【文章內(nèi)容簡介】 L≈R=100mm 馬達(dá)最小外徑Φ的計算活塞在缸內(nèi)的最小接觸長度，應(yīng)保證活塞與缸壁之間必要的承壓面積，并且檔連桿的偏擺角β接近最大值時，球頭中心應(yīng)在接觸長度中心點(diǎn)附近。因此要求：所以40~50mm連桿的球頭應(yīng)盡可能的取大一些，以降低球頭上的比壓。配流軸的結(jié)構(gòu)尺寸，主要取決于流道的流速，通常取軸向通油孔的流速不超過5~7m/s。以上推薦的尺寸關(guān)系，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還須根據(jù)具體情況進(jìn)行修正。圖32 外形尺寸計算圖由圖32所示，活塞處于上死點(diǎn)位置。O點(diǎn)是油馬達(dá)回轉(zhuǎn)中心，O′點(diǎn)是曲軸偏心圓中心。由此可知油馬達(dá)的外徑： [mm] （35）式中 h—連桿球頭中心至活塞頂端的距離。按前面推薦的的取值h≈。h=25mm—缸蓋厚度牟其中包括活塞頂部與缸蓋之間的縫隙s，s的大小以活塞在上死點(diǎn)時不堵四通油口為原則來選取。一般取為≈。=25mm由之前的計算可以得知L=R=100mm，e=40mm。所以將所有的數(shù)據(jù)帶入公式35中可得：=2（40100+100+25+25）=580mm所以馬達(dá)的最小外徑尺寸的取值為580mm。第4章 運(yùn)動學(xué)分析 活塞的位移、速度和加速度現(xiàn)以一個活塞為例，將機(jī)構(gòu)簡化為如圖41所示。理論上曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲柄長度就是偏心距e，連桿長度等于R+L。圖41 一個活塞的運(yùn)動簡圖若曲軸從圖示位置以角速度ω轉(zhuǎn)過一個角，則次活塞的位移、速度、加速度為：活塞的位移：∵而且由之前的計算可以得知≤12176。，可近似的取∴∴[cm]活塞的運(yùn)動速度：[cm/s]活塞的運(yùn)動加速度：[cm/s]活塞的位移、速度、加速度曲線圖如下所示：圖42活塞的位移曲線圖圖43活塞的速度曲線圖圖42活塞的加速度曲線圖 流量脈動計算 角排量及其脈動率排量q是液壓馬達(dá)的一個集合特征參數(shù)，q確定時，馬達(dá)的一些基本結(jié)構(gòu)尺寸也就確定，它反映了馬達(dá)本身的固有特性，不隨外部工況的改變而變化。液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周的排量為全部柱塞往復(fù)運(yùn)動一次所排出的液體容積之和：∴式中 A—柱塞的橫截面積，q表示了液壓馬達(dá)的平均排量。但馬達(dá)在轉(zhuǎn)動過程中，由于柱塞運(yùn)動速度隨轉(zhuǎn)角不斷變化，因此在每一瞬時，它的排量也是變化的定義隨轉(zhuǎn)角二變化的瞬時排量為角排量。在忽略摩擦、慣性力以及容積泄露（包括體積隨壓力的彈性壓縮）的理想情況下，討論馬達(dá)的排量脈動。柱塞隨曲軸轉(zhuǎn)角的位移為：仿照內(nèi)曲線馬達(dá)引入柱塞運(yùn)動的度速度：單缸的角排量為整臺馬達(dá)的角排量為單缸叫排量之和：設(shè)馬達(dá)的柱塞數(shù)為z，相鄰柱塞間的夾角為，則：因此，對單作用曲軸連桿馬達(dá)的角排量只需要分析時，處于高壓區(qū)域的柱塞數(shù)為，當(dāng)時，處于高壓區(qū)域的柱塞數(shù)為。由于三角函數(shù)和、和在各種徑向柱塞式單作用液壓馬達(dá)的工作品質(zhì)分析中經(jīng)常用到，這里由三角關(guān)系公式退出上述四個求和公式。設(shè)有z個沿圓周等分的柱塞，其序號為1,2,3……i，第一個柱塞離起始x軸相角為，其余分別為、……，相鄰柱塞間的夾角為：圖43單作用馬達(dá)柱塞所在相角圖于是由圖43得：……所以現(xiàn)對z=5的曲軸連桿馬達(dá)進(jìn)行角排量脈動變化分析，得出瞬時角排量的最大值，最小值和角排量的脈動系數(shù)。在情況下，3個缸進(jìn)高壓油，當(dāng)時，瞬時角排量具有最大值：當(dāng)時，瞬時角排量具有最小大值：在情況下，2個缸進(jìn)高壓油，當(dāng)時，瞬時角排量具有最大值：當(dāng)時，瞬時角排量具有最小值：是由于連桿長度的影響而出現(xiàn)的項(xiàng)，它與疊加的結(jié)果，使角排量的脈動率增大。在，3個缸進(jìn)高壓油的情況下，當(dāng)時，瞬時角排量具有最小值：當(dāng)時，瞬時角排量具有最大值：在情況下，2個缸進(jìn)高壓油，當(dāng)時，瞬時角排量具有最小值：當(dāng)時，瞬時角排量具有最大值：由上所述分析計算可以得出，當(dāng)時，和都在最小值，所以兩者疊加為整個馬達(dá)瞬時角排量的最小值，即：雖然在時，存在最大值，但卻為最小值，因而馬達(dá)的瞬時角排量在此點(diǎn)上不具有最大值。在和點(diǎn)處，盡管連桿長度影響的項(xiàng)，但對角排量起主要作用的存在最大值，因此分析得到馬達(dá)的瞬時角排量在該點(diǎn)處具有最大值：馬達(dá)瞬時瞬時角排量的平均值為：所以z=5的曲軸連桿馬達(dá)的瞬時角排量的脈動系數(shù)： （41）脈動率：作為近似計算，可令所以 （42）通常設(shè)計中取K≤，為了便于比較，作為粗略計算，式中第二項(xiàng)可略去不計，則有： （43）因?yàn)閺墓?2變換得出公式43時忽略了第二項(xiàng)，所以公式41計算的脈動率大于按照公式43計算的脈動率。應(yīng)當(dāng)指出，有些參考書將作為高階小量忽略不計，這樣做的結(jié)果，對z=5的馬達(dá)，誤差將達(dá)30%左右。但是，因?yàn)楣?3可以比較明顯的分析馬達(dá)的品質(zhì)及其相關(guān)因素，所以如作十分粗略的估算分析，仍可采用該式進(jìn)行。 瞬時扭矩及其脈動率馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)中任何一個柱塞的運(yùn)動規(guī)律相同，因此，可以取一個柱塞進(jìn)行受力分析，得到一個柱塞所形成扭矩的變化規(guī)律，將其求和，就是整個馬達(dá)的瞬時扭矩變化規(guī)律。將柱塞連桿簡化為圖44所示，圖中O為曲軸換轉(zhuǎn)中心，O1是偏心輪中心，O2為連桿與柱塞連接球鉸中心。圖44柱塞和曲軸上的受力分解柱塞上的液壓作用力：式中 —作用于柱塞頂部表面的壓力。P力作用方向通過馬達(dá)回轉(zhuǎn)中心O。曲軸轉(zhuǎn)動角時，通過偏心輪O1的連桿將對柱塞的軸線偏轉(zhuǎn)角度，力P可分解為兩個力：力與垂直，為柱塞壓向缸壁的側(cè)向力，運(yùn)動中形成柱塞與缸壁摩擦力。力P通過，可分解為切向力和法向力。徑向力通過曲軸旋轉(zhuǎn)中心O，油馬達(dá)軸承承受。因此，在忽略摩擦力的情況下，一個柱塞上的液壓推理所形成的扭矩一般情況下，≤12176。因?yàn)楹苄。梢越普J(rèn)為 （44）馬達(dá)各柱塞產(chǎn)生的瞬時扭矩和（忽略回油壓力）為 （45）由式（44）和（45）可知，對任意一個柱塞，在情況下，這是研究瞬時扭矩有意義的區(qū)間。柱塞數(shù)為z的馬達(dá)，相鄰柱塞間的夾角為。即當(dāng)曲軸沒轉(zhuǎn)過2β角，瞬時扭矩出現(xiàn)周期性變化。因此曲軸連桿液壓馬達(dá)的瞬時扭矩，只要分析區(qū)間的變化規(guī)律就可以了。與對角排量的討論相同，柱塞數(shù)為偶數(shù)時，受高壓作用而形成扭矩的柱塞數(shù)為瞬時理論扭矩的表達(dá)式為：瞬時扭矩的最大值放生在處：圖45 z為偶數(shù)時的瞬時扭矩變化曲線柱塞為奇數(shù)時，處于高壓的柱塞數(shù)在馬達(dá)工作中是變化的，因而瞬時扭矩在不同轉(zhuǎn)交下將有不同的表達(dá)式。當(dāng)時當(dāng)時上兩式是在忽略摩擦力情況下得到的瞬時理論扭矩表達(dá)式?？梢钥闯?，當(dāng)馬達(dá)供油壓力一定時，隨角變化，將出現(xiàn)周期性的脈動，其比那話曲線如圖46所示。你就脈動頻率在一轉(zhuǎn)中為2z次，即為柱塞數(shù)的兩倍。圖45 z為奇數(shù)時的瞬時扭矩變化曲線脈動率：作為近似計算，在z≥5，β≤36176。的情況下，可以令∴柱塞數(shù)為奇數(shù)z=5的馬達(dá)，當(dāng)或者時，有當(dāng)或時，有=所以五柱塞曲軸連桿馬達(dá)的扭矩脈動率為柱塞數(shù)增加時，輸出扭矩脈動率減小。圖46是z=5的曲軸連桿式液壓馬達(dá)的扭矩變化曲線?？梢钥闯觯c角排量的脈動曲線完全相同。實(shí)際上瞬時扭矩：在供油壓力P為常數(shù)的情況下，理論上瞬時扭矩碎角排量完全同步脈動，且脈動率相同。圖46 z=5曲軸連桿式液壓馬達(dá)的扭矩變化曲線 瞬時轉(zhuǎn)速及其脈動率轉(zhuǎn)速時馬達(dá)的輸出特性之一，排量脈動已經(jīng)系統(tǒng)的輸入流量和外負(fù)載的慣性大小，都將影響轉(zhuǎn)速脈動。若輸入壓力為，輸入流量為Q，并忽略外負(fù)載冠梁的影響，在不計摩擦損失時，根據(jù)功能原理，有 式中 —馬達(dá)輸出軸的瞬時轉(zhuǎn)速這里只談?wù)撝麛?shù)z為奇數(shù)時的脈動情況。當(dāng)時 （46）當(dāng)時 （47）或時，存在，所以在P，Q一定的情況下，對五缸馬達(dá)可得到：或時，存在，對五缸馬達(dá)可得到：由公式（46）和（47）可繪得轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)角的變化曲線，如圖47所示，它與角排量脈動曲線不同之處在于，當(dāng)或時，角排量為最小值時，轉(zhuǎn)速為最大值，而當(dāng)或時，角排量為最大值時，轉(zhuǎn)速具有最小值。馬達(dá)平均轉(zhuǎn)速為：所以，轉(zhuǎn)速的脈動率圖47 瞬時轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)角的變化曲線雖然轉(zhuǎn)速脈動頻率和周期與角排量的脈動率和周期相同，卻不能由轉(zhuǎn)速脈動率直接反映角排量脈動率的大小，但可以間接計算得到。 瞬時壓力及其脈動率單作用的曲軸連桿式液壓馬達(dá)，對于恒扭矩的外負(fù)載，在輸入流量恒定的情況下，由于角排量隨轉(zhuǎn)角的不斷變化，輸入馬達(dá)的壓力必隨之有相應(yīng)的變化，形成壓力的脈動?！摺噙@里僅悠久柱塞數(shù)為奇數(shù)時的壓力脈動。當(dāng)時 （48）當(dāng)時