎn)z1圈時(shí)才自轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)。公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的速比為i=-z1：1。轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)花鍵聯(lián)軸器（圖中未畫(huà)出）傳遞給輸出軸，隨連心線(xiàn)0102的旋轉(zhuǎn)而同步旋轉(zhuǎn)（當(dāng)轉(zhuǎn)子反時(shí)針自轉(zhuǎn)1/z1，即自轉(zhuǎn)一個(gè)齒時(shí)，高壓腔按公轉(zhuǎn)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周），即高壓腔按(5、6、7) →(6、7、1) →(7、1、2) →(1、2、3) →……→(5、6、7)的順序循環(huán)下去。高壓腔的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子和輸出軸線(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。如果改變馬達(dá)進(jìn)出油的方向，則馬達(dá)輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向也改變。
