叶片式摆动液压马达泄漏计算与控制

　　1 前言

　　摆动液压马达又称摆动液压缸,它是液压负载模拟器及飞行姿态仿真转台中最重要的执行元件之一。它突出的优点是无需任何变速机构就可使负载获得往复摆动运动,可以说摆动液压马达是把压力能转变成转矩最合理和最紧凑的装置[1]。

　　按结构形式分类,摆动液压马达大体可分为叶片式和柱塞式两大类。叶片式摆动液压马达以其结构简单,加工制造相对容易,工作可靠等获得到了非常广泛的应用。其中,叶片式摆动马达又可分为单叶片和多叶片,其中双叶片摆动液压马达以其结构对称,受力均匀等,而备受青睐。

　　摆动液压马达的内外泄漏的变化会造成负载速度下降及产生不需要的负载加速度,严重时会使摆动液压马达产生爬行[2]。其中,马达的内泄漏不能太小但也不能太大,太小不能保证低速平稳性,太大又易使系统刚度降低[3]。为了得到满意的控制效果及满足工艺要求,对摆动液压马达的内外泄漏需要进行精确计算及控制。

　　本文以常用的双叶片摆动液压马达为例,对可能存在的内外泄漏进行了精确计算,并介绍了间隙的控制手段。计算结果表明:若取极限情况,计算值与实测值吻合的特别好,说明整个计算过程是正确的,计算结果可作为摆动液压马达内外泄漏的参考。

　　2 叶片式摆动液压马达结构介绍

　　图1为双叶片摆动液压马达结构示意图。整个摆动液压马达主要由轴组件1、轴端盖2、缸后盖3、缸体5、缸前盖7等组成。轴与前、后缸盖,定片与轴组件,动片与缸体、缸前盖及缸后盖等都采用间隙密封,通过精确控制配合精度和表面粗糙度来保证密封的可靠性[4]。缸体和轴组件均采用线切割整体加工,克服了分体结构马达的定叶片与缸体、动叶片与轴组件由于连接螺钉松懈、折断等而造成的两连接件不贴合等问题,提高了马达的质量及可靠性[5]。

　　3 马达泄漏计算^[6]

　　从图1可看出,双叶片摆动液压马达的泄漏Q主要包括两部分:a.摆动马达端面间隙(即轴向间隙)的泄漏Qs; b.径向间隙泄漏Qs。端面间隙泄漏由两部分组成:高压腔通过端面密封沿轴的泄漏和高压腔通过端面密封向低压腔的泄漏径向间隙泄漏Qs也由两部分组成:高压腔通过轴组件动片的顶面密封向低压腔的泄漏和高压腔通过缸体定片与轴组件的接触面向低压腔的泄漏。

　　其中为外泄漏,、和为内泄漏。

　　3.1 马达端面间隙的泄漏

　　1)高压腔通过端面密封沿轴的泄漏

　　根据两平行圆盘间隙流动理论,则有:

　　式中p--高压腔与轴承腔液体的压差(Pa)

　　s--马达端面间隙(m)