1.9.2液壓馬達的選用原則與要點
(l)選擇原則與依據(jù) 由于液壓馬達實質(zhì)上與有類似結(jié)構(gòu)的液壓泵相同,所以選擇原則也相同。但液壓馬達與液壓泵在工作方面還是有諸多區(qū)別的(下表)。特別是考慮到液壓馬達的功用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而驅(qū)動負載旋轉(zhuǎn),故輸出轉(zhuǎn)矩(包括啟動轉(zhuǎn)矩)和轉(zhuǎn)速就成為其選擇最重要的考慮因素。此外,選擇液壓馬達的依據(jù)或需考慮的問題還包括效率、低速穩(wěn)定性、壽命、速度調(diào)節(jié)比、噪聲以及外形與連接尺寸、重量、價格、貨源和使用維護的便利性等。
液壓泵與液壓馬達在工作方面的區(qū)別
序號 |
液壓泵 |
液壓馬達 |
1 |
提供壓力和流量,強調(diào)容積效率 |
產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動負載,強調(diào)機械效率 |
2 |
通常在相對恒定的高轉(zhuǎn)速條件下運轉(zhuǎn) |
大部分馬達轉(zhuǎn)速范圍變化大,有的要求在很低的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn) |
3 |
泵軸通常一個方向運轉(zhuǎn),但液流方向及壓力有可能變化 |
液壓馬達大多要求正、反兩方向運轉(zhuǎn),某些液壓馬達還要求能以泵的方式運轉(zhuǎn)(泵工況),以達到制動負載的目的 |
4 |
在大部分系統(tǒng)中是連續(xù)運轉(zhuǎn)的,工作液溫度的變化相對很小 |
按工況,運轉(zhuǎn)可能斷續(xù)進行,將會遭到頻繁的溫度沖擊 |
5 |
大部分液壓泵與原動機安裝在一起時,主軸不承受額外負載 |
許多液壓馬達直接裝在車輪內(nèi)或者與帶輪、鏈輪或齒輪相連接時,有時主軸將承受較高的徑向負載 |
(2)結(jié)構(gòu)類型的選擇液壓馬達的種類較多,特性不同,應(yīng)針對具體用途及其工況,選擇合適的液壓馬達。各類液壓馬達適用工況及應(yīng)用范圍參見表1-18。低速運轉(zhuǎn)工況可選低速馬達,也可以采用高速馬達加減速裝置。在兩種方案的選擇上,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)及空間情況、設(shè)備成本、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是否合理等進行選擇。
(3)規(guī)格(排量)的選擇排量是液壓馬達的主要規(guī)格參數(shù),選擇的主要依據(jù)是馬達的工作負載特性。
工作負載特性可通過對主機進行工況分析(運動分析和動力分析)用轉(zhuǎn)速一時間循環(huán)圖(n-t圖)及轉(zhuǎn)矩一時間循環(huán)圖(T-t圖)加以表示(圖J)。其中馬達的負載轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)所驅(qū)動的主機工作機構(gòu)及其工藝目的,通過計算或試驗的方法加以確定。由T-t圖和n-t圖可以清楚地了解液壓馬達從啟動到正常工作,直到停止的整個工作循環(huán)中,馬達的負載轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)速的變化情況,即馬達實際工作時的尖峰負載轉(zhuǎn)矩和長期連續(xù)工作的負載轉(zhuǎn)矩數(shù)值,以及相關(guān)的最高負載轉(zhuǎn)速和長期工作的負載轉(zhuǎn)速,從而為計算和確定液壓馬達的排量規(guī)格打下基礎(chǔ)。
在選擇排量前應(yīng)首先根據(jù)上述工作負載特性計算公稱排量的參考值。根據(jù)使用著眼點的不同,液壓馬達的公稱排量的參考值有以下兩種計算方法。
①當(dāng)馬達以驅(qū)動負載為主要目的時,可根據(jù)馬達驅(qū)動的最大負載轉(zhuǎn)矩Tmax(N·m)、預(yù)選的工作壓力p(MPa)[或壓差△p (MPa)]和機械效率ηm(ηm=0.90~0.95)來計算其參考值Vg (mL/r),即
Vg≥(2πTmax)/pηm (1-45)
②當(dāng)馬達以轉(zhuǎn)速及其變換為主要目的時,則可根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin(r/min)、已知輸人流量qv(L/min)及馬達的容積效率ηv(可根據(jù)產(chǎn)品樣本選取或在ηv=0.85~0.9之間選?。┯嬎闫鋮⒖贾?span lang="EN-US">Vg (mL/r),即
Vg≥(1000qvηv)/nmin (1-46)
根據(jù)計算出的排量,根據(jù)產(chǎn)品樣本以就近原則確定公稱排量。
(4)實際工作壓力(或壓差) 的計算應(yīng)按尖峰轉(zhuǎn)矩和連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩計算出尖峰壓力和連續(xù)工作壓力。若計算值在該馬達的性能參數(shù)范圍內(nèi),則說明排量選擇合理。一般情況下實際選用的連續(xù)工作壓力應(yīng)比產(chǎn)品樣本中推薦的額定壓力低20%~25%,以提高使用壽命和工作可靠性。尖峰轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在啟動瞬間時,最高壓力可以選用樣本中提供的最高壓力的80%,這樣,有20%的儲備比較理想。
(5)功率的驗算 在排量和實際工作壓力確定后,即可按功率計算公式驗算馬達的輸出功率是否足夠。
(6)壽命評估或驗算 在確定所采用馬達的型號規(guī)格后,參照生產(chǎn)廠提供的樣本資料,對實際使用工況下,液壓馬達可能有的壽命進行評估或驗算,以確定上述選型是否能滿足主機要求。如果壽命不夠,則必須選用規(guī)格更大一些的產(chǎn)品。
(7)其他
①液壓馬達通常允許在短時間內(nèi)超過額定壓力20%~50%的壓力下工作,但瞬時最高壓力不能和最高轉(zhuǎn)速同時出現(xiàn)。液壓馬達的回油路背壓有一定限制,在背壓較大時,必須設(shè)置泄漏油管。
②通常不應(yīng)使液壓馬達的最大轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速同時出現(xiàn)。實際轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于馬達最低轉(zhuǎn)速,以免出現(xiàn)爬行。當(dāng)系統(tǒng)要求的轉(zhuǎn)速較低,而馬達在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)不易滿足工作要求時,可在馬達及其驅(qū)動的主機間增設(shè)減速機構(gòu)。為了在極低轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運行,馬達的泄漏必須恒定,要有一定的回油背壓和至少35mm2/s的油液黏度。需要低速運轉(zhuǎn)的馬達,要核對其最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
③為了防止作為泵工作的制動馬達發(fā)生汽蝕或喪失制動能力,應(yīng)保證此時馬達的吸油口有足夠的補油壓力,它可以通過閉式回路中的補油泵或開式回路中的背壓閥來實現(xiàn);當(dāng)液壓馬達驅(qū)動大慣量負載時,應(yīng)在液壓系統(tǒng)中設(shè)置與馬達并聯(lián)的旁通單向閥補油,以免停機過程中慣性運動的馬達缺油。
④對于不能承受額外軸向和徑向力的液壓馬達,或者液壓馬達可以承受額外軸向和徑向力,但負載的實際軸向和徑向力大于液壓馬達允許的軸向力或徑向力時,應(yīng)考慮采用彈性聯(lián)軸器連接馬達輸出軸和工作機構(gòu)。
⑤需長時間鎖緊馬達以防負載運動時,應(yīng)使用在馬達軸上彈簧上閘、液壓松閘的機械制動器(圖K)。