并聯的擺線液壓馬達液壓系統分析與改進

馬海風， 楊華慶， 陳秀琴， 陳蓉

（1.青海油田機械廠，甘肅 敦煌 736202；2.青海油田客運服務公司，甘肅 敦煌 736202）

0 引言

擺線液壓馬達為輸出軸與配流閥一體成型，鑲齒式定轉子副液壓馬達。憑借著體積小、體重輕、轉速范圍廣、轉動慣性小、可串聯、可并聯使用的諸多優點，隨著現代化工業經濟的發展與推進，擺線液壓馬達的應用日益普遍，被廣泛應用于工程機械、農業機械、交通運輸、石油采礦和機器制造等諸多行業。

1 并聯擺線液壓馬達液壓系統實例分析

套管生產線試壓區，有對齊、翻料、沖洗、試壓、箜水等工序，其中對齊工序，對后面的工序影響很大，如對齊不到位，套管相對較長，翻料時套管不帶接箍端的外螺紋易碰上試壓移動小車，從而碰傷螺紋；如對齊不到位，沖洗時會有水噴濺到管外，影響周圍環境；如對齊不到位，箜水吹起處與帶接箍端的套管比較遠，無法將接箍內積水吹凈，使接箍螺紋處易生銹，嚴重影響套管的質量。為此，設計中要求擺線液壓馬達轉速為最低穩定轉速，且兩臺擺線液壓馬達的轉速相同。原有對齊工序的液壓系統工作原理如圖1所示。

圖1 原對齊液壓系統圖

通過此液壓工作原理圖，我們可以看出，當電磁換向閥8換向時，擺線液壓馬達9、10旋轉，帶動液壓馬達上的滾輪轉動，從而帶動滾輪上的套管完成對齊工序。

然而，由于一個換向閥同時控制兩臺液壓馬達（并聯），兩臺液壓馬達的負載不同（馬達2的負載大于馬達1的負載）。在液壓系統中，系統壓力由負載決定，負載發生變化，工作壓力隨之變化。如圖2為馬達在不同恒定負載時的入口壓力變化曲線，當兩臺擺線液壓馬達并聯且負載不同時，兩臺馬達的所需入口壓力也不同，系統壓力取決于負載，當兩臺馬達的負載不同時，存在液壓油大部分或全部通過馬達1的情況，致使兩個液壓馬達轉速不一，甚至馬達2存在失步現象，從而不能完成對齊工序。

圖2 不同負載時的壓力曲線

2 改進方案理論分析

液壓馬達輸出的轉矩（負載轉矩）T和轉速n的計算公式為

式中：ΔP為液壓馬達進口、出口的壓力差；qv為液壓馬達的流量；V為液壓馬達的排量；ηm為液壓馬達的機械效率；ηV為液壓馬達的容積效率。

圖3 液壓油流動示意圖

由式（3）看出，液壓馬達的轉矩和轉速與輸入的油液壓力、流量、容積效率、機械效率均成正比關系，如果其中有一項減小，則液壓馬達轉速也相應減小。因兩臺液壓馬達并聯，其液壓油流動示意圖如圖3所示，其中馬達1的負載小于馬達2的負載，即 T1＜T2，要使馬達 1 與馬達2的轉速相同（即n1=n2），忽略效率的影響，則有ΔP1qv1/T1=ΔP2qv2/T2。

流量調節閥是一個局部阻力可以變化的節流元件。液壓油經過調節閥的流動過程如圖4所示，由ISA S 39標準中的流量基本公式q=N1FPFYFRCV可知，通過調節流量調節閥可使調節閥的出口壓力大于入口壓力，且相應地減少流量，所以可采取在兩臺馬達的3、5處或在4、6處加裝流量調節閥，以達到降低馬達1的流量和壓力差的目的。

圖4

圖5 改進后的液壓系統圖

3 實施的方案

改進后的方案是在馬達1和馬達2回油口處加一個流量調節閥，使其一部分液壓油能更多地分流到液壓馬達2處。使兩個液壓馬達的轉速一致，從而完成對齊工序。改進后的液壓原理如圖5所示。

4 結論

1）通過對不同負載的擺線液壓馬達并聯后的理論分析及改進措施的制定，使得擺線液壓馬達的轉速相同且都為10 r/min。使對齊工序得以正常工作，解決了由于對齊不到位而使套管螺紋碰傷的問題，可使接箍與箜水吹氣管的距離得到有效控制。

2）并聯擺線液壓馬達的回油口處加裝流量調節閥可有效控制馬達的轉速，此設計優化了原有液壓系統，對其它液壓執行元件具有借鑒作用。

［1］ 劉玉虎.擺線液壓馬達的基礎理論研究與試驗［D］.上海：上海大學，2008.

［2］ 陸德民.液體調節閥的壓降估算和流量特性的選擇［J］.世界儀表與自動化，2002（2）：32-34.

［3］ 楊世忠，邢麗娟.調節閥流量特性分析及應用選擇［J］.閥門，2006（5）：33-36.

［4］ Standards and Practics for Instrumentation：ISA S 39.1.2.3.4［S］.