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国产液压马达高压化的关键技术研究

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上海大学
硕士学位论文
国产液压马达高压化的关键技术研究
姓名：王海涛
申请学位级别：硕士
专业：机械电子工程
指导教师：邢科礼
20070201
上海大学硕士学位论文
目前单作用内曲线液压马达的主要配流机构，如图１．１，这种配流机构具有如下
特点㈣：
（１）结构简单、零部件少；
（２）腰形油口在较大直径下工作，需要较长
的密封面；且密封面之间具有相对运动，影响
密封效果；
（３）对密封间隙要求相对严格，由于配流长
度较长，对配流轴及轴套的生产、加工、装配
工艺以及油过滤精度提出了较高的要求；
图１－１轴配流结构（４）由于设计时配流轴上的径向液压力平
衡不够理想，加工、装配及工作时受外力干扰的影响或配流轴受力变形，均会引
起配流轴磨损和咬合，且磨损后间隙无法补偿引起泄漏增加，甚至缩短马达使用寿命；
（５）在油箱中工作液体油温较高的情况下，液压马达停转冷却后再起动时，热油突然进入马达，配流处容易发生“热冲击”，导致配流轴“咬死”。

图ｌ－２Ｉｎｔｅｒｍｏｔ马达图１－３Ｃａｌｚｏｎｉ马达目前，国外单作用低速大扭矩液压马达己普遍采用端面配流代替轴配流结构。

如德国ＤＵＳＴＥＲＬＯＨ公司部分马达、意大币ＵＩｎｔｍａｎｏｔ（图１．２）、Ｃａｌｚｏｎｉ（图１．３）、法国Ｓａｍｍ、Ｐｏｃｌａｉｎ公司部分马达、日本的日钢ＭＣ型马达、瑞典的Ｈａｇｇｌｕｎｄｓ的ＭＡ系列马达等。

国内关于端面配流机构的研究与设计工作主要集中在单作用低速大扭矩液压马达中，如国内宁波英特姆液压马达厂与意大利ＳＡＩ等公司合资生产ＮＨＭ端面配流曲轴连杆液压马达，哈尔滨工业大学与徐州液压件厂联合承担
上海大学硕士学位论文
“八五”规划项目“新型柱销铰曲轴连杆式液压马达研制”中都采用了类似德国ＤＵＳＴＥＲＬＯＨ公司液压马达端面配流机构‘阍。

在端面配流理论研究方面，国内专家对曲轴连杆马达的端面配流机构工作原理、配流机构的主要零部件受力、摩擦副压紧力与分离力计算、摩擦损失及漏损失计算、液压马达的ＣＡＤ设计等方面进行了较深入的理论与试验研究，取得了较大进展。

端面配流设计的关键是解决配流盘与缸体接触面之间的静压平衡问题。

目前低速大扭矩液压马达的端面配流研究的重点有【”】：
①液压力的计算及密封区域压力场分布规律研究：
②配流间隙的实验研究：
③配流盘结构性压力脉动对马达特性的影响研究；
④配流副零件变形的分析计算。

图１－４Ｄｉｎｏｍｉｃｏｉｌ马达两种配流盘
按照作用在配流盘上的压紧力和推开力的大小关系，对配流盘研究的方法可分为剩余压紧力法、静压支承法以及在此基础上提出的综合设计法进行相应的计掣”】。

配流盘在工作过程中由于作用于其上的力矩不平衡将发生倾侧，造成局部摩擦加剧，温升增大，发生“烧盘”现象，是马达／泵失效的一个主要原因。

为此，本文将从改变不平衡受力出发，改进配流盘结构。

图１＿４是Ｄｉｎｏｍｉｃｏｉｌ公司两种马达的端面配流盘。

９．求解接触问题
ｌＯ．结果
２．２组合密封结构密封性能分析
２．２．１组合密封结构简介
如图２－３所示为国产Ｉｎｔｅｒｍｏｔ端面
配流液压马达。

在高压油下，活塞产生
向下的推力，见图２４，该推力通过连
杆作用在曲轴中心，使输出轴旋转，同
时端面配流盘随之一起转动，当活塞达
到下死点时，缸体便由配流盘接通回油
口，活塞在曲轴的作用下上移，液压油
通过配流盘返回油箱。

各个缸体依次接
通高低压力油，各柱塞体依次对输出轴
图２．３国产Ｉｎｔｅｒｍｏｔ液压马达产生的驱动力矩，使马达输出轴获得连
续而平稳的回转力矩。

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活塞
连杆
组合密封
曲轴密：慰
图２．４马达活塞运动简图图２－５组合密封结构图
该马达中，活塞与缸体之间的密封结构为组合密封，属于挤压型弹性体密
本文使用的Ｍｏｏｎｅｙ－Ｒｉｒｌｉｎ常数ａ和ｃｚ分另ＪＪ１．８７和０．４７‘２５１。

基于模型的轴对称特性，本文设置了所有单元的轴对称特性。

（ｂ）建立几何模型和网格划分
在国产ＩＴＭｌ６．１８００马达中，活塞直径为巾
８５ｒａｍ，缸体上密封槽宽３．１ｍｍ，密封槽深４．２ｍｍ，
密封环巾８４．４×２．１×３ｍｍ，Ｏ形圈规格由
９０×２，６５ｍｍ，几何尺寸如图２－６。

在有限元分析中３．Ｄ问韪的分析要比２．Ｄ复
图２－６１ＴＭ几何尺寸
杂的多，尤其是在非线性有限分析中更是如此。

为了降低运算量，常用２－Ｄ模型来描述问题。

如图２．７是组合密封结构的二维模型（简称ＩＴＭ），为了便于划分网格，将。

形圈分成四部分。

图２－７１ＴＭ几何模型图２－８ＩＴＭ有限元模型进行网格划分后，如图２－８，图中两条直线为密封槽内两冈Ｈ性壁面。

（ｃ）生成接触单元
根据马达活塞与缸体间密封结构，本文采用面
一面接触方式。

根据上述原则，选择Ｏ形圈（目标面）和缸壁
（刚性面）接触，ｏ形圈（目标面）和密封环（刚性面）
接触。

模型中的接触单元由目标单元Ｔａｒｇｅｌ６９和接
触单元Ｃｏｎｔａｌ７２配对组成单元进行有限元分析，
定义接触后如图２－９，接触的两个面法线方向相对。

Ｔａｒｇｅｌ６９是用来与接触面相联系的二维目标面。

图２－９ＩＴＭ接触定义图
接触单元本身覆盖在实体
图２一ｌｌ在０Ｍｐａ下ＩＴＭ整体位移图和范·米塞斯应力图
图２一１２在１６Ｍｐａ下ＩＴＭ整体位移图和范·米塞斯应力图
图２－１３在２５Ｍｐａ下ＩＴＭ整体位移图和范·米塞斯应力图
图２－１４在３２Ｍｐａ下ＩＴＭ整体位移图和范·米塞斯应力图
选取马达密封结构中密封环内侧为研究对象，如图２．１５，提取水平压力值，
如表２－１。

鬻隰
图２．１５ｒｒＭ密封环内侧
表２－１组合密封结构各压力状态下接触面的节点压力节点号ｌ２３４５６７８９１０Ｏ０．９５１．１８１．５２１．８７２．１４２．２５２．２０２．０４１．８４１．７０介质１６１６．２ｌ１６．６２１６．３８１６．８６１６．９９１６．９５１６．７ｌ１６．３１１５．８４１５．４５压力２５２５．１４２５．２４２５．４０２５．５３２５．５６２５．４３２５．１ｌ２４．６２２４．０９２３．６６３２３２．０６３２．１０３２．１７３２．２１３２．１７３１．９８３１．６２３１．１２３０．５７３０．１４
２．３膨胀环密封结构密封性能分析
２．３．１密封结构简介
如图２．１６是国外ＳｔａｆｆａＨＭＢ型液压
马达。

该马达的星形壳体（缸体）上有径向
布置的圆柱形孔，活塞通过连杆作用在曲
轴上，曲轴通过左端的十字形连轴节带动
配流轴（即配流转阀）旋转，活塞在曲轴
的作用下上下移动。

在马达活塞的上端有一道环槽，槽里
设有膨胀环密封结构，该密封结构如图
图２．１６Ｓｔａｆｆａ液压马达
２．１７和２－１８所示（以下简称ｓＴＦ），有槽
内设置两道三角形断面的密封环，上环为楔形环，尼龙材料。

下环为膨胀环，
聚四氟乙烯材料，具有较低的摩擦系数。

其作用原理是：压力油从缸体进入环槽侧隙，在油压力的作用下，上环的上端面产生向下的推力，依靠楔形环的结构特点，使下环的轴向端面紧贴环槽底面，而周向柱面紧贴缸体内壁从而起密封作用，密封能力随负载油压的升高而自动加强。

图２－２０ＳＴＦ几何模型图２－２１ＳＴＦ有限元模型进行网格划分后，如图２．２１。

（ｃ）生成接触单元
根据２．３节所述原则，选择楔形环的下侧表面（目标面）与膨胀环上侧表面（接触）接触，两密封环左侧表面（接触面）与活塞表面（目标面）接触，两密封环右侧
平衡迭代次数。

为了能够在大变形计算中更新几何参数，大变形必须激活ＮＬＧＥＯＭ。

打开
几何非线性开关（ＮＬＧＥＯＭ，ｏｎ）。

图２－２４￣２·２６是在中压（１６Ｍｐａ）和高压（２５Ｍｐａ、３２Ｍｐａ）下，膨胀环密封结构整体位移图和范·米塞斯应力图。

图２－２４在１６Ｍｐａ下ｓＴＦ整体位移图和范·米塞斯应力图
图２．２５在２５Ｍｐａ下ＳＴＦ整体位移图和范·米塞斯应力图
图２－２６在２５Ｍｐａ下ＳＴＦ整体位移图和范·米塞斯应力图选取Ｓｔａｆｆａ马达密封机构中楔形环和膨胀环外侧为研究对象，见图２．２７。

提取Ｘ方向压力值，如表２．３。

２
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荔Ｎｖ＇ｑ瓣：
图３－２国产ＩＴＩＶＩ液压马达配流机构图
ｌ一后端盖２．配流盘３．壳体（缸体）禾双头键５一定位销６．垫块
７．低压区８．组合密封圈９．高压区１０、１１－流道
３．１．３进口液压马达配流结构介绍
如图３．３为进口Ｄｉｎｏｍｉｃ液压马达某型号配流机构，端面式配流器包括：配流盘１０，压力盘４，片弹簧５，弹簧８，组合密封圈７及定位销６。

整个配流盘组合件通过双头键与曲轴连接在一起。

１０１
图３－３Ｄｉｎｏｍｉｃ液压马达配流机构图
１．后端盖；２－１氐压区；３．高压区：４．压力盘；５．片弹簧；６．圆柱销；
７．组合密封圈；８．弹簧；９．壳体（缸体）；１０．配流盘；ｌｌ、１２．流道：配流盘与压力盘之间为滑动配合。

压力油从高压区３经流道１１、１２进入柱塞缸，做功后液压油从配流盘下侧进入低压区，通过配油盘圆周的回油区与回油口相连（进油口与回油口未画）。

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液压传动系统关键技术研究进展

液压传动系统关键技术研究进展

液压传动系统关键技术研究进展液压传动系统是一种将液压能转化为机械能的系统。

它被广泛应用于机械工程、汽车工程、冶金工程等领域，因其具有高效、高承载能力、精密控制等优点而备受关注。

然而，随着工业的发展和技术的进步，液压传动系统也面临着一些挑战和问题。

针对这些问题，研究人员们积极开展液压传动系统关键技术的研究，以提高其性能和可靠性。

一、液压系统的高效性研究液压系统的高效性一直是研究人员们关注的重点。

高效的液压传动系统能够提供更高的功率输出，同时减少系统的能量损耗。

研究人员们通过优化系统设计、提高液压元件的效率等方式，不断提高液压系统的高效性。

例如，采用节流阀进行流量控制，使用先进的液压缸和液压泵等，可以实现能量的高效转换和利用。

二、液压元件的研究和优化液压元件是液压传动系统的核心组成部分，其性能直接影响整个系统的工作效率和可靠性。

因此，研究人员们致力于对液压元件的研究和优化。

例如，对液压泵的研究主要集中在提高其流量和压力的控制能力、减小噪音和振动等方面。

对液压阀的研究主要关注其控制精度和可调性的提高。

此外，液压缸、液压马达等元件的研究也在不断进行，以满足不同领域的需求。

三、液压系统的智能化研究随着智能化技术的快速发展，液压传动系统的智能化研究也越来越受到关注。

智能化的液压系统能够通过感知和判断环境变化，自动调整传动参数，提高系统的性能和可靠性。

研究人员们通过引入传感器、控制器等智能设备，实现对液压系统的自动化控制和监测。

例如，通过使用压力传感器对液压系统的工作压力进行实时检测，并根据检测结果调整阀门开启度，以实现最佳的能量利用。

四、液压系统的可靠性研究液压传动系统应用广泛，工作环境复杂多变，因此其可靠性也是研究人员们关注的焦点。

研究人员们通过对系统的结构和材料的优化、故障检测与诊断技术的研究等手段，提高液压系统的可靠性和故障诊断能力。

例如，引入故障诊断装置对液压系统进行实时监测和故障判断，以便及时采取维修措施，减少停机时间和生产损失。

2023年液压马达行业市场前景分析

2023年液压马达行业市场前景分析

2023年液压马达行业市场前景分析液压马达是液压传动系统中不可或缺的核心部件之一，广泛应用于各种工业设备、机械设备和农业机械等领域。

随着技术的不断提升及应用范围的扩大，液压马达的市场需求不断增加，市场前景非常广阔。

本文将从市场现状、发展趋势和市场前景三个方面来分析液压马达行业的市场前景。

一、市场现状分析液压马达作为液压传动系统的核心组成部分之一，与各个行业有着密不可分的联系。

当前，在工程机械、农业机械、航空航天、能源工程、采矿设备、铸造设备等领域都有广泛的应用。

尤其是在工程机械领域，液压传动技术在铲土机、推土机、装载机、运输车、混凝土泵车等设备中得到了广泛的应用。

在国内，液压马达行业的市场竞争比较激烈。

国内液压马达厂家众多，市场的竞争比较激烈，但由于技术和研发能力差异，高端产品的份额被国外厂商占据。

但是，国内液压马达厂家在技术创新方面也取得了不小的进展，不断加强与国外企业的合作，引进先进的技术和设备，逐步向高端市场迈进。

二、发展趋势分析（一）技术升级随着科学技术的发展和需求的变化，液压马达的技术升级也在不断进行。

目前，液压马达技术的重点发展方向主要包括高性能、高效能、高速度和轻量化等方面。

未来，随着人工智能、物联网和大数据等技术的发展和应用，液压马达的智能化、自动化水平将会逐步提高。

（二）市场需求不断增加目前，全球液压马达市场不断扩大，市场需求不断增加。

预计未来几年内无论是海外市场还是国内市场，液压马达行业都将保持较快的增长速度。

特别是在国内，工程机械的快速增长及国家重视农业现代化的政策支持下，液压马达的需求量也将保持持续增长的态势。

（三）环保产业的发展随着全球环境保护意识的不断增强，国家对环保产业的支持力度也越来越大。

液压马达作为环保产业的重要组成部分之一，随着新能源技术的发展和应用，将会有更广泛的应用和市场需求。

作为环保产业重要的配套行业，液压马达行业将受益于环保行业的快速发展。

三、市场前景分析总的来说，液压马达行业具有广阔的市场前景。

国家科技支撑计划

国家科技支撑计划

4、实施年限
2011年 1 月～2013年 12 月
5、课题设置与经费
拟支持1项课题研究，申报单位应按该课题指南发布的全部内容进行申报，不能只针对课题的部分内容进行申报。
本课题国拨专项经费不超过700万元，配套经费（自筹和地方配套）与国拨专项经费比例不低于1.2:1。
6、申报条件
课题牵头单位以国内液压行业骨干企业为主，须在该领域具有一定的研究基础和开发能力，具备完善的试验和生产条件，有较好的市场影响力。鼓励“产、学、研、用”联合申报。
（2）申报单位成立时间在2008年1月1日（含）之前；
（3）申报单位须是相关领域的生产企业、科研院所、大专院校等，具备较强的研究开发能力、良好的运行管理机制，能够提供足够数量的配套资金和相关的配套条件，单位财务状况良好。鼓励“产、学、研、用”联合申报；
（4）申报单位应按照指南的要求提供相应的配套经费证明；
7
齿轮箱轻量化关键技术研究与应用
项目实施年限为2011年1月—2013年12月。
本次公开发布的课题申报指南，通过课题评审择优选择课题承担单位。
二、申报条件
1、对课题承担单位的要求
（1）凡在中华人民共和国境内注册、具有独立法人资格的内资或内资控股的生产企业、事业单位、大专院校等均可申报，不接受个人申报；
本课题国拨专项经费不超过700万元，配套经费（自筹和地方配套）与国拨专项经费比例不低于1.2:1。
6、申报条件
课题牵头单位以国内轴承行业骨干企业为主，在该领域具有一定的研究基础和开发能力，具备完善的试验和生产条件，有较好的市场影响力。鼓励“产、学、研、用”联合申报。
课题三、工程机械静液传感高速高压变量液压泵和马达关键技术研究与应用
四、报送时间及地点
闭式泵控马达液压系统效率研究

闭式泵控马达液压系统效率研究

闭式泵控马达液压系统效率研究刘永;谷立臣;杨彬;吴振松;陈萌【摘要】闭式泵控马达液压调速系统具有效率高、结构紧凑、油液不易被污染等特点，现已被广泛地应用于大功率的工业场合。

为了分析闭式泵控马达液压系统效率，文章以设计的闭式变转速、变排量大功率泵控马达液压调速系统为研究对象，建立了泵控马达调速系统的效率计算模型和2种调速系统的AM ESim软件仿真模型。

仿真与实验研究结果表明，在相同的负载工况条件下，闭式变转速泵控马达液压系统效率始终要比变排量的高，在高速、重载工况下两者效率接近，在低速、轻载工况下变转速泵控马达调速方式节能效果更明显。

%For the characteristics of high efficiency ,compact structure and the oil being not easily con-taminated ,the closed hydraulic pump controlled motor system has been widely applied to high-power industrial applications .In order to analyze the efficiency of the closed hydraulic pump controlled motor system with variable speed or variable displacement ,the mathematical models and AMESim software simulation model are built .The results show that under the same load working conditions ,the effi-ciency of closed variable speed pump controlled motor is always higher than that of variable displace-ment .Under the high-speed and heavy-load working conditions ,the efficiency of variable speed pump controlled motor is close to that of variable displacement .Under low-speed and light-load working conditions ,the efficiency of energy saving of variable speed pump controlled motor is more obvious .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】7页(P876-882)【关键词】液压系统效率;闭式容积调速;泵控马达;变转速;变排量【作者】刘永;谷立臣;杨彬;吴振松;陈萌【作者单位】长安大学工程机械学院，陕西西安 710064; 湖北汽车工业学院机械工程学院，湖北十堰 442002;西安建筑科技大学机电工程学院，陕西西安 710054;长安大学工程机械学院，陕西西安 710064;长安大学工程机械学院，陕西西安710064;长安大学工程机械学院，陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TH137.31液压传动系统具有传动平稳、可无级调速、高负载率等特点，在工业系统中得到了广泛的应用。