液壓馬達里面的配流軸
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          隨著配流軸的轉動,平衡油槽處的壓力分布也將發生與配流窗孔處完全對稱的改變,兩者同步變化。所以配流軸在馬達整個轉動過程中始終處于浮動液壓力完全平衡狀態,即實現了配流軸的靜壓平衡。
          這樣,配油體中的配流孔與配流軸均加工成等徑通孔(見圖1),工藝簡單,利于保證加工精度。 靜壓平衡式配流軸的徑向配合間隙,根據其尺寸大小,常溫下一般取為0. 025~0.055mm,減少了泄漏,提高了容積效率。 
         活塞環密封的結構
         配流軸與配流體沿軸向各槽孔間,過去采用傳統的O形橡膠密封圈’作為有旋轉的動密封,摩擦阻力特別是靜摩擦阻力很大,密封圈易磨損,工作不可靠,壽命短。
        CLJM型馬達的配流軸和活塞的槽環現在均改用活塞環密封結構,活塞環由鑄鐵,高強度鑄鐵,聚四氟乙烯或尼龍66制作。聚四氟乙烯或尼龍等配以石墨等添加劑’可降低摩擦系數,減少磨損。
          活塞環密封的火影忍者博人传日语中字,具有較高的容積效率(ηv=0.96—0.98左右)??悸腔返氖莧擾蛘?,鑄鐵活塞環裝配壓縮時的開口間隙δ=0.15—0.25mm。聚四氟乙烯活塞環開口間隙δ=1.3~2.5mm?;釗酚τ幸歡ǖ?,活塞環壓縮到間隙為0.15mm時的彈力為30~50N,以滿足馬達啟動時的封油要求。 
                                             

                                                                                                                                                                【圖1密封環工作圖】
          配流軸上密封環受壓力油作用,貼緊孔壁和側壁,對高、低壓腔起密封作用,只在密封環開口間隙處泄漏(見圖1)。 設孔壁對密封環的摩擦力矩為M1,槽的側壁對密封環的摩擦力矩為M2,即
M1=2πr1bpfr2 (2-11) M2=2πpf(r2^3-r1^3)/3 (2-12)
式中:r1——密封環內半徑;
r2——密封環外半徑;
b——密封環寬度;
f——孔壁或槽的側壁對密封環的摩擦系數,在潤滑良好的情況下,f=0.01~0.05,由密封環材料及摩擦副加工表面質量而定。
          馬達運轉時,應使密封環壓在孔壁上不動,運轉時,旋轉運動副當發生在配流軸的環槽側壁與相對密封環的側面上。若密封環隨配流軸轉動,則配流缸壁很快會磨出凹槽而破壞密封作用,因此,在設計時要根據M1>M2的要求確定密封環的內半徑r1,并校核環內側壁與密封環的接觸比壓。 密封環兩側面平行度之差為0.O1mm,端面與內、外圓柱面垂直度允差為0.O1mm。
          3.連桿底部滑塊與曲軸運動副的結構
          連桿底部滑塊澆有厚度小于1mm的巴氏合金的曲軸瓦,籍此提高耐磨性能。老結構的連桿中無油孔,靠殼體內油液潤滑。后來改進的結構中,連桿中心鉆有通往底部的小油孔,并在底部開設油溝,壓力油進入底部圓柱面,使滑塊和偏心輪相對運動時有良好的潤滑。但是,由于接觸比壓大,工作中存在較大的pv值,所以底部巴氏合金容易磨損,甚至過熱而出現與偏心輪的咬傷,卡環使滑塊緊貼在偏心輪上。
           這種靠油孔潤滑的結構,工作中存在較大的摩擦損失,馬達機械效率較低,起動扭矩效率通常只有0.8左右,并嚴重影響馬達的低速穩定性(nmin≥10r/min)。
          其后改進的連桿滑塊底部與鹽軸運動副間設計成靜壓平衡結構,即在柱塞和連桿中心鉆一管孔,內裝固定阻尼器,滑塊底部設置油腔,而不是油槽,高壓油通過中心阻尼器進入底部油腔。油腔面積與柱塞面積比常取0. 8~0. 85左右,因此,滑塊并不浮起,工作過程中,油腔中的液壓力起減少接觸比壓作用,實現靜壓平衡,并使摩擦副得到良好的潤滑。由于摩擦功損失和發熱減小,馬達的機械效率,起動扭矩效率得到提高,接觸面磨損減小。
          CLJM型馬達的連桿曲軸運動副間現已設計成靜壓支承結構(見圖2 (a)所示,它的特點是增大了油腔面積,使油腔作用面積與柱塞面積的面積比達到1.05~1.2。
          當壓力為p中的動力油經柱塞端部的小孔導入連桿(見圖2(b)),經連桿中心的固定阻力器Rf降壓后進入連桿底部的矩形油腔,再經連桿軸瓦與曲軸間的間隙孔,二次降壓后流出。 如圖2 (c)所示,連桿底部的靜壓力呈梯形臺分布狀態,矩形油腔產生的總反力W與壓緊力Ps平衡并通過油膜傳遞給曲軸而使連桿浮起,運動副金屬材料間沒有直接接觸和摩擦,液壓油起著靜壓軸承的支承作用。
          當馬達負荷加載,壓緊力大于總支承反力時,油膜厚度h減小,h的減小又使得Ps增高,因而總壓力也隨之增高,直至與變化后的壓緊力達到平衡。 
                                                        
                                                                                                                                                                   【圖2靜壓支承結構】 
            靜壓支承的運動副,因減少了摩擦功耗?;敵屎推舳敵實玫教岣?,從而也提高了馬達的工作壓力(20MPa以上)及轉速,特別是低速穩定性改善。使馬達可在小于或等于5r/min工況下平穩運行。
            靜壓支承結構雖然增加了泄漏,使容積效率有所降低,但馬達的總體綜合性能卻得到了提高。
            4.連桿球頭與活塞間球鉸副的結構
           連桿兩頭承受著柱塞全部的作用力,但連桿球頭部接觸面積遠遠小于連桿底部滑塊軸瓦面積,所以,該球鉸副具有很大的接觸比壓。
            為了提高馬達工作壓力和轉速,CLJM型馬達在設計中增大球頭直徑’將原來斯達法馬達的球頭直徑與柱塞直徑比do/d=0.53~0.55提高到do/d=0.57~0.65。CLJM-E3.15型馬達的球頭直徑增大至Φ65mm,do/d=0.65。從而有效地降低了此處的接觸比壓。
            在材料選用和工藝措施上,CLJM型馬達的連桿球頭多采用優質低合金滲碳鋼如20CrMri,表面滲碳淬火后,硬度為HRC58- 62。球頭研磨和拋光后,表面粗糙度在Ra0. 2~0.1μm。
高強度鑄鐵制成的活塞,其球窩部的幾何形位尺寸精度在嚴格保證的條件下,進行了氣體軟氮化處理,氮化后,洛氏硬度可達HRC58~65,研磨后表面粗糙度不低于Ra0.2μm,以降低運動副中的摩擦力。 球鉸副通過上述兩方面措施后,許用接觸比壓提高到120MPa左右,從根本上消除了原先的咬傷及磨損現象。
            5.抱環結構
          五只連桿與曲軸頸抱合后,連桿兩端均從背緣將其箍住的抱環,原先為兩體式,即一只凹盤扣入連桿背緣后,再在曲軸頸上壓入軸用彈性擋圈(見圖2-4),改用了一體的抱環(見圖3)。經多年實踐,除安全可靠外,也利于減少不平衡的慣性力,提高馬達的穩定性,同時,每臺減少兩只零件,降低制造成本。


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