多泵多马达传动系统中输出转速的理论分析

　　1 引言

　　随着液压传动技术的应用越来越广泛, 液压设备和元件的发展越来越迅速, 对液压泵的流量和压力,马达的转矩和转速, 元件的噪声、效率、寿命、抗冲击性、比功率、控制方式等各方面的要求也越来越高.国内外大多数研究人员都是在已有泵和马达工作原理的基础上从提高性能指标, 改善各部件的材料、密封、润滑条件等方面进行研究, 从而提高其实际使用寿命; 还有一部分研究人员是在马达工作原理不变的情况下改变部分摩擦副的材料, 以提高马达的性能和使用寿命, 或应用于特殊行业[1~4]. 而在泵和马达工作原理上进行深入研究的人较少.

　　目前广泛应用在各种行业中的液压传动系统均是由单泵(一个壳体内一个转子对应一个定子形成的一个泵)和单马达(一个壳体内一个转子对应一个定子形成的一个马达)[5, 6], 这种传动系统在实际的应用中存在着一定的不足.

　　1）. 当一个系统需要多个不同定流量时, 就需要用多个定量泵来实现, 而用一个定量泵就不能实现.

　　2）. 当一个系统需要两个以上变流量时, 就必须用两个以上变量泵来实现, 由一个变量泵就不能完成任务.

　　3）. 当两个以上不同压力系统同时用一个泵作能源时, 就必须使用减压阀, (减压阀是一个浪费能源的元件, 减压阀全部能量不做功, 而以热的形式体现到液压油中, 不但浪费了能源, 而且提高了油温, 加快液压系统的泄漏、磨损, 降低了液压系统的效率和使用寿命. 它只是为一个泵供应多个不同压力系统而设计的元件).

　　4）. 当必须多个执行机构需要在不同压力, 不同流量下同步时, 单泵本身就不能实现, 特别是奇数不同缸径同步时, 就更不易实现了.

　　5）. 当实际工况需要马达有多个定扭矩和定转速时, 现有的定量马达是不能实现的.

　　综上所述, 目前广泛应用的液压传动在实际中存在一些不易解决的难题, 开发新型的液压元件和传动, 是解决实际需求的方法之一. 双定子马达(泵),的试验成功, 为多泵(一个壳体内可以实现多个泵同时存在)多马达(一个壳体内可以实现多个马达同时存在)液压系统的研究提供了条件, 本文定义了多泵多马达传动系统, 规定了元件的职能符号的表示方法, 在回顾双定子泵(马达)原理的基础上, 以单作用定量多泵多马达传动系统为例, 对其各种连接方式下马达的转速输出特点进行了详细的理论研究.

　　2 多泵多马达传动的定义

　　在自然科学基金的支持下, 课题组试验成功了中国发明专利技术等宽曲线双定子泵(马达). 该泵(马达)作为泵使用时, 在一个壳体内形成了多个泵,这种泵将几个泵制作在一个壳体内形成了不同于过去液压元件中将几个泵装在一个壳体内的结构, 过去几个泵装在一个壳体内, 是有几个泵就有几个定子和几个转子, 而这里所说的多泵是不管有几个泵只要一个转子(或一个定子)对应两个定子(或两个转子), 所形成的多泵, 特点是体积小、重量轻, 结构简单, 比功率大, 可以有多个不同流量的输出, 我们称之为一体多泵.作为马达使用时, 在一个壳体内可实现多个马达, 可以有多个不同输入, 可形成多速马达和差动马达, 我们称之为一体多马达.