了解齿轮马达（泵）的工作

    2. 2.1  类型特点

(l)分类  齿轮马达是以啮合原理工作的液压马达，属于高速液压马达，它是各种液压马达中结构zui简单的一种，其详细分类如图Y所示。其中，二齿轮式渐开线外啮合齿轮马达应用zui普遍。

（2）特点  见下表。

齿轮马达的特点

    2.2.2工作原理

    (l)二齿轮式渐开线外啮合齿轮马达的工作原理及应注意的几个问题

①工作原理图Z所示为二齿轮式渐开线外啮合齿轮马达工作原理，两个相互啮合的齿轮工、Ⅱ的中心分别为O₁和O₂，啮合点半径分别为r₁和r₂。齿轮I为带有负载的输出轴。当高压油液p₁（p₂为回油压力）进入齿轮马达的进油腔（由齿1、2、3和1′、2′、3′、4′的表面及壳体和端盖的有关内表面组成）之后，由于啮合点的半径小于齿顶圆半径，故在齿1′和2′的齿面上便产生如箭头所示的不平衡液压力。该液压力对于轴线0₁和0₂产生转矩。在该转矩的作用下，齿轮马达按图示方向连续地旋转。随着齿轮的旋转，油液被带到回油腔排出。只要连续不断地向齿轮马达提供压力油，马达就连续旋转，输出转矩和转速。齿轮马达在转动过程中，由于啮合点不断改变位置，故马达的输出转矩是脉动的。

    ②应注意的几个问题与齿轮泵相比，齿轮马达有以下几个应注意的问题。

    a．齿轮马达有正反转的要求，故内部结构及进出油液通道具有对称性。

    b．马达低压腔的油液是由齿轮挤出来的，故低压腔的压力稍高于大气压力，因此马达不会像齿轮泵那样因吸人流速过高而产生汽蚀现象。

    c．因马达回油有背压，为防止马达正反转时轴端密封被冲坏，齿轮马达壳体上设有单独的外泄漏油口，以便将轴承部分的泄漏油液引至壳体外的油箱中，而不能像齿轮泵那样将泄漏油引至低压腔。

d．齿轮泵提供压力和流量，强调的是容积效率，而齿轮马达产生输出扭矩，强调的是机械效率，并力图有好的启动性能和较低的zui低稳定转速。为了改善启动性能，就要设法减小摩擦转矩，减小启动压力，缩小死区（参见图A）。降低zui低稳定转速，就是要使马达在很低的转速下，仍能稳定运转而不出现爬行现象。因此，通常采取如下措施。

    i．  多采用滚针轴承，以减小马达的启动摩擦转矩。

    ii． 改善轴承的润滑和冷却条件，尤其要保证启动瞬间的润滑情况良好。

    iii．采取减小径向力的措施，以减轻轴承上的负载，从而减小摩擦转矩。

    iv.  应使间隙补偿装置的压紧系数尽可能减小，使补偿装置仅以微弱的贴紧力与齿轮轻轻接触，从而减小摩擦转矩。

    V.齿轮马达的齿数一般比齿轮泵的齿数多，从而减小转矩的波动性，降低zui低稳定转速，改善低速稳定性，提高启动性能。此外增加齿数对减弱振动和噪声也有益处，马达与输出轴相连的齿轮的齿数z₁≥14。而高压齿轮泵的齿数一般为z=6～14（为了防止根切而削弱齿根强度，齿形要进行修正）。

(2)多齿轮式渐开线外啮合齿轮马达的工作原理  多齿轮的齿轮马达可以增加输出转矩。这种马达通常由几个空转齿轮与一个转矩输出齿轮组成，空转齿轮均匀地分布在转矩输出齿轮的周围，转矩输出齿轮比空转齿轮大[但三齿轮的马达一般都将齿轮做得同样大，如图B (a)所示]。图B(b)所示为四齿轮液压马达，转矩输出齿轮与输出轴连在一起，其作用是将空转齿轮的液压力所产生的转矩加以放大。此时，马达壳体（或前、后盖）上开有相应的几个进油口和几个回油口，分别和高压油管及回油管相连接。有的马达齿轮数多达11个，当工作压差△p =1OMPa和转速，2≤lOOr/min时，其输出转矩高达21000N·m。

    (3)摆线内啮合齿轮马达的工作原理  摆线内啮合齿轮马达是一种多点接触的齿轮马达，又称摆线转子马达（简称为摆线马达）。摆线内啮合齿轮马达分为内外转子式和行星转子式两大类。后者还可以按定予的结构形式以及配流方式进行更详细的分类。

    ①内外转子式摆线马达这种马达几乎与内外转子式摆线泵一样，但有以下不同点。

    a．为了保证较高的启动转矩，在中高压时，往往不是采用浮动补偿侧板结构，而是用提高加工精度减小轴向间隙（一般为0.0125mm，有的甚至做到0.005mm）的办法来获取较高的容积效率。

    b．对零件的尺寸及精度有较高要求。

c．除了使配流侧板的结构*对称外，还采用两个单向泄漏阀，保证正反转时都能将泄漏油引至回油口。

②行星转子式摆线马达  这种马达的工作原理是基于摆线针齿内啮合行星齿轮传动，图C所示为其工作原理。内齿轮（即定子）2的轮齿齿廓（即针齿）由以d为直径的圆弧构成；小齿轮（即转子）1的轮齿齿廓是圆弧的共轭曲线，即圆弧中心轨迹a（整条的短幅外摆线）的等距曲线。转子中心O₁和定子中心O₂之间有偏心距e。当两轮的齿数差为1时，两轮所有的轮齿都能啮合，且形成z₂（定子针齿数）个独立的容积变化的密封腔。当作为马达时，这些密封腔容积变大的部分通过配油机构（如配流轴，其外形见图D）通以高压油，使马达转子旋转。另一些容积变小的密封腔通过配油机构，排出低压油。如此循环，液压马达连续工作，输出转矩和转速。通常的摆线马达采用6～7或8～9齿啮合。此处以6～7齿啮合(转子齿数为z₁=6，定子齿数z₂=7)为例来说明其配流原理。如图E所示，两相互啮合的齿形成22个密封容腔。转子在压力油作用下，在绕自身轴线O₁自转的同时，转子中心O₁还绕定子中心O₂作高速反向公转（当转子公转即转子沿定子滚动时，其吸、压油腔不断改变，但始终以连心线O₁O₂为界），分成两腔，一侧的齿间容积增大即为吸油腔，另一侧的齿间容积缩小即为排油腔。公转一转（此时齿间容积完成一次进、回油循环），反向自转一个齿，即转子公转z₁圈时才自转1转。公转与自转的速比为i=-z₁：1。转子的自转运动通过花键联轴器（图中未画出）传递给输出轴，随连心线0₁0₂的旋转而同步旋转（当转子反时针自转1/z₁，即自转一个齿时，高压腔按公转方向顺时针旋转一周），即高压腔按(5、6、7) →(6、7、1) →(7、1、2) →(1、2、3) →……→(5、6、7)的顺序循环下去。高压腔的连续旋转，使转子和输出轴线连续旋转。如果改变马达进出油的方向，则马达输出轴的旋转方向也改变。