液壓馬達(dá)的認(rèn)識(shí)與應(yīng)用CONTENTS目錄01任務(wù)概述02液壓馬達(dá)的分類和特點(diǎn)03不同類型液壓馬達(dá)介紹04液壓馬達(dá)特征參數(shù)計(jì)算05任務(wù)組織與實(shí)施06任務(wù)總結(jié)與測(cè)評(píng)任務(wù)概述01知識(shí)目標(biāo)掌握工作原理需掌握液壓馬達(dá)將液壓力轉(zhuǎn)化為連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作原理，了解其能量轉(zhuǎn)換的具體過程。熟悉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要熟悉液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如不同類型（齒輪式、葉片式、柱塞式）液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上的差異。了解特性參數(shù)需了解液壓馬達(dá)的特性參數(shù)，包括輸出轉(zhuǎn)矩、角速度、轉(zhuǎn)速和效率等參數(shù)的計(jì)算和含義。能力目標(biāo)01理解工作原理能夠理解常用液壓馬達(dá)（齒輪式、葉片式、柱塞式）的工作原理，明白其如何實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。02熟悉圖形符號(hào)要熟悉液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)，包括單向和雙向液壓馬達(dá)的圖形表示，以便在液壓系統(tǒng)圖中識(shí)別。03合理選擇馬達(dá)能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，如汽車起重機(jī)吊臂回轉(zhuǎn)，選擇合適類型的液壓馬達(dá)。素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)溝通能力培養(yǎng)良好的溝通能力，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中能清晰表達(dá)自己的想法和觀點(diǎn)，促進(jìn)信息的有效傳遞。強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，與團(tuán)隊(duì)成員相互配合、相互支持，共同完成液壓馬達(dá)相關(guān)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐任務(wù)。樹立工匠精神樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、精益求精的工匠精神，對(duì)待液壓馬達(dá)的學(xué)習(xí)和研究認(rèn)真負(fù)責(zé)，追求高質(zhì)量和高精度。任務(wù)描述汽車起重機(jī)特點(diǎn)汽車起重機(jī)是常用工程機(jī)械，能快速行走，機(jī)動(dòng)性好、適應(yīng)性強(qiáng)，可在野外作業(yè)，操作簡(jiǎn)便靈活。功能要求汽車起重機(jī)功能上要求吊臂實(shí)現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)，并能在任何位置鎖定停止。引出問題基于上述功能要求，需要思考用什么元件來實(shí)現(xiàn)吊臂的回轉(zhuǎn)和鎖定動(dòng)作。任務(wù)分析01驅(qū)動(dòng)元件確定汽車起重機(jī)所需的360°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需由液壓系統(tǒng)中的相關(guān)元件驅(qū)動(dòng)，該元件為液壓馬達(dá)。02工作原理闡釋液壓馬達(dá)作為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件，可將液壓力轉(zhuǎn)化為連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)吊臂回轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)的分類和特點(diǎn)02按結(jié)構(gòu)類型分類01齒輪式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)和工作原理與齒輪式液壓泵類似，比較簡(jiǎn)單。常用于高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，在起重設(shè)備中應(yīng)用較多，如汽車起重機(jī)。02葉片式液壓馬達(dá)利用作用在轉(zhuǎn)子葉片上的壓力差工作，輸出轉(zhuǎn)矩與排量及進(jìn)出口壓力差有關(guān)。適用于高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩和動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合，工作時(shí)泄漏較大，低速不穩(wěn)定。03柱塞式液壓馬達(dá)按柱塞排列方式分為徑向柱塞式和軸向柱塞式。軸向柱塞式是高速、小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)；徑向柱塞式是低速、大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。按額定轉(zhuǎn)速分類高速液壓馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速高于500r/min，特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)速和換向靈敏度高，但輸出轉(zhuǎn)矩較小，基本形式有齒輪式、葉片式、軸向柱塞式等。低速液壓馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速小于500r/min，轉(zhuǎn)速低（最低不到1r/min），排量大，體積大，可直接與工作機(jī)構(gòu)相連，輸出轉(zhuǎn)矩大，基本形式是徑向柱塞式。高速小轉(zhuǎn)矩與低速大轉(zhuǎn)矩區(qū)別高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩??；低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大，應(yīng)用場(chǎng)景也因特性不同而有差異。液壓馬達(dá)的特點(diǎn)排油口壓力與進(jìn)出口直徑排油口壓力稍大于大氣壓力，進(jìn)、出油口直徑相同。內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱性往往需要正、反轉(zhuǎn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性。軸承形式通常采用滾動(dòng)軸承或靜壓滑動(dòng)軸承，保證在很寬的速度范圍內(nèi)正常工作。自吸與密封液壓泵需有自吸能力，液壓馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)要保證較好的密封性。外泄油口一般需要外泄油口。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和內(nèi)部摩擦為改善啟動(dòng)和工作性能，要求轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦小。液壓馬達(dá)圖形符號(hào)單向液壓馬達(dá)圖形符號(hào)展示單向液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)，用于識(shí)別其只能單向工作。雙向液壓馬達(dá)圖形符號(hào)展示雙向液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)，表明其可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。不同類型液壓馬達(dá)介紹03齒輪式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與原理齒輪式液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理與齒輪泵類似，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。適用場(chǎng)合主要用于高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，在起重設(shè)備中應(yīng)用較多，因笨重物體慣性可補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)波動(dòng)性。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)速和換向靈敏度高。缺點(diǎn)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)性較大，徑向力不平衡，在低速及負(fù)荷變化時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較差。葉片式液壓馬達(dá)工作原理葉片式液壓馬達(dá)利用作用在轉(zhuǎn)子葉片上的壓力差工作，將液壓力轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。輸出因素輸出轉(zhuǎn)矩與液壓馬達(dá)的排量及進(jìn)、出油口壓力差有關(guān)，轉(zhuǎn)速由輸入流量決定。特點(diǎn)體積小，慣性小，動(dòng)作靈敏，但工作時(shí)泄漏較大，低速工作不穩(wěn)定，調(diào)速范圍較小。適用場(chǎng)景適用于高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩和動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合，也可用于對(duì)慣性要求較小的各種隨動(dòng)系統(tǒng)。柱塞式液壓馬達(dá)分類按柱塞排列方式不同，分為徑向柱塞式和軸向柱塞式液壓馬達(dá)。徑向柱塞式特點(diǎn)排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低（最低不到1r/min），輸出轉(zhuǎn)矩大，屬于低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。軸向柱塞式特點(diǎn)排量較小，輸出轉(zhuǎn)矩不大，轉(zhuǎn)速高，屬于高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)特征參數(shù)計(jì)算04參數(shù)關(guān)系理論功率相等關(guān)系從理論上來說，若不計(jì)損失，液壓馬達(dá)輸入、輸出功率相等。液壓馬達(dá)輸入的是壓力和流量，輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，所以有pQ=Tthω的關(guān)系。流量與轉(zhuǎn)速的關(guān)系推導(dǎo)因?yàn)镼=Vn（V為排量，n為轉(zhuǎn)速），ω=2πn，將其代入pQ=Tthω中，可得到pVn=Tth2πn。參數(shù)含義說明式中Q為輸入液壓馬達(dá)的實(shí)際流量（單位為m3/s）；ω為液壓馬達(dá)角速度（單位為rad/s）；n為轉(zhuǎn)速（單位為r/s）；Tth為理論輸出轉(zhuǎn)矩（單位為N·m）；p為液壓馬達(dá)的輸出壓力，若出口壓力不為零，p要用液壓馬達(dá)的輸入壓力與液壓馬達(dá)出口壓力差Δp代替。輸出扭矩計(jì)算理論輸出轉(zhuǎn)矩公式由pVn=Tth2πn推導(dǎo)得出理論輸出轉(zhuǎn)矩公式Tth=ΔpV/(2π)，其中Δp是液壓馬達(dá)的輸入壓力與出口壓力差，V是液壓馬達(dá)排量。實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩公式實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Tac=ηmTth，這里的ηm為液壓馬達(dá)的機(jī)械效率，它反映了液壓馬達(dá)在將理論轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩過程中的損失情況。參數(shù)意義總結(jié)理論輸出轉(zhuǎn)矩是在理想無損失情況下的輸出轉(zhuǎn)矩，而實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩考慮了機(jī)械效率的影響，更符合實(shí)際工作情況。輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算輸出轉(zhuǎn)速公式液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為n=Q/V×ηV，其中n為液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，Q為輸入液壓馬達(dá)的實(shí)際流量，V為液壓馬達(dá)排量，ηV為液壓馬達(dá)的容積效率。容積效率的影響容積效率ηV反映了液壓馬達(dá)因泄漏等因素造成的流量損失情況。當(dāng)ηV降低時(shí)，即使輸入流量Q和排量V不變，輸出轉(zhuǎn)速n也會(huì)降低。公式應(yīng)用說明在實(shí)際應(yīng)用中，要準(zhǔn)確計(jì)算液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速，必須考慮容積效率的影響，以確保液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。輸出功率計(jì)算01輸出功率公式液壓馬達(dá)的輸出功率計(jì)算公式為Pac=2πnTac，其中Pac為液壓馬達(dá)的輸出功率，n為轉(zhuǎn)速，Tac為實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。02與前面參數(shù)的聯(lián)系該公式中的轉(zhuǎn)速n可通過n=Q/V×ηV計(jì)算得出，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Tac可通過Tac=ηmTth、Tth=ΔpV/(2π)計(jì)算得出，體現(xiàn)了輸出功率與輸入流量、壓力、排量、效率等參數(shù)的關(guān)聯(lián)。03功率計(jì)算的意義準(zhǔn)確計(jì)算液壓馬達(dá)的輸出功率，有助于合理選擇液壓馬達(dá)和設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，確保系統(tǒng)能夠滿足工作要求。任務(wù)組織與實(shí)施05任務(wù)組織學(xué)生搜集資料分工學(xué)生需收集常用液壓馬達(dá)的類型、符號(hào)、運(yùn)動(dòng)原理，了解其典型結(jié)構(gòu)，并收集相關(guān)資料。教師指導(dǎo)資料搜集教師提出工作任務(wù)，分析常用液壓缸的典型結(jié)構(gòu)，講解相關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)生了解液壓馬達(dá)。學(xué)生制定計(jì)劃分工學(xué)生要選用正確的元件，小組制定工作計(jì)劃，并討論方案的可行性。教師協(xié)調(diào)計(jì)劃制定教師適時(shí)指導(dǎo)學(xué)生，充當(dāng)咨詢者與協(xié)調(diào)人角色，保障計(jì)劃制定合理。任務(wù)組織學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施分工學(xué)生搭建液壓系統(tǒng)并運(yùn)行，對(duì)所搭建的液壓系統(tǒng)進(jìn)行修正、改進(jìn)。教師監(jiān)督項(xiàng)目實(shí)施教師檢查任務(wù)完成情況，做好咨詢工作，確保項(xiàng)目順利實(shí)施。學(xué)生檢查測(cè)評(píng)分工學(xué)生展示成果，進(jìn)行小組自評(píng)和互評(píng)，優(yōu)化方案，并撰寫工作總結(jié)。教師評(píng)價(jià)檢查測(cè)評(píng)教師記錄項(xiàng)目開展過程，在項(xiàng)目結(jié)束后進(jìn)行評(píng)價(jià)。任務(wù)實(shí)施汽車起重機(jī)的工作要求汽車起重機(jī)吊臂需360°任意回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度要求不高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性較小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，且要求轉(zhuǎn)矩大。柱塞式液壓馬達(dá)的特點(diǎn)徑向柱塞式液壓馬達(dá)排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低、輸出轉(zhuǎn)矩大，符合汽車起重機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)矩大的要求。選擇柱塞式液壓馬達(dá)的原因基于汽車起重機(jī)的工作要求和柱塞式液壓馬達(dá)的特點(diǎn)，所以選擇柱塞式液壓馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)汽車起重機(jī)吊臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。任務(wù)總結(jié)與測(cè)評(píng)06任務(wù)總結(jié)典型液壓馬達(dá)介紹本任務(wù)介紹了齒輪式、葉片式和柱塞式等典型液壓馬達(dá)。按額定轉(zhuǎn)速又分為高速和低速液壓馬達(dá)，高速如齒輪式、葉片式軸向柱塞式，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min；低速如徑向柱塞式，額定轉(zhuǎn)速小于500r/min。實(shí)際工作基礎(chǔ)作用熟悉典型液壓馬達(dá)的名稱、圖形符號(hào)，了解其結(jié)構(gòu)，掌握輸出功率、扭矩和轉(zhuǎn)速