自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩乳化液馬達(dá)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、低速大扭矩液壓馬達(dá)作為液壓傳動(dòng)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(dòng)負(fù)載，加速和制動(dòng)時(shí)間短等特點(diǎn)，在工程機(jī)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(yán)重且工作環(huán)境危險(xiǎn)，迫切需要以高水基為介質(zhì)的低速大扭矩馬達(dá)以替代礦物油馬達(dá)?，F(xiàn)存的乳化液及純水液壓馬達(dá)工作原理及相關(guān)技術(shù)難以滿(mǎn)足高壓、低速、大扭矩運(yùn)行工況的要求。
　　針對(duì)礦用高水基液壓馬達(dá)高壓、低速、大扭矩的工況特點(diǎn)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(dá)及其關(guān)鍵技術(shù)。該馬達(dá)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(dá)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(dá)采用盤(pán)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(wèn)題。
　　首先，設(shè)計(jì)了自平衡式高低壓配流閥組低速大扭矩?cái)[缸式乳化液馬達(dá)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(dá)的結(jié)構(gòu)形式，介紹了自平衡式高低壓配流閥組對(duì)稱(chēng)布置的配流原理及特點(diǎn)。重點(diǎn)對(duì)馬達(dá)進(jìn)

3、行運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)分析，研究了馬達(dá)瞬時(shí)排量、扭矩、轉(zhuǎn)速、壓力及其脈動(dòng)率。
　　其次，以減小馬達(dá)的體積和重量為優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)乳化液馬達(dá)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在減小體積和重量的同時(shí)使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和扭矩脈動(dòng)盡可能的小，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件，通過(guò)約束函數(shù)保證馬達(dá)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(jì)軟件MATLAB求得設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化解，圓整和修正后得到乳化液馬達(dá)結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)際最優(yōu)解，有效減少了馬達(dá)的體積和重量，并

4、使其各個(gè)設(shè)計(jì)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(duì)高低壓配流閥組進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)分析，重點(diǎn)分析了閥芯的受力情況。通過(guò)Pro/E建立配流閥的參數(shù)化模型，采用 Fluent軟件對(duì)不同閥芯開(kāi)度時(shí)的配流閥內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了仿真分析，比較了流量和閥芯開(kāi)度不同時(shí)的流場(chǎng)參數(shù)數(shù)值，驗(yàn)證了配流閥設(shè)計(jì)結(jié)果的可行性。
　　最后，在優(yōu)化設(shè)計(jì)的基

5、礎(chǔ)上，通過(guò)AMESIM建立了乳化液馬達(dá)的整體模型，仿真分析了馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)特性，轉(zhuǎn)速和扭矩及其脈動(dòng)情況。研究了馬達(dá)配流閥組不同最大閥芯開(kāi)度、流量輸入、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及負(fù)載扭矩等參數(shù)對(duì)乳化液馬達(dá)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(dá)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(dá)的設(shè)計(jì)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(gè)，參考