串联马达承载力分析

　　在钻孔机械上经常采用双马达 - 减速器方式驱动回转机构工作，通过改变两马达的联接关系来达到调整速度及转矩的目的。具体连接方式一般是两同型号定量马达分别驱动减速器中的两个小齿轮，两个小齿轮同时与大齿轮啮合，把动力传递到大齿轮上，从而输出转矩和转速；通过液压回路中的换向阀调整两马达之间的联接关系，图1 为串联马达与减速器齿轮联接关系示意图。由于这种调速方式只需采用定量马达，从而节省成本，同时调整方便，因此获得了比较广泛的应用。

　　采用该种调速方式时，当两马达并联时，获得低速大转矩；而串联时，获得高速小转矩。一般认为：在串、并联两种工况下，两马达承载力都是基本相同的，往往也按照这种思路进行设计计算。那么，事实是否如此呢？本文结合实例通过仿真分析和试验研究对串联工况下两马达的承载力进行分析。

　　1 系统工作原理

　　图 2 为 FW- 150 型钻机回转系统的液压原理图，该系统采用的是双马达 - 减速器驱动方式，通过改变两马达的联接关系进行调速。图 2 中，液压泵 2通过换向阀 5、6 向液压马达 7、8 提供压力油，换向阀 5 左、右位接通时，分别实现两马达正、反转，两马达输出轴分别驱动减速器中的两个小齿轮转动，两个小齿轮共同驱动大齿轮转动，从而输出旋转运动，实现正、反转。换向阀 6 中、右位接通时，分别实现两马达的串、并联，进而改变输出转速和转矩。

　　2 仿真分析

　　针对两马达串联工况，应用 Amesim软件进行动态特性仿真分析，系统仿真模型见图 3。图 3 中，阀 1为调整串、并联关系的换向阀；阀 2 为主换向阀，用来实现正反转及停止。完成系统仿真图以后，选定系统元件模型并进行参数设定，其中通过控制信号的设定，使阀 1 在仿真时间内始终处于中位，即两马达为串联关系；当阀 2 由中位切换到右位，对系统进行仿真，得出两马达输出转矩动态响应曲线如图 4。

　　图 4 为在给定负载后，系统在阶跃输入下，两马达输出转矩动态响应曲线，从图中可以看出：马达 1的输出转矩最初有一个振荡，峰值较大，说明在换向转动瞬间，为克服负载，需要较大的输出转矩，之后，其输出转矩下降；而马达2的输出转矩则比较平稳地上升。大约经历 0.12 s 后，系统达到稳定状态，此时，马达 1 只输出很小的转矩，而马达 2 输出较大转矩；说明串联工况下，主要靠马达 2 克服负载，即压力油后流经的马达承受负载。改变负载进行仿真，得出的结论是一致的。

　　3 动态特性试验