| 标题 | 一种柱塞马达控制系统集成化探讨研究 |
| 范文 | 摘? 要：液压马达是液压系统应用中非常重要的执行元件。液压马达的种类页比较多，主要有钢球马达，摆线马达，内五星马达，外五星马达，内曲线液压马达，斜轴式柱塞马达，斜盘式柱塞马达等。目前国外对国内技术优勢就是高端的高压无级变量泵（马达），相比之下，我国发展晚于其他发达国家，技术水平与国外相比，还有一定的差距。国内应用液压马达作为一个独立的液压元件，然后搭配各种控制阀来实现对马达的控制要求。 关键词：挖掘机;液压马达;集成化 1 柱塞马达控制系统集成化设计的基本思路 柱塞马达的集成化设计是指在整个液压系统中，将液压马达的正向旋转和反向旋转控制，液压马达的制动器的开启和关闭控制，液压马达的变量控制（最终改变液压马达的输出转速），液压马达的输出扭矩的大小，全部集中在一个液压马达上。不需要像目前的控制方式一样：液压马达作为独立的液压元件，通过三位四通换向阀控制液压马达的正反向旋转;通过外加机械湿式制动器控制马达的制动和开启;通过改变泵的输出流量控制液压马达的输出转速;液压马达输出轴连接多级行星齿轮变速箱达到需要的扭矩。 2 柱塞马达控制系统集成化设计的优点 （1） 结构紧凑，安装空间需求较小，易于安装。 （2）零件集中化布置，节省液压管路和液压控制阀，节约成本。 （3）液压系统主要包括动力源，液压执行元件，液压控制元件等。当液压系统出现故障时，组成元件越多，故障率就会越高，排除故障也就越困难。高度集成化之后，液压系统构成元件减少，管路连接变的简单易懂，便于快速锁定故障元件，利于快速解决液压系统中存在的问题。 （4）工作压力高，因柱塞及缸孔加工容易，尺寸精度及表面质量可以达到很高的要求，彼此间的配合很精密，油液泄漏小，容积效率高，所以能达到的工作压力是很，一般是20-40MPa。 （5）减少变量马达的排量将使输出扭矩下降，而使转速升高这意味着变量马达可在低速时驱动重负载，而在轻负载时能保持较高速的运转，可以起到近似恒功率输入、输出的节约能源、减少动力消耗的效果。 3 柱塞马达控制系统集成化设计材料的选择 （1）配流盘：材料-38CrMoAl，热处理-表面氮化，硬度HRC60-62 要求：良好的耐热性和耐蚀性，高的表面硬度，高的疲劳强度及良好的抗热性，不能有回火脆性。 （2）换向阀芯：材料-38CrMoAl热处理-表面氮化，硬度HRC50-55 要求：高疲劳强度，高耐磨性，热处理后尺寸精确，强度也要较高。换向阀和与其配合的孔间隙特别小，要保证热处理后尺寸，才能保证换向阀不出现卡死现象。 （3）单向阀阀芯：材料-38CrMoAl热处理-表面氮化 （4）球铰：材料-20CrMnTi （5）长阀芯：材料-20CrMnTi热处理-渗碳淬火 要求：球铰、长阀芯相对来说，要求不是很高，但要具有力学性能和低温冲击韧性良好，具有良好的耐磨性和抗弯强度。同时，热处理工艺简单，热加工和冷加工性较好。 （6）滑靴：ZQAl9-4青铜（耐磨、耐高温、耐高压） 要求：一般情况下，滑靴用青铜制造，以利于球铰副耐磨 （7）柱塞：材料-38CrMoAl热处理-表面氮化 （8）缸体：材料-ZQAl9-4青铜 要求：柱塞为硬材料，缸体为软材料，加工制造较为方便 （9）斜盘：材料-Qt600-3热处理-淬火28HRC调质处理 （10）梭阀：材料-45#热处理-HB220-250 4 柱塞马达控制系统集成化设计的组成及各部分功用 柱塞马达在高度集成化的基础上，还采用了模块化的设计思想。液压马达的前盖上集成控制液压马达的正反向液控换向阀，集成梭阀，油路通过梭阀控制制动器的启闭;制动器集成在缸体上，缸体周围设有传动的键槽，键槽与动摩擦片连接，静摩擦片与壳体连接，通过弹簧了控制制动活塞，达到液压马达制动的目的。通过压力油作用于制动活塞平面，克服弹簧力，打开制动器，马达实现转动;该柱塞马达为斜盘式结构，斜盘下方设置有变量活塞，变量活塞内有压缩弹簧，外来的压力油作用于变量活塞，当压力达到一定数值时，变量活塞受力顶起斜盘，导致斜盘倾角发生变化，进而达到改变马达排量的目的。即在输入流量不变的情况下，可以改变液压马达的输出转速。当外来压力油泄掉时，变量活塞在弹簧力的作用下进行复位，马达恢复至之前的排量。即在输入流量不变的情况下，恢复之前的转速。液压马达的柱塞、缸体和斜盘安装至齿轮箱内，尽最大可能缩短轴向距离。齿轮箱可采用行星齿轮传动，也可以采用摆线齿轮传动。输出形式可以是壳体转动，也可以是输出轴转动。该液压马达的特点为高速高压，所以马达直接输出的扭矩比较小，需要通过减速器放大扭矩，进而驱动重型负载工作。 5 结论 （1）液压马达控制系统集成化设计，应尽量缩小结构尺寸，尽量保证体积小，结构轻，而且便于维护。 （2）液压马达控制系统集成化设计中应特别注意在配流盘与缸体之间的设计时，必须保证有足够的油膜厚度以防止配流盘与缸体产生金属摩擦，使配流盘磨损加剧影响使用寿命。 （3）密闭容积在进排油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。 （4）为了减少马达运转时的振动，通常在配流盘上的过渡区间应开有泄荷槽或减震孔，以减少柱塞由高压区向低压区或低压区过渡到高压区时的压力冲击，提高其工作性能。 （5）在另一个端面磨擦副的配合中即滑靴与斜盘的配合设计时为了减少滑靴与斜盘发生金属接触摩擦，滑靴烧蚀脱落等现象，设计时应该使滑靴与斜盘的接触呈浮动式非接触静压卸载形式。即保证斜盘与滑靴间应有10～30？滋m的油膜厚度，依靠液体压力承受柱塞载荷。 （6）在对轴向柱塞式马达的控制系统集成化设计时，应主要考虑液压系统控制方式，针对不同的情况有不同的变量方式，以符合挖掘机所需要的扭矩，尽量减少损失的能量，控制泄漏量，达到最优方式。 作者简介：王立冬，男，汉族，黑龙江，学历：本科，职称中级工程师，研究方向：机械设计制造及其自动化，单位：哈尔滨华惠农业机械制造有限公司。 |
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