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单作用式径向柱塞马达的工作原理

时间:2019-11-23 18:42:28  来源:  作者:  浏览量: 20
简介: 单作用式径向柱塞马达的工作原理 由于目前已有的径向柱塞马达主要有两大类,即单作用式和多作用式,故以下分别介绍它们的工作原理。 (1)单作用式径向柱塞马达的工作

 单作用式径向柱塞马达的工作原理

    由于目前已有的径向柱塞马达主要有两大类,即单作用式和多作用式,故以下分别介绍它们的工作原理。

    (1)单作用式径向柱塞马达的工作原理  如图O所示,曲轴连杆式径向柱塞马达沿壳体1的圆周放射状均匀布置了五个(或七个)缸,缸中的柱塞2通过球铰与连杆3相连接,连杆端部与曲轴4的偏心轮(偏心轮的圆心为O1,曲轴旋转中心为O,两者的偏心距为e)相接触,曲轴的一端为输出轴,另一端则通过十字联轴器与配流轴5连接。配流轴上“隔墙”两侧分别为进油腔和排油腔。

    来自油源的高压油进人马达进油腔后,通过壳体的槽①、②、③引入相应的柱塞缸①、②、③中。高压油产生的液压力P作用于柱塞顶部,并通过连杆传递到曲轴的偏心轮上。例如柱塞缸②作用于偏心轮上的力为N,这个力的方向沿着连杆的中心线,指向偏心轮的中心O1。作用力N可分解为法向力Ff(作用线与连心线001重合)和切向力F。切向力F对于曲轴的旋转中心0产生转矩,使曲轴绕中心线0逆时针旋转。柱塞缸①和③也与此相似,只是它们相对于主轴的位置不同,所以产生转矩的大小与缸②不同。曲轴旋转的总转矩,等于与高压腔相通的柱塞缸(在图O所示情况下为①、②和③)所产生的转矩之和。曲轴旋转时,缸①、②、③的容积增大,④、⑤的容积变小,油液通过壳体油道④、⑤经配流轴5的排油腔排出。

     当配流轴与曲轴同步旋转转过一个角度后,配流轴“隔墙”封闭了油道③,此时缸③与高、低压腔均不相通,缸①和②通高压油,使马达产生转矩,缸④和⑤排油。由于配流轴随曲轴一起旋转,进油腔和排油腔分别依次地与各个柱塞接通,从而保证曲轴连续旋转。一转中每个柱塞往复进油和排油一次。其他单作用式马达的工作原理与此大同小异。

单作用式径向柱塞马达的工作原理应注意以下要点。

①变量及固定方式  将马达进、排油口交换后,可实现马达的反转。若将偏心环与马达的输出轴分开,并采取措施使偏心距可以调节,即能达到改变马达排量的目的,就制成了变量马达。

②固定方式  O所示马达为壳体固定,故又称为轴转马达;若将曲轴固定,则可制成壳转马达。壳转马达特别适宜安装在卷扬滚筒中应用,或安装在车辆的车轮轮毂上直接驱动车轮,成为车轮马达。

③配流副  O所示马达为轴配流。由于配流轴的一侧为高压腔,另一侧为低压腔,故配流轴工作过程受到很大的径向力,此径向力将配流轴推向一侧,而使另一侧间隙加大,造成滑动表面的磨损和泄漏量的增加,致使效率下降。为此,常采取开设对称平衡油槽的措施以平衡径向力。如图P所示为采用密封环密封的静压平衡配流轴,正中的C-C窗孔是配流窗孔,B-BD-D上的环形槽分别是进油和回油窗孔,A-AE-E是静压平衡半圆环形槽。假定各密封环分别放置在密封带的正中。若进、出油方向如图P中箭头所示,各孔标有符号P的都是高压腔,标有符号T的都是低压腔。可见, B-BD-D圆周方向的压力都相同,没有径向力产生;C-C窗孔剖面的上腔与进油口相通,是高压侧,下腔与回油口相通,是低压侧,因此使配流轴受到很大的径向力。为了平衡这个径向力,在配流轴两端设置半圆环形平衡油槽A-AE-E,使其上腔通高压油,为了减小泄漏,各腔之间设有密封环。为了保证上、下两侧静压平衡,配油窗口和平衡油槽的相关尺寸应满足如下关系式:

                            a+e=2(b+c)                      (5-4)

式中a——配流窗口宽度;

b——平衡油槽的密封带宽度;

c——平衡油槽宽度;

e——配流窗口的密封带宽度。

这种静压平衡的配流轴,由于径向力得到平衡,所以摩擦力很小,提高了机械效率,同时缩小了配流轴与配流套的径向间隙,减小了泄漏,提高了容积效率。在正常工作范围内,总效率在85%90%之间。

Q所示为曲轴连杆液压马达的端面配流结构。曲轴13通过方形头12带动配流盘4与压盘2同步旋转,转动中实现配流。启动或空载运转时靠片弹簧(碟形弹簧)3使配流盘和压盘贴紧缸体11与端盖,设计时保证贴紧力大于配流盘与缸体间的分离力,工作时由液压实现贴紧。但这一结构因分离力与贴紧力不重合而使配流盘存在倾侧力矩。通过采用静压平衡结构设计,可使端面配流副实现理论上完全平衡。

应当指出,为了提高液压马达的可靠性和性能,使其结构更加紧凑,目前国内外的发展趋势之一是采用端面配流副。

④连杆副  除了配流副外,曲轴连杆液压马达的性能在很大程度上取决于连杆运动副。连杆球铰副的典型结构如图R所示。它由连杆4的球头与柱塞2的球窝,连杆滑块5的底部与曲轴(偏心轮)6两对摩擦副组成。连杆滑块底部与曲轴(偏心轮)间早期为金属接触,滑块底部浇铸耐磨合金,以减小摩擦力。有的马达曲轴(偏心轮)上装有滚子轴承,用滚动摩擦替代滑块底部与偏心轮间的滑动摩擦;目前多数马达在该处设计成静压平衡或静压支承。滑块底部设置油室,压力油通过连杆中心阻尼器进入底部油室。工作中滑块不浮起,油室中液体压力平衡大部分柱塞推力,并使摩擦副得到良好润滑。

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