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矩形滑块双定子轴向液压马达的理论与实验研究

王志力  
【摘要】:当实际工况需要马达有多级不同转矩、转速的输出,一般的定量马达是不能实现的。针对这个不足,从马达基本原理出发,研制出了一系列基于“双定子”结构的新型马达。在“双定子”结构中,一个转子与两个定子分别相互配合,在不改变马达输入流量且没有复杂变量机构的条件下,这种新型马达通过不同进、出油口的连接可以输出多种不同的转速和转矩。如果当作泵来使用,则可以不用减压阀同时工作在不同压力下且输出多种不同流量以满足系统需要。这样就可以在液压系统中节省泵、马达和阀的使用数量,同时节省了能量消耗。 本文所研究的是“双定子”结构之一的矩形滑块双定子轴向液压马达。文中首先综述了液压技术和轴向液压马达领域的研究现状和发展趋势,在分析了现有液压马达在实际应用中的不足之后,提出了这种“双定子”结构的新型原理马达,并对多泵多马达系统中单作用多泵多马达传动进行了详细的论述。在此基础上结合软件对该马达进行了较全面的理论和仿真分析,包括马达的运动学和受力特性等。建立了滑块的位移、速度、加速度数学模型和一个马达和两个马达同时工作时,分奇、偶滑块数不同情况,推导了马达输出瞬时角速度和扭矩的数学模型,并根据马达实际样机的尺寸,进行了Matlab仿真,得到了这种马达一些独有的特性。深入探讨了这种新型马达的泄漏途径,得到了马达主要泄漏面的数学模型,并仿真分析了在考虑泄漏时马达输出的瞬时角速度的变化情况。仿真分析了马达主要运动件的运动和受力情况,验证了前面建立的马达数学模型的正确性,同时发现了马达样机设计中的一些不足。对马达直立配流副利用Fluent软件进行了静态流场分析,得到了液压油速度和压力的分布规律,为研究马达配流副的支撑特性和泄漏脉动奠定了基础。最后通过样机试验验证了该马达原理的正确性,并对全文的工作进行了总结和对后续工作的展望。 通过以上几个方面的研究工作,获得了这种新型马达较全面的数学描述和仿真结果,为在短时间内定型马达样机,降低成本,进而进入实际生产阶段做了理论铺垫。本文所用的分析和仿真方法也可为其它液压元件开发时作参考。


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