自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩乳化液馬達的設(shè)計與研究.pdf

1、低速大扭矩液壓馬達作為液壓傳動系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件，具有結(jié)構(gòu)緊湊，可直接驅(qū)動負載，加速和制動時間短等特點，在工程機械中應(yīng)用廣泛。目前，冶金礦山、煤礦井下因礦物油易燃、泄漏污染嚴重且工作環(huán)境危險，迫切需要以高水基為介質(zhì)的低速大扭矩馬達以替代礦物油馬達?，F(xiàn)存的乳化液及純水液壓馬達工作原理及相關(guān)技術(shù)難以滿足高壓、低速、大扭矩運行工況的要求。
　　針對礦用高水基液壓馬達高壓、低速、大扭矩的工況特點和應(yīng)用需求，提出研究一種自平衡式配流閥組徑向

2、柱塞擺缸式乳化液馬達及其關(guān)鍵技術(shù)。該馬達采用徑向柱塞擺缸式結(jié)構(gòu)，柱塞不受側(cè)向力作用，馬達采用新型結(jié)構(gòu)的自平衡式高低壓配流閥組配流，解決一般高水基柱塞馬達采用盤式配流所導(dǎo)致的磨損、泄漏、不能雙向旋轉(zhuǎn)以及不適用于高壓、低速工況等問題。
　　首先，設(shè)計了自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩擺缸式乳化液馬達的整體結(jié)構(gòu)，并闡述了其具體工作原理。采用了徑向柱塞擺缸式馬達的結(jié)構(gòu)形式，介紹了自平衡式高低壓配流閥組對稱布置的配流原理及特點。重點對馬達進

3、行運動學(xué)、力學(xué)分析，研究了馬達瞬時排量、扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力及其脈動率。
　　其次，以減小馬達的體積和重量為優(yōu)化目標(biāo)，運用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計方法對乳化液馬達的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，在減小體積和重量的同時使馬達的轉(zhuǎn)速和扭矩脈動盡可能的小，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過約束函數(shù)保證馬達的工作性能，尋求最佳的結(jié)構(gòu)參數(shù)值。用現(xiàn)代設(shè)計軟件MATLAB求得設(shè)計變量的優(yōu)化解，圓整和修正后得到乳化液馬達結(jié)構(gòu)參數(shù)的實際最優(yōu)解，有效減少了馬達的體積和重量，并

4、使其各個設(shè)計參數(shù)合理匹配。
　　然后，剖析了自平衡式配流閥組的工作原理，綜合考慮配流閥入口的雷諾數(shù)和流量系數(shù)以及配流閥的體積大小等因素，確定合適的閥口直徑，對高低壓配流閥組進行了運動學(xué)和力學(xué)分析，重點分析了閥芯的受力情況。通過Pro/E建立配流閥的參數(shù)化模型，采用 Fluent軟件對不同閥芯開度時的配流閥內(nèi)部流場進行了仿真分析，比較了流量和閥芯開度不同時的流場參數(shù)數(shù)值，驗證了配流閥設(shè)計結(jié)果的可行性。
　　最后，在優(yōu)化設(shè)計的基

5、礎(chǔ)上，通過AMESIM建立了乳化液馬達的整體模型，仿真分析了馬達的運動特性，轉(zhuǎn)速和扭矩及其脈動情況。研究了馬達配流閥組不同最大閥芯開度、流量輸入、轉(zhuǎn)動慣量以及負載扭矩等參數(shù)對乳化液馬達性能的影響。
　　本論文提出的自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩乳化液馬達適用于所有高水基介質(zhì)，具有通用性。本論文所完成的研究工作與取得的結(jié)論，為閥配流低速大扭曲乳化液馬達的設(shè)計和制造提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。
　　本論文有圖68幅，表6個，參考