【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 地描述其實(shí)際工作的情況 ,這對(duì)于馬達(dá)的研究和新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化有十分重要的作用。 (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(dá)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(gè)摩擦副始終沒有發(fā)生大的變化。它們是吸油、壓油、配流完成馬達(dá)工作的最重要的環(huán)節(jié) ,也 是產(chǎn)生能量耗散、泄漏、流量脈動(dòng)的地方 ,馬達(dá)的性能和壽命與這些摩擦副息息相關(guān) ,因此摩擦副的改造和優(yōu)化也就成了軸向柱塞馬達(dá)的最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國普渡大學(xué)MONIKA 教授通過對(duì)柱塞副的間隙處油膜動(dòng)力學(xué)、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(rèn)為柱塞在柱塞腔有更為復(fù)雜的微觀運(yùn)動(dòng) , 通過公式求解出柱塞的腕力狀況，此微運(yùn)動(dòng)模型也得到了相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證。 德國亞深工業(yè)大學(xué)集中在對(duì)壓力梯度及摩擦力的研究上 ,分析了對(duì)柱塞馬達(dá)三個(gè)摩擦副的摩擦力 分布規(guī)律及其帶載能力。 此外 ,國外還有很多研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的研究。英國的巴斯大學(xué) 、日本新津大學(xué)對(duì)柱塞副之間油膜的壓力場(chǎng)特性開展微觀層次的研究工作美國密蘇里一哥倫比亞大學(xué)對(duì)柱塞腔內(nèi)摩擦力 ,對(duì)滑靴副間隙泄漏特點(diǎn) ,對(duì)配流副的容積效率進(jìn)行了研究 ， 伯明翰大學(xué)對(duì)滑靴副油膜的壓力分布和承載能力開展試驗(yàn)和理論分析等。 (4)減振降噪技術(shù) 減振降噪是關(guān)系到軸向柱塞泵 馬達(dá)發(fā)展前途的關(guān)鍵技術(shù)。隨著社會(huì)的進(jìn)步 ,人們對(duì)工作環(huán)境的要求越來越高 ,噪聲是工作環(huán)境優(yōu)劣的一個(gè)重要衡指標(biāo)。世界各國對(duì)液壓泵的噪聲也有著明確的規(guī)定。在液壓設(shè) 備中 ,泵 馬達(dá)是液壓設(shè)備的主要噪聲源。軸向柱塞翻馬達(dá)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(dòng)和液壓噪聲 ,此外還有復(fù)雜流道產(chǎn)生的氣穴噪聲。液壓噪聲和機(jī)械噪聲的交織形成了軸向柱塞泵的整體噪聲。 側(cè)時(shí) 教授 通過考慮油液的壓縮性和泄漏進(jìn)行分析驗(yàn)證了奇數(shù)和偶數(shù)柱塞泵 馬達(dá)的脈動(dòng)差別不大的結(jié)論德國亞深工業(yè)大學(xué)通過研究在泵 馬達(dá)的殼體上設(shè)置減振結(jié)構(gòu) ,如圖 ,在一定程度降低柱塞泵的振動(dòng) ,此項(xiàng)成果已經(jīng)在 的泵馬達(dá)上應(yīng)用。 (5)電液變排量控制技術(shù) 共 37 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 軸向柱塞馬達(dá)的變量控制方式多種多樣 ,按照操 縱方式不同 ,有手動(dòng)、電動(dòng)、比例、伺服等 ,按照是否有反饋可以分為開環(huán)和閉環(huán)控制 ,閉環(huán)控制又有恒壓、恒流、恒功率和負(fù)載敏感的適應(yīng)性控制等 ,軸向柱塞泵的控制方式的優(yōu)劣已經(jīng)成了衡 量 品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo) ,但變量控制也存在著一些問題 ,這些問題的改善和解決也是軸向柱塞馬達(dá)的一項(xiàng)重要技術(shù)。由于軸向柱塞馬達(dá)配流結(jié)構(gòu) ,會(huì)產(chǎn)生較大的流量和壓力脈動(dòng) ,對(duì)控制的干擾比較大。 且 變量范圍偏小。斜盤 式軸向柱塞馬達(dá) 主要依靠改變斜盤傾角來實(shí)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。 以內(nèi)。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。 普通球鉸是滑靴包柱塞結(jié)構(gòu) ,而 02 系列為柱塞包滑靴結(jié)構(gòu) ,球窩做在柱塞上 。這種結(jié)構(gòu)使其排量增大16％ ,體積縮小 18％。 國內(nèi)液壓馬達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)的液壓馬達(dá)起步較晚，知道 60 年代初，才開始對(duì)國外低速大扭矩液壓馬達(dá)的樣機(jī)進(jìn)行測(cè)繪仿制，初步形成了曲軸連桿馬達(dá) JDM系列，額定工作壓力 16MPa。但是由于主要運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)陳舊，性能較差，只有少量生產(chǎn)，進(jìn)展緩慢。 70 年代初，工程機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械等紛紛采用液壓技術(shù)，使得液壓馬達(dá)有了大幅度發(fā)展，但由于對(duì)于一些關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)副缺乏認(rèn)識(shí)，仍是 測(cè)繪、仿制和經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)，雖然研制者甚多，但沒有一臺(tái)液壓馬達(dá)通過試驗(yàn)鑒定。然而，仿制和消化國外產(chǎn)品，為我們提供了友誼的設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，隨著對(duì)一些影響馬達(dá)性能、壽命的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)副進(jìn)行專項(xiàng)的理論和模型試驗(yàn)研究，如進(jìn)行各種低速大扭矩液壓馬達(dá)特有性能的研究，提出數(shù)學(xué)模型和試驗(yàn)研究方法，得到改善性能的途徑：進(jìn)行多種馬達(dá)關(guān)鍵摩擦副支承機(jī)理的研究，得出提高性能的合理設(shè)計(jì)方法；以及進(jìn)行各種馬達(dá)新型配流結(jié)構(gòu)的研究等等。也促進(jìn)了我國高壓馬達(dá)的發(fā)展。如一些學(xué)者提出了一些非柱塞式低速大扭矩液壓馬達(dá)，如非圓齒輪輪系液壓馬達(dá)、錐差式液壓 馬達(dá)等。取得一定的成果。所有這些都促進(jìn)了高壓液壓馬達(dá)朝著多樣性的方向發(fā)展。 國內(nèi)外液壓馬達(dá)的對(duì)比 目前，國內(nèi)外對(duì)液壓馬達(dá)的研究相對(duì)液壓泵來說較少。總體來說，國外在液壓馬達(dá)領(lǐng)域的技術(shù)水平較為領(lǐng)先，相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)較多，比較出名的有 Rexroth、 Linde、 Parker、 Danfoss、Eaton等。國內(nèi)主要是由 我國自主研發(fā)的 CY系列柱塞泵 /馬達(dá) 。但由于性能不穩(wěn)定，限制了應(yīng)用領(lǐng)域。國外產(chǎn)品占據(jù)了大量的市場(chǎng)份額。就產(chǎn)品而言， 國外產(chǎn)品性能出色 ,技術(shù)更新快。排量從幾毫升到上千升 ,額定壓力有的可達(dá) 40MPa 以 上 ,自吸轉(zhuǎn)速大多都在 2021rpm 以上 ,個(gè)別小排量的甚至達(dá)到 8000以上 ,而且壽命長、噪聲低。 另外 國外的廠家有豐富的產(chǎn)品線 ,產(chǎn)品系列多 ,產(chǎn)品型號(hào)全 ,比如 Rexroth 的 AF 系列、 AV 系列、 KAV 系列等 ,為工業(yè)液壓和工程機(jī)械液壓行業(yè)配置了豐富的產(chǎn)品線。 同國外比較，國內(nèi)的高壓液壓馬達(dá)工作壓力要比國外低于些 。而且由于對(duì)高壓液壓 馬達(dá)的設(shè)計(jì)制造還缺少機(jī)理方面的基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)研究，因而設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)、 共 37 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 尺寸、材料選取和精度的確定，缺少可靠的依據(jù)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的問題，常常只是在整臺(tái)馬達(dá)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)和解決。 國 外目前的液壓馬 達(dá)研制技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而與此同時(shí)我國卻尚處于起始階段，主要還是通過對(duì)國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，經(jīng)過吸收和再創(chuàng)新兩個(gè)過程，來實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)與制造。 就開發(fā)的現(xiàn)狀而言，對(duì)于小排量低壓的液壓馬達(dá)，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(chǎng)份額。而對(duì)于高壓液壓馬達(dá)的研制，目前還仍舊停留在研制階段。 2 高壓馬達(dá)原理設(shè)計(jì) 斜軸式液壓馬達(dá)概述 斜軸式柱塞泵 /馬達(dá)屬于 軸向柱塞泵 /馬達(dá)的，本課題所選的液壓馬達(dá)為 TJVM5是斜軸式柱塞馬達(dá)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(gè)夾角 ? 。從外形上看是斜的，或者是彎的；從功能上講，它既可以用作泵也可以用作馬達(dá)。 與滑靴斜盤式軸向柱塞 泵 /馬達(dá) 相比， 斜軸式泵 /馬達(dá)有下列優(yōu)點(diǎn)： 1) 柱塞的側(cè)向力比直軸式的柱塞側(cè)向力小得多。因此，由側(cè)向力引起的摩擦損失也是很小。斜軸式軸向柱塞泵 /馬達(dá)允許較大的缸體擺角，一般斜盤式軸向柱塞泵的最大斜盤角度為 20176。左右，而斜軸式軸向柱塞泵 /馬達(dá)可達(dá) 40 2) 由于主軸不需要穿過配流盤，因此球面配流盤的分布圓直徑可以設(shè)計(jì)得較小。 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。 4) 由于球鉸處可以較好的瞄固，有利于柱塞的回程，斜軸式允許在自吸工況較低的進(jìn)口壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，其自吸性能比斜盤式好。 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(jī)械效率高；并且對(duì)油液的污染度不是很敏感。 6) 由于轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因而啟動(dòng)性能好、啟動(dòng)效率高； 其缺點(diǎn)是： 1) 對(duì)于雙向擺缸式斜軸馬達(dá) /泵來說，擺動(dòng)缸體需要一定的空間，因此這種泵的體積較大，比較笨重，使用范圍受到限制。 2) 快速變量時(shí)需要克服較大的慣性矩。 3) 斜軸式柱塞 泵 /馬達(dá) 不可能做成雙軸串 接或通軸式，因此集成化比較困難。 4) 結(jié)構(gòu)中的摩擦副，如主軸球窩與連桿球頭的配合、缸體球窩與配流盤球面的配合都是球面配合，而且加工精度高，因此加工比較困難。 斜軸式柱塞泵 /馬達(dá)的分類 斜軸式柱塞泵和馬達(dá)按能否變量分為定量泵 /馬達(dá)和變量泵 /馬達(dá)。斜軸式定量泵 /馬達(dá)主 共 37 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 要有 A2F系列定量泵 /馬達(dá)和 /馬達(dá)；斜軸式變量泵 /馬達(dá)包括 A6V變量馬達(dá)、A7V變量泵、 A8V變量雙泵，還有 Z*B系列變量泵。詳細(xì)內(nèi)容 見表 21 表 21 馬達(dá)分類及介紹 系 列 結(jié)構(gòu)形式 排量 /（ rmL ） 變量方式 應(yīng)用及特點(diǎn) A2F定量泵 / 馬達(dá) 結(jié)構(gòu) 1— 5 1 2 2 4 56 80、 10 12 160 定量 可以作泵，也可以作馬達(dá)。直柱塞，傾角為 25? 泵 /馬達(dá) 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(dá)。錐形柱塞，傾角 40? ，軸向尺寸較短 A6V變量馬達(dá) 結(jié)構(gòu) 1— 2 2 5 80、 10 160、250、 500、 1000 液控變量 高壓自動(dòng)變量 電控比例變量轉(zhuǎn)矩變量 手動(dòng)變量 作變量馬達(dá)用、也可以作閉式系統(tǒng)中的泵。直柱塞，傾角為7~? 25? A7V變量泵 結(jié)構(gòu) 2 5 5 80、10 11 160、 250、 35500 恒功率變量 恒壓變量 液控變量 電控比例變量 手動(dòng)變量 在開始系統(tǒng)中作變量泵用。直柱塞，擺角為7~? 25? 和0~? 18? 兩種 A8V變量雙泵 結(jié)構(gòu) 1— 5 2 5 5 80、 107 12 160 總功率變量 分功率變量 交叉變量 恒壓手動(dòng)變量 在開始系統(tǒng)中作變量雙泵。直柱塞，擺角為7~? 25? Z*B泵 、 、 481 手 動(dòng)變量 恒功率控制 液壓隨動(dòng)的恒功率控制 作泵用，變量泵可雙向變量，額定壓力為16MPa，最高壓力為 35MPa 共 37 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 斜軸式柱塞馬達(dá)工作原理 TJVM變量馬達(dá)原理 如圖 21所示 。通入液壓油帶動(dòng)使柱塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作。 馬達(dá)的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)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。 當(dāng)壓力油由后蓋的進(jìn)口壓入缸體時(shí)，由于壓力的作用推動(dòng)柱塞下止點(diǎn)向上方運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩。運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)的柱塞在其它柱塞力的推動(dòng)下，繼續(xù) 由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)方向運(yùn)動(dòng)，將工作過的油液經(jīng)后蓋的排油口排出低壓油。輸出軸可以帶動(dòng)工作機(jī)械旋轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。從輸出軸方向看，如果壓力油從后蓋左側(cè)進(jìn)入，則輸出軸為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（右轉(zhuǎn)）；如果壓力油從后蓋右側(cè)進(jìn)入，則輸出軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（左轉(zhuǎn)）。 圖 21液壓馬達(dá)基本原理圖 典型結(jié)構(gòu)與工藝要求 典型結(jié)構(gòu) (1) TJVM變量 馬達(dá)原理 共 37 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊