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引言
启动性能是液压马达的重要特性 , 世界各国
论分析和实验方法研究, 研究结果各不相同 , 原因 是对马达启动过程的模拟方法不同。实验和工程 测试表明 , 液达马达启动的物理过程是 , 输入的压 力能使马达产生理论瞬时扭矩, 在此扭矩作用下
学者从不同角度对液压马达的启动性能进行了理
收稿日期 : 2007 ) 11 ) 22
当输入压差 $p 为常数时, 马达的瞬时理论 扭矩决定于瞬时排量是否脉动 , 若 V s ( 5) 为常数, 则扭矩无脉动 , 当 V s ( 5 ) 脉动较大时, 瞬时理论扭 矩变化也较大, 马达轴停留的相位角不同则输出
# 2930 # 图1 理论瞬时扭矩 Mt 与轴相位角 5 的关系曲 线
低速大扭矩液压马达启动特性探讨 ) ) ) 席景翠
2b $p A e M p 4 = k2 2 k3 f 40 Pe k 2 = d2 / d k3 = b1 / d 式中 , d 2 为转阀直径 ; b1 为隔墙在圆周方向的宽度 ; b 为转 图2 液压马 达柱塞运动学简图 阀配油窗口轴向宽度。 ( 9)
2. 1
连杆底面 ) 偏心轮外圆摩擦副的摩擦扭矩 当连杆按静压支承设计时, 作用于偏心轮表
M t = $p V s ( 5 ) = $p V s ( 5) =
i= 1
5 = B + A和 5 = 3 B- A时 , 2 2
k sin 2 A M t, max = $ pA e( cos A + 1 ) 2sinB /2 4co sB k A = arctan ( 1 2 P 2Z ) P cos Z sin
传动轴和滚动轴承之间的摩擦为滚动摩擦, 摩擦扭矩很小 , 可以忽略不计。 与压差有关的总的摩擦损失扭矩为
Mp = M p 1 + M p 2 + M p 3 + M p 4
低速大扭矩液压马达启动特性探讨 ) ) ) 席景翠
安高成 王明智
低速大扭矩液压马达启动特性探讨
席景翠 安高成 王明智
太原科技大学, 太原, 030024
摘要 : 阐述了液压马达内部摩擦副微小滑动模拟启动过程的概念 , 对影响液压马达启动性能的理论 瞬时扭矩和摩擦扭矩损失大小进行了探讨, 并针对 2SJM D ) 100 型液压马达给出了量化的计算公式和 新的 、 简便易行的/ 锁紧弹性轴0 实验方法和实验数据。 关键词: 内部摩擦副 ; 瞬时扭矩 ; 启动扭矩 ; 摩擦扭矩损失 中图分类号 : T H 1371 51 文章编号 : 1004 ) 132X( 2008) 24 ) 2929 ) 05
1 启动扭矩和理论瞬时扭矩及液压马达 启动特性分析
1. 1 启动扭矩 启动扭矩是指马达在油压作用下 , 从静止状 态传动轴产生微转角 , 到马达内部摩擦副的摩擦 特性充分建立后传动轴产生的实际输出扭矩[ 1] 。 马达处于启动状态的动力学特征是: 角速度 X U 0, 运动件惯性力为零 , 摩擦为静摩擦, 黏性摩擦损 失扭矩为零, 密封件 ( 或弹性元件) 的初始预紧力 产生的摩擦扭矩损失小于 1% , 可忽略不计。 影响 启动扭矩的主要因素是理论瞬时扭矩的脉动和同 压差有关的摩擦扭矩损失 , 即
# 2929 #
中国机械工程第 19 卷第 24 期 2008 年 12 月下半月
马达内部的各摩擦副产生相对运动的微位移 ( 几 十微米) , 并使摩擦副内部的摩擦得以充分建立, 产生稳定的摩擦扭矩 ; 理论瞬时扭矩和摩擦扭矩 损失之差即启动扭矩是驱动外负载工作时启动状 态的输出扭矩。马达完成启动的物理过程时间很 短, 因此, 将启动过程看作是微观的物理过程更符 合马达的实际启动工作状态。
M 0 = M t - Mp = M t ( 1 Mt ( 1 - K p ) = M t( 1K p = Mp = Mt Mp ) = Mt
为偏心轮半径 , l 为连杆长度。 理论瞬时启动扭矩为
M t = $p V s ( 5 ) = $p A si ( 5 ) = e( 1 - co s 5 i + M t = $p A e(
5 = B时 ,
M t = $p A e (
当理论瞬时扭矩有较大脉动时 , 启动前马达 轴停留的相位角不同则产生的理论扭矩不同, 这 将直接影响启动扭矩的大小 ; K p 同马达的结构型 式、 结构参数和静摩擦特性相关, 减小 K p 的数值 有利于提高启动扭矩、 改善启动特性。 1. 2 理论瞬时启动扭矩 理论瞬时启动扭矩是指没有能量损失条件下 马达的输出扭矩 , 它是马达自身的固有特性, 即
Mp 3 = 1 1 022$pA ef
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副包括柱塞 ) 缸体孔, 连杆球 ) 柱塞球窝, 连杆 底面 ) 偏心轮外圆 , 配油转阀 ) 阀体孔 , 曲轴 ) 滚动轴承 , 如图 2 所示。 在启动状态时 X = 0, 各摩 擦副不可能建立充分的油膜润滑而属于半干摩擦 状态 , 而且要克服静摩擦启动必然要求摩擦力较 大, 特别是滑动摩擦副的摩擦扭矩损失不可忽略。
cos H
- sin H 0 R( Z, H ) = sin H 0 1 T( a 0 , b0 , c 0 ) = 0 0 0 0 1 0 0
co s H - sin H 0 co s H 0
从而可很容易地得到各个轮腿转杆各端点的运动 学正解。
参考文献 : [ 1] 蔡则苏 , 洪炳 , 吕 德生 . H IT 1 型月 球车 的运 动学 分
根据相邻的坐标变换公式有
1 R( X , H ) = 0 0 R( Y , H ) = 0 0 0 [ 2] cos H sin H sin H cos H 0 1 sin H 0 cos H 0 1 0 0 1 0 a0 b0 c0 1 [ 6] [ 5] [ 3] [ 4]
析 [ J] . 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 , 2003, 35( 9 ) : 1098 1101. 蔡则苏 , 洪 炳熔 , 刘 玉强 , 等 . 基于 虚拟 样机 的月 球 探测机器人运动学 建模 [ J] . 哈尔 滨工 业大学 学报 , 2004, 36( 2) : 209 -214. 邱支振 . 动物运动仿生 的反思 与出路 [ J] . 安徽工 业 大学学报 , 2005, 22( 2) : 104 - 107. 王沫楠 , 王 立权 , 孟 庆鑫 , 等 . 两栖 仿生 机器 蟹行 走 过程运动学研究 [ J] . 哈尔滨工程大学学 报 , 2003, 24 ( 2) : 179 - 183. 陈学东 , 孙 翊 , 贾文川 . 多 足步行机 器人运 动规划 与 控制 [ M ] . 武汉 : 华中科技大学出版社 , 2006. 熊 有 伦. 机 器 人 学 [ M ] . 北 京: 机 械 工 业 出 版 社, 1993. ( 编辑 何成根 )
对于 Z = 5 , k 1 = 0 1 2 的曲柄连杆马达 , 按上 述公式可求得 M t 随轴相位角 5 的变化规律及数 值, 如图 1 所示。 马达轴在启动前停留的相位角 5 不同 , 相应的理论启动扭矩亦不同, 并以 B= P/ 5
E
n
dA i d5
( 2)
i= 1
E
n
dA i d5
式中 , 5 为相位角 ; $p 为 马达压差 ; A i 为处于 高压区的 某 个密封 容 积 ; n 为 处 于 高 压 区 的 柱 塞 数 ; V s ( 5 ) 为 瞬 时 排量。
Study on Starting Performance for High- torque Low- speed Hydraulic Motors Xi Jingcui An Gaocheng Wang Mingzhi T aiyuan U niv ersit y o f Science and T echnolo gy, T aiyuan, 030024 Abstract: T he concept o f t he sim ulat ion st ar tup process w it h micro gliding st at es f or t he f rict ion pairs of hydraulic m ot or w as put fo rw ar ds, t he mag nit ude o f t heo ret ical inst ant aneous t or que and the losses of f rict ion t orque w ere also discussed, w hich aff ect ed st art up perf orm ance of t he hydraulic mot or. For t he 2SJM D- 100 hydraulic mo to r t he quant itat ive calculat ion f ormula, a new and sim ple ex periment al met ho d and dat a w it h / locking elast ic shaf t0 w ere g iven. Key words: inner f rict ion pair; inst antaneo us t orque; start ing to rque; loss of frictional t or que
i= 1
E
n
dsi ( 5 ) d5
1 k sin 2 5 i ) 2 1
i= 1
E sin 5
A =
n
i
+ 1 k1 sin2 5 ) 2 i= 1
E
n
( 3)
Pd 2 4
式中 , A 为柱塞面积。
当柱塞数为奇数时 , 处于高压区的柱塞数分 别为 : 当 0 [ 5 [ B时 , n = Z + 1; 当 B [ 5 [ 2B 2 时, n = Z - 1, 其中 B= P。 2 Z 由式 ( 3) 经运算后可得