轴向柱塞液压马达效率的分析

　　液压马达具有无级调速、易于控制等优点,在机械传动装置特别是工程机械中得到广泛应用,而工程机械的液压驱动系统中液压马达是传动系统的关键部件,其传动效率直接影响整个系统驱动的性能,由于液压马达一般都存在背压(如液压马达的回油通过方向阀、回油节流调速等),因此对其在有背压情况下效率的变化进行深入分析和探讨,在工程实践中具有重要的意义。

　　1 斜轴式轴向柱塞液压马达的工作原理

　　斜轴式轴向柱塞液压马达因结构紧凑、耐高压、高速而获得广泛应用,其工作原理(见图1):进出口压力油作用于柱塞2,推力通过连杆1 (两端通过万向铰链结构或其他方式分别连接驱动板8和柱塞内壁)作用于驱动板,由于进出口压力油压差的存在决定了作用于驱动板转矩差的存在,从而使驱动板转动。依靠连杆与柱塞内壁接触,驱动板带动缸体3一起转动;通过驱动板和连杆带动柱塞往复运动,完成进油和出油过程^[1~2]。

　　2 不同背压下的效率分析

　　2.1 机械效率数学模型的建立

　　图2为斜轴式轴向柱塞液压马达受力图,为了减少输出脉动,液压马达的柱塞个数n多为奇数。因此连通于配流盘高压油的柱塞数分(n+1) /2和(n-1) /2 2种情况,可以通过θ_m(n个柱塞中与嵌入缸体最深的那个柱塞相连的连杆作用于驱动板处和驱动板中心连线与y轴的夹角)的值区分这2种情况。

　　对种情况下的瞬时转矩进行分析,得到各平均转矩。进出口压力油作用力经柱塞、连杆对输出轴产生的平均转矩^[1]

　　式中M_m—进出口压力油作用力经柱塞、连杆

　　输出轴产生的瞬间转矩, N.m

　　A—柱塞面积, m²

　　r₀—柱塞缸内液压力传递到驱动板的F1、

　　F₂作用半径, m

　　B—柱塞缸组倾斜角, (b)

　　p₁—液压马达进口压力, MPa

　　p₂—液压马达出口压力(背压), MPa

　　Δp—压差, MPa,Δp=p₁-p₂

　　q—液压马达排量, mL/r

　　轴承径向力产生的摩擦力对输出轴产生的平均摩擦转矩

　　式中M₁—轴承径向力产生的摩擦力对输出轴产生的瞬间摩擦转矩, N.m

　　μ₁—摩擦力f1作用面的摩擦因数

　　μ₁—摩擦力f1作用半径, m

　　轴承轴向推力产生的摩擦力对输出轴产生的平均摩擦转矩