首页 理论教育 液压马达的性能参数优化

液压马达的性能参数优化

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:液压马达的性能参数很多。液压马达的排量表示出其工作容腔的大小。也就是说,排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。表4.1液压马达的启动机械效率由表4.1可知,多作用内曲线马达的启动性能最好,轴向柱塞马达、曲轴连杆马达和静压平衡马达居中,叶片马达较差,而齿轮马达最差。对某些液压马达,转速的提高还受到背压的限制。8)调速范围液压马达的调速范围用最高使用转速和最低稳定转速之比表示,即

液压马达的性能参数优化

液压马达的性能参数很多。下面介绍液压马达的主要性能参数。

1)排量流量和容积效率

习惯上,将马达的转轴每转一周,按几何尺寸计算所进入的液体容积,称为马达的排量V,有时称为几何排量、理论排量,即不考虑泄漏损失时的排量。

液压马达的排量表示出其工作容腔的大小。它是一个重要的参数,因液压马达在工作中输出的转矩大小是由负载转矩决定的。但是,推动同样大小的负载,工作容腔大的马达的压力要低于工作容腔小的马达的压力,因此,工作容腔的大小是液压马达工作能力的主要标志。也就是说,排量的大小是液压马达工作能力的重要标志。

根据液压动力元件的工作原理可知,马达转速n、理论流量qi与排量V之间的关系为

式中 qi——理论流量,m3/s或L/min;

   n——转速,r/min;

   V——排量,cm3/r。

由于存在泄漏,马达实际输入流量q大于理论输入流量,则

式中 Δq——液压泵泄漏量。

因此,液压马达的容积效率为

2)液压马达输出的理论转矩

根据排量的大小,可计算在给定压力下液压马达所能输出的转矩的大小,也可计算在给定的负载转矩下马达的工作压力的大小。当液压马达进油口、出油口之间的压力差为Δp,输入液压马达的流量为q,液压马达输出的理论转矩为Tt角速度为ω,如果不计损失,液压马达输入的液压功率应全部转化为液压马达输出的机械功率,即

又因ω=2πn,故液压马达的理论转矩为

式中 Δp——马达进出口之间的压力差。

3)液压马达的机械效率

因液压马达内部不可避免地存在各种摩擦,故实际输出的转矩T总要比理论转矩Tt小些,即

式中 ηm——液压马达的机械效率,%。

4)液压马达的启动机械效率ηmO

液压马达的启动机械效率是指液压马达由静止状态启动时,马达实际输出的转矩To与它在同一工作压差时的理论转矩Tt之比,即

液压马达的启动机械效率表示出其启动性能的指标。因为在同样的压力下,液压马达由静止到开始转动的启动状态的输出转矩要比运转中的转矩大,这给液压马达带载启动造成了困难,所以启动性能对液压马达是非常重要的。启动机械效率正好能反映其启动性能的高低。启动转矩降低的原因:一方面是在静止状态下的摩擦因数最大,在摩擦表面出现相对滑动后摩擦因数明显减小;另一方面也是最主要的方面,是因为液压马达静止状态润滑油膜被挤掉,基本上变成了干摩擦。一旦马达开始运动,随着润滑油膜的建立,摩擦阻力立即下降,并随滑动速度增大和油膜变厚而减小。(www.xing528.com)

在实际工作中,都希望启动性能好一些,即希望启动转矩和启动机械效率大一些。现将不同结构形式的液压马达的启动机械效率ηmo的大致数值列入表4.1中。

表4.1 液压马达的启动机械效率

由表4.1可知,多作用内曲线马达的启动性能最好,轴向柱塞马达、曲轴连杆马达和静压平衡马达居中,叶片马达较差,而齿轮马达最差。

5)液压马达的转速

液压马达的转速取决于供液的流量和液压马达本身的排量V,可计算为

式中 nt——理论转速,r/min。

由于液压马达内部有泄漏,并不是所有进入马达的液体都推动液压马达做功,一小部分因泄漏损失掉了。因此,液压马达的实际转速要比理论转速低一些,即

式中 n——液压马达的实际转速,r/min;

   ηV——液压马达的容积效率,%。

6)最低稳定转速

最低稳定转速是指液压马达在额定负载下,不出现爬行现象的最低转速。所谓爬行现象,就是当液压马达工作转速过低时,往往保持不了均匀的速度,进入时动时停的不稳定状态。

液压马达在低速时产生爬行现象的原因如下:

(1)摩擦力的大小不稳定

通常的摩擦力是随速度增大而增加的,而对静止和低速区域工作的马达内部的摩擦阻力,当工作速度增大时非但不增加,反而减少,形成了所谓“负特性”的阻力。另外,液压马达和负载是由液压油被压缩后压力升高而被推动的,因此,可用如图4.1(a)所示的物理模型表示低速区域液压马达的工作过程:以匀速v0推弹簧的一端(相当于高压下不可压缩的工作介质),使质量为m的物体(相当于马达和负载质量、转动惯量)克服“负特性”的摩擦阻力而运动。当物体静止或速度很低时阻力大,弹簧不断压缩,增加推力。只有等到弹簧压缩到其推力大于静摩擦力时,才开始运动。一旦物体开始运动,阻力突然减小,物体突然加速跃动,其结果又使弹簧的压缩量减少,推力减小,物体依靠惯性前移一段路程后停止下来,直到弹簧的移动又使弹簧压缩,推力增加,物体就再一次跃动为止,形成如图4.1(b)所示的时动时停的状态。对于液压马达来说,这就是爬行现象。

图4.1 液压马达爬行的物理模型

(2)泄漏量大小不稳定

液压马达的泄漏量不是每个瞬间都相同,它也随转子转动的相位角度变化作周期性波动。低速时进入马达的流量小,泄漏所占的比重就增大,泄漏量的不稳定就会明显地影响参与马达工作的流量数值,从而造成转速的波动。当马达在低速运转时,其转动部分及所带的负载表现的惯性较小,上述影响比较明显,因而出现爬行现象。

在实际工作中,一般都期望最低稳定转速越小越好。

7)最高使用转速

液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制,转速提高后,各运动副的磨损加剧,使用寿命降低,转速高则液压马达需要输入的流量就大。因此,各过流部分的流速相应增大,压力损失也随之增加,从而使机械效率降低。

对某些液压马达,转速的提高还受到背压的限制。例如,曲轴连杆式液压马达,转速提高时,回油背压必须显著增大才能保证连杆不会撞击曲轴表面,从而避免撞击现象。随着转速的提高,回油腔所需的背压值也应随之提高。但过分的提高背压,会使液压马达的效率明显下降。为使马达的效率不致过低,马达的转速不应太高。

8)调速范围

液压马达的调速范围用最高使用转速和最低稳定转速之比表示,即

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈