新型液压马达配流盘的受力分析与计算

　　引言

　　配流副是曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的关键摩擦副。配流副的形式有阀配流、轴配流和端面配流,目前液压马达主要采用轴配流或端面配流的方式,轴配流由于结构固有的缺点,有被端面配流取代的趋势。

　　端面配流的结构形式有多种[1～3],配流盘是其中最重要的核心部件。尽管配流盘上的沟槽结构变化多样,但主要都是同心圆环或圆弧,相关的文献资料很多。

　　新型的曲轴连杆式低速大扭矩液压马达采用端面配流,其配流盘沟槽数目较少,但一些沟槽的圆弧曲线是偏心的。对这种新型配流盘,目前缺少相关的设计资料和文献,其结构尺寸的设计主要是通过实验不断地加以修正获得。

　　为此对其进行受力分析;推导相应的计算公式,得到相关的性能曲线;指出这种液压马达配流盘设计时应该注意的问题。

　　1　配流副工作原理

　　配有新型配流盘的液压马达配流副如图1所示,配流体和端盖构成封闭容腔,容腔的轴向尺寸略大于固定盘和配流盘的轴向尺寸之和,由O型圈密封环组合补偿轴向间隙、磨损和分隔高低压腔。偏心轴通过十字滑块轴和配流盘联接并带动其旋转以实现配流功能,固定盘通过销固定在配流体上以防止其转动。液压油通过配流盘的外圈或中心进入液压马达的相应柱塞腔,变进油方向可以实现液压马达的正反转。

　　此配流副取消了压盘,由O型圈密封环组合代替传统的弹簧来补偿轴向间隙。其工作原理同大多数端面配流副相同。

　　图2和图3是此配流盘背面和正面示意图。如图2所示,配流盘背面的O型圈密封环槽是一个偏心圆环。如图3所示,配油盘正面同配油盘背面中心圆连通的腰形槽与一个偏心圆环槽相连接,此偏心圆环槽在配油盘正面分隔出了偏心圆弧密封带。现有文献都没有涉及关于偏心结构的计算理论与公式。

　　2　偏心结构的计算与分析

　　由于这种新型配流盘上没有节流孔或节流槽,所以可以按照剩余压紧力方法设计,即忽略挤压流动;又因为液压马达是低速旋转,所以可以忽略剪切流动;另外假定密封带内主要是压差流动。计算径向密封带中压力分布时采用两种常见的解析公式,即按对数规律分布和近似按线性规律分布的计算公式[4]

　　式中　p₁——进油压力　　p₀——回油压力

　　r₁、r₂——密封带的内、外径

　　r——密封带圆环半径

　　2.1　配流盘背面的受力分析

　　配流盘背面的偏心圆环如图4所示。这里,两个同心圆环与外圆的偏心距为e。