【正文】 真標準化， 特別對高精度、 “ 高級 ” 系統(tǒng)更有此要求。下一個目標是，利用 CAD 技術(shù)支持液壓產(chǎn)品到零不見設(shè)計的全過程，并把 CAD/CAM/CAPP/CAT，以及現(xiàn)代管理系統(tǒng)集成在一起建立集成計算機制造系統(tǒng)（ CIMS），使液壓設(shè)計與制造技術(shù)有一個突破性的發(fā)展。額定轉(zhuǎn)速高于 500 rpm 的屬于高速液壓馬達，額定轉(zhuǎn)速低于 500 rpm 的屬于低速液壓馬達。 (2)轉(zhuǎn)速 ： 近 20年來，隨著對提高 馬達的轉(zhuǎn)速引起的振動、高噪聲及降低壽命等一系列問題認識的不斷深化，對其中一些技術(shù)難題的突破，使馬達的轉(zhuǎn)速也有了很大的提高。 (5)噪聲 ，對于改善工作環(huán)境的需求日益提高，各國液壓行業(yè)都在千方百計降低液壓馬達的噪聲， 現(xiàn)已出現(xiàn)了不少低噪聲液壓馬達?；?軸向柱塞 馬達的動力學關(guān)系 ，結(jié) 合液固兩種建模方式 ， 建立兩種模型可以實時通信的 虛擬樣機 ， 用 來進行軸向柱塞 馬達的仿真。 (2)基于模型泵思想的馬達試驗技術(shù) 軸向柱塞馬達結(jié)構(gòu)復(fù)雜、液固 耦合 而且高速旋轉(zhuǎn)的特點決定了針對其局部特性的試驗研究往往要進行多次簡化 ,這使得試驗與馬達的真實運 行情況相差甚遠。 摩擦力和壓力的測試平臺 ,用三維壓力傳感器來測量摩擦力、傳感器數(shù)據(jù)線通過缸體到主軸 ,然后無線傳輸至計算機上。美國普渡大學MONIKA 教授通過對柱塞副的間隙處油膜動力學、摩擦力和能量耗散的研究 ,揭示了不同形狀的柱塞所受摩擦力的分布規(guī)律 ,得出圓柱形并不是最好摩擦狀態(tài)的柱塞形狀 ,而且認為柱塞在柱塞腔有更為復(fù)雜的微觀運動 , 通過公式求解出柱塞的腕力狀況，此微運動模型也得到了相應(yīng)的試驗驗證。軸向柱塞翻馬達由于缸體輸出的油液的不連續(xù)和吸油、壓油腔的分離結(jié)構(gòu)使其產(chǎn)生了較大的流量脈動和液壓噪聲 ,此外還有復(fù)雜流道產(chǎn)生的氣穴噪聲。德國 Linde公司 02系 列 采用新滑靴球鉸結(jié)構(gòu)使傾角 增大到了 21176。如一些學者提出了一些非柱塞式低速大扭矩液壓馬達，如非圓齒輪輪系液壓馬達、錐差式液壓馬達等 。就產(chǎn)品而言， 國外產(chǎn)品性能出色 ,技術(shù)更新快。 2 高壓馬達原理設(shè)計 斜軸式液壓馬達概述 斜軸式柱塞泵 /馬達屬于 軸向柱塞泵 /馬達的，本課題所選的液壓馬達為 TJVM5是斜軸式柱塞馬達的一種 ，其主軸與缸體旋轉(zhuǎn)軸線不在同一條直線 上，而是成一個夾角 ? 。 5) 缸體受到的傾覆力矩很小，缸體端面與配流盤貼合均勻，故泄漏損失小，容積效率高；摩擦損失小，機械效率高；并且對油液的污染度不是很敏感。直柱塞，傾角為 25? 泵 /馬達 結(jié)構(gòu) I系列： 1 2 2 5 80、 10 260 II 系列： 1 3 46 90、 12 280 定量 可以作泵，也可以作馬達。運動至上止點的柱塞在其它柱塞力的推動下，繼續(xù)由上止點向下止點方向運動，將工作過的油液經(jīng)后蓋的排油口排出低壓油。 變量活塞怎樣才能在后蓋中上下移動呢？在設(shè)計時， 控制 活 塞的上腔是通過油道與壓油口的高壓油相同，同時這股高壓油連通到換向閥 閥芯的兩個臺階之間。 當 高壓油壓力減小， 調(diào)節(jié)彈簧通過作用于控制閥 芯、導桿傳到先導活塞上的壓力大于先導活塞上端的液壓力時，控制閥芯在調(diào)節(jié)彈簧的作用下向閥套上方移動，將變量活塞大腔的控制油與低壓腔溝通，變量活塞小端壓力高而大端壓力低，所以變量活塞又在壓差的作用下向下移動，使缸體與主軸之間的擺角增大。只有零部件質(zhì)量都達到了設(shè)計要求，才能生產(chǎn)出性能合格、安全可靠的產(chǎn)品。為了便于理解，假定只有一個具有一定錐度（半錐角為 ? ）的柱塞工作。 3． 1 斜軸式軸向柱塞泵的運動學分析 由于泵的柱塞數(shù) 1?z ，每個柱塞都可以驅(qū)動缸體，因而屬于多柱塞驅(qū)動。每個柱塞的工作范圍為 z? 。因此，某一柱塞相對缸腔軸向運動的瞬時速度可近似寫成 ii Rv ??? sinsin? （ 33） 式中 ? — 傳動軸的角速度； R — 柱塞端部球頭在傳動軸法蘭上的分布圓半徑； i? — 傳動軸轉(zhuǎn)角； ? — 傳動軸與缸體軸線之間的夾角（彎軸角）。但事實上由于轉(zhuǎn)角差很小，且一般的泵都采用正遮蓋配流盤，所以這部分 排量損失可以忽略不計。 奇數(shù)柱塞的瞬時理論流量 對于柱塞數(shù)為奇數(shù) 的泵，當 ?? ?? 10 時， ， 可得 （ 312） （ 313） 此時，斜軸泵的瞬時理論流量為 （ 314） 對于柱塞數(shù)為奇數(shù)的泵，當 ??? 21 ?? 時， 可得 （ 315） （ 316） 1 ( 1)2mz??? ? 111c o s( )2sin 2 12 sin 2mii? ??? ???? ? ??????? ? 111sin ( )2c o s 2 12 sin 2mii? ??? ???? ? ??????12 c o s( )2sin4 2 sin2shq d R? ?? ?????1 ( 1)2mz??? ? 1113c o s( )2sin 2 12 sin 2mii? ??? ???? ? ??????? ? 1113sin ( )2c o s 2 12 sin 2mii? ??? ???? ? ?????? 共 38 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 此時，斜軸泵的瞬時理論流量為 （ 317） 最大瞬時流量為 (318) 最小瞬時流量為 (319) 此時的流量不均勻 系數(shù)為 (320) 對于奇數(shù)柱塞的泵而言，流量脈動頻率為 (321) 表 31 軸向柱塞泵流量不均勻系數(shù)與柱塞數(shù)的關(guān)系 z 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (%)q? 斜軸式軸向柱塞泵的受力分析 由于斜軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)不同，所以受力情況也不完全一樣。由于柱塞與缸腔123c os ( )2sin4 2 sin2shq d R? ?? ?????2m a x sin() 8 sin2shq d R??? ??2m in sin() 4 t a n2shq d R??? ??m a x m i n( ) ( ) ta n24s h s hqtqqq z z??? ???260 30q nz nzf ?? 共 38 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 之間的傾角 ?? 4~21 ???? ，可以近似認為傳動軸法蘭盤上受到柱塞球頭的作用力與缸體軸線平行。傳動軸上的徑向力也由傳動軸上的圓錐滾子軸承承受。液壓油還可以通過主柱塞中心 孔及傳動軸中心孔，沿滑平面泄露，從而保證傳動軸與軸承等配合零件之間有一層油膜潤滑，減少摩擦和磨損。 柱塞長度 L 應(yīng)等于柱塞的最小留缸長度 0l 、最小外伸長度 dl ?? 和最大行程m axm ax sin2 ?RS ? 之和。 由于柱塞圓球中心作用有很大的徑向力，為使柱塞不致卡死以及保持有足夠的密封長度，應(yīng)保證最小留缸長度 0l 。 已知馬達工作參數(shù)：最高工作壓力 ，最大流量 120 minL ，馬達最高轉(zhuǎn)速可達rpm5500 ，彎軸角 ?? 25~7?? 。計算傳動軸上的止推軸承時，為了安全起見，可取 2)1( ??? zz 。 1? 的最大值為柱塞的半錐角 ? ，一般 ?? 4~2?? ，所以 F? 并不大，且缸體轉(zhuǎn)動所需克服的摩擦力矩也不大，因此斜軸泵中柱塞與缸腔間的徑向作用力比斜盤泵小得多。然而，當柱塞數(shù)較大時， q? 的減小并不顯著。為了減小排量損2 s in c o siiidvaRdt ? ? ???22 si n42V d zS d zR?? ??? 共 38 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 22 s in s in44i i iq d v d R?? ? ? ???失，可將配流盤逆缸體轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)過一定角度，使吸、排油槽的位置與柱塞的運動相適應(yīng)。為了使柱塞具有足夠的彈性，通常柱塞的兩端 淬火（增加耐磨性），而中間部分不淬火。傳動軸與缸體之間的轉(zhuǎn)角差為各柱塞轉(zhuǎn)角差中的最小值，如圖中實線所示。實際上，斜軸式軸向柱塞泵具有 z （通常 7?z ）跟柱塞。高壓自動變量是按工作壓力自動地控制馬達排量，從而改變馬達的輸出轉(zhuǎn)矩和馬達旋轉(zhuǎn)速度；液控變量是用外壓油的力制馬擺角化，達到改變馬達排量、輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的。 總之斜軸式柱塞馬達屬于精密加工的元件。與此同時， 由于改變了扭矩和排量，因此高壓油的壓力發(fā)生相應(yīng)變化 。當控制 活塞上下滑動時，便帶動配流盤沿著后蓋的弧形滑道滑動，從而改變缸體軸線與主軸之間的夾角。 馬達的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，其輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入流量成正比，輸出轉(zhuǎn)矩隨高壓側(cè)與低壓側(cè)之間的壓差增大而增大。斜軸式定量泵 /馬達主 共 38 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 要有 A2F系列定量泵 /馬達和 /馬達；斜軸式變量泵 /馬達包括 A6V變量馬達、A7V變量泵、 A8V變量雙泵，還有 Z*B系列變量泵。 3) 由于旋轉(zhuǎn)件的質(zhì)量較小和柱塞側(cè)向力較小， 允許較高的轉(zhuǎn)速。 就開發(fā)的現(xiàn)狀而言，對于小排量低壓的液壓馬達，國內(nèi)生產(chǎn)廠家已經(jīng)通過不斷地努力與探索，擁有了完全自主研發(fā)的能力，并且占據(jù)了一定的市場份額。但由于性能不穩(wěn)定，限制了應(yīng)用領(lǐng)域。然而，仿制和消化國外產(chǎn)品，為我們提供了友誼的設(shè)計、制造經(jīng)驗，隨著對一些影響馬達性能、壽命的關(guān)鍵運動副進行專項的理論和模型試驗研究，如進行各種低速大扭矩液壓馬達特有性能的研究，提出數(shù)學模型和試驗研究方法，得到改善性能的途徑：進行多種馬達關(guān)鍵摩擦副支承機理的研究，得出提高性能的合理設(shè)計方法；以及進行各種馬達新型配流結(jié)構(gòu)的研究等等。斜盤 式軸向柱塞馬達 主要依靠改變斜盤傾角來實現(xiàn)變量 ,傾角受傾覆力矩 及滑靴結(jié)構(gòu)等因素的限制 ,一般在 18176。世界各國對液壓泵的噪聲也有著明確的規(guī)定。 (3) 關(guān)鍵摩擦副潤滑與摩擦磨損優(yōu)化技術(shù) 軸向柱塞 馬達在其發(fā)展歷程中柱塞副、配流副和柱塞與斜盤的接觸副 （ 現(xiàn)在基本上是滑靴結(jié)構(gòu) ） 這三個摩擦副始終沒有發(fā)生大的變化。 2021年 ,OLEMS闡述了一種基于模 技術(shù)的平臺 ,用來測試馬達 內(nèi)部溫度場和壓力來研究柱塞腔的能量耗散情況。對柱塞腔的摩擦力、壓力脈動和部分結(jié)構(gòu)件的動態(tài)應(yīng)力狀況進行了仿真分析 ,為泵的設(shè)計及產(chǎn)品優(yōu)化開辟了新的途經(jīng) 。由于軸向柱塞馬達中某些構(gòu)件的彈性變形存在非線性慣性 耦合， 液壓系統(tǒng)也存在大量非線 共 38 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊