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液压马达里面的配流轴

时间:2019-11-24 17:40:22  来源:  编辑:  浏览量: 38
概况: 随着配流轴的转动,平衡油槽处的压力分布也将发生与配流窗孔处完全对称的改变,两者同步变化。所以配流轴在马达整个转动过程中始终处于浮动液压力完全平衡状态,即实现

          随着配流轴的转动,平衡油槽处的压力分布也将发生与配流窗孔处完全对称的改变,两者同步变化。所以配流轴在马达整个转动过程中始终处于浮动液压力完全平衡状态,即实现了配流轴的静压平衡。
          这样,配油体中的配流孔与配流轴均加工成等径通孔(见图1),工艺简单,利于保证加工精度。 静压平衡式配流轴的径向配合间隙,根据其尺寸大小,常温下一般取为0. 025~0.055mm,减少了泄漏,提高了容积效率。 
         活塞环密封的结构
         配流轴与配流体沿轴向各槽孔间,过去采用传统的O形橡胶密封圈’作为有旋转的动密封,摩擦阻力特别是静摩擦阻力很大,密封圈易磨损,工作不可靠,寿命短。
        CLJM型马达的配流轴和活塞的槽环现在均改用活塞环密封结构,活塞环由铸铁,高强度铸铁,聚四氟乙烯或尼龙66制作。聚四氟乙烯或尼龙等配以石墨等添加剂’可降低摩擦系数,减少磨损。
          活塞环密封的液压马达,具有较高的容积效率(ηv=0.96—0.98左右)。考虑环的受热膨胀,铸铁活塞环装配压缩时的开口间隙δ=0.15—0.25mm。聚四氟乙烯活塞环开口间隙δ=1.3~2.5mm。活塞环应有一定弹力,活塞环压缩到间隙为0.15mm时的弹力为30~50N,以满足马达启动时的封油要求。 
                                             

                                                                                                                                                                【图1密封环工作图】
          配流轴上密封环受压力油作用,贴紧孔壁和侧壁,对高、低压腔起密封作用,只在密封环开口间隙处泄漏(见图1)。 设孔壁对密封环的摩擦力矩为M1,槽的侧壁对密封环的摩擦力矩为M2,即
M1=2πr1bpfr2 (2-11) M2=2πpf(r2^3-r1^3)/3 (2-12)
式中:r1——密封环内半径;
r2——密封环外半径;
b——密封环宽度;
f——孔壁或槽的侧壁对密封环的摩擦系数,在润滑良好的情况下,f=0.01~0.05,由密封环材料及摩擦副加工表面质量而定。
          马达运转时,应使密封环压在孔壁上不动,运转时,旋转运动副当发生在配流轴的环槽侧壁与相对密封环的侧面上。若密封环随配流轴转动,则配流缸壁很快会磨出凹槽而破坏密封作用,因此,在设计时要根据M1>M2的要求确定密封环的内半径r1,并校核环内侧壁与密封环的接触比压。 密封环两侧面平行度之差为0.O1mm,端面与内、外圆柱面垂直度允差为0.O1mm。
          3.连杆底部滑块与曲轴运动副的结构
          连杆底部滑块浇有厚度小于1mm的巴氏合金的曲轴瓦,籍此提高耐磨性能。老结构的连杆中无油孔,靠壳体内油液润滑。后来改进的结构中,连杆中心钻有通往底部的小油孔,并在底部开设油沟,压力油进入底部圆柱面,使滑块和偏心轮相对运动时有良好的润滑。但是,由于接触比压大,工作中存在较大的pv值,所以底部巴氏合金容易磨损,甚至过热而出现与偏心轮的咬伤,卡环使滑块紧贴在偏心轮上。
           这种靠油孔润滑的结构,工作中存在较大的摩擦损失,马达机械效率较低,起动扭矩效率通常只有0.8左右,并严重影响马达的低速稳定性(nmin≥10r/min)。
          其后改进的连杆滑块底部与盐轴运动副间设计成静压平衡结构,即在柱塞和连杆中心钻一管孔,内装固定阻尼器,滑块底部设置油腔,而不是油槽,高压油通过中心阻尼器进入底部油腔。油腔面积与柱塞面积比常取0. 8~0. 85左右,因此,滑块并不浮起,工作过程中,油腔中的液压力起减少接触比压作用,实现静压平衡,并使摩擦副得到良好的润滑。由于摩擦功损失和发热减小,马达的机械效率,起动扭矩效率得到提高,接触面磨损减小。
          CLJM型马达的连杆曲轴运动副间现已设计成静压支承结构(见图2 (a)所示,它的特点是增大了油腔面积,使油腔作用面积与柱塞面积的面积比达到1.05~1.2。
          当压力为p中的动力油经柱塞端部的小孔导入连杆(见图2(b)),经连杆中心的固定阻力器Rf降压后进入连杆底部的矩形油腔,再经连杆轴瓦与曲轴间的间隙孔,二次降压后流出。 如图2 (c)所示,连杆底部的静压力呈梯形台分布状态,矩形油腔产生的总反力W与压紧力Ps平衡并通过油膜传递给曲轴而使连杆浮起,运动副金属材料间没有直接接触和摩擦,液压油起着静压轴承的支承作用。
          当马达负荷加载,压紧力大于总支承反力时,油膜厚度h减小,h的减小又使得Ps增高,因而总压力也随之增高,直至与变化后的压紧力达到平衡。 
                                                        
                                                                                                                                                                   【图2静压支承结构】 
            静压支承的运动副,因减少了摩擦功耗。机械效率和启动机械效率得到提高,从而也提高了马达的工作压力(20MPa以上)及转速,特别是低速稳定性改善。使马达可在小于或等于5r/min工况下平稳运行。
            静压支承结构虽然增加了泄漏,使容积效率有所降低,但马达的总体综合性能却得到了提高。
            4.连杆球头与活塞间球铰副的结构
           连杆两头承受着柱塞全部的作用力,但连杆球头部接触面积远远小于连杆底部滑块轴瓦面积,所以,该球铰副具有很大的接触比压。
            为了提高马达工作压力和转速,CLJM型马达在设计中增大球头直径’将原来斯达法马达的球头直径与柱塞直径比do/d=0.53~0.55提高到do/d=0.57~0.65。CLJM-E3.15型马达的球头直径增大至Φ65mm,do/d=0.65。从而有效地降低了此处的接触比压。
            在材料选用和工艺措施上,CLJM型马达的连杆球头多采用优质低合金渗碳钢如20CrMri,表面渗碳淬火后,硬度为HRC58- 62。球头研磨和抛光后,表面粗糙度在Ra0. 2~0.1μm。
高强度铸铁制成的活塞,其球窝部的几何形位尺寸精度在严格保证的条件下,进行了气体软氮化处理,氮化后,洛氏硬度可达HRC58~65,研磨后表面粗糙度不低于Ra0.2μm,以降低运动副中的摩擦力。 球铰副通过上述两方面措施后,许用接触比压提高到120MPa左右,从根本上消除了原先的咬伤及磨损现象。
            5.抱环结构
          五只连杆与曲轴颈抱合后,连杆两端均从背缘将其箍住的抱环,原先为两体式,即一只凹盘扣入连杆背缘后,再在曲轴颈上压入轴用弹性挡圈(见图2-4),改用了一体的抱环(见图3)。经多年实践,除安全可靠外,也利于减少不平衡的惯性力,提高马达的稳定性,同时,每台减少两只零件,降低制造成本。

 

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