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1、目 录摘要1关键词1一、液压马达最低稳定转速的含义1二、液压马达最低稳定转速的决定因素 3三、阀控马达最低稳定转速解析 4结论6致 谢7参考文献8浅谈液压马达最低稳定转速分析摘要：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
2、一。 一、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r/min。 (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n大小来标志。 式中：max液压马达最大脉动角速度； min液压马达最小脉动角速度； mean液压马达平均角速度。 转速脉动率n可以是10%，也可
3、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r/min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515%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
4、题，而不仅是针对低速大扭矩液压马达而言的。 (5)515%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，
5、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nm50r/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1MZD90型马达工作特性曲线图2MZD90型马达低速区泄漏流量特性曲线图3MZD90型马达低速区扭矩损失曲线二、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
6、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。(5) 该系统所用液压油的型号及工作时的油温及其变化。
7、它的影响着马达的Qmc、Tmf特性及调速装置的工作流量特性。(6) 该系统的液压源及其主要元件(溢流阀、方向阀等)的特性。它影响着工作流量特性。因此，确定液压马达的nmmin不能单从液压马达本身低速区的特性来确定，离开其它五个因素是确定不了液压马达的最低稳定转速的。 三、阀控马达最低稳定转速解析 影响液压马达最低稳定转速的一个重要因素是流量调节装置的输出流量特性。因此，采用不同的流量调节装置时，液压马达最低稳定转速的解析分析是不同的。以下对比例方向阀(伺服阀)控液压马达的最低稳定转速进行解析分析。(1) 阀控马达调速装置 阀控马达调速装置示意图如图5所示。几点说明： 图5阀控马达调速装置示意图
8、 本分析适合电液比例方向阀和电液伺服阀，并假定阀的开口是零开口、面积梯度W是常数，阀系数为Kv。 液压源是恒压源，pS是常数，供油量QS充分保证，因此不必考虑阀的内部泄漏流量。 阀的控制电压信号UC与阀的行程xV成正比，因此控制作用用UC表示。 液压马达的排量为qm，输出转速为nm；负载扭矩(即马达的输出扭矩)为Tm；负载压力为pL，负载流量为QL；马达的内外泄漏总流量为Qmc，马达内摩擦扭矩损失为Tmf。 (2) 低速区的调速特性解析 阀的流量特性 马达的流量特性QL=nmqm+Qmc(2) 马达输出扭矩特性 Tm=qmpL-Tmf3) 马达输出转速特性 由式(1)、式(2)联立求解，可得：
9、 低速区液压马达的扭矩损失及流量损失特性 低速区液压马达的扭矩Tmf随pL的增加而增加，随nm的减少而快速增加，这里近似地用式(5)来表示Tmf的特性方程。式中a，b，c三个常系数由液压马达固有的特性及工作油的粘度及温度确定。 低速区液压马达的Qmc与转速关系不大，而随pL的增加而增加，故可用式(6)近似表示。式中d，e两个常系数取决于与流量调节装置有关的马达低速区的内、外泄漏流量的特性和工作油温度。 Qmc=d+epL(6) 联立求解式(3)、(4)、(5)、(6)，可得 其中 式(7)反映了nm和Tm、Uc之间的函数关系，此高阶非线性方程通过计算机进行数字求解，即可得出不同控制(即调速)作
10、用Uc下转速nm和负载扭矩Tm之间的特性关系曲线及相应的马达nm的失速点(即无解点)。而最低稳定转速nmmin应在该失速点之上一定的百分比值。 结论1、最低稳定转速涉及到其转速的基本稳定保持和转速的调节，它必然与流量调节机构的特性有关。因此，应该用转速调节方程来分析研究才是科学的理论分析方法。2、流量调节装置的工作流量压力特性在小流量工作(相对马达低速区)时的特性，从转速调节方程来看，对最低稳定转速也有重要影响，这是绝不能忽视的。 3、液压马达在其低速区的摩擦扭矩损失Tmf和泄漏流量Qmc两个特性对最低稳定转速特性起重要影响。Tmf在低速区的特性呈快速的负斜率变化趋势，而且其值具有一定的概率分
11、布和不均匀性，其原因主要是运动副的静、动摩擦变化、油膜摩擦与干摩擦的交替变化及摩擦锥的变化而造成的；Qmc主要有初始泄漏流量的存在而引起低速区相对于工作流量的增大而造成影响。 4、作液压调速系统马达最低稳定转速特性试验时，施加负载应是静负载扭矩Tm。 采用双向加载泵是目前最简便、安全和有效可操作的方法；必须采用在加载油路中加一个定量补油油路，以保持马达低速试验时负载值的稳定性，既易于试验，又保证试验结果的正确可信；采用加载泵加载，具有一定的扭矩脉动，但其脉动量对试验结果影响不大。何况实际工程负载本身及其减速器也存在着扭矩一定幅度的脉动。5、工作油液的温度(粘度)影响着液压马达的Tmf、Qmc特
12、性和流量调节装置的工作流量特性，因而对调速装置的最低稳定转速有重要影响。这在工程设计中也是必须予以考虑的因素。6、最低稳定转速应该是可以长时期保持的基本稳定的转速。其评价的标准转速脉动率n。对于开环来说不能太高，可1020%。开环试验研究时发现，只要脉动稍大一些，马上就出现“爬动”，基本上马上就失速停转，即“卡死”或“憋住”，基本上再也启动不起来了。 对于闭环来说应适当提高到3040%。闭环试验时发现，当出现转速脉动较大时，可自动调节Uf(xv)的大小来使转速基本稳定，即使出现“爬动”停速现象的趋势，误差的增大使Uf(xv)自动进入最大饱和值强制马达再转动。 7、虽然影响最低稳定转速的因素很多
13、，分析起来相当复杂，但还是可以用正确的科学分析方法和有效的试验方法来得到最低稳定转速特性的规律的。致 谢 时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!参考文献 1李勇; 曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的高压化研究 D;上海交通大学; 2007年2冀宏; 液压阀芯节流槽气穴噪声特性的研究 D;浙江大学; 2004年3陈卓如，李元勋，金朝铭，张守礼，张震，韩玉彬; 液压马达端面配流副径向密封带压力场数值求解及分析 J; 中国机械工程; 1996年02期8
