双作用多泵多马达传动中马达输出转矩分析

　　0　引言

　　近年来,液压行业对液压泵的流量和压力、马达的转矩和转速,以及噪声、效率、寿命、抗冲击性、比功率、控制方式等各方面性能的要求越来越高。液压传动由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术、摩擦磨损技术及新工艺、新材料等而取得了新的发展,使液压系统和元件的技术水平有很大提高[1]。同时,随着对节能、环保要求的提高,新型传动介质如纯水和生物可降解液压油的研究也逐渐深入[2]。而在泵和马达基本结构的创新上进行深入研究的人员较少[3]。

　　目前,广泛应用在各种机械行业中的马达是单马达(一个壳体内一个转子对应一个定子形成的一个马达)[4-5],这种马达在实际应用中存在一定的不足,如当实际工况需要马达有多个定扭矩时,现有的定量马达不能做到这一点。开发新型结构的液压元件是解决实际需求的有效途径之一。

　　1　双定子多泵/多马达的结构和工作原理

　　以双作用双滚柱连杆型多泵/多马达(图1)为例说明双定子泵(马达)的结构和工作原理。这种新型结构既可以作为泵使用,又可以作为马达使用,为简化说明,这里假定作为马达使用。

　　这种双定子马达的基本结构是:在一个壳体内设计了一个转子7、两个定子(外定子6和内定子8),转子7与外定子6、滚柱滑块组(外滚柱1、滑块2和内滚柱3)、配流装置、侧板组成两个外马达;转子7与内定子8、滚柱滑块组(外滚柱1、滑块2和内滚柱3)、配流装置、侧板组成两个内马达。它与同作用数、同体积的中低压单定子马达相比,在一个壳体内多出两个吸油区、两个压油区,从而大大提高了马达的排量。同时,内外马达相互独立,可分别单独工作。马达工作时各运动副处于完全润滑状态,其内外滚柱和内外定子以及连杆之间是滚动摩擦,提高了马达的机械效率和使用寿命。同时,内定子8的外侧曲线与外定子6的内侧曲线为相似曲线,且两曲线之间距离为等宽。滚柱1、3相对于定子曲线没有相对运动,因此,无需回程弹簧等零部件。两个内马达进高压油的区域径向相对分布,出低压油的区域也径向相对分布。同理,外马达两个出低压油和两个进高压油的区域也分别相对分布,因此双作用双定子马达实现了径向力平衡[6]。

　　作为泵使用时,在泵体上共有四个吸油口、四个出油口,它们可以单独输出,也可以组合输出,且输出的流量成比例[6-7],可实现一个泵驱动一个液压系统中多个相同或不同流量的执行元件同步运动[3]。

　　双滚柱连杆结构可设计成滑块型、单滚柱型、双滚柱型和同心圆叶片型等其他结构形式。这种双定子结构可制成等宽曲线双定子泵(马达)、双转子马达、力偶泵(马达)、轴向滑块双定子泵(马达)、异型柱塞泵(马达)、双定子凸轮转子泵(马达)等多种新型的泵或马达。当改变内外定子的曲线形状时,可形成单作用、双作用、三作用、四作用甚至多作用等不同作用数类型的马达(泵)[7-9]。