【文章內(nèi)容簡介】 地描述其實際工作的情況 ,這對于馬達(dá)的研究和新結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(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 教授通過對柱塞副的間隙處油膜動力學(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。 德國亞深工業(yè)大學(xué)集中在對壓力梯度及摩擦力的研究上 ,分析了對柱塞馬達(dá)三個摩擦副的摩擦力 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)對柱塞副之間油膜的壓力場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)對柱塞腔內(nèi)摩擦力 ,對滑靴副間隙泄漏特點 ,對配流副的容積效率進(jìn)行了研究 ， 伯明翰大學(xué)對滑靴副油膜的壓力分布和承載能力開展試驗和理論分析等。 (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)。隨著社會的進(jìn)步 ,人們對工作環(huán)境的要求越來越高 ,噪聲是工作環(huán)境優(yōu)劣的一個重要衡指標(biāo)。世界各國對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。液壓噪聲和機械噪聲的交織形成了軸向柱塞泵的整體噪聲。 側(cè)時 教授 通過考慮油液的壓縮性和泄漏進(jìn)行分析驗證了奇數(shù)和偶數(shù)柱塞泵 馬達(dá)的脈動差別不大的結(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 ,此項成果已經(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、電動、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)的一項重要技術(shù)。由于軸向柱塞馬達(dá)配流結(jié)構(gòu) ,會產(chǎn)生較大的流量和壓力脈動 ,對控制的干擾比較大。 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，才開始對國外低速大扭矩液壓馬達(dá)的樣機進(jìn)行測繪仿制，初步形成了曲軸連桿馬達(dá) JDM系列，額定工作壓力 16MPa。但是由于主要運動副結(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，工程機械、建筑機械、礦山機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，但由于對于一些關(guān)鍵的運動副缺乏認(rèn)識，仍是 測繪、仿制和經(jīng)驗類比設(shè)計，雖然研制者甚多，但沒有一臺液壓馬達(dá)通過試驗鑒定。然而，仿制和消化國外產(chǎn)品，為我們提供了友誼的設(shè)計、制造經(jīng)驗，隨著對一些影響馬達(dá)性能、壽命的關(guān)鍵運動副進(jìn)行專項的理論和模型試驗研究，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)鍵摩擦副支承機理的研究，得出提高性能的合理設(shè)計方法；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)的對比 目前，國內(nèi)外對液壓馬達(dá)的研究相對液壓泵來說較少?？傮w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 。而且由于對高壓液壓 馬達(dá)的設(shè)計制造還缺少機理方面的基礎(chǔ)理論和試驗研究，因而設(shè)計中結(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)計生產(chǎn)中的問題，常常只是在整臺馬達(dá)試驗中發(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，而與此同時我國卻尚處于起始階段，主要還是通過對國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，經(jīng)過吸收和再創(chuàng)新兩個過程，來實現(xiàn)液壓馬達(dá)的設(shè)計與制造。 就開發(fā)的現(xiàn)狀而言，對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)了一定的市場份額。而對于高壓液壓馬達(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 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： 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，機械效率高；并且對油液的污染度不是很敏感。 6) 由于轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量小，因而啟動性能好、啟動效率高； 其缺點是： 1) 對于雙向擺缸式斜軸馬達(dá) /泵來說，擺動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 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 高壓自動變量 電控比例變量轉(zhuǎn)矩變量 手動變量 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 動變量 恒功率控制 液壓隨動的恒功率控制 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 。通入液壓油帶動使柱塞運動帶動驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸帶動負(fù)載進(jìn)行工作。 馬達(dá)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。 當(dāng)壓力油由后蓋的進(jìn)口壓入缸體時，由于壓力的作用推動柱塞下止點向上方運動，從而推動主軸旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩。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。輸出軸可以帶動工作機械旋轉(zhuǎn)，輸出機械能。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 ┊