曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)滑靴副的設(shè)計(jì)分析

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1、曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)滑靴副的設(shè)計(jì)分析徐榮濱DesignofSlipperPairsforCranteshaftConnectingRodTypeLowSpeedLargeTorqueHydraulicMotorXURong-bin（昆山金發(fā)液壓機(jī)械有限公司，江蘇昆山215300）摘要：分析了進(jìn)口液壓馬達(dá)滑靴副的設(shè)計(jì)，提出了結(jié)合靜壓支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和剩余壓緊力設(shè)計(jì)方法，綜合進(jìn)行滑靴副的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：摩擦；滑靴副；液壓馬達(dá)中圖分類號：TH137；TH133文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1008-0813（2015）01

2、-0034-0220引言連桿與曲軸間的摩擦副（稱滑靴副）是曲軸連桿式單作用徑向柱塞低速大扭矩液壓馬達(dá)的關(guān)鍵摩擦副之一，對于馬達(dá)的承載能力及其機(jī)械效率起著決定性的作用。在工作狀態(tài)下，這一摩擦副受力大且力的方向隨轉(zhuǎn)角變化，又存在較大的運(yùn)動速度，摩擦磨損嚴(yán)重，因此合理的設(shè)計(jì)滑靴副，使之形成適當(dāng)?shù)挠湍ぃ瑴p輕磨損，降低油溫提高壽命與可靠性是提高曲軸馬達(dá)性能的關(guān)鍵問題之一。則滑塊底面的投影面積：A1=BL=108.2cm等壓腔面積：A2=(B-2bB)(L-2bL)=59cm2四周密封帶面積：A3=2[BbL+(L-2bL)bB

3、]=49.2cm2有效支承面積：Ae=(B-bB)(L-bL)=81.76cm2柱塞面積：A=πd2=81.04cm24問題的提出我公司生產(chǎn)的某型曲軸連桿式液壓馬達(dá)是某油田主機(jī)的液壓系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，其連桿滑靴采用的就是靜壓支承的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的使用中連桿滑靴副仍常常發(fā)生燒瓦現(xiàn)象，同國外產(chǎn)品相比較，馬達(dá)的滑移性能和外泄漏都不及國外同類產(chǎn)品，不能滿足用戶的要求。為此，我們對日本川崎SB510產(chǎn)品進(jìn)行了分析。1圖1SB510連桿滑塊底面2）按殘余壓緊力計(jì)算連桿滑塊瓦面作用力：F′=?π×d2-A?×p=2200p（N）è42

4、?式中p——為柱塞缸的工作壓力，MPa。則殘余壓緊力2川崎馬達(dá)滑靴副的設(shè)計(jì)分析日本川崎SB510馬達(dá)滑靴副的靜壓支承設(shè)計(jì)同我′p′=F=0.447p（MPa）A3當(dāng)n=130轉(zhuǎn)/min時(shí)軸瓦出平均速度：們目前的結(jié)構(gòu)類似，但也有獨(dú)到之處，如封油帶面積取得大，節(jié)流器前沒有過濾器，壓降系數(shù)取得大等等?，F(xiàn)分別以不同的假設(shè)對SB510馬達(dá)滑靴進(jìn)行計(jì)算：1）結(jié)構(gòu)尺寸SB510連桿滑塊底面尺寸如圖1所示，基本尺寸為：B=97mm，bB=14mm，L=111.5mm，bL=13mm，柱塞直徑d=101.6mmπ×203×130π?D

5、?nV=1000×60=1000×60=1.38(m/s)式中：偏心輪直徑D=203mm，偏心距e=38。瞬時(shí)最大速度：π?(D+2e)?nπ?(203+2×38)?130Vmax===1.899m/s1000×601000×60按上公式計(jì)算不同工作壓力時(shí)的各值見表1。表1p(MPa)p'(MPa)p'V(MPa·m/s)p'Vmax(MPa·m/s)收稿日期：2014-06-17作者簡介：徐榮濱（1965-），男，浙江寧波人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)從事液壓元件和液壓系統(tǒng)領(lǐng)域研究。219.412.917.82511.1

6、15.321.134HydraulicsPneumatics&Seals/No.01.2015使用軸承巴氏合金時(shí)的許用值為：[p]=25MPa，[V]=80m/s，[pV]=20MPa?m/s。推薦[pk]=35~40MPa。由上可見計(jì)算值均小于許用值，安全。3）按靜壓支承進(jìn)行計(jì)算壓降系數(shù)：設(shè)計(jì)參數(shù)均小于許用安全值是可行的，而且此時(shí)節(jié)流小孔理解或當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，防止連桿脫開偏心輪而引起大量漏油而設(shè)；（3）SB510該液壓馬達(dá)封油面積較大，從實(shí)際測試也可知：外漏較少，因此馬達(dá)的靜態(tài)滑移性能較好，而且從實(shí)驗(yàn)中也知該馬達(dá)的啟

7、動效率并不低，可見川崎是考慮了綜合性能指標(biāo)后，結(jié)合靜壓支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和剩余壓緊力設(shè)計(jì)方法，綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)的。α=ps=A=81.0481.76=0.99pAe3改進(jìn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)根據(jù)上述的分析計(jì)算，我們對我公司的液壓馬達(dá)阻尼系數(shù)：K=KB?Rf1?L-2bLB-2bB?KB=6μè+JM12-F0.8進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)：將滑靴底面封油帶加寬，B、L由于結(jié)構(gòu)限制不做改動，bB/bL由10mm改為12mm,加大了密封面積，使壓降系數(shù)由0.92提高至0.98，與SB510接近，通過計(jì)算可知滑靴的油膜厚度由原來的0.027mm減薄為0

8、.017mm，而較薄的油膜具有較大的剛度，同時(shí)0.017mm厚度的油膜也是較為理想的一個(gè)值?；スぷ鲿r(shí)最大的PV值僅19.6MPa·m/s，遠(yuǎn)小于許用值，馬達(dá)的外泄漏量也僅為原設(shè)計(jì)的三分之一。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的JM12-F0.8馬達(dá)，按照正常的馬達(dá)裝配后，進(jìn)行臺架試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速從0起步，逐漸增至馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速250r/min，并逐級增壓至25MPa，測試