揭秘“兔子檔”“烏龜檔”，挖掘機液壓馬達入門

一、挖機上液壓馬達的作用和位置

大家都知道液壓挖掘機的工作原理，通過發動機把柴油的化學能轉化為機械能，由液壓柱塞泵把機械能轉換成液壓能，通過液壓系統把液壓能分配到各執行元件（液壓油缸、回轉馬達+減速機、行走馬達+減速機），由各執行元件再把液壓能轉化為機械能，實現工作裝置的運動、回轉平臺的回轉運動、整機的行走運動。

 

１）行走動力傳輸路線：

柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——中央回轉接頭——行走馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——驅動輪——軌鏈履帶——實現行走

２）回轉運動傳輸路線：

柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——回轉馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——回轉支承——實現回轉

二、挖機液壓泵和液壓馬達對比

中學我們學過，發電機和電動機的區別，想必大家都知道發電機是用來發電的，將機械能轉化為電能，電動機是用來將電能轉化為動能的。

在中國的教育體系中，液壓課程只有在大學、研究生階段涉及，不接觸工程機械的話，可能很多人一輩子就不會學到液壓泵和液壓馬達的知識。

液壓泵和液壓馬達也是這種對應關系，液壓泵是將機械能轉化為高壓液壓油的液壓能提供給液壓油缸、液壓馬達等；液壓馬達是將高壓液壓油的液壓能轉化為動能驅動挖掘機行走。

變量液壓泵和變量液壓馬達的區別有哪些呢？

 

現代各品牌的挖掘機普遍采用了變量泵（有串聯安裝、并聯安裝兩種方式），而且變量可自動調節，即泵內的斜盤角度可根據實際工況來自動改變它的大小，斜盤角度大輸出油量大，角度小輸出油量也小，比如挖機在啟動后的待機狀態，斜盤的角度就小，油量輸出小，在挖機工作狀態，斜盤角度大，油量輸出大，這一過程是“全自動”調節的。

接下來聊聊回轉馬達與行走馬達。

 

因為大多數挖機的回轉馬達的斜盤是固定的，也就是定量馬達，所以在這里不討論。

主要細述一下行走馬達，我們知道大多數品牌的挖掘機，行走分成兩個檔位，這在儀表盤都清晰標有“烏龜與兔子檔”的按鈕，其寓意也就是一個檔位走的慢，一個檔位走的快，這一過程也是用改變馬達斜盤的角度來實施的，這在上述馬達切剖圖上可以知曉的，見下圖。

 

在這里有個問題；當按了兔子檔，挖機行走變快了，是不是它的斜盤角度變大了呢？好多略懂挖機知識的人在這個認知觀上也是相當模糊的，其實這是一個謬誤概念。

這對主泵來說，斜盤角度大，輸出油量大、功率大，這沒錯，但對馬達來說，卻正好相反，馬達是油量的受體，是油量的執行元件，內部斜盤角度大等于容積大了，接收油量也大，速度變慢了，爬行力大了，反之斜盤角度小，接收油量小，速度變快了，而爬行力卻小了。所以有經驗的挖機駕駛員在挖機爬坡時都采用烏龜擋。

 

液壓泵：斜盤傾角變大→活塞行程變大→液壓泵旋轉一周輸出流量變大

烏龜檔：液壓馬達斜盤傾角變大→活塞行程變大→馬達旋轉一周所需流量變大→行走變慢

兔子檔：液壓馬達斜盤傾角變小→活塞行程變小→馬達旋轉一周所需流量變小→行走變快

有些概念必須澄清下，挖機上有“油量的自動控制”與“自動怠速控制”是完全不一樣的概念，一個是控制發動機的轉速，一個控制主泵的油量，哪怕是發動機處在高速狀態，只要是挖機不工作，泵所輸出油量也是最小。

三、液壓馬達也分斜盤式和斜軸式

挖掘機液壓泵分為斜盤式（一般為串聯泵，靠改變斜盤傾角，改變流量）和斜軸式（一般為并聯泵，靠改變缸體角度，改變流量），大家知道泵和馬達是可逆的，所以液壓馬達也分為斜軸式和斜盤式兩類。

 

斜盤式馬達（或者泵）：缸體中心線與傳動軸重合，靠斜盤推動柱塞做直線反復運動。柱塞受側向力作用（上下憋著勁），對缸體產生傾覆力矩，故斜盤角不能太大，一般小于20度。但抗扭振性能好，集成化容易。變量機構驅動斜盤擺動，慣性力小，變量響應速度快。

 

比如，甲友提供自己沃爾沃EC700CL用的就是斜軸式變量馬達。
斜軸馬達（或者泵）：缸體中心線與傳動軸成一個交角。因為是缸體上下動，所以柱塞不受側向力作用，缸體產生傾覆力矩較小，軸傾角可以變得很大，可達25-30度。抗扭振性能不好，集成化困難。變量機構驅動缸體擺動，變量響應速度慢。
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