S53《车辆与行走机械的静液压驱动》| 了解多作用径向柱塞液压马达的构造之内曲线液压马达的变量

【第五章】

静液压驱动功率

传输元件的典型构造

了解多作用径向柱塞液压马达的构造

内曲线液压马达的变量

已知结构的内曲线马达的柱塞有效行程都不能调节，而只能通过图5-33图中左下方的变量切换阀22。

通过改变运转中实际有效做功的柱塞数量的方式改变马达的总排量，并因之只能是有级变量。

这里强调“有效做功的柱塞”，是因为无论在大排量还是在小排量的状况下运行，马达上所有的柱塞的运动方式都并没有改变。

改变的只是液压通道的连接方式和部分柱塞缸的受力状态。

通过马达内部或外部的回路切换，使得一部分柱塞缸的工作腔所连接的进出油道被短接，这部分柱塞缸的容积变化引起的油流即改变成为自循环。

缸筒中柱塞的受力被卸载而不对外做功，相应的排量被从总排量中扣除，使马达总的有效排量减小。

在多排柱塞的马达中，不仅可以改变同一排中的做功柱塞数，也可以通过改变做功柱塞的排数来进行有级变量。

已知产品采用此种变量方式可有4级排量，如“黑熊”BBC系列。其各级排量与最大排量之比（变排比）分别为1.0、0.75、0.5和0.25。

所实现的较细的排量分级有助于减小带负荷变量时的压力冲击。

它们不做功，但在随马达转子的转动内外伸缩时，仍会产生摩擦阻力和旁通流道内的油液流动阻力，这些附加的阻力增大了马达的功率损失。

如果把已卸载的各柱塞缸并联于一个与主回路固定连接的油口上时，马达的流道和变量切换阀都比较简单，配流盘只需在原有两个通道的基础上再增加一个经切换阀与某一油口相通的公共卸荷通道即可。

但此类马达在进油口流道压力方向改变，亦即输出的驱动转矩换向、马达反转时，与该公共流道连接的油口既可能与主回路系统的高压侧，也可能与低压侧相通。

当卸载的柱塞与低压油道相通时，柱塞副通过滚柱与定子轨道间的接触应力以及柱塞与缸筒间的侧向力都较小，摩擦损失不大，马达的机械效率下降有限；

但是当马达反转时，公共卸载流道却与主回路的高压侧联通，柱塞副的上述各种受力都会大大增加。

虽然从理论上说，处于凸轮环轨道上升段和下降段的承受同等压力的卸载柱塞副之间，对于驱动轴的正负转矩是互相平衡和抵消的。

但在较高的压力作用下，柱塞–滚柱–凸轮环系统中各环节产生的较大的各种摩擦力及泄漏的工作液却无法抵消，反而是互相叠加的。

这使得此时马达的机械效率和容积效率都会有较明显的下降，而且更多的高压作用下的滚柱同时在曲线导轨上的运转对于两者的寿命也都有负面影响。

因此采用公共并联卸载流道的变量马达在两个旋转方向上的性能差异较大。

选用这样的马达时需要区分左右旋转方向，应该将性能较高的“优选”转向用于主要工况，例如对应于多数车辆和机械的前进方向。

对于两个行驶方向都要经常工作的行走机械，如穿梭作业的双钢轮振动压路机等，则应当选用在小排量时两个旋转方向性能也保持对称的变量马达。

此种马达为其进排油口各自单独设置了卸荷流道，通过变量阀的控制使得无论进排油口的压力方向如何变化，

被卸荷的柱塞缸始终都并联在压力较低流道中，克服了小排量时出现“非优选”的旋转方向的问题。

但为达此目的付出的代价则是增加了流道、配流盘和切换阀的复杂性，也使结构变得比较臃肿和增加了制造成本。

对比图5-33所示的小排量时正反转性能不对称的通用马达和图5-40所示的供振动压路机专用的“对称型”马达中的配流装置，即可看出两者之间的结构差异。

现有各种轴向柱塞和径向柱塞变量液压马达的许用转速都随排量的减小有所增高，但提高的程度与排量的减小却都不成比例，并都有相应的极限值。

因此所有形式的变量马达在部分排量时的传输功率都要比全排量时有不同程度的下降，而其中下降程度最显著的当属内曲线变量马达。

在上述有级变量方式中，马达在小排量工况时做功柱塞的受力情况和配流窗口的流速与全排量时都没有变化。

好在一般作业机械上的液压马达仅在空载或轻载时才需要减小马达排量以提高行驶速度，此时需要的推进力较小，对于效率的要求也不像重载作业时那样苛刻，这使得有级变量的内曲线马达仍可应对使用。

内曲线径向柱塞马达

是否能够实现无级变量？