曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達滑靴副的設計分析

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1、曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬迖滑靴副的設計分析徐榮濱DesignofSlipperPairsforCranteshaftConnectingRodTypeLowSpeedLargeTorqueHydraulicMotorXURong-bin(昆山金發(fā)液壓機械有限公司，江蘇昆山215300)摘要：分析了逬口液壓馬達滑靴副的設計視出了結合靜壓支承結構設計方法和剰余壓緊力設計方法?綜合進行滑靴副的設計。笑鍵詞：摩擦;滑靴副；液壓馬達中圖分類號:TH137;TH133文獻標識碼fi文章編號：1008-0813(2015)01-0034-02

2、0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迖的關鍵摩擦副之一?對于馬迖的承載能力及其機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角變化?又存在較大的運動速度?摩擦磨損嚴重，因此合理的設計滑靴副使之形成適當?shù)挠湍p輕磨損?降低油溫提高壽命與可靠性是提高曲軸馬達性能的關鍵問題之一。1問題的提出我公司生產(chǎn)的某型曲軸連桿式液壓馬達是某油田主機的液壓系統(tǒng)的笑鍵元件?其連桿滑靴采用的就是靜壓支承的設計在實際的使用中連桿滑靴副仍常常發(fā)生燒瓦現(xiàn)象伺國外產(chǎn)品相比較，馬迖的滑移性能和外泄

3、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)品進行了分析。2川崎馬迖滑靴副的設計分析日本川崎SB510馬達滑靴副的靜壓支承設計同我們目前的結構類似?但也有獨到之処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)分別以不同的假設對SB510馬迖滑靴進行計昇：1)結構尺寸SB510連桿滑塊底面尺寸如圖1所示，基本尺寸為：6=97mmi6=14mmL=111.5mm*L=13mm，柱塞直徑d=101.6mm收稿日期2014-06-17作者簡介狳榮濱(1965-)男?浙江寧波人，高級工程師?學士觀從

4、事液壓元件和液壓系統(tǒng)領域研究。則滑塊底面的投影面積：為=6L=108.2cm2等壓腔面積:/12=(6-2dB)(L-2/)L)=59cm2四周密封帶面稅:A3=2[BbL+(/.-2bJbJ=49.2cm2有效支承面積:/A,=(6-b6)(L-b{)=81.76cm2柱塞面積:/i=^=81.04cm2圖1SB510連桿滑塊底面2)按殘余壓緊力計算連桿滑塊瓦面作用力：F=?尋xoP-A6xp=2200p(N)e4‘0式中p——為柱塞缸的工作壓力，MPa。則殘余壓緊力p=-^-=0.447p(MPa)當n=130轉/min時軸瓦

5、出平均速度：f一71.D.n，兀x203x13C_jQpV~1000x60一一1000x60"(m/S,式中偏心輪直徑D=203mm?偏心距e=38。瞬時最大速度：_K-(D+2e)-n_k-(203+2x38)-130_：■—1000x601000x60,byym/s按上公式計算不同工作壓力時的各值見表1。表1p(MPa)pXMPa)p^MPa-m/s)p'V-na.(MPa.m/s)219.412.917.82511.115321.1使用軸承巴氏合金時的許用值為:[p]=25MPa?[V]=80m/s?[pVpZOMPa-m

6、/s。推薦=?40MPa。由上可見計算值均小于許用值安全。3)按靜壓支承進行計算壓降系數(shù)：u=81.04pAe81.760.99阻尼系數(shù)K=KQ-Rf.1sL-2bL+5~2bBobQbL0式中取p=2Oxio_s厘泊<取油溫=5（rc）+69o=9.512x1（J則14130實測川崎SB510連桿內(nèi)節(jié)流阻尼堵長/=8.2mm內(nèi)孔直徑cL=0.5mm。田各去起始段效應有：128"./_128x20x1(Tx0,82,1069f兀次43.1416x0.054*得到阻尼系數(shù)：由于a/<=9.512x106xl.069=10.17x10

7、61+K/?31-0.990.99x10.17x10=0.010mm支承在額定壓力下的泄漏計算：△q/=L-2bL+B-2bB66pe^^0式中:ps=a-p=21x0.99=20.8MPa.a20.8x0.0103xs8.55,6.96q6x20x10-^eTT=5.05mm3/sec=0.303L/min馬達正常運轉時相當于2.5個缸在工作，支撐總泄漏為：設計參數(shù)均小于許用安全值是可行的?而且此時節(jié)流小孔理解或當負載突變時?防止連桿脫開偏心輪而引起大量漏油而設；(3)SB510該液壓馬達封油面積較大?從實際測遠也可知：外漏較少

8、?因此馬迖的靜態(tài)滑移性能較好且從實驗中也知該馬達的啟動效率并不低?可見川郵是考慮了綜合性能指標后?結合靜壓支承結構設計方法和剩余壓緊力設計方法綜合逬行設計的。3改進設計與試驗根據(jù)上述的分析計算俄們對我公司的液壓馬迖JM12-F0.8進行優(yōu)化設計:將