QJM球塞式液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）計(jì)算和說(shuō)明備注前言 液壓傳動(dòng)技術(shù)是一門(mén)近代工業(yè)技術(shù)，可以借助導(dǎo)管想任何一位置傳遞動(dòng)力；可以借助控制壓力油液的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。液壓馬大師一種能實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)QJM型徑向球塞式低速大扭矩液壓馬達(dá)目前已廣泛應(yīng)用于建筑工程、起重運(yùn)輸、冶金重型、石油、煤礦、船舶、機(jī)床、輕工注塑、地質(zhì)勘探等部門(mén)?？芍苯域?qū)動(dòng)履帶行走、軌道輪子驅(qū)動(dòng)、各種回轉(zhuǎn)提升機(jī)械、勘探鉆孔、帶式輸送、物料攪拌、路面切割、船舶推進(jìn)、塑料預(yù)塑等機(jī)構(gòu)。其品種規(guī)格繁多，常見(jiàn)的主要有“多作用徑向柱塞式”，“曲軸連桿式”，“擺線式”，“葉片式”，“球賽式”，等，盡管低速大扭矩液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，工作原理繁多，但按每

2、轉(zhuǎn)柱塞副作用次數(shù)可分為單作用與多作用兩大類(lèi)，按柱塞排列方式可分為徑向柱塞式和軸向柱塞式。第一章 引子液壓傳動(dòng)及控制，由于其操作、調(diào)速簡(jiǎn)便，易于過(guò)載保護(hù)，反應(yīng)迅速，動(dòng)作準(zhǔn)確，單位功率重量輕以及機(jī)構(gòu)系統(tǒng)布置的優(yōu)點(diǎn)，得到了日益廣泛的應(yīng)用。隨著液壓元件的發(fā)展，機(jī)床、工程機(jī)械、礦石機(jī)械、起重機(jī)械、船舶甲板機(jī)械和軍工機(jī)械等相繼采用液壓傳動(dòng)或液壓控制系統(tǒng)，使整機(jī)重量減輕、操作簡(jiǎn)化、提高了生產(chǎn)效率?？梢灶A(yù)見(jiàn)，液壓技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的一種手段，在各種工業(yè)中的應(yīng)用將愈來(lái)愈廣泛，同時(shí)。也將對(duì)液壓技術(shù)提出新的要求，促進(jìn)元件研究和系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。任何液壓裝置，以執(zhí)行元件輸出動(dòng)力帶動(dòng)負(fù)載，根據(jù)主機(jī)工作性質(zhì)和要求，選用液

3、壓缸或液壓馬達(dá)作為執(zhí)行元件。液壓缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)械則選用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。由于傳遞扭矩較高，并且轉(zhuǎn)速較低，所以采用徑向柱塞式低速大扭矩液壓馬達(dá)，低速大扭矩液壓馬達(dá)具有轉(zhuǎn)速低，輸出扭矩大的特點(diǎn)。根據(jù)直接帶動(dòng)負(fù)載的低速大扭矩液壓馬達(dá)的輸出特點(diǎn)，這類(lèi)液壓馬達(dá)首先應(yīng)該具有比值： M液壓馬達(dá)的輸出扭矩； 液壓馬達(dá)的最大角速度。 其次，應(yīng)該在100r/min一下，直接帶動(dòng)額定負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)度該作出規(guī)定，凡在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，因轉(zhuǎn)速脈動(dòng)而出現(xiàn)或，且其轉(zhuǎn)速的平均值為，若： 時(shí)， 稱馬達(dá)在該轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，反之，則稱為運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。根據(jù)上述規(guī)定可以得出和在100r/min下直接帶動(dòng)負(fù)載平穩(wěn)

4、運(yùn)轉(zhuǎn)的兩個(gè)條件的馬達(dá)稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。目前國(guó)內(nèi)外使用的低速大扭矩液壓馬達(dá)，其轉(zhuǎn)速一般在400r/min以下，這類(lèi)馬達(dá)大多具有較好的低速穩(wěn)定性，如多作用內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，可在0.51r/min以下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。這類(lèi)液壓馬達(dá)的輸出扭矩一般都大于，大排量馬達(dá)的扭矩可達(dá)以上，由于他的低速大扭矩特點(diǎn)，使用時(shí)可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，一般不用減速裝置。但是有時(shí)為了減少液壓馬達(dá)的規(guī)格品種，可以通過(guò)一級(jí)開(kāi)式齒輪與工作機(jī)構(gòu)連接。采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，具有低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，啟動(dòng)效率高，加速和制動(dòng)時(shí)間短，過(guò)載保護(hù)，機(jī)構(gòu)緊湊，布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，但一般情況下，由于輸出扭矩大，制動(dòng)比較困難。內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型也很多

5、，其柱塞有一橫梁傳遞側(cè)向力的，有一柱塞直接傳地側(cè)向力的。根據(jù)參數(shù)要求，并根據(jù)目前國(guó)內(nèi)內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)情況，柱塞副的結(jié)構(gòu)形式采用以橫梁和柱塞共同傳遞側(cè)向力，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)便，工作比較可靠。QJM系列液壓馬達(dá)是內(nèi)曲線多作用徑向液壓馬達(dá)的一類(lèi)，它具有沒(méi)曲線多作用液壓馬達(dá)的共同特點(diǎn)，同時(shí)它也有自身的一些特點(diǎn)。QJM內(nèi)曲線多作用徑向液壓馬達(dá)采用球塞（由球塞和鋼球組成）來(lái)代替橫梁傳力式徑向馬達(dá)的柱塞橫梁和滾輪組成的傳力副，由于采用球塞副結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以減小了馬達(dá)的基本外形尺寸，使得馬達(dá)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，重量更輕。由于采用多作用次數(shù)設(shè)計(jì)，馬達(dá)能輸出更大的扭矩，而且只要柱塞數(shù)和作

6、用數(shù)選取合適，可以使液壓馬達(dá)的徑向力在理論上達(dá)到完全平衡，具有較高的啟動(dòng)扭矩效率。設(shè)計(jì)中，合理選取導(dǎo)軌曲線，并按照無(wú)脈動(dòng)原則分配副角，理論上都能做到輸出扭矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)率為零，因而可以獲得更好的低速穩(wěn)定性，而且由于軸向力平衡馬達(dá)的壽命可以大大的提高。多作用內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，按其結(jié)構(gòu)主要有以下四種類(lèi)型：（1） 橫梁傳力式內(nèi)曲線液壓馬達(dá)；（2） 滾輪傳力是內(nèi)曲線液壓馬達(dá)；（3） 滾柱式內(nèi)曲線液壓馬達(dá)；（4） 球塞式內(nèi)曲線液壓馬達(dá)。 本次設(shè)計(jì)為徑向鋼球馬達(dá)設(shè)計(jì)。第二章 QJM球塞式液壓馬達(dá)概述1.1 QJM液壓馬達(dá)的適用和特點(diǎn)QJM液壓馬達(dá)適用范圍: QJM型液壓馬達(dá)可與各種油泵、閥及液壓附件配套組成

7、液壓傳動(dòng)裝置，由于它在設(shè)計(jì)上采取了各種措施，故可適應(yīng)各種機(jī)器的工況。該型馬達(dá)具有重量輕、體積小、調(diào)速范圍大，可有級(jí)變量、機(jī)械制動(dòng)器可自動(dòng)啟閉、低速穩(wěn)定性能好、工作可靠、耐沖擊、效率高、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于礦山建筑工程、起重運(yùn)輸、冶金重型、石油、煤礦、船舶、機(jī)床、輕工注塑、地質(zhì)勘探等部門(mén)?？芍苯域?qū)動(dòng)履帶行走、軌道輪子驅(qū)動(dòng)、各種回轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)、勘探鉆孔、帶式輸送、物料攪拌、路面切割、船舶推進(jìn)、塑料預(yù)塑等機(jī)構(gòu)。 QJM型液壓馬達(dá)主要特點(diǎn)： 1、該型馬達(dá)的滾動(dòng)體用一只鋼球代替了一般內(nèi)曲線液壓馬達(dá)所用的兩只以上滾輪和橫梁，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、體積、重量顯著減少。 2、運(yùn)動(dòng)付慣量小，鋼球

8、結(jié)實(shí)可靠，故該型馬達(dá)可以在較高轉(zhuǎn)速和沖擊負(fù)載了連續(xù)工作。 3、磨擦付少，配油軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)力平衡，球塞付通過(guò)自潤(rùn)滑復(fù)合材料制成的球墊傳力，并具有靜壓平衡和良好潤(rùn)滑條件，采用可自動(dòng)補(bǔ)償磨損的軟性塑料活塞環(huán)密封高壓油，因而具有較高的機(jī)械和容積效率，能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)力矩較大。 4、因結(jié)構(gòu)具有的特點(diǎn)，該馬達(dá)所需回油背壓較低，一般需0.30.8Mpa，轉(zhuǎn)速越高，背壓應(yīng)越大。 5、因配油軸與定子剛性連接，故該型馬達(dá)推出油管允許用鋼管連接。 6、該型馬達(dá)具有二級(jí)和三級(jí)變排量，因而具有較大的調(diào)速范圍。 7、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆修方便，對(duì)油清潔度無(wú)特殊要求，油的過(guò)濾精度可按配套油泵的要求選定。 8、除殻轉(zhuǎn)和帶

9、支承型外，液壓馬達(dá)的出軸一般只允許承受扭矩，不能承受徑向和軸向力。 9、帶"T"型液壓馬達(dá)，中心具有通孔，傳動(dòng)軸可以穿過(guò)液壓馬達(dá)。 10、帶"S"型液壓馬達(dá)具有能自動(dòng)開(kāi)閉的機(jī)械制動(dòng)器，能實(shí)現(xiàn)可靠的制動(dòng)。 11、帶"Se"和"SeZ"型液壓馬達(dá)其啟動(dòng)和制動(dòng)可用人工控制也可自動(dòng)控制，控制壓力較低，制動(dòng)扭矩大，操作方便、可靠。 12、帶"B"型液壓馬達(dá)后端可以安裝轉(zhuǎn)速表，顯示液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。2.2 QJM軸轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)及工作原理一、QJM軸轉(zhuǎn)馬達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 下圖為QJM系列內(nèi)曲線多作用徑向鋼球液壓

10、馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)，主要由鋼球、帶輸出軸的缸體、導(dǎo)軌、配流軸、柱塞、后蓋、前端蓋、孔用擋圈、封油悶蓋、定位銷(xiāo)等零部件構(gòu)成。QJM型鋼球馬達(dá)結(jié)構(gòu)二、QJM軸轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)工作原理：下圖為QJM型球塞式內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的工作原理圖： （a） (b)它由轉(zhuǎn)子缸體2、導(dǎo)軌3、和柱塞5鋼球1組成的球塞副、配流軸4、外殼6等組成。上圖為具有10球塞六作用次數(shù)的液壓馬達(dá)。所謂作用次數(shù)，即每個(gè)球塞副隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周往復(fù)的次數(shù)，也即導(dǎo)軌所具有的曲線凹凸數(shù)。配流軸4的作用是依次將高壓油分配給各球塞，并將低壓油從各球塞依次通過(guò)配流軸排出。柱塞5在高壓推動(dòng)下，帶動(dòng)鋼球1沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，與曲線導(dǎo)軌3接觸，鋼球1與導(dǎo)軌曲線的相互作用如

11、上圖（b）所示。柱塞副所產(chǎn)生的液壓力P是沿柱塞軸線的。該力分為兩個(gè)力N與F，N力與導(dǎo)軌曲線相垂直，并與導(dǎo)軌曲線的反力相平衡。分力F即為推動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)的切向力。切向力F與向徑（為滾球中心至馬達(dá)旋轉(zhuǎn)中心的距離）的乘積即為該球塞所產(chǎn)生的扭矩。各做功柱塞產(chǎn)生的扭矩之和即為液壓馬達(dá)在該瞬時(shí)的輸出扭矩。內(nèi)曲線多作用徑向球塞式液壓馬達(dá)導(dǎo)軌展開(kāi)圖如下： 上圖，導(dǎo)軌三的每段曲面都分成球塞上升（即外伸）的半個(gè)區(qū)段和下降（即內(nèi)縮）的半個(gè)區(qū)段，如一號(hào)曲面中的a和b所示。配流軸4的圓周上均勻分布12各如和的所示的配流窗口，這些窗口交替分成兩組，通過(guò)配流軸上的軸向孔分別和進(jìn)、回油口A、B相通。沒(méi)一組的六個(gè)配流窗口、應(yīng)分別對(duì)

12、準(zhǔn)六個(gè)同向半段曲面和的中間位置。 假如內(nèi)曲面的a段對(duì)應(yīng)高壓區(qū)，b段對(duì)應(yīng)低壓區(qū)（即通進(jìn)油B，接回油A）在圖示瞬間，曲面三、六中的位于a區(qū)的球塞副處在高壓油工作工況；曲面一、四位于b區(qū)段的球塞副處于回油工況；其余球塞副則處于過(guò)渡狀態(tài)（即與高、低壓回路均不通）。這樣，球塞三、六在壓力油的作用下產(chǎn)生推力P，將鋼球緊緊壓在導(dǎo)軌曲面上進(jìn)而產(chǎn)生如圖b所示的切向分力F，推動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)，形成輸出力矩。 當(dāng)球塞副一進(jìn)入a段，就會(huì)產(chǎn)生扭矩推動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。隨著缸體旋轉(zhuǎn)，球塞副外伸，越過(guò)頂點(diǎn)進(jìn)入b段，使其和回油相通，進(jìn)而球塞副內(nèi)縮。球塞副在a段和b段過(guò)渡的一瞬間，球塞油孔被配流軸密封間隔封閉，此時(shí)球塞副應(yīng)沒(méi)有徑向位移，以免

13、發(fā)生困有（劃氣蝕）現(xiàn)象。凡處于a段的球塞副都進(jìn)油，處于b段的球塞副都回油，而設(shè)計(jì)時(shí)使曲線數(shù)（即作用次數(shù)x）和球塞數(shù)不相等，因此總有一部分球塞副處于導(dǎo)軌曲面的a段（相應(yīng)的總有一部分球塞處于曲面的b段），使得缸體和輸出軸能均勻并連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。球塞式液壓馬達(dá)與其他內(nèi)曲線馬達(dá)一樣，其排量等于馬達(dá)一轉(zhuǎn)中所有球塞工作容積之和，即 其中，馬達(dá)理論排量（ml/r）；球塞副中柱塞直徑（mm）； 球塞行程（mm）； 作用次數(shù)（即導(dǎo)軌曲線起伏凹凸數(shù)）； 每排球塞個(gè)數(shù)； 球塞排數(shù)第三章 QJM參數(shù)和性能分析3.1 基本參數(shù)計(jì)算 1QJM21-0.63內(nèi)曲線多作用徑向液壓馬達(dá)基本參數(shù)： 額定壓力： 額定排量：q=0.66

14、4L/r 額定轉(zhuǎn)速：N=2-250r/min 額定輸出扭矩：M=1572N.m1、液壓馬達(dá)的輸出牽引力根據(jù)牽引力計(jì)算公式： 其中：牽引力（kN）最大輸出扭矩， M=1572N.m 輸出軸傳動(dòng)的機(jī)械效率，取 輸出軸直徑， 所以 T=1572×0.93×2÷110=26.58KN2、液壓馬達(dá)的理論排量： 其中， 初?。??。?則3、馬達(dá)的進(jìn)出口壓差 其中，馬達(dá)的機(jī)械效率， p=16Mpa4、馬達(dá)平均轉(zhuǎn)速： 其中，最大轉(zhuǎn)速， =250r/min 最小轉(zhuǎn)速， 所以 =126r/min馬達(dá)所需要的流量Q 其中，液壓馬達(dá)容積效率，取 =0.664×126/0.9=9

15、2.96L/min馬達(dá)輸出功率 N=16000000×0.093/60×0.93×0.9=20.8KW3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析該球塞式液壓馬達(dá)采用設(shè)計(jì)，每轉(zhuǎn)一周，柱塞往復(fù)六次，排量q增大了，扭矩也隨之增大。由公式可知，壓力一定時(shí)，馬達(dá)輸出扭矩僅與排量q有關(guān)，即無(wú)論曲線形狀如何，只要保證柱塞行程h一樣大（在柱塞直徑d、柱塞數(shù)、作用數(shù)為一定的情況下），其平均扭矩都是一樣的，即曲線形狀與平均無(wú)關(guān)。然而對(duì)不同的曲線形狀，柱塞組有不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)馬達(dá)的扭矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)，導(dǎo)軌曲面的受力以及背壓大小都會(huì)帶來(lái)顯著的影響，這將直接影響馬達(dá)壽命和可靠性。幾個(gè)有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)的概念：度速度（即折

16、算速度）和度加速度（即折算加速度）一個(gè)完整的曲面所占有的中心角稱為作用副角，以表示， 式中 馬達(dá)的作用次數(shù)， 一個(gè)半曲面的作用副角 由上圖可知，柱塞行程： 式中，馬達(dá)中心至滾動(dòng)體中心的最大半徑（向徑） 馬達(dá)中心至滾動(dòng)體中心的最小半徑（向徑） 在高壓區(qū)段，球塞底部受油壓作用頂滾球組，使?jié)L球緊貼在導(dǎo)軌曲面上。在滾球與曲面的接觸處，產(chǎn)生一個(gè)法向力N。若忽略各方面的摩擦力，則通過(guò)滾球中心，并可分解為沿半徑方向的力P和與其垂直的切向力F。顯然P和柱塞產(chǎn)生的推力大小一樣。P通過(guò)柱塞傳給缸體產(chǎn)生力矩M，即： 式中,馬達(dá)中心到鋼球中心的半徑。 式中，壓力角。 在球塞推力P為一定的情況下，隨壓力角的不同，N和F

17、也隨之變化。 式中，度速度（）。度速度的物理意義式缸體轉(zhuǎn)過(guò)1弧度時(shí)球塞徑向移動(dòng)的距離，與馬達(dá)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，它表征著導(dǎo)軌曲線的性質(zhì)。馬達(dá)工作的平穩(wěn)性、導(dǎo)軌曲線壓力角的變化及滾動(dòng)體與導(dǎo)軌的接觸應(yīng)力等都與有關(guān)。若運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，則上式可寫(xiě)為： 式中，滾動(dòng)體相對(duì)于敢提的徑向運(yùn)動(dòng)速度（） 缸體旋轉(zhuǎn)角速度（）。同理，度加速度為： 式中，滾動(dòng)體組徑向運(yùn)動(dòng)加速度（） 從可以看到，柱塞組運(yùn)動(dòng)到任何一點(diǎn)的壓力角的正切等于該點(diǎn)的度速度和該點(diǎn)向徑的比值。 角模數(shù)的概念： 角模數(shù):在一個(gè)導(dǎo)軌面上，相鄰兩柱塞組之間的夾角。 的物理意義：每當(dāng)液壓馬達(dá)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)角，柱塞又回到起始的分布狀態(tài)，即每一組柱塞的工作過(guò)程以為周期而變化。 其

18、中，m液壓馬達(dá)的作用數(shù)x和球塞數(shù)z的最大公約數(shù)。作用數(shù)x和球塞數(shù)z的最大公約數(shù)m表示球塞副可以分成相位角相同的m個(gè)球塞組，球塞組的受力完全一樣，但是分布相位不一樣。每組的球塞數(shù)應(yīng)為： 作用副角：一個(gè)完整的曲面所占有的中心角。 ，3.3 QJM液壓馬達(dá)徑向力分析徑向力是一切徑向式液壓馬達(dá)的一個(gè)共性問(wèn)題。齒輪式、葉片式等單作用液壓馬達(dá)，由于半邊高壓，半邊低壓，轉(zhuǎn)子上作用有較大的不平衡徑向力，加劇了相對(duì)運(yùn)動(dòng)零部件間的摩損，降低液壓馬達(dá)的啟動(dòng)特性。為此，必須增大主軸承的容量，限制了液壓馬達(dá)使用壓力的提高，而軸承壽命，往往決定了液壓馬達(dá)的工作壽命。為了提高壓力，改善性能，齒輪馬達(dá)采用了平衡徑向力的結(jié)構(gòu)。

19、葉片馬達(dá)則設(shè)計(jì)成對(duì)稱的雙作用或多作用形式。多作用的內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)很大的徑向不平衡力。因此在設(shè)計(jì)本型（QJM）液壓馬達(dá)是必須把徑向力考慮進(jìn)去，盡可能減小馬達(dá)的徑向力不平衡性。由馬達(dá)作用數(shù)x和球塞數(shù)z存在最大公約數(shù)，由力學(xué)分析可知當(dāng)（一般）可以做到馬達(dá)的徑向力理論上達(dá)到平衡。因此馬達(dá)的作用數(shù)和球塞數(shù)的選擇可根據(jù)下表（x與z的組合）選擇：在本次設(shè)計(jì)中x和z的選擇是：，.他們有最大公約數(shù)m=2，因此理論上可以做到也就是說(shuō)10個(gè)球塞可以分成兩組完全相同的球塞組，每組5各球塞占有180°中心角，所以兩組球塞所產(chǎn)生的合力大小相等，方向相反，并且都通過(guò)軸心，因此馬達(dá)

20、的徑向力理論平衡。3.4 扭矩脈動(dòng)性分析扭矩與轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)性，是容積是液壓機(jī)械的一個(gè)普遍存在的問(wèn)題。最初的單作用活塞泵，存在很大的周期性脈動(dòng)，隨使用機(jī)械精度的提高，大家都在尋找減小脈動(dòng)的方法。隨之，出現(xiàn)了徑向式與軸向式的柱塞泵和馬達(dá)，以合理的結(jié)構(gòu)布置和增加柱塞數(shù)（一般取奇數(shù)柱塞），減小其脈動(dòng)量，目前，又出現(xiàn)了利用馬達(dá)的多作用特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)合理的曲線設(shè)計(jì)，使徑向柱塞式多作用馬達(dá)做到理論上無(wú)脈動(dòng)輸出，從而提高液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性，這對(duì)要求很大速比的控制馬達(dá)具有特殊的意義。系統(tǒng)中液壓馬達(dá)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速的脈動(dòng)只要產(chǎn)生于： 油泵供油的波動(dòng)； 各類(lèi)閥工作中的不穩(wěn)定性波動(dòng)； 馬達(dá)本身轉(zhuǎn)動(dòng)中間隙泄漏和機(jī)械摩擦的不均

21、勻性，以及在低速下油膜的破壞； 馬達(dá)本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的作用原理； 馬達(dá)主要零件的設(shè)計(jì)及加工的不合理； 工作液體的壓縮性等。 若不考慮外部因素，內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的扭矩脈動(dòng)性，主要取決于導(dǎo)軌曲線的設(shè)計(jì)，柱塞副結(jié)構(gòu)和制造精度等因素，柱塞副的運(yùn)動(dòng)規(guī)律受導(dǎo)軌曲線支配，對(duì)輸出特性起決定性作用。扭矩及轉(zhuǎn)速脈動(dòng)率為零的條件：假定輸入馬達(dá)的Q=常數(shù)，馬達(dá)沒(méi)有容積損失和機(jī)械損失；忽略慣性矩的影響；馬達(dá)的輸入壓力常數(shù)；并且忽略其他外部因素的影響。內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的瞬時(shí)扭矩為： 在忽略回油背壓時(shí)，則 因?yàn)?所以 內(nèi)曲線馬達(dá)瞬時(shí)扭矩變化規(guī)律，為各柱塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律之和。輸出扭矩的脈動(dòng)率用脈動(dòng)系數(shù)表示 式中 瞬時(shí)扭

22、矩的最大值 瞬時(shí)扭矩的最小值 輸出扭矩的平均值。若每個(gè)瞬時(shí)不相等，對(duì)應(yīng)有： 在忽略機(jī)械損失情況下，輸出扭矩的平均值： 式中，A柱塞工作面積。所以 轉(zhuǎn)速脈動(dòng)系數(shù)用表示則 在任一瞬時(shí) 各瞬時(shí)柱塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和不等時(shí)，和分別對(duì)應(yīng)和 平均轉(zhuǎn)速 所以 式 表明，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)率為零的必要條件，是任一瞬時(shí)各柱塞的相對(duì)速度之和為一常數(shù)，即：因此 這條件說(shuō)明，脈動(dòng)性取決于柱塞副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而對(duì)多作用馬達(dá)，這一條件的滿足決定于導(dǎo)軌曲線的設(shè)計(jì)。第四章 導(dǎo)軌曲線的設(shè)計(jì)導(dǎo)軌曲線也就是定子曲線，導(dǎo)軌曲線設(shè)計(jì)是內(nèi)曲線液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵部分。其曲線設(shè)計(jì)有兩中方法：（1） 給定導(dǎo)軌曲線的幾何尺寸，由此繪制導(dǎo)軌曲線

23、。然后用數(shù)學(xué)分析的方法，求出沿導(dǎo)軌曲線運(yùn)動(dòng)的滾輪中心運(yùn)動(dòng)軌跡方程，得到球塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并對(duì)之進(jìn)行性能分析； （2）根據(jù)設(shè)計(jì)者要求給出球塞的加速度運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，然后用運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法，求得位移變化規(guī)律（即滾球中心運(yùn)動(dòng)軌跡），并由此繪制導(dǎo)軌曲線。 常用的曲線有以下幾種： 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線； 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線； 等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線； 拋物線加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線； 梯形加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線；4.1 定子曲線的選取為了得到性能良好的定子曲線，通常是先給處球塞組合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再根據(jù)這個(gè)規(guī)律來(lái)確定導(dǎo)軌曲線?，F(xiàn)在就以下幾種常用運(yùn)動(dòng)曲線作比較分析：（1）等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線：特點(diǎn)：球塞的加速度在

24、曲線上各點(diǎn)是相等的，球塞的位移按拋物線的規(guī)律變化，采用這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，在導(dǎo)軌曲線幾何參數(shù)相同的條件下，加速度比其他導(dǎo)軌小，因而可以在高效率條件下得到較高的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，配流軸的運(yùn)作和球塞的運(yùn)動(dòng)很協(xié)調(diào)，理論上可使扭矩脈動(dòng)率，但有較大的“軟沖”。該曲線是目前國(guó)內(nèi)使用最多的一種導(dǎo)軌曲線。（2）有等速過(guò)渡的等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線 特點(diǎn)：這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有梯形加速圖，位移按拋物線阿基米德螺旋線變化。它使馬達(dá)的扭矩?zé)o脈動(dòng)，轉(zhuǎn)速十分均勻，軟沖現(xiàn)象有所減小，其最大速度比等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線小，單是加速度較大。（3）副角修正等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線 特點(diǎn)：這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以使，并可減小“軟沖”現(xiàn)象。（4）可變加速修正的等加速運(yùn)

25、動(dòng)規(guī)律曲線特點(diǎn)：其加速度按梯形規(guī)律變化，位移按二次拋物線和三次拋物線組合的規(guī)律變化，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可使，并可減小“軟沖”現(xiàn)象。（5）加速度按正弦變化曲線特點(diǎn)：具有這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，其位移按擺線規(guī)律變化，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律可使扭矩?zé)o脈動(dòng)，但具有很大的加速度。曲面往往出現(xiàn)“變尖”或“沉切”等現(xiàn)象。（6）加速度按余弦規(guī)律變化的余弦曲線特點(diǎn)：這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律不能使馬達(dá)扭矩完全均勻，但在球塞數(shù)目大于5時(shí)，扭矩脈動(dòng)不大。其加工容易，用一個(gè)偏心輪作靠模即可加工出導(dǎo)軌曲面。一般情況下，其進(jìn)油段的加速度較大，導(dǎo)軌在處曲率半徑較小，具有較大的接觸應(yīng)力。（7）加速度按修正余弦規(guī)律變化的曲線較小，具有較大的接觸應(yīng)力。最大壓力角略微

26、增大。綜上所述：本次設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌曲線選取有等速過(guò)渡區(qū)的等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，即等加速阿基米德螺旋線等減速曲線。首先應(yīng)明確：內(nèi)曲線液壓馬達(dá)球塞與導(dǎo)軌的接觸應(yīng)力大小和變化，相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳力部件間的比壓大小，取取決于球塞運(yùn)動(dòng)的加速度，以及球塞運(yùn)動(dòng)速度的瞬時(shí)值和最大值，球塞副的平均速度相同，但運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同等液壓馬達(dá)，零件件的接觸應(yīng)力和比功可以有較大的不同，球塞副的平均速度相同，但運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同的液壓馬達(dá)，其加速度和速度的大小又完全決定于所選取的基本結(jié)構(gòu)、參數(shù)（x、z、h等）和導(dǎo)軌曲線的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。所謂運(yùn)動(dòng)方程，是討論球塞副的位移、速度和加速度隨相位角變化的函數(shù)關(guān)系，即 ；球塞副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的度加速度： 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的線加

27、速度：牽連運(yùn)動(dòng)加速度：牽連運(yùn)動(dòng)速度：科氏加速度：設(shè)加速區(qū)段副角為： 等速區(qū)段副角為： 減速區(qū)段副角為： 零速區(qū)副角為： 則： 工作副角；鋼球中心由起點(diǎn)位置，沿鋼球中心運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)到任意點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的相位角；鋼球中心到缸體中心的距離（向徑）隨相位角而不斷變化；球塞副徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的度速度（），其物理意義：缸體以速度轉(zhuǎn)過(guò)角度時(shí)，球塞徑向移動(dòng)了距離。與液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，它表明了導(dǎo)軌曲線的特征。4.2 導(dǎo)軌曲線設(shè)計(jì)計(jì)算由內(nèi)曲線多作用液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)排量公式： 角模數(shù)： m為作用次數(shù)x與球塞數(shù)目的最大公約數(shù)，；作用副角： ， 在選取與的組合時(shí)，應(yīng)充分考慮多作用內(nèi)曲線液壓馬達(dá)徑向力平衡的問(wèn)題。若在段導(dǎo)軌曲線上有個(gè)球

28、塞，則有的在進(jìn)油區(qū)段受高壓作用，有的在回油區(qū)段受低壓油作用，、的不同組合，其受力狀況也將改變，導(dǎo)軌對(duì)球塞的反作用力，其徑向分力由液壓力平衡。不平衡的徑向力，將使液壓馬達(dá)啟動(dòng)扭矩效率、機(jī)械效率下降，主軸承壽命降低，低速穩(wěn)定性差，配流軸上的不平衡徑向力，將惡化配流軸在缸體中的浮動(dòng)狀態(tài)，增大偏心，泄漏增大，甚至配合面磨損咬傷，不平衡的徑向力還會(huì)引起殼體的變形，為此必須加厚導(dǎo)軌和殼體。因此，減小徑向力使之平衡，是內(nèi)曲線馬達(dá)設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。根據(jù)馬達(dá)的排量以及x和z組合表可查，和的組合，能夠使液壓馬達(dá)徑向力得到平衡。本次設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌曲線選取有等速過(guò)渡區(qū)的等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，即等加速阿基米德螺旋線等減速曲線

29、。4.2.1 等加速規(guī)律曲線脈動(dòng)性分析 （1）等加速規(guī)律曲線脈動(dòng)性分析為使，進(jìn)油區(qū)段中球塞的運(yùn)動(dòng)，必須滿足。進(jìn)油區(qū)段中，對(duì)于所研究的一組球塞，設(shè)位于加速區(qū)內(nèi)的球塞數(shù)為，等速區(qū)（阿基米德螺旋線）內(nèi)的球塞數(shù)為，減速區(qū)段的球塞數(shù)，即 則有, 式中，急速區(qū)段的加速度； 等速區(qū)段的加速度； 減速區(qū)段的加速度。 可得， 因?yàn)?，故欲? ,必須： 即， 式中，總為正整數(shù)。，分別為加速區(qū)和減速區(qū)的副角。所以 , 必為正整數(shù)。而作用副角 ： 令， 則， 稱K為副角總分配系數(shù)，它表示一組球塞中同時(shí)工作在進(jìn)油區(qū)段（或回油區(qū)段）的球塞數(shù)。式中： 加速區(qū)段副角分配系數(shù)，必須為正整數(shù)；等速區(qū)段（包括零速區(qū)）副角分配系數(shù)，

30、 可以為整數(shù)2或者具有0.5的小數(shù)；減速區(qū)段分配系數(shù)，必須為正整數(shù)；按照以上原則分配幅角，可使所設(shè)計(jì)的液壓馬達(dá)理論上輸出脈動(dòng)率為零。（2）保證扭矩和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)率為零的副角分布零速角在設(shè)計(jì)中為了一般取，當(dāng)配流軸的直徑較大時(shí)取下限；當(dāng)配流軸直徑較小時(shí)取上限。在本次QJM馬達(dá)設(shè)計(jì)中取。本次設(shè)計(jì)的球塞式徑向馬達(dá)的和組合為，。，因此，由扭矩脈動(dòng)率和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)率為零的輸出特性要求，必為正整數(shù)，為0.5的倍數(shù)，因此，的取值如下： 又由于， 故引入 稱為幅角利用系數(shù)。通常，為充分利用幅角，減小，應(yīng)增大。4.2.2 導(dǎo)軌曲線的運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算導(dǎo)軌曲線是指滾動(dòng)體在導(dǎo)軌曲面上滾動(dòng)時(shí)，鋼球（或滾輪）中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。顯然，當(dāng)滾

31、動(dòng)體轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)作用副角時(shí)，將從曲線的最小向徑移動(dòng)到最大向徑，然后又回到最小向徑，球塞完成一個(gè)完整運(yùn)動(dòng)，其行程。等加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)曲線的設(shè)計(jì)，圖如下： 位移、（度）速度、（度）加速度曲線1. 加速度、速度和位移（1） 零速區(qū) ，所以（2）加速區(qū)段： 速度 確定積分常數(shù)：當(dāng)時(shí)，所以則 當(dāng)時(shí)，具有最大值 位移 確定：當(dāng)時(shí)，所以則 當(dāng)時(shí)， （3）等速區(qū)段 加速度 所以位移 確定 當(dāng)時(shí)，所以 則 當(dāng)時(shí)，（4）減速區(qū) 加速度 速度 確定：當(dāng)時(shí)，所以 則 當(dāng)時(shí)， 位移 確定：當(dāng)時(shí)，所以則 當(dāng)時(shí)，（5）零速區(qū)段 求加速度，得出其相互關(guān)系 當(dāng)時(shí)，減速區(qū)段終點(diǎn)處，由式(2-26)得: 即: 由上式可見(jiàn)，設(shè)計(jì)中，以及加

32、、減速區(qū)段的副角和的選取互相約束，應(yīng)根據(jù)具體要求與馬達(dá)的結(jié)構(gòu)參數(shù)一起確定。 令 稱C為副角分配不對(duì)稱系數(shù)。副角分配主要確定加速區(qū)和減速區(qū)副角。若C大于1，表示大于，這將降低加速區(qū)段的加速度，對(duì)減小回油背壓，降低導(dǎo)軌與滾輪的接觸應(yīng)力是有益的。但是一般，不能為減小而將C增大過(guò)多，否則增大了流道中流動(dòng)的不均勻性，導(dǎo)致馬達(dá)流道內(nèi)的流體損失增加。由式，當(dāng)，在見(jiàn)速區(qū)段終點(diǎn)處，則有 由式，則代入上式經(jīng)整理得到 又 所以 由于， 故，解得： 等加速阿基米德螺旋線等減速導(dǎo)軌曲線各區(qū)段的，的計(jì)算公式如下表：球塞副運(yùn)動(dòng)區(qū)間幅角范圍（）相對(duì)運(yùn)動(dòng)加速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)位移等加速區(qū)段0.0780.078等速區(qū)段00等減速

33、區(qū)段-0.078-0.0780在各區(qū)段交接處，球塞副運(yùn)動(dòng)加速突然變化，發(fā)生沖擊，但是這是由加速度突變的慣性力引起的“軟沖”，對(duì)于工作壓力較大的系統(tǒng)，不會(huì)由此引起系統(tǒng)的振動(dòng)和導(dǎo)軌接觸應(yīng)力的徒增。在加速區(qū)段和加速區(qū)段之間設(shè)計(jì)了等速區(qū)，等速區(qū)段的大小不影響馬達(dá)工作的均勻性。,，即不對(duì)稱性等于1，采用了對(duì)稱性幅角分配。對(duì)稱性副角分布加速區(qū)分配相對(duì)較小，較大，導(dǎo)軌和鋼球間具有較大的接觸應(yīng)力。為了減小導(dǎo)軌和鋼球間的接觸應(yīng)力，必須對(duì)副角進(jìn)行副角修正。這里引入幅角修正曲線及其分配方法。如下圖，使加速區(qū)段和減速區(qū)段重疊一個(gè)角度，因而為加速區(qū)段和減速區(qū)段共有，稱為幅角修正區(qū)。顯然，區(qū)段中的球塞只能以一種加速度運(yùn)動(dòng)

34、，為了仍然保證所設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌曲線滿足脈動(dòng)率為零的要求，即 則必須 由，得， 將代入上式，得到 因此有， 根據(jù)馬達(dá)無(wú)脈動(dòng)條件，得 上式中，在馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中必須為正整數(shù)，所以因而其幅角分配設(shè)計(jì)方法為： 解方程組得到： 為了減小導(dǎo)軌與滾球之間的接觸應(yīng)力，減小，且總幅角K=2.5。所以在引入副角修正曲線及分配方法后，的分配方法： 由于，。修正后副角分配如下： 幅角修正區(qū)實(shí)質(zhì)是作減速運(yùn)動(dòng)，是作等速運(yùn)動(dòng)的特殊情況，而經(jīng)過(guò)幅角修正后，在幅角修正區(qū)，滾球作減速運(yùn)動(dòng)。同樣，修正后用積分法可推得幅角修正曲線各區(qū)段的度加速度、度速度和位移的計(jì)算公式：加速區(qū)段： 當(dāng)， 幅角修正區(qū)： 當(dāng)時(shí)， 減速區(qū)段： 當(dāng)時(shí)， 即， 引

35、入修正幅角后，各作用區(qū)段的度加速度、度速度和位移的計(jì)算公式如下表：球塞副運(yùn)動(dòng)區(qū)間幅角范圍（）相對(duì)運(yùn)動(dòng)加速度相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)位移等加速區(qū)段0.0650.0650.975幅角修正區(qū)段-0.065-0.065等減速區(qū)段-0.13-0.130 通過(guò)對(duì)等加速幅角修正曲線等減速曲線的運(yùn)動(dòng)方程的分析，推導(dǎo)其度加速度、度速度和位移的數(shù)值如下：00001.50.0650020.0650.0330.00830.0650.0980.07340.0650.1630.20350.0650.2280.39860.0650.2930.65870.0650.3580.98380.0650.4231.37390.0650.48

36、81.828100.0650.5532.348110.0650.6182.933120.0650.6833.583130.0650.7484.398140.0650.8135.078150.0650.8785.92316.50.0650.9757.31317-0.0650.9437.79218-0.0650.8788.70219-0.0650.8139.54720-0.0650.74810.32721-0.0650.68311.04222-0.0650.61811.69223-0.0650.55312.27724-0.0650.48812.79725.5-0.130.3913.45526-0.

37、130.32513.63427-0.130.19513.89428-0.130.06514.02428.50014.04300014.04引入修正副角后，導(dǎo)軌曲線的度加速度、度速度和位移圖如下：4.3 最小向徑的確定 最小向徑必須滿足導(dǎo)軌材料和熱處理工藝所決定的許用接觸應(yīng)力要求，保證，使導(dǎo)軌加速度起點(diǎn)處不產(chǎn)生“變尖”和“反凹”，并得到合理的尺寸排定。設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)導(dǎo)軌接觸強(qiáng)度計(jì)算所需的，然后，由已知參數(shù)排量結(jié)構(gòu)尺寸，二者相比較，取最大值作為的設(shè)計(jì)值。1、球塞馬達(dá)表面接觸應(yīng)力計(jì)算內(nèi)曲線多作用對(duì)球塞式液壓馬達(dá)，導(dǎo)軌上開(kāi)有圓弧形凹槽，鋼球在凹槽中，滾動(dòng)，凹槽半徑常?。闈L球的半徑），所以接觸應(yīng)力：

38、 式中，取決于值的系數(shù)， 將、和代入上式，對(duì)鋼對(duì)鋼滾動(dòng)： 式中，當(dāng)量曲率半徑。 為滾輪數(shù)。 由內(nèi)曲線多作用馬達(dá)的最小向徑和、的關(guān)系可得： 初取，加速區(qū)起點(diǎn)處有： 即 則由，得 液壓力： 所以 而導(dǎo)軌的許用接觸應(yīng)力：，故導(dǎo)軌和滾球產(chǎn)生的最大表面接觸應(yīng)力小于導(dǎo)軌許用的接觸應(yīng)力。導(dǎo)軌滿足使用要求。2、最大壓力角計(jì)算： 式中， 3、液壓力P、側(cè)向力T、法向力N計(jì)算： 液壓力： 其中，球塞的直徑，=45mm 壓力油壓力，=10MPa 側(cè)向力： 法向力： 軸向力：所以導(dǎo)軌的最小向徑：。 4.4 導(dǎo)軌壽命的計(jì)算采用表面火焰淬火或者高頻淬火的導(dǎo)軌表面的硬度不均勻，或表面淬硬層較?。ǎ静坑捕群艿蜁r(shí)，容易出現(xiàn)

39、大面積脫離，表面淬深足夠，但芯部硬度很低時(shí)，在高應(yīng)力交替作用下，容易在表面產(chǎn)生裂紋，并導(dǎo)致脫離。如果導(dǎo)軌表面硬度較低，在高應(yīng)力碾壓作用下，不僅產(chǎn)生疲勞脫落，而且會(huì)出現(xiàn)大面積的碾壓粘咬現(xiàn)象。因此，只有對(duì)導(dǎo)軌選用較好的材料和采用合理的熱處理工藝，使在到軌表面一定深度（37mm）得到較高的硬度（HRC5060），才能使導(dǎo)軌有較好的使用特性，導(dǎo)軌的工作壽命較高。在周期性的高壓力作用下，導(dǎo)軌壽命可由下式計(jì)算： 式中，馬達(dá)的單排球塞數(shù)，=10 額定轉(zhuǎn)速（r/min），=2125 r/min，取=67.5 導(dǎo)軌材料的許用接觸應(yīng)力，=250MPa 實(shí)際計(jì)算得到導(dǎo)軌接觸應(yīng)力，=162MPa 導(dǎo)軌曲面一般不宜修復(fù)

40、使用，導(dǎo)軌損壞，即認(rèn)為馬達(dá)壽命終止，由于此原因，導(dǎo)軌壽命應(yīng)該高于球塞副壽命，因此，計(jì)算接觸應(yīng)力必須小于許用值。4.5 背壓計(jì)算 內(nèi)曲線液壓馬達(dá)，一般需要背壓運(yùn)轉(zhuǎn)，否則球塞會(huì)脫離導(dǎo)軌曲面，造成有害后果，相對(duì)加速度越大，背壓也越大。背壓是一種功率浪費(fèi)，背壓很大是不合理的，為保證球塞副不脫離定子導(dǎo)軌曲面，取背壓小值，設(shè)背壓，則背壓的計(jì)算公式如下： 式中，A球塞的面積， G球塞副總重量，G=2000g g重力加速度， 最大相對(duì)加速度， 牽連加速度，由上式確定的背壓值偏低，由于受油壓力脈動(dòng)，球塞副重量，配油系統(tǒng)和軌道曲面的加工誤差等因素的影響，在實(shí)際使用中，馬達(dá)實(shí)際所需背壓值，的計(jì)算約為計(jì)算值的35倍，

41、有時(shí)達(dá)10倍，即QJM型液壓馬達(dá)的背壓要求在0.30.8MPa左右。轉(zhuǎn)速較小時(shí)取小值，轉(zhuǎn)速大時(shí)取大值。4.6導(dǎo)軌的材料選擇與制造工藝1.材料的選取在一定的接觸應(yīng)力下，表面的淬火硬度、淬火深度以及金相組織和缺陷程度決定著導(dǎo)軌的工作壽命。導(dǎo)軌不同材料和熱處理工藝，表面淬火硬度和淬火深度有較大的差別。導(dǎo)軌材料的選取常依結(jié)構(gòu)而異，目前國(guó)內(nèi)整體式鑄鋼的導(dǎo)軌多數(shù)采用ZG50MnSi、ZG35Mn、ZG45Mn、或ZG40Gr制作，中、高碳鋼由于流動(dòng)性較差，鑄件的廢品率較高，因此有的采用低碳合金鋼鑄鋼滲碳淬火。分片式導(dǎo)軌采用GCr15、GCr15SiMn等較多，或者采用20GrMiTi、20GrNi等鋼種滲

42、碳淬火，單由于滲碳層較薄，難以淬深，芯部較軟，工藝周期較長(zhǎng)，所以宜在小規(guī)格馬達(dá)中采用。本次設(shè)計(jì)導(dǎo)軌材料選用ZG40Gr。2.熱處理工藝本次設(shè)計(jì)導(dǎo)軌材料選用ZG40Gr。熱處理工藝如下：本導(dǎo)軌淬火方式，采用整體油淬。淬火后進(jìn)行12此球化處理，細(xì)化晶體，消除網(wǎng)狀碳化物。淬火前調(diào)質(zhì)處理，使硬度小于HB220。整體淬火后，用240低溫回火，保溫4h左右，或者200左右回火保溫56h。這樣得到的導(dǎo)軌表面硬度HRC5560,滲碳層深度>3mm，達(dá)到導(dǎo)軌工作的表面硬度要求。導(dǎo)軌表面淬火后，應(yīng)該留有一定的磨削余量，大概0.10.15mm。保證磨削后導(dǎo)軌的表面光潔度能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。導(dǎo)軌滾槽的最大表面粗糙

43、度應(yīng)在0.40.8左右。第五章 滾球和球塞的設(shè)計(jì)5.1 滾球設(shè)計(jì)在正常的工作條件下，內(nèi)曲線液壓馬達(dá)的壽命主要取決于滾球和導(dǎo)軌的壽命，設(shè)計(jì)中應(yīng)使導(dǎo)軌的壽命高于滾球壽命。所謂壽命計(jì)算，是指在一定的動(dòng)負(fù)載下，滾球應(yīng)滿足轉(zhuǎn)速壽命要求必須的尺寸計(jì)算，計(jì)算采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）推薦的額定動(dòng)負(fù)載法。（1） 軸承壽命系數(shù)（） 式中，速度系數(shù)，取決于滾輪的轉(zhuǎn)速 滾球的轉(zhuǎn)速； C軸承的額定動(dòng)負(fù)載； 平均當(dāng)量動(dòng)載荷； 軸承壽命系數(shù)，根據(jù)試驗(yàn)得到， 軸承壽命指數(shù)，對(duì)球軸承=3，對(duì)滾子軸承=10（2）額定動(dòng)負(fù)載的計(jì)算額定動(dòng)負(fù)載C，是指額定壽命時(shí)軸承所能承受的負(fù)載。 式中，系數(shù)，與材料和所采用的計(jì)算單位制有關(guān)的系數(shù)

44、，根據(jù)之比，由表2-5查得： 滾動(dòng)體直徑， 公稱接觸角，為作用于滾子上的合成負(fù)載向量與軸線的垂直平面的公稱交角。對(duì)于滾球軸承，滾球上只有徑向力作用，；滾動(dòng)體中心所在的直徑； 軸承中的滾動(dòng)體列數(shù)； 滾動(dòng)體有效接觸長(zhǎng)度； 每列滾動(dòng)體數(shù)。 （3）當(dāng)量動(dòng)負(fù)載計(jì)算首先假設(shè)，在正常工作情況下，內(nèi)曲線液壓馬達(dá)滾輪的損壞，是長(zhǎng)時(shí)間在額定工況下工作的疲勞破壞。因此，滾輪壽命計(jì)算中以額定壓力進(jìn)行。但是，滾輪沿導(dǎo)軌曲面工作時(shí)，相互接觸的法向力由在零速區(qū)的，逐漸增大至最大壓力角處，隨后又逐漸下降，到工作行程終了時(shí)，又回到。法向力的大小與壓力角有關(guān)，它取決于曲線類(lèi)型及其幅角組成。但即使是同一類(lèi)曲線，對(duì)于所設(shè)計(jì)的馬達(dá)，其

45、基本結(jié)構(gòu)參數(shù)、不同，或?qū)τ谙嗤摹⒔M合，幅角分配不對(duì)稱系數(shù)C和幅角利用系數(shù)不同，法向力沿導(dǎo)軌曲線的變化規(guī)律也不相同。因此，精確計(jì)算整個(gè)工作過(guò)程的法向力是十分困難的，只能用近似方法計(jì)算。沿導(dǎo)軌曲線的平均當(dāng)量動(dòng)負(fù)載可按下式計(jì)算： 式中，當(dāng)量計(jì)算負(fù)載 對(duì)應(yīng)的和分別為滾球在導(dǎo)軌曲線滾動(dòng)時(shí)最大和最小的當(dāng)量計(jì)算負(fù)載； 軸向負(fù)載，對(duì)滾球軸承， 徑向系數(shù)，對(duì)滾球軸承， 旋轉(zhuǎn)系數(shù)， 徑向負(fù)載，對(duì)導(dǎo)軌曲線零速區(qū)和最大壓力角處顯然有： 故有：因此，導(dǎo)軌受到滾輪的當(dāng)量負(fù)載為： （4）滾球轉(zhuǎn)速計(jì)算在軸轉(zhuǎn)馬達(dá)中，滾球作行星運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速： 所以，滾球的額定工作壽命為： 液壓馬達(dá)每轉(zhuǎn)中，滾輪有一半時(shí)間在回油區(qū)段工作，故工作壽命為： 不同材料，不同熱處理工藝和加工精度的滾輪壽命相差很大。其最大高壽命可以為最低壽命的幾十倍，平均壽命為額定計(jì)算壽命的十幾倍。因此滾球的計(jì)算壽命只是一種相對(duì)比較值，過(guò)分強(qiáng)調(diào)它的壽命時(shí)沒(méi)有意義的。當(dāng)材料適合，而且熱處理工藝和加工精度符合要求時(shí)，鋼球的實(shí)際工作壽命都高于計(jì)算壽命。本次設(shè)計(jì)中滾球選用標(biāo)準(zhǔn)件。5.2 球塞的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)球塞在工作中，并與缸體壁組成間隙密