【文章內容簡介】 L≈R=100mm 馬達最小外徑Φ的計算活塞在缸內的最小接觸長度，應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，球頭中心應在接觸長度中心點附近。因此要求：所以40~50mm連桿的球頭應盡可能的取大一些，以降低球頭上的比壓。配流軸的結構尺寸，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。以上推薦的尺寸關系，在進行結構設計時，還須根據(jù)具體情況進行修正。圖32 外形尺寸計算圖由圖32所示，活塞處于上死點位置。O點是油馬達回轉中心，O′點是曲軸偏心圓中心。由此可知油馬達的外徑： [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所以馬達的最小外徑尺寸的取值為580mm。第4章 運動學分析 活塞的位移、速度和加速度現(xiàn)以一個活塞為例，將機構簡化為如圖41所示。理論上曲柄連桿機構的曲柄長度就是偏心距e，連桿長度等于R+L。圖41 一個活塞的運動簡圖若曲軸從圖示位置以角速度ω轉過一個角，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]活塞的運動速度：[cm/s]活塞的運動加速度：[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是液壓馬達的一個集合特征參數(shù)，q確定時，馬達的一些基本結構尺寸也就確定，它反映了馬達本身的固有特性，不隨外部工況的改變而變化。液壓馬達旋轉一周的排量為全部柱塞往復運動一次所排出的液體容積之和：∴式中 A—柱塞的橫截面積，q表示了液壓馬達的平均排量。但馬達在轉動過程中，由于柱塞運動速度隨轉角不斷變化，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，討論馬達的排量脈動。柱塞隨曲軸轉角的位移為：仿照內曲線馬達引入柱塞運動的度速度：單缸的角排量為整臺馬達的角排量為單缸叫排量之和：設馬達的柱塞數(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的角排量只需要分析時，處于高壓區(qū)域的柱塞數(shù)為，當時，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的工作品質分析中經常用到，這里由三角關系公式退出上述四個求和公式。設有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的曲軸連桿馬達進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個缸進高壓油，當時，瞬時角排量具有最大值：當時，瞬時角排量具有最小大值：在情況下，2個缸進高壓油，當時，瞬時角排量具有最大值：當時，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，它與疊加的結果，使角排量的脈動率增大。在，3個缸進高壓油的情況下，當時，瞬時角排量具有最小值：當時，瞬時角排量具有最大值：在情況下，2個缸進高壓油，當時，瞬時角排量具有最小值：當時，瞬時角排量具有最大值：由上所述分析計算可以得出，當時，和都在最小值，所以兩者疊加為整個馬達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，因而馬達的瞬時角排量在此點上不具有最大值。在和點處，盡管連桿長度影響的項，但對角排量起主要作用的存在最大值，因此分析得到馬達的瞬時角排量在該點處具有最大值：馬達瞬時瞬時角排量的平均值為：所以z=5的曲軸連桿馬達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）通常設計中取K≤，為了便于比較，作為粗略計算，式中第二項可略去不計，則有： （43）因為從公式42變換得出公式43時忽略了第二項，所以公式41計算的脈動率大于按照公式43計算的脈動率。應當指出，有些參考書將作為高階小量忽略不計，這樣做的結果，對z=5的馬達，誤差將達30%左右。但是，因為公式43可以比較明顯的分析馬達的品質及其相關因素，所以如作十分粗略的估算分析，仍可采用該式進行。 瞬時扭矩及其脈動率馬達運轉中任何一個柱塞的運動規(guī)律相同，因此，可以取一個柱塞進行受力分析，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回轉中心O。曲軸轉動角時，通過偏心輪O1的連桿將對柱塞的軸線偏轉角度，力P可分解為兩個力：力與垂直，為柱塞壓向缸壁的側向力，運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中心O，油馬達軸承承受。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。因為很小，可以近似認為 （44）馬達各柱塞產生的瞬時扭矩和（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，相鄰柱塞間的夾角為。即當曲軸沒轉過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)在馬達工作中是變化的，因而瞬時扭矩在不同轉交下將有不同的表達式。當時當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式。可以看出，當馬達供油壓力一定時，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，當或者時，有當或時，有=所以五柱塞曲軸連桿馬達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的扭矩變化曲線?？梢钥闯?，它與角排量的脈動曲線完全相同。實際上瞬時扭矩：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的扭矩變化曲線 瞬時轉速及其脈動率轉速時馬達的輸出特性之一，排量脈動已經系統(tǒng)的輸入流量和外負載的慣性大小，都將影響轉速脈動。若輸入壓力為，輸入流量為Q，并忽略外負載冠梁的影響，在不計摩擦損失時，根據(jù)功能原理，有 式中 —馬達輸出軸的瞬時轉速這里只談論柱塞數(shù)z為奇數(shù)時的脈動情況。當時 （46）當時 （47）或時，存在，所以在P，Q一定的情況下，對五缸馬達可得到：或時，存在，對五缸馬達可得到：由公式（46）和（47）可繪得轉速隨轉角的變化曲線，如圖47所示，它與角排量脈動曲線不同之處在于，當或時，角排量為最小值時，轉速為最大值，而當或時，角排量為最大值時，轉速具有最小值。馬達平均轉速為：所以，轉速的脈動率圖47 瞬時轉速隨轉角的變化曲線雖然轉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，對于恒扭矩的外負載，在輸入流量恒定的情況下，由于角排量隨轉角的不斷變化，輸入馬達的壓力必隨之有相應的變化，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。當時 （48）當時