径向柱塞马达的典型结构

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第505页（3439字）

(1)单作用式径向柱塞马达

A．摆缸式

图12．4－2为该马达的结构图。

图12．4－2 摆缸式径向柱塞马达结构图

1－摆缸；2－活塞(即柱塞)；3－曲轴；4－摆缸耳环；5－静压腔；6－滚子；7－卡环；8－配流盘；9－油道块

该马达结构上的主要特点有：摆缸与活塞之间没有侧向力，活塞底部设计成静压平衡，活塞与曲轴之间通过滚动轴承传力，这些措施都减小了传力过程中的磨擦损失，因而提高了这种马达的液压机械效率，特别是起动状态，其液压机械效率可达0．90，因此，起动转矩很大。再就是采用了端面配流这一专利技术，使泄漏大为减小，提高了可靠性。另外，活塞与摆缸之间采用塑料活塞环密封，能达到几乎无泄漏，从而也大大提高了容积效率。

由于在结构上作了许多改进，这种马达的低速稳定性特别好，能在很低的转速下(小于1r／min)平稳运转。调速范围也很大，速度调节比(最高与最低稳定转速之比)可达1000。由于这种马达结构简单、设计合理、采用了负荷能力大的轴承，因而具有体积小、重量轻、工作可靠、寿命长和噪声低等优点，应用日益广泛。

B．曲轴连杆式

图12．4－3为该马达的结构图。

图12．4－3 曲轴连杆式径向柱塞马达结构图

1－壳体；2－活塞；3－连杆；4－曲轴；5－滚动轴承；6－配流轴；7－集流器

该马达的壳体上有径向布置的活塞缸孔(一般为5～7个)，活塞通过连杆布置在曲轴(这里是偏心轮)上，曲轴由两个滚动轴承(图上是锥轴承)支承在壳体上，并从左端的十字形联轴节带动配流轴同步旋转。配流轴安装在集流器内，并由一对滚针轴承支承。

连杆的球头部分由高压油强制润滑，连杆与偏心轮接触的支承面为液体静压支承，压力油由活塞缸经阻尼小孔进入。

集流器上有两个油口，分别与进入的高压油管和低压回油管接通。当高压油经集流器和配流轴进入活塞缸后，在活塞顶部形成液压力推动活塞下移，并通过连杆作用在偏心轴上使其旋转，输出转矩和转速。

这种马达也可以做成双排的。如果有两排活塞，则曲轴上的两个偏心轮可互相错开180°，这样不仅可以使马达排量增大一倍，还可以使径向作用力得到部分平衡，而且输出转矩的均匀性也能得到很大改善。

这种马达也可以做成端面配流的，图12．4－4上的端面配流结构，就是用在这种马达上的。

图12．4－4 端面配流结构示意图

端面配流的优点是：配流面磨损后能得到弹簧的推动而补偿，使马达始终保持较高的容积效率。而轴配流就难以达到此要求。

这种马达的优点是工作可靠，活塞所受侧向力较小。缺点是体积较大。

(2)双作用式径向柱塞马达

A．径向球塞式

图12．4－5为该马达的结构图。

图12．4－5 球塞式马达结构图

1－钢球；2－转子；3－导轨；4－配流轴；5－球托

这种马达最主要的结构特点是用钢球和球托代替了一般径向柱塞马达上的柱塞或活塞与横梁、滚轮等零件，因而使结构大大简化，并使生产成本降低。这里重点说明一下使用钢球能使产品价格下降的主要原因。钢球是轴承厂大量生产的产品，供货数量充足，精度高，因此采用钢球能大大下降成本，对市场竞争很有利。

此外，这种马达由于运动副惯量小，有利于提高转速和在冲击负载下连续工作(因为钢球结实可靠、耐冲击)。同时，球塞副通过自润滑复合材料制成的球托传力(具有静压平衡和良好的润滑条件)，钢球基本上无磨损。

再者，由于采用了可自动补偿磨损的软性塑料活塞环来密封高压油，又提高了该马达的液压机械效率和容积效率，也改善了低速稳定性和增大了起动转矩。

由于配流轴与定子为刚性连接，该马达的进出油口允许用钢管连接。

B．横梁传力式

图12．4－6是横梁传力式内曲线马达的结构图。

图12．4－6 横梁传力式内曲线马达的结构图

1－配流轴；2－缸体；3－柱塞；4－横梁；5－滚轮；6－导轨曲线；7－主轴；8－微调螺钉

这类马达的结构特点是：由柱塞传力给横梁，横梁能在缸体的径向槽内滑动，因而切向力由横梁传递给缸体，迫使缸体转动。由于柱塞顶部是球形面或锥形面与横梁接触，两者不是一个整体，所以，柱塞能把液压力传给横梁，但横梁上的切向力却不能传给柱塞，故柱塞只承受液压力，无侧向力作用。这样做的结果，使高压油通过柱塞与柱塞孔之间的泄漏减小，也使两者间的磨损下降，既提高了容积效率，又延长了使用寿命。

图中配流轴与导轨曲线之间的正确相位可通过微调螺钉8来调节，以达到精确的配流和降低噪声。

C．滚轮传力式

图12．4－7是滚轮传力式内曲线马达的结构图。

图12．4－7 滚轮传力式内曲线马达的结构图

1－传递切向力的滚轮；2－横梁；3－连杆；4－柱塞；5－与导轨曲线接触的滚轮；6－导轨曲线；7－缸体

这种马达的结构特点是：它的柱塞4是通过连杆3与横梁2相连的，横梁上共装有四个滚轮，其中有两个在中间的滚轮5是与导轨曲线6相接触的，另外两个在外侧的滚轮1是在缸体7的导向槽内滚动，并同时传递切向力的。由于这个马达是壳体转动式的液压马达，所以，缸体7不转动，而是与导轨曲线6连接成整体的外壳转动，在壳体的外圆柱面上可以安装带式制动器。

实际上，从原理和受力分析上来看，所有各种液压马达都可以做成外壳转动而轴不动，或者轴转动而外壳不动。

D．滚子传力式

图12．4－8是滚子传力式内曲线马达的结构图。

图12．4－8 滚子传力式内曲线马达结构图

1－传动轴；2－柱塞(矩形)；3－滚子；4－导轨；5－配流窗孔；6－后侧板；7－前侧板；8－配流套；9－前盖板

这种马达的结构非常特殊，它利用一个长滚子3来传递切向力，也就是说用长滚子来代替前面几种内曲线马达上的横梁与滚轮等零件，因为滚子比较长，所以，接触应力相对较小，可以承受较大的切向力，就是能输出较大的转矩。但这种结构也带来了问题，就是柱塞也必须做成长方形，如图上2所示，这种矩形柱塞的密封难度较大，虽然该结构采用了O形圈，但在四个角上的泄漏仍不小，使容积效率不高。

该结构在长滚子和矩形柱塞接触处采用了静压支承，避免了两者的干摩擦。同时，还采用了轴配流方式，使轴的加工大大复杂化了。