多作用双定子力偶液压马达转矩脉动分析

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．050*多作用双定子力偶液压马达转矩脉动分析闻德生高俊峰周瑞彬刘忠迅刘巧燕杨小勇(燕山大学机械工程学院，秦皇岛066004)摘要:提出了力偶液压马达，在阐述多作用双定子力偶液压马达工作原理的基础上，探讨了多作用双定子力偶液压马达的理论转矩，深入分析了多作用双定子力偶液压马达的脉动特性及滚柱连杆数对其的影响，得出滚柱连杆数与转矩脉动之间的数学关系，滚柱连杆数小于等于8时，滚柱连杆数为偶数的液压马达产生的转矩脉动程度优于滚柱连杆数为奇数时的

2、脉动程度;而滚柱连杆数大于等于9时，滚柱连杆数为奇数的液压马达产生的转矩脉动程度优于滚柱连杆数为偶数时的脉动程度。关键词:力偶液压马达双定子多作用差动连接转矩脉动中图分类号:TH137.51文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0319-07径上所受的径向力大小相等，方向相反。不考虑其引言他损失，多作用力偶液压马达受到的径向力为零。现阶段广泛应用的液压马达普遍是力矩马达，在吸油区，由于滚柱连杆伸出长度不同，高压油主要是依靠高压油液区域产生的液压力对转子中心液对于滚柱连杆的受力也不同，图1为外马达单独力矩的不平衡使转子产生转矩而工作

3、。液压马达设工作，高压油液对滚柱连杆的作用力。从图中可计时为了解决液压马达的不平衡力势必增加零件的知，油液对于滚柱连杆的作用力的方向为垂直于抗弯强度，致使零件结构尺寸增大，最终导致液压元直径，作用于转子上就形成一对大小相等，方向相件体积大、质量大、其比功率小，影响液压传动的应反且不作用于同一条直线上的平行力，即形成力［1－2］用范围。此外，由于液压传动逐步向高压化发偶。通过这些力偶的作用，转子产生顺时针转动，展，液压马达的径向受力不平衡造成液压马达轴承产生转矩和转速。同理，内马达单独工作，内、外受到的径向力非常大，致使轴承的实际使用寿命下马达同时工作和

4、差动工作时，也是由于力偶的作［3－5］降，从而导致液压马达的实际使用寿命也随之用使之旋转。下降，限制了液压元件的发展，为此，众多研究者对［6－7］转子径向力不平衡问题进行了深入研究。近年来，大扭矩液压马达成为液压技术发展的趋势之［8－12］一。目前国内外对液压传动系统及元件的研究大多［13－15］集中在对已有液压系统及元件的改善和优化，［16－18］在已有的原理基础上加以改进，但是这种局部改进的方式无法解决现有元件及系统存在的根本问［19－20］题。因此，本文在双定子马达的基础上，提出多作用双定子力偶液压马达。图1作用数为偶数的液压马达滚柱连杆受力图1

5、力偶液压马达的定义Fig．1Forcediagramofrollerrodinhydraulicmotorwhenitsactingnumberiseven对于作用数为偶数的多作用双定子力偶液压马达，内、外马达单独工作、同时工作和差动工作时，由作用数为奇数的的液压马达工作时，虽然在直于多作用力偶液压马达为中心对称结构，在某个直径方向上不会产生力偶，但由于多作用马达为中心收稿日期:2013-10-24修回日期:2013-12-24*国家自然科学基金资助项目(50975246)作者简介:闻德生，教授，博士生导师，主要从事液压元件及液压传动研究，E-mail

6、:wendesheng@ysu．edu．cn320农业机械学报2014年对称结构，其转子所受的主矢为零，这些力向转子中外(内)马达串联工作的，其单个马达初始相位角度心简化，只得到一个力偶。力偶矩使得液压马达产的不同，会对液压马达的输出转矩有影响。当外马生转矩与转速。达和内马达同时工作或者差动工作时，内马达和外通过以上叙述，液压马达工作时，在垂直于马达不仅存在初始相位角度的不同，而且存在管道转子轴向方向的任意平面内，转子受到的合力为安装而产生的滞后角度。零，但合力矩不为零，形成力偶，此力偶使液压马3液压马达输出转矩特性及脉动分析达产生转矩和转速，这种液压

7、马达称其为力偶液压马达。由式(4)可知，马达输出转矩的波动性与在过渡曲线上的滚柱连杆的速度之和及一个周期内滚柱2力偶液压马达的瞬时转矩连杆个数的奇偶性有关。液压马达的瞬时流量为3.1单个内(外)力偶液压马达的输出转矩脉动dV首先分析单个外马达(内马达)的输出脉动情Qsh=dt况。假设在一个作用周期内滚柱连杆的个数z1为dρidρdφdρ且vi==()=ω()奇数，过渡曲线的范围角α≤θ－β，其中，β为相邻dtdφidtdφi2外马达单独工作，其瞬时流量为2个滚柱连杆的夹角。mB22dρQsh1=ωN(Ｒw－rw)－NsBω∑()(1)随着转子转动，在过

8、渡曲线上的滚柱连杆个数2i=1dφi是变化的。φ0为过渡曲线上第一个滚柱连杆与极dφ其中ω=d