延长内曲线液压马达导轨疲劳寿命的研究

发布时间：2020-11-03 03:46

　　 内曲线径向柱塞式液压马达因柱塞的加速度惯性力的变化对导轨产生冲击,容易导致导轨形变与疲劳点蚀,甚至出现滚柱脱离导轨的现象,极大的降低了液压马达导轨的使用寿命。考虑到滚柱脱离导轨的因素,对其产生的冲击力与液压马达导轨的使用寿命的关系进行定量的分析,根据液压马达工作原理建立动力学仿真,解出滚柱脱离导轨的具体位移数据,建立滚柱冲击导轨的有限元模型,求出导轨所受的冲击力。考虑到滚柱对导轨的冲击是交变载荷,应用Goodman算法预测导轨的疲劳寿命。研究结果表明:通过优化导轨结构参数可以有效的降低滚柱对导轨的冲击力。本篇论文的研究内容为从事内曲线液压马达研究设计人员提供了一定的参考。
【部分图文】：

由式（3）可以看出，当液压马达的尺寸参数确定后，施加在滚柱的回油背压与转速成反比，且回油背压过大会降低马达效率。由式（1）、式（2）可知当回油背压确定，马达的转速增大，导致滚柱在回油加速区时惯性力的增大，发生滚柱脱离导轨曲面的现象。滚柱在进入进油区后，在高压油作用下滚柱瞬时冲击导轨，产生巨大冲击力。3 内曲线液压马达动力学仿真

不同转速的滚柱位移曲线，如图2所示。看从曲线1可以看出，当马达转速为180r/min时，随着进油口关闭，柱塞腔排油，滚柱位移逐渐减小，直至位移最低点165.25mm处；当进油口开启，柱塞腔吸油，滚柱位移逐渐增大，滚柱紧紧压住马达导轨，可知曲线1为滚柱未脱离导轨的位移曲线。随着马达转速增大，从曲线2看出，当马达转速为270r/min时，滚柱位移最低点降低到165mm，同时滚柱到达位移最低点时间明显的提前，这是由于马达转速增大，导致滚柱加速度惯性力过大，大于滚柱的背压力与离心力之和，使滚柱接近导轨最低点处脱离了导轨。通过对比曲线2与曲线1可知滚柱脱离导轨最长距离为0.4mm，然后在导轨最低点处瞬时进入进油区，柱塞腔瞬时通入高压油，使与柱塞连接的滚柱受到液压力瞬间与导轨发生了碰撞，从而引起对导轨曲面的冲击。4 滚柱冲击导轨动力学模型

由于导轨最低点的受力情况都是相同的，因此在马达实体模型的基础上，分出单个柱塞滚柱组件、内曲线导轨与转子模型。导轨的集中应力，如图3所示。由此可知，导轨的最大应力为427.37MPa，已超过该材料疲劳极限341.5MPa[7]。这是由于马达转速由180r/min变大到270r/min时，滚柱的加速度惯性力增大，在向导轨最低点运动时脱离了导轨，滚柱脱离导轨0.4mm后，在导轨最低点处瞬时进入进油区，在高压油的作用下，瞬间冲击导轨；且滚柱与导轨是线面接触，因此产生巨大的冲击力，是液压马达导轨出现失效的主要原理。4.3 马达导轨疲劳寿命的有限元分析
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本文编号：2868046