關于液壓馬達最低穩(wěn)定轉速的含義,在充分地學習、研究前人已有研究成果的基礎上,結合工程課題的研究,對最低穩(wěn)定轉速的含義作了如下闡述:
(1) 任何以液壓馬達作為動力執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng),都存在著由液壓系統(tǒng)內、外部工況條件所決定的最低穩(wěn)定工作轉速r/min。
(2) 最低穩(wěn)定轉速是在已知液壓系統(tǒng)參數條件下,能長時間保持基本穩(wěn)定地低速運轉而不產生“爬動”現象的平均最低極限轉速。
(3) 所謂基本穩(wěn)定轉速可用轉速脈動率的大小來標志。
式中:
ωmax—液壓馬達最大脈動角速度;
ωmin—液壓馬達最小脈動角速度;
ωmean—液壓馬達平均角速度。
轉速脈動率可以是10%,也可以是10%以上,其值應由工程應用的技術要求來確定,但不允許出現任何短時間的零(停)速現象,即“爬動”現象。顧名思義,最低穩(wěn)定轉速就是要基本穩(wěn)定,出現任何角速度和角加速度都等于零的停速即“爬動”現象,就不穩(wěn)定了,與定義不符,而且對液壓馬達、液壓系統(tǒng)本身和被控負載對象都會產生損害。
(4) 最低穩(wěn)定轉速r/min是研究液壓系統(tǒng)中的液壓馬達處在該馬達低速區(qū)(相對于額定轉速nr而言)的最低穩(wěn)定工作轉速的規(guī)律及其極限值。一般液壓馬達的低速工作區(qū)在該馬達額定工作轉速nr的5~15%以下,隨液壓馬達的類型、規(guī)格的不同而不同。無論是高速、中速還是低速馬達(對nr而言),在有些工程應用中,一般都要考慮最低穩(wěn)定轉速問題,而不僅是針對低速大扭矩液壓馬達而言的。
(5) 5~15%nr以下的低速區(qū)是低效率區(qū),目前很少有研究;常規(guī)的液壓馬達性能試驗只規(guī)定實驗研究額定轉速的25%以上轉速的各種效率特性。事實上,在低速區(qū),液壓馬達的泄漏特性和扭矩損失特性與25%nr以上轉速區(qū)完全不同。按其樣本數據繪制的工作特性曲線、低速區(qū)泄漏流量Qmc和扭矩損失Tmf特性曲線分別如圖1、圖2、圖3所示。
圖1、圖2、圖3上的特性曲線表明,在其低速區(qū)(15%nr以下)的特性規(guī)律與25%nr以上速度區(qū)完全不同。在低速區(qū),Qmc不隨馬達轉速nm的降低而減小,幾乎是恒定不變的:Tmf非但不隨nm的降低而減小,反而增加了,并且在nm≤50r/min時增加更快,即“負阻尼”更強。所以,馬達低速區(qū)的這種Qmc和Tmf特性肯定是影響液壓馬達的主要因素之一。
(6) 既然液壓馬達最低穩(wěn)定轉速是指長時間保持連續(xù)平穩(wěn)的低速運轉,只允許比較小的轉速脈動,那么,研究最低穩(wěn)定轉速的數學方程就應以靜態(tài)的調速方程為主,其外負載也應是靜負載扭矩Tm,因為慣性負載在低速等速轉動下是加不上去的。
圖1 馬達工作特性曲線
圖2 馬達低速區(qū)泄漏流量特性曲線
圖3 馬達低速區(qū)扭矩損失曲線
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