擺動液壓馬達工作原理
(1)葉片式擺動馬達
①單葉片型擺動馬達[圖Q(a)] 葉片把工作腔分隔成兩腔。當(dāng)壓力油進入其中一腔時,該腔容積增大,葉片旋轉(zhuǎn),另一腔容積減小,進行排油。通過與葉片相連的輸出軸帶動負載轉(zhuǎn)動;壓力油反向時,葉片及輸出軸反轉(zhuǎn)。單葉片型擺動馬達的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊,軸向尺寸小,重量輕,安裝方便,利于整機布局,機械效率較高。缺點是密封較困難,加工復(fù)雜,兩端蓋受壓面積大,剛度不易保證,輸出軸受不平衡徑向力較大。
②多葉片型擺動馬達[圖Q(b)、(c)] 多葉片型擺動馬達的兩個(或三個)A腔必須同時通入壓力油,兩個(或三個)B腔也同時回油。與單葉片型相比,多葉片型擺動馬達的輸出轉(zhuǎn)矩可增加1倍或2倍,輸出軸不受徑向力,機械效率更高。但轉(zhuǎn)角較小,內(nèi)泄漏較大,容積效率較低。
(2)活塞式齒條齒輪型擺動馬達
①單缸單作用式 圖R(a)所示為單缸單作用式齒條齒輪型擺動馬達的工作原理。當(dāng)壓力油通入液壓缸左腔時,帶有齒條的活塞桿在壓力油的推動下向右移動,通過齒條、齒輪帶動輸出軸上的負載旋轉(zhuǎn)。壓力油反向,輸出軸也反轉(zhuǎn)。此種馬達的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,密封容易;傳動效率高,轉(zhuǎn)矩和角速度傳遞均較平穩(wěn);位置精度便于控制。缺點是制造和安裝要求較高。
②單缸雙作用式 如圖R(b)所示,當(dāng)壓力油同時進入液壓缸的左、右腔時,上、下兩活塞相對移動,共同帶動齒輪旋轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩。若壓力油進入中腔,則齒輪作反向轉(zhuǎn)動。與單作用式比較,輸出轉(zhuǎn)矩大。但行程較短,轉(zhuǎn)角較小,制造和安裝精度要求更高。
③雙缸雙作用式如圖R(c)所示,上、下兩個液壓缸相互獨立。當(dāng)壓力油從油口A、D進入時,上缸的活塞右移,下缸的活塞左移,共同帶動齒輪順時針旋轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩,此時,油口B、C排油;壓力油反向時,齒輪逆時針轉(zhuǎn)動。與同樣尺寸的單缸雙作用式相比,雙缸雙作用式擺動馬達的行程較長,轉(zhuǎn)角較大。
(3)活塞螺旋型擺動馬達 圖S(a)所示為一種活塞螺旋型擺動馬達的工作原理,活塞與螺桿組成螺旋副,螺桿的左、右兩半分別為右旋和左旋螺紋,各自與左、右兩個活塞旋合。當(dāng)壓力油從兩個活塞中間通入時,兩活塞各自向相反的方向運動,共同帶動螺桿轉(zhuǎn)動,輸出轉(zhuǎn)矩。若壓力油反向時,螺桿反向旋轉(zhuǎn)。輸出轉(zhuǎn)矩大,螺桿上不受軸向力。但行程短,轉(zhuǎn)角小,螺旋處泄漏較大,只能用于低壓。圖S(b)所示為另一種活塞螺旋型擺動馬達,其原理與圖S(a)所示馬達相同,但圖S(b)所示馬達用密封圈將活塞的左右腔隔開,螺旋副處不必另設(shè)密封,故內(nèi)泄漏大為減少,可用于高壓。
(4)活塞鏈?zhǔn)綌[動馬達 如圖T所示,活塞鏈?zhǔn)綌[動馬達的大、小活塞都與鏈條固定。鏈輪裝在輸出軸上,鏈條和鏈輪嚙合。通人壓力油時,因大活塞受到的推力大,就沿壓力作用方向直線移動,通過鏈條、鏈輪的傳動,使輸出軸旋轉(zhuǎn)。若壓力油反向,輸出軸也反轉(zhuǎn)。馬達可同時帶動兩個相隔一定距離的負載同向等速旋轉(zhuǎn)。作用在軸上的載荷小,工作可靠。但鏈條易磨損;高速時,傳動不夠平穩(wěn)。
(5)活塞式曲柄連桿型擺動馬達 如圖U所示,活塞式曲柄連桿型擺動馬達的液壓缸缸筒能夠擺動?;钊麠U與曲柄連接,曲柄與輸出軸相連。壓力油通入活塞腔時,活塞桿推動曲柄運動,帶動輸出軸旋轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩?;爻虝r借助于外力將活塞推回。此種馬達的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,制造容易;曲柄越長,輸出力矩越大,易于實現(xiàn)轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)。
(6)活塞來復(fù)式擺動馬達如圖V所示,在活塞來復(fù)式擺動馬達中,當(dāng)壓力油從A口進入推動活塞向左作直線運動時,B口排油。圖V中主軸固定,通過來復(fù)螺旋副迫使來復(fù)桿及與之固接的缸體旋轉(zhuǎn)。若B口進油,A口排油,則缸體反轉(zhuǎn)。馬達轉(zhuǎn)角的大小取決于活塞行程。此種馬達的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,工作平穩(wěn)可靠,密封容易。缺點是加工成本較高。
這種馬達也可將活塞內(nèi)外徑處設(shè)計成雙螺旋副,這時結(jié)構(gòu)更緊湊,工作更平穩(wěn),但加工和裝配要求相應(yīng)提高。
除了上述一些液壓馬達外,近來國外還推出了一種皮囊式擺動液壓馬達,此馬達內(nèi)部對稱布置一對可充人或排出液壓介質(zhì)的皮囊,通過皮囊的膨脹和收縮即可帶動馬達的輸出軸擺動。當(dāng)一個皮囊充入壓力液體時,它推動一個環(huán)形桿臂,使馬達輸出軸擺動,而另一個皮囊排液。兩個皮囊的進回液體通過一個四通換向閥來控制,從而使馬達變換擺動方向。該馬達具有運動精度高、泄漏小、污染敏感度低、液體介質(zhì)適應(yīng)性廣等優(yōu)點,馬達的輸出轉(zhuǎn)角達100°,轉(zhuǎn)矩達31ON·m。