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摘 要：随着科学技术的发展和生产能力的不断扩大,社会对机械设备和机械产品的需求越来越大,对机械产品的性能要求也越来越高,因而机械设计也就变的日益重要了.液压马达是液压挖掘机液压系统的执行元件,它将主油泵提供的压力能转换为机构旋转运动的机械能,即液压马达以扭矩和转速形式输出.当前的几万台基本上都要用高水平液压元件,特别是液压马达,目前基本上全靠进口,对主机及配套件行业的发展都受到了制约,国外现在生产的95%的工程机械采用了液压马达传动.采用液压马达的程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一.

关 键 词：挖掘机；液压马达；摩擦副；集成化；滑靴

在我国工程机械行业中,液压马达作为核心配套件的是挖掘机.液压马达是液压挖掘机液压系统的执行元件,它将主油泵提供的压力能转换为机构旋转运动的机械能,即液压马达以扭矩和转速形式输出.传动件作为核心配套件的装载机目前用高水平传动件的比例还不算太大,因此突破相对来说还没有那么迫切.而液压挖掘机情况就完全不同了,当前的几万台基本上都要用高水平液压元件,特别是液压马达,目前基本上全靠进口,对主机及配套件行业的发展都受到了制约,国外现在生产的95%的工程机械采用了液压马达传动.采用液压马达的程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一.

新华社记者在文中针对基础件配套滞后的现象分析认为,我国长期以来“重主机、轻配套”是造成这种局面的主要原因.同时指出,我国液压气动行业生产专业化程度低,低水平重复建设严重.不少企业的制造工艺、装备水平和管理相对落后,加上质量意识不强,导致产品性能水平低,还有服务意识不强,缺乏使国内最终用户满意和信赖的名牌产品.另外还指出,外资企业的打压也是影响其发展的重要原因.

因此首要任务是,突破挖掘机用的高水平液压元件,特别是液压马达.液压马达,均可直接驱动负载.液压马达力密度大,在同等功率输出情况下,其重量、尺寸仅为直流电马达的5%—20%,相对质量很轻,工作平稳,易于实现过载保护,液压马达还广泛用于商品混凝土机械的拖泵、泵车、搅拌运输车,以及旋挖钻机,行走机械中的工程机械,水平定向钻机、摊铺机、铣刨机、全液压振动压路机.进一步加深对液压马达控制规律的认识,扩大液压马达的应用领域,对此项技术的推广应用,具有十分深远的意义.

在我国工程机械行业中,由于国内外建设事业发展水平的提高,挖掘机越来越受到人们的关注.然而,液压马达又是液压挖掘机液压系统的执行元件.不过,我国当前的大多数挖掘机还是要依靠进口,对主机及配套件行业的发展都受到了制约.国外现在生产的95%的工程机械采用了液压传动.主要是由于液压传动具有传递效率高,可进行恒功率输出控制,功率利用充分,系统结构简单,可正、反向运转,速度刚性大,动作实现容易等突出优点.因此,非常有必要设计研究出具有自主知识产权的挖掘机行走用液压驱动装置—液压马达,以适应挖掘机的不同需求,添补国内的空白.

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107毫升/转行走机械液压马达主要是轴向柱塞马达和和集成化的设计.轴向柱塞马达的柱塞轴向安排在缸体内马达包括：斜盘、柱塞、缸体、配流盘等主要零件组成.斜盘和配流盘固定不动.在缸体上有若干个沿圆周均布的轴向孔,孔内装有柱塞.传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动.柱塞2在机械装置或低压油的作用下,使柱塞头部和斜盘l靠牢；同时缸体3和配流盘4也紧密接触,起密封作用.当缸体3按图示方向转动时,使柱塞2在缸体3内做往复运动,

可以通过改变斜盘倾角来改变轴向柱塞式液压马达的排量,还可以通过改变进出油口实现马达的正反转.

根据现有测绘马达为基准参照,根据已测数据算出马达在两个倾角范围的不同排量值,以后的系列化设计中,不改变斜盘倾角和柱塞数目.

由排量公式

式中d——柱塞直径mm

D——柱塞分布圆半径mm

——斜盘倾角

Z——柱塞数目

确定了两个变量和Z通过不同斜盘倾角时对应的不同排量,可以计算出D和d,通过改变D和d的值来实现不同排量马达的改变.

它的工作原理是：在不通油的情况下,制动缸在弹簧力的作用下压紧刹车片,使马达停止转动,实现制动；如果从A口进油,油通过左侧单向阀的阻尼孔作用于换向阀,使A与换向阀中位接通,B与换向阀右位接通,A口进的油作用与制动缸,打开刹车片,同时液压油通过单向阀作用于马达,实现马达的转动,液压油通过换向阀右位从B口出油.当需要变量时,通过左侧单向阀的主油路同时作用于梭阀,通过梭阀又作用于变量控制阀,而变量控制阀是由另一个油口P打开的,液压有又通过变量控制阀作用于变量缸,从而改变斜盘倾角,实现调速.马达主轴连接一个偏心结

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集成化设计包括：制动部分、变量部分、行走部分.

制动部分：通过8个弹簧的力控制制动活塞,制动活塞压紧刹车片实现制动,再通过液压油的压力顶起制动活塞,实现行走.

变量部分：通过另外一个控制口的油作用于变量活塞,从而改变斜盘倾角,达到变量的目的.

行走部分：通过阀的组合,使液压油作用于马达,实现马达的排量的转速,通过减速器,减小速度,增大扭矩,输出能量,从而带动挖掘机履带行走.

1.通过对马达结构的设计得到如下结论,

1)为了提高马达的使用寿命,应该尽量减小摩擦副,如滑靴与斜盘之间,缸体与配流盘之间,柱塞与缸体之间.

2)当斜盘倾角大时,排量大,转速低,输出扭矩大,当斜盘倾角小时,排量小,转速高,输出扭矩小.

3)油膜厚度问题：压紧力越大,油膜厚度越薄,压紧力越小,油膜厚度越厚.

4)干涉问题:应该保证滑靴与滑靴之间的距离不干涉；球头与滑靴不发生干涉,压盘与缸体不发生干涉；滑靴与缸体不发生干涉.

2.通过对滑靴摩擦副的专题研究得到如下结论:

1)用剩余压紧力法设计的滑靴,油膜厚度较薄,一般为0.008～0.01mm左右.滑靴泄漏少,容积效率高.但摩擦功率较大,机械效率会降低.若选择适当的压紧系数,剩余压紧力产生的接触应力也不会大,仍有较高的总效率和较长的寿命.剩余压紧力法简单适用,目前大多数滑靴都采用这种方法设计.

2)无论是静压支承还是剩余压紧力设计滑靴,只能形成微观的吸附于固体壁面上的边界油膜(在0.1微米左右),处于边界润滑的情况下工作.

3)应该尽量减小剩余压紧力.要保证滑靴与斜盘不脱开的情况下,尽量

降低压紧系数.使95%左右的外负载由流体压力场承担,而剩余压紧力仅占5%左右.

4)尽量增加辅助支承面以降低整个支承面的接触比压.

5)尽量减小密封带的宽度,封油带过宽,将影响其压力场的建立.

6)加大进油口直径,可以使阻尼口不起阻尼作用.

7)采用耐磨的摩擦副配对材料,一般斜盘用表面硬化的钢或球墨铸铁,

滑靴则用铝铁青铜,软硬搭配.

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