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了解齒輪馬達（泵）的工作
點擊次數：1968 發布時間：2016-11-21
2. 2.1 類型特點
(l)分類 齒輪馬達是以嚙合原理工作的液壓馬達，屬于高速液壓馬達，它是各種液壓馬達中結構zui簡單的一種，其詳細分類如圖Y所示。其中，二齒輪式漸開線外嚙合齒輪馬達應用zui普遍。
（2）特點 見下表。
齒輪馬達的特點
類型 | 主要優點 | 主要缺點 |
漸開線外嚙合齒輪馬達 | ①結構簡單，工藝性好 | ①啟動轉矩較小；輸出轉矩脈動大 |
②體積小，重量輕 | ②效率低 | |
③抗污染能力強 | ③低速穩定性差 | |
④耐沖擊，慣性小 | ④噪聲大 | |
擺線內嚙合齒輪馬達 | ①體積小，重量輕，功率重量比大 | 結構復雜 |
②輸出轉矩大 | ||
③轉速范圍寬 | ||
④價格低廉 |
2.2.2工作原理
(l)二齒輪式漸開線外嚙合齒輪馬達的工作原理及應注意的幾個問題
①工作原理圖Z所示為二齒輪式漸開線外嚙合齒輪馬達工作原理，兩個相互嚙合的齒輪工、Ⅱ的中心分別為O1和O2，嚙合點半徑分別為r1和r2。齒輪I為帶有負載的輸出軸。當高壓油液p1（p2為回油壓力）進入齒輪馬達的進油腔（由齒1、2、3和1′、2′、3′、4′的表面及殼體和端蓋的有關內表面組成）之后，由于嚙合點的半徑小于齒頂圓半徑，故在齒1′和2′的齒面上便產生如箭頭所示的不平衡液壓力。該液壓力對于軸線01和02產生轉矩。在該轉矩的作用下，齒輪馬達按圖示方向連續地旋轉。隨著齒輪的旋轉，油液被帶到回油腔排出。只要連續不斷地向齒輪馬達提供壓力油，馬達就連續旋轉，輸出轉矩和轉速。齒輪馬達在轉動過程中，由于嚙合點不斷改變位置，故馬達的輸出轉矩是脈動的。
②應注意的幾個問題與齒輪泵相比，齒輪馬達有以下幾個應注意的問題。
a．齒輪馬達有正反轉的要求，故內部結構及進出油液通道具有對稱性。
b．馬達低壓腔的油液是由齒輪擠出來的，故低壓腔的壓力稍高于大氣壓力，因此馬達不會像齒輪泵那樣因吸人流速過高而產生汽蝕現象。
c．因馬達回油有背壓，為防止馬達正反轉時軸端密封被沖壞，齒輪馬達殼體上設有單獨的外泄漏油口，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，強調的是容積效率，而齒輪馬達產生輸出扭矩，強調的是機械效率，并力圖有好的啟動性能和較低的zui低穩定轉速。為了改善啟動性能，就要設法減小摩擦轉矩，減小啟動壓力，縮小死區（參見圖A）。降低zui低穩定轉速，就是要使馬達在很低的轉速下，仍能穩定運轉而不出現爬行現象。因此，通常采取如下措施。
i． 多采用滾針軸承，以減小馬達的啟動摩擦轉矩。
ii． 改善軸承的潤滑和冷卻條件，尤其要保證啟動瞬間的潤滑情況良好。
iii．采取減小徑向力的措施，以減輕軸承上的負載，從而減小摩擦轉矩。
iv. 應使間隙補償裝置的壓緊系數盡可能減小，使補償裝置僅以微弱的貼緊力與齒輪輕輕接觸，從而減小摩擦轉矩。
V.齒輪馬達的齒數一般比齒輪泵的齒數多，從而減小轉矩的波動性，降低zui低穩定轉速，改善低速穩定性，提高啟動性能。此外增加齒數對減弱振動和噪聲也有益處，馬達與輸出軸相連的齒輪的齒數z1≥14。而高壓齒輪泵的齒數一般為z=6～14（為了防止根切而削弱齒根強度，齒形要進行修正）。
(2)多齒輪式漸開線外嚙合齒輪馬達的工作原理 多齒輪的齒輪馬達可以增加輸出轉矩。這種馬達通常由幾個空轉齒輪與一個轉矩輸出齒輪組成，空轉齒輪均勻地分布在轉矩輸出齒輪的周圍，轉矩輸出齒輪比空轉齒輪大[但三齒輪的馬達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，轉矩輸出齒輪與輸出軸連在一起，其作用是將空轉齒輪的液壓力所產生的轉矩加以放大。此時，馬達殼體（或前、后蓋）上開有相應的幾個進油口和幾個回油口，分別和高壓油管及回油管相連接。有的馬達齒輪數多達11個，當工作壓差△p =1OMPa和轉速，2≤lOOr/min時，其輸出轉矩高達21000N·m。
(3)擺線內嚙合齒輪馬達的工作原理 擺線內嚙合齒輪馬達是一種多點接觸的齒輪馬達，又稱擺線轉子馬達（簡稱為擺線馬達）。擺線內嚙合齒輪馬達分為內外轉子式和行星轉子式兩大類。后者還可以按定予的結構形式以及配流方式進行更詳細的分類。
①內外轉子式擺線馬達這種馬達幾乎與內外轉子式擺線泵一樣，但有以下不同點。
a．為了保證較高的啟動轉矩，在中高壓時，往往不是采用浮動補償側板結構，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）的辦法來獲取較高的容積效率。
b．對零件的尺寸及精度有較高要求。
c．除了使配流側板的結構*對稱外，還采用兩個單向泄漏閥，保證正反轉時都能將泄漏油引至回油口。
②行星轉子式擺線馬達 這種馬達的工作原理是基于擺線針齒內嚙合行星齒輪傳動，圖C所示為其工作原理。內齒輪（即定子）2的輪齒齒廓（即針齒）由以d為直徑的圓弧構成；小齒輪（即轉子）1的輪齒齒廓是圓弧的共軛曲線，即圓弧中心軌跡a（整條的短幅外擺線）的等距曲線。轉子中心O1和定子中心O2之間有偏心距e。當兩輪的齒數差為1時，兩輪所有的輪齒都能嚙合，且形成z2（定子針齒數）個獨立的容積變化的密封腔。當作為馬達時，這些密封腔容積變大的部分通過配油機構（如配流軸，其外形見圖D）通以高壓油，使馬達轉子旋轉。另一些容積變小的密封腔通過配油機構，排出低壓油。如此循環，液壓馬達連續工作，輸出轉矩和轉速。通常的擺線馬達采用6～7或8～9齒嚙合。此處以6～7齒嚙合(轉子齒數為z1=6，定子齒數z2=7)為例來說明其配流原理。如圖E所示，兩相互嚙合的齒形成22個密封容腔。轉子在壓力油作用下，在繞自身軸線O1自轉的同時，轉子中心O1還繞定子中心O2作高速反向公轉（當轉子公轉即轉子沿定子滾動時，其吸、壓油腔不斷改變，但始終以連心線O1O2為界），分成兩腔，一側的齒間容積增大即為吸油腔，另一側的齒間容積縮小即為排油腔。公轉一轉（此時齒間容積完成一次進、回油循環），反向自轉一個齒，即轉子公轉z1圈時才自轉1轉。公轉與自轉的速比為i=-z1：1。轉子的自轉運動通過花鍵聯軸器（圖中未畫出）傳遞給輸出軸，隨連心線0102的旋轉而同步旋轉（當轉子反時針自轉1/z1，即自轉一個齒時，高壓腔按公轉方向順時針旋轉一周），即高壓腔按(5、6、7) →(6、7、1) →(7、1、2) →(1、2、3) →……→(5、6、7)的順序循環下去。高壓腔的連續旋轉，使轉子和輸出軸線連續旋轉。如果改變馬達進出油的方向，則馬達輸出軸的旋轉方向也改變。
