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液压马达最低稳定转速分析及实验研究(上)
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:23
本文章共4134字，分3页，当前第1页，快速翻页：
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摘要：本文阐述了液压马达最低稳定转速的含义、评判标准及其影响决定因素。提出了基于静态调速方程的解析分析方法，并推导了阀控马达液压系统最低稳定转速的失速方程。研究设计了静负载扭矩的液压加载装置。
关键词：液压马达 最低稳定转速 阀控 静负载扭矩
液压马达最低稳定转速是液压马达的一项重要技术指标，它对机器的工作性能和寿命有着直接的影响。因此，在液压系统的工程设计及应用时，有时所选用液压马达的最低稳定转速特性往往是需要考虑的重要特性之一。
1 液压马达最低稳定转速的含义
关于液压马达最低稳定转速的含义，作者在充分地学习、研究前人已有研究成果的基础上，结合工程课题的研究，对最低稳定转速的含义作了如下阐述：
(1) 任何以液压马达作为动力执行元件的液压系统，都存在着由液压系统内、外部工况条件所决定的最低稳定工作转速nmmin。
(2) 最低稳定转速是在已知液压系统参数条件下，能长时间保持基本稳定地低速运转而不产生“爬动”现象的平均最低极限转速。
(3) 所谓基本稳定转速可用转速脉动率的δn大小来标志。
式中：ωmax—液压马达最大脉动角速度；
ωmin—液压马达最小脉动角速度；
ωmean—液压马达平均角速度。
转速脉动率δn可以是10%，也可以是10%以上，其值应由工程应用的技术要求来确定，但不允许出现任何短时间的零(停)速现象，即“爬动”现象。顾名思义，最低稳定转速就是要基本稳定，出现任何角速度和角加速度都等于零的停速即“爬动”现象，就不稳定了，与定义不符，而且对液压马达、液压系统本身和被控负载对象都会产生损害。
(4)最低稳定转速nmmin是研究液压系统中的液压马达处在该马达低速区(相对于额定转速nr而言)的最低稳定工作转速的规律及其极限值。一般液压马达的低速工作区在该马达额定工作转速nr的5～15%以下，随液压马达的类型、规格的不同而不同。无论是高速、中速还是低速马达(对nr而言)，在有些工程应用中，一般都要考虑最低稳定转速问题，而不仅是针对低速大扭矩液压马达而言的。
(5)5～15%nr以下的低速区是低效率区，目前很少有研究；常规的液压马达性能试验只规定实验研究额定转速的25%以上转速的各种效率特性。事实上，在低速区，液压马达的泄漏特性和扭矩损失特性与25%nr以上转速区完全不同。例如Rexroth公司生产的MZD90行星型中速液压马达(nr=800r/min)，按其样本数据绘制的工作特性曲线、低速区泄漏流量Qmc和扭矩损失Tmf特性曲线分别如图1、图2、图3所示。
图1、图2、图3上的特性曲线表明，在其低速区(15%nr以下)的特性规律与25%nr以上速度区完全不同。在低速区，Qmc不随马达转速nm的降低而减小，几乎是恒定不变的：Tmf非但不随nm的降低而减小，反而增加了，并且在nm≤50r/min时增加更快，即“负阻尼”更强。所以，马达低速区的这种Qmc和Tmf特性肯定是影响液压马达nmmin的主要因素之一。
(6)既然液压马达最低稳定转速nmmin是指长时间保持连续平稳的低速运转，只允许比较小的转速脉动，那么，研究最低稳定转速的数学方程就应以静态的调速方程为主，其外负载也应是静负载扭矩Tm，因为惯性负载在低速等速转动下是加不上去的。
图1 MZD90型马达工作特性曲线
图2 MZD90型马达低速区泄漏流量特性曲线
图3 MZD90型马达低速区扭矩损失曲线
2 液压马达最低稳定转速的决定因素
以液压马达作为动力执行元件的液压系统最低稳定工作转速nmmin值，主要由以下六个因素决定(见图4)：
图4 液压马达动力液压系统结构简图
(1) 该系统采用液压马达的低速区的泄漏流量Qmc特性和内摩擦扭矩损失Tmf特性。
(2) 该系统的流量调节装置(泵控、阀控、流量阀(调速阀)控、…)小流量时(相对于马达低速区所需流量)的输出流量特性。它影响着马达调速方程工作流量特性。
(3) 该系统所拖动(或控制)对象的负载特性。它影响着马达的Qmc、Tmf特性及调速装置的工作流量特性。
(4) 该系统的控制方式，如开环系统、闭环伺服系统等。它影响着在低速脉动区的自动调节转速特性。
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