[发明专利]一种多作用液压马达盘配流系统自补偿结构设计方法

说明书

本发明公开了一种多作用液压马达盘配流系统自补偿结构设计方法，首先建立力平衡方程、压力分布方程、平衡腔内的流量平衡方程，设定边界条件，设置配流盘配流端面与缸体活塞口端面间期望的名义间隙；选取配合间隙联立求解，得到缸体相对于配流盘旋转不同角度时面积的一组解，以这组解中的最大值为中位数，设定优化设计时的面积取值集合，进一步求解得到配流端面的名义间隙和配流系统的总泄漏量随缸体旋转角度的变化曲线，并计算每条曲线工作平稳后的平均值，基于选择最佳的配合间隙与面积组合设计完成自补偿结构。本发明提出的设计方法快捷、成本低，且可以有效降低配流系统的泄漏流量、提高配流系统使用寿命使用可靠性。

技术领域

本发明属于液压马达零件的结构优化设计领域，尤其涉及一种多作用液压马达盘配流系统自补偿结构设计方法。

背景技术

多作用液压马达主要的特点就是马达旋转一周的过程中，活塞在活塞腔内往复工作多次。而多作用的特点使得这类马达具有功率密度大、效率高、脉动小、低速稳定性好等优点。也正因此，无论是在军用领域还是民用领域，多作用马达都有着十分广阔的应用，比如军工领域的驱逐舰、科考船等的绞车系统；民用领域的盾构机、风力发电、打桩船、挖泥船、破碎机、双轮铣、TRD工法机械、掘进机、轧钢传输线、卷板机、注塑机等大型装备的旋转驱动系统。

多作用液压马达中的配流系统是保证其正常工作的核心部件，主要功能是周期性地将马达的高、低压油口与相应的活塞腔连通，实现油液分配。同时保证活塞在缩回和伸出过程之间切换时，将活塞腔与马达的高、低压油口隔断。

目前多作用液压马达中的配流系统主要有三种形式：第一种是阀配流，结构复杂，一般用于水、高水基介质的马达；第二种是轴配流，其结构简单，但需要很高的加工和装配精度来保证正常运转、密封和配油效果，并且它对液压油的热冲击（冷马达启动时，输入热油导致配流轴膨胀卡死）非常敏感，同时随工作过程中的磨损，泄漏逐渐增加、容积效率逐渐下降，应用相对较少；第三种是盘配流（端面配流），结构简单紧凑，承压能力高，可设计成带有自补偿结构的形式，以实现配流副磨损自动补偿，提高多作用马达容积效率和启动可靠性。这种自补偿的配流盘目前具有广泛的应用。

盘配流系统的自补偿结构将配流盘配流端面压在马达的缸体活塞口端面上，缸体的活塞口端面分布有多个油口与缸体上的活塞腔连通，且各个油口的压力作用在配流盘的配流端面上，形成使配流盘与缸体分离的液压支撑力。随着马达旋转（缸体相对配流盘旋转），活塞口端面上的各个油口的压力在高、低压间交替变换，使配流盘与缸体分离的液压支撑力也在不断变化；如果配流系统中负责压紧的自补偿结构尺寸设计不合理，很有可能导致压紧力不足、配流盘与缸体分离，泄漏增加；亦或是压紧力太大，导致配流盘严重磨损（“烧盘”）。因此，自补偿结构尺寸的合理设计是保证自补偿配流盘以及多作用马达工作品质的重要前提。然而，目前还没有自补偿结构最优尺寸的设计方法。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，本发明提供一种多作用液压马达盘配流系统自补偿结构设计方法，提高自补偿配流盘的效率和使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多作用液压马达盘配流系统自补偿结构设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：对配流盘进行力学分析，得到配流盘两侧的受力平衡方程；

步骤2：建立配流盘配流端面上的油膜压力分布方程；

步骤3：对自补偿结构的平衡腔建立流量平衡方程；

步骤4：结合步骤3的流量平衡方程为步骤2中的压力分布方程设置求解的边界条件；

步骤5：设置配流盘配流端面与缸体活塞口端面间期望的名义间隙；