1.7.6低速穩定性能與爬行現象
液壓馬達的低速穩定性通常用最低穩定轉速衡量。
(1)最低穩定轉速與轉速脈動率 最低穩定轉速是指排除外界輸入馬達的脈動因素后,在額定負載下,液壓馬達的轉速脈動率不超過允許值的最低轉速。
轉速脈動率δn(%)為轉速的變化幅度±△n與平均轉速nav的比值,即
δn=±△n/nav (1-37)
對于各種不同使用場合的液壓馬達,轉速脈動率的要求各不相同。但一般將額定負載下角速度脈動率小于±1O%的轉速定為該液壓馬達的最低穩定轉速。工程實際中,常將肉眼觀察到的液壓馬達出現爬行現象(抖動或時轉時停)前的最低轉速作為該馬達的最低穩定轉速。
(2)爬行現象及其危害 當液壓馬達在低速運轉時,在轉速降低的過程中,相對運動零件間油膜逐漸變薄并出現金屬間的接觸,摩擦因數逐漸增大且不穩定,出現了從低轉速到靜止不動的不穩定的交替過程(抖動或時轉時停),即爬行現象。滑動面的材料和工藝質量、結構形式及油液的黏度等將對這種不穩定現象的出現起重要作用。
引起液壓馬達低速爬行的原因有:泄漏量大小不穩定;液壓馬達理論轉矩的脈動性;摩擦力的大小不穩定等。液壓馬達各摩擦副處的內、外泄漏在每一瞬間都不相同,泄漏量的大小與馬達結構形式、摩擦副處的間隙大小、工作壓差、液體黏度等因素有關。隨輸入液壓馬達流量的減小,泄漏流量的脈動對馬達輸出轉速脈動的影響逐漸增大,即隨馬達轉速降低至低速狀態時,轉速脈動率迅速增大,馬達出現轉速不穩定的爬行。
圖A所示為液壓馬達的轉速脈動率曲線,可見當轉速小于3r/min時,轉速脈動率迅速增大,故可確定該馬達的最低穩定轉速為3 r/min。
液壓馬達帶負載在低于最低穩定轉速下工作時,摩擦力增大且不穩定,系統壓力出現波動,這時液壓馬達傳力零件的滑動面容易損傷,降低馬達壽命,并直接影響主機的工作品質,所以通常不允許液壓馬達較長時間在爬行狀態下運轉。
(3)不同類型液壓馬達的最低穩定轉速范圍從工程實際角度,為了擴大馬達的變速范圍,一般希望液壓馬達的最低穩定轉速越小越好。
對于不同結構的液壓馬達,其最低穩定轉速大致范圍:齒輪馬達一般為200~300r/min,個別可為50~150r/min;高速葉片馬達約為50~lOOr/min;低速大轉矩葉片馬達約為5r/min;多作用內曲線馬達可達0.l~lr/min;曲軸連桿式馬達約為2~3r/min;靜壓平衡馬達約為2~3r/min;軸向柱塞式馬達約為30~50r/min,有的可達1.2~5r/min,個別可達0. 5~1. 5r/min。
在液壓系統的設計中,為了降低最低穩定轉速,應精心考慮。例如,通過采用液壓馬達低速控制系統,可使采用這種系統的內曲線馬達最低穩定轉速降低到0. Olr/min。
1.7.7振動、噪聲及其控制
液壓馬達也是液壓系統的主要噪聲源。振動與噪聲也是衡量液壓馬達性能優劣的重要指標。與液壓泵類似,液壓馬達的噪聲主要有機械噪聲和流體噪聲兩類。
我國關于液壓馬達的噪聲允許值,在JB/T 8728-1998《低速大扭矩液壓馬達》中進行了規定:例如在額定工況下,排量>0. 16~0. 56L/r內曲線徑向柱塞液壓馬達的噪聲值應≤82 dB (A);排量>1.25~280L/r的雙斜盤軸向柱塞液壓馬達的噪聲值應≤80dB (A)。
從選擇、使用與維護角度,控制液壓馬達的振動與噪聲的主要途徑如下:優先選用低噪聲液壓馬達;設法提高液壓馬達及其連接件的加工、安裝精度,以減小機械振動及其噪聲;使高低壓油液切換過程盡可能緩和,避免突然的液壓沖擊;合理配置系統管道,如盡量使用直徑較大的配管,以降低油液在管道中的流速,避免急劇的局部阻力,降低液壓馬達的轉矩脈動等;將馬達的泄漏油口置于殼體上端,使轉動部分浸在液體中,以增大抗振阻尼,減小馬達振動及噪聲。