曲轴连杆式低速大扭矩液压马达滑靴副的设计分析

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1、曲轴连杆式低速大扭矩液压马迖滑靴副的设计分析徐荣滨DesignofSlipperPairsforCranteshaftConnectingRodTypeLowSpeedLargeTorqueHydraulicMotorXURong-bin(昆山金发液压机械有限公司，江苏昆山215300)摘要：分析了逬口液压马达滑靴副的设计視出了结合静压支承结构设计方法和剰余压紧力设计方法•综合进行滑靴副的设计。笑键词：摩擦;滑靴副；液压马达中图分类号:TH137;TH133文献标识码fi文章编号：1008-0813(2015)01-0034-02

2、0引言连杆与曲轴间的摩擦副(称滑靴副)是曲轴连杆式单作用径向柱塞低速大扭矩液压马迖的关键摩擦副之一•对于马迖的承载能力及其机械效率起着决定性的作用。在工作状态下，这一摩擦副受力大且力的方向随转角变化•又存在较大的运动速度•摩擦磨损严重，因此合理的设计滑靴副使之形成适当的油膜减轻磨损•降低油温提高寿命与可靠性是提高曲轴马达性能的关键问题之一。1问题的提出我公司生产的某型曲轴连杆式液压马达是某油田主机的液压系统的笑键元件•其连杆滑靴采用的就是静压支承的设计在实际的使用中连杆滑靴副仍常常发生烧瓦现象伺国外产品相比较，马迖的滑移性能和外泄

3、漏都不及国外同类产品•不能满足用户的要求。为此我们对日本川崎SB510产品进行了分析。2川崎马迖滑靴副的设计分析日本川崎SB510马达滑靴副的静压支承设计同我们目前的结构类似•但也有独到之処如封油带面积取得大，节流器前没有过滤器压降系数取得大等等。现分别以不同的假设对SB510马迖滑靴进行计昇：1)结构尺寸SB510连杆滑块底面尺寸如图1所示，基本尺寸为：6=97mmi6=14mmL=111.5mm*L=13mm，柱塞直径d=101.6mm收稿日期2014-06-17作者简介狳荣滨(1965-)男•浙江宁波人，高级工程师•学士观从

4、事液压元件和液压系统领域研究。则滑块底面的投影面积：為=6L=108.2cm2等压腔面积:/12=(6-2dB)(L-2/)L)=59cm2四周密封带面稅:A3=2[BbL+(/.-2bJbJ=49.2cm2有效支承面积:/A,=(6-b6)(L-b{)=81.76cm2柱塞面积:/i=^=81.04cm2图1SB510连杆滑块底面2)按残余压紧力计算连杆滑块瓦面作用力：F=?寻xoP-A6xp=2200p(N)e4‘0式中p——为柱塞缸的工作压力，MPa。则残余压紧力p=-^-=0.447p(MPa)当n=130转/min时轴瓦

5、出平均速度：f一71.D.n，兀x203x13C_jQpV~1000x60一一1000x60"(m/S,式中偏心轮直径D=203mm•偏心距e=38。瞬时最大速度：_K-(D+2e)-n_k-(203+2x38)-130_：■—1000x601000x60,byym/s按上公式计算不同工作压力时的各值见表1。表1p(MPa)pXMPa)p^MPa-m/s)p'V-na.(MPa.m/s)219.412.917.82511.115321.1使用轴承巴氏合金时的许用值为:[p]=25MPa•[V]=80m/s•[pVpZOMPa-m

6、/s。推荐=〜40MPa。由上可见计算值均小于许用值安全。3)按静压支承进行计算压降系数：u=81.04pAe81.760.99阻尼系数K=KQ-Rf.1sL-2bL+5~2bBobQbL0式中取p=2Oxio_s厘泊<取油温=5（rc）+69o=9.512x1（J则14130实测川崎SB510连杆内节流阻尼堵长/=8.2mm内孔直径cL=0.5mm。田各去起始段效应有：128"./_128x20x1(Tx0,82,1069f兀次43.1416x0.054*得到阻尼系数：由于a/<=9.512x106xl.069=10.17x10

7、61+K/?31-0.990.99x10.17x10=0.010mm支承在额定压力下的泄漏计算：△q/=L-2bL+B-2bB66pe^^0式中:ps=a-p=21x0.99=20.8MPa.a20.8x0.0103xs8.55,6.96q6x20x10-^eTT=5.05mm3/sec=0.303L/min马达正常运转时相当于2.5个缸在工作，支撑总泄漏为：设计参数均小于许用安全值是可行的•而且此时节流小孔理解或当负载突变时•防止连杆脱开偏心轮而引起大量漏油而设；(3)SB510该液压马达封油面积较大•从实际测远也可知：外漏较少

8、•因此马迖的静态滑移性能较好且从实验中也知该马达的启动效率并不低•可见川邮是考虑了综合性能指标后•结合静压支承结构设计方法和剩余压紧力设计方法綜合逬行设计的。3改进设计与试验根据上述的分析计算俄们对我公司的液压马迖JM12-F0.8进行优化设计:将