CN116275295A - 一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法 - Google Patents

一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，特点是将定子的导轨曲面沿圆周方向均分为多段，每段曲面的推程区段与回程区段完全对称，推程区段采用五次多项式运动规律设计导轨曲面的曲线方程；并求得上述曲线方程的数值解；最后将求得的数值解输入加工中心，在定子毛坯上加工出完整的导轨曲面；优点是由于采用五次多项式运动规律来设计定子的导轨曲面，这使得使用该定子的液压马达在工作时其柱塞的加速度不存在突变，对液压马达没有冲击影响；而且定子的导轨曲面中划分了零速区段，使得液压马达在理论上不存在困油现象；且使得液压马达的扭矩脉动和转速脉动较小，这降低了液压马达运转过程中定子的磨损，提升了定子的使用寿命。

Description

一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法
技术领域
本发明涉及液压马达的制造加工，尤其涉及一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法。
背景技术
液压马达，亦称为油马达，是液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能(转矩和转速)。按其结构类型来分,可分为齿轮式、叶片式、柱塞式等。其中：多作用内曲线柱塞液压马达因其低速大扭矩的性能特点在机械工程领域中得到广泛应用。而定子作为多作用内曲线液压马达中最为关键的设计部件之一，其曲面的合理设计将直接影响液压马达的性能和使用寿命。
目前国内对于多作用内曲线柱塞液压马达定子的导轨曲面的设计方法主要有3种：(1)、通过采购国外的液压马达并对其进行测绘仿制，但这种方式由于缺少理论的支撑，往往存在扭矩脉动较大、效率较低、起动扭矩较小以及困油现象的问题；(2)、采用等加速运动规律设计定子的导轨曲面，虽然具有输出扭矩无脉动和无困油现象等优点，但仍存在柔性冲击的问题，其柔性冲击是由于加速度突变引起的；(3)、基于弹性力学的等接触应力设计定子的导轨曲面，该曲面受力均匀且受力较小，但其结构形式复杂，加工困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，其加工得到的定子使得多作用内曲线柱塞液压马达在使用时无冲击、无困油现象、扭矩脉动较小，且定子的使用寿命长。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，包括以下具体步骤：
(1)、将定子的导轨曲面沿圆周方向均分为多段，每段曲面的推程区段与回程区段完全对称，推程区段采用五次多项式运动规律设计导轨曲面的曲线方程；
(2)、求得上述曲线方程的数值解；
(3)、将步骤2中求得的数值解输入加工中心，在定子毛坯上加工出完整的导轨曲面。
进一步地，所述的步骤(1)中，导轨曲面的曲线方程为：
当
Figure BDA0004102294720000021
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0,a＝0
当
Figure BDA0004102294720000022
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
Figure BDA0004102294720000023
Figure BDA0004102294720000024
当
Figure BDA0004102294720000025
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0+h,a＝0
其中：
Figure BDA0004102294720000026
为定子导轨曲面的推程区段的起始点和定子中心点的连线与推程区段任一点和定子中心点的连线之间的夹角；/>
Figure BDA0004102294720000027
均为推程区段的零速区段的幅角；/>
Figure BDA0004102294720000028
为推程区段的工作区段的幅角；ρ为导轨曲面的推程区段中的任一点到定子中心点的距离；ρ0为定子中心点到推程区段的最短距离；h为液压马达柱塞的最大推程运动距离；a为柱塞的运动加速度。
进一步地，
Figure BDA0004102294720000029
且/>
Figure BDA00041022947200000210
其中，x为定子中导轨曲面的段数。
进一步地，所述的步骤(2)中，通过MatLab软件求得曲线方程的数值解。
与现有技术相比，本发明的优点是由于采用五次多项式运动规律来设计定子的导轨曲面，这使得使用该定子的多作用内曲线柱塞液压马达在工作时其柱塞的加速度不存在突变，对液压马达没有冲击影响；而且定子的导轨曲面中划分了零速区段，使得液压马达在理论上不存在困油现象；且本发明加工得到的定子相较于目前常用的等加速等减速运动规律设计的定子其接触应力更小，多作用内曲线柱塞液压马达的扭矩脉动和转速脉动较小，这降低了液压马达运转过程中定子的磨损，提升了定子的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的六作用八柱塞液压马达的动力学模型结构图；
图2为本发明的定子导轨曲面的曲线方程中各参数的示意图；
图3为本发明的柱塞推程位移曲线图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，包括以下具体步骤：
(1)、将定子1的导轨曲面10沿圆周方向均分为6段，每段曲面的推程区段与回程区段完全对称，推程区段采用五次多项式运动规律设计导轨曲面的曲线方程，具体为：当
Figure BDA0004102294720000031
时，定子中心点O到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0,a＝0
当
Figure BDA0004102294720000032
时，定子中心点O到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
Figure BDA0004102294720000033
Figure BDA0004102294720000034
当
Figure BDA0004102294720000035
时，定子中心点O到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0+h,a＝0
其中：
Figure BDA0004102294720000036
为定子导轨曲面10的推程区段的起始点和定子中心点O的连线与推程区段任一点和定子中心点的连线之间的夹角；/>
Figure BDA0004102294720000037
均为推程区段的零速区段的幅角；
Figure BDA0004102294720000038
且/>
Figure BDA0004102294720000039
Figure BDA00041022947200000310
为推程区段的工作区段的幅角；
Figure BDA0004102294720000041
x为定子中导轨曲面的段数，本实施例中x＝6；ρ为导轨曲面的推程区段中的任一点到定子中心点的距离；ρ0为定子中心点到推程区段的最短距离；h为液压马达柱塞的最大推程运动距离；a为柱塞的运动加速度；
(2)、通过MatLab软件求得上述曲线方程的数值解；
(3)、将步骤2中求得的数值解输入加工中心，在定子毛坯上加工出完整的导轨曲面。
上述实施例中，ρ和a的数值解在MatLab软件上通过现有的方法求得，具体为：将曲线方程以代码的方式输入MatLab软件中，然后由MatLab软件计算得到ρ和a的数值解。此外，在加工中心上加工定子的导轨曲面时，将得到的ρ的数值解通过G代码的编程输入加工中心即可。
另外，本方法也适用于对导轨曲面具有8段、12段等的定子的加工。
而为了验证本发明加工得到的定子对多作用内曲线柱塞液压马达的性能的影响，建立六作用八柱塞液压马达的三维模型，并对其进行仿真试验，具体为：
(a)、在SolidWorks中建立本发明的定子的三维模型，另外再建立转子、滚子和柱塞等液压马达中主要功能部件的三维模型；其中：定子导轨曲面的零速区段幅角为：
Figure BDA0004102294720000042
工作区段幅角为：/>
Figure BDA0004102294720000043
柱塞的最大推程运动距离为：h＝12.3mm，滚子半径为23mm，转子外径为163mm，柱塞的底面积为300.82mm2(柱塞底面是油液压力的作用面)；
(b)、将步骤(a)得到的各功能部件的三维模型，导入Adams中并建立多作用内曲线液压马达的动力学模型，且定子与滚子的材料性能参数为：
部件名称 材料 杨氏模量 泊松比
定子 42GrMo 2.12×105MPa 0.28
滚子 GGr15 2.19×105MPa 0.3
液压马达的油液进口压力为10MPa、出口压力为0.8MPa，仿真得到六作用八柱塞液压马达的扭矩脉动率7.449％、转速脉动率3.365％。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，其保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(1)、将定子的导轨曲面沿圆周方向均分为多段，每段曲面的推程区段与回程区段完全对称，推程区段采用五次多项式运动规律设计导轨曲面的曲线方程；
(2)、求得上述曲线方程的数值解；
(3)、将步骤2中求得的数值解输入加工中心，在定子毛坯上加工出完整的导轨曲面。
2.如权利要求1所述的一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，导轨曲面的曲线方程为：
当
Figure FDA0004102294650000011
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0,a＝0
当
Figure FDA0004102294650000012
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
Figure FDA0004102294650000013
Figure FDA0004102294650000014
当
Figure FDA0004102294650000015
时，定子中心点到推程区段的距离ρ及液压马达柱塞的加速度a为：
ρ＝ρ0+h,a＝0
其中：
Figure FDA0004102294650000016
为定子导轨曲面的推程区段的起始点和定子中心点的连线与推程区段任一点和定子中心点的连线之间的夹角；/>
Figure FDA0004102294650000017
均为推程区段的零速区段的幅角；/>
Figure FDA0004102294650000018
为推程区段的工作区段的幅角；ρ为导轨曲面的推程区段中的任一点到定子中心点的距离；ρ0为定子中心点到推程区段的最短距离；h为液压马达柱塞的最大推程运动距离；a为柱塞的运动加速度。
3.如权利要求2所述的一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，其特征在于：
Figure FDA0004102294650000019
且/>
Figure FDA00041022946500000110
其中，x为定子中导轨曲面的段数。
4.如权利要求1所述的一种液压马达定子的导轨曲面的加工方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，通过MatLab软件求得曲线方程的数值解。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000265973A (ja) * 1999-03-11 2000-09-26 Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk ヘリコイダルモータまたはヘリコイダルポンプの設計方法
JP2001155055A (ja) * 1999-08-31 2001-06-08 Hitachi Ltd 自動要素分割法および自動要素分割システム
CN101240837A (zh) * 2008-02-26 2008-08-13 江苏华大离心机制造有限公司 差速器中的导轨
CN202292089U (zh) * 2011-09-29 2012-07-04 宁波市北仑广源液压有限公司 一种用于加工液压马达定子的曲线机床
CN103670900A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 宁波斯达弗液压传动有限公司 一种采用非对称内曲线的变排量液压马达
CN104493667A (zh) * 2014-11-26 2015-04-08 宁波中意液压马达有限公司 一种内曲线液压马达导轨的加工方法
US20180065193A1 (en) * 2015-03-18 2018-03-08 3 S Schnecken + Spindeln + Spiralen Bearbeitungesellschaft M.B.H. Method for manufacturing a stator or machining the inner wall of a stator
CN107806391A (zh) * 2017-11-08 2018-03-16 南昌大学 一种径向液压柱塞马达
CN110633549A (zh) * 2019-09-27 2019-12-31 北京工业大学 一种平面柱片泵定子曲面成型方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000265973A (ja) * 1999-03-11 2000-09-26 Mitsui Zosen Akishima Kenkyusho:Kk ヘリコイダルモータまたはヘリコイダルポンプの設計方法
JP2001155055A (ja) * 1999-08-31 2001-06-08 Hitachi Ltd 自動要素分割法および自動要素分割システム
CN101240837A (zh) * 2008-02-26 2008-08-13 江苏华大离心机制造有限公司 差速器中的导轨
CN202292089U (zh) * 2011-09-29 2012-07-04 宁波市北仑广源液压有限公司 一种用于加工液压马达定子的曲线机床
CN103670900A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 宁波斯达弗液压传动有限公司 一种采用非对称内曲线的变排量液压马达
CN104493667A (zh) * 2014-11-26 2015-04-08 宁波中意液压马达有限公司 一种内曲线液压马达导轨的加工方法
US20180065193A1 (en) * 2015-03-18 2018-03-08 3 S Schnecken + Spindeln + Spiralen Bearbeitungesellschaft M.B.H. Method for manufacturing a stator or machining the inner wall of a stator
CN107806391A (zh) * 2017-11-08 2018-03-16 南昌大学 一种径向液压柱塞马达
CN110633549A (zh) * 2019-09-27 2019-12-31 北京工业大学 一种平面柱片泵定子曲面成型方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴雪梅: "NJM-10大力矩马达定子内曲线专用加工设备的设计", 东北煤炭技术, no. 04, 31 August 1998 (1998-08-31), pages 49 - 52 *
宋昌平;侯训波;张元良;: "低噪声叶片泵定子曲线的优化", 组合机床与自动化加工技术, no. 12, 20 December 2007 (2007-12-20) *
李延芳;顾惠君;: "径向柱塞马达导轨曲线的反求设计方法", 煤矿机械, no. 05, 15 May 2011 (2011-05-15) *
毛虹毅;: "油马达定子内凸轮的计算机辅助设计", 机械制造, no. 08, 28 August 1988 (1988-08-28) *
高殿荣;王志强;温茂森;吴晓明;: "径向低速大扭矩水液压马达定子曲线分析", 燕山大学学报, no. 06, 30 November 2011 (2011-11-30) *

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