[发明专利]一种连续回转电液伺服马达压力缓冲结构的优化方法

说明书

本发明涉及一种连续回转电液伺服马达压力缓冲结构的优化方法，具体步骤如下：步骤一：分别建立不同缓冲结构下的的压力梯度数学模型；步骤二：带入相关参数，通过Matlab分别得到不同缓冲结构下的压力变化曲线和压力梯度变化曲线，然后确定不同缓冲结构的最优尺寸；步骤三：建立不同缓冲结构下的内流场模型，并通过ICEM CFD进行网格的划分；步骤四：基于FLUENT软件得到不同缓冲结构下马达降压过程中的压力场分布情况，从而确定出降压效果最好的缓冲结构。本发明通过理论分析和仿真模拟确定了降压效果最好的缓冲结构，对连续回转电液伺服马达的研制和发展具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及流体力学技术领域，具体公开了一种连续回转电液伺服马达压力缓冲结构的优化方法。

背景技术

连续回转电液伺服马达叶片在换向时，高压腔瞬间转变为低压腔，低压腔瞬间转变为高压腔，腔内压力突变势必会对叶片造成巨大的压力冲击。较大的压力冲击和叶片频繁的伸缩便会加剧叶片顶部和定子曲线轮廓的磨损。另一方面，压力冲击伴随着压力脉动，这严重影响连续回转电液伺服马达的低速性。为了改善马达的压力冲击现象，进一步研究不同缓冲结构对马达压力冲击的影响，本发明公开了一种连续回转电液伺服马达压力缓冲结构的优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续回转电液伺服马达压力缓冲结构的优化方法，以便更好地解决连续回转电液伺服马达在高低压腔换向时产生的压力冲击问题。

步骤1：分别建立预压缩容腔和U型槽结构下连续回转电液伺服马达密封容腔泄压过程的压力梯度数学模型；

1)建立预压缩容腔压力梯度数学模型：

考虑缓冲槽流入(或流出)密封腔的体积变化及泄漏量引起的体积变化，马达密封腔内油压的压力梯度表示为

式中，ω为马达转速(°/s)；θ为转子转角(°)；dp为密封容腔油液压力微分；βe为油液弹性模量(MPa)；dV为密封容腔油液体积微分；V为密封容腔油液初始体积(m3)。

其中，由缓冲槽流入或流出密封腔的体积变化可根据节流小孔的流量公式得到

式中：Cq为流量系数；A为回油腔节流口面积(m2)；△P为回油腔压差(Pa)；ρ为液压油密度(kg/m3)。

上式中的回油腔节流口面积A可以通过下式求得

式中：R-配油窗口的前缘半径(m)；θ-马达叶片在三角槽上所转过的角度(°)；缓冲槽的平面角为

由公式2，3得，缓冲槽流入或流出密封腔的体积变化为

泄漏引起的密封腔内体积的变化由密封腔V的泄漏量引起的体积变化可表示为

式中：B为定子轴向宽度(mm)；δ为间隙高度(mm)；R₁为定子内曲面长半径圆弧的半径(mm)；ω为马达旋转角速度(°/s)；μ为动力粘度系数(Pa·s)；l₁为间隙长度(mm)；l₂为叶片宽度(mm)；r为转子半径(mm)；B₁为定子长半径圆弧处的间隙宽度(mm)。

根据马达具体结构尺寸，密封容腔体积可以表示为

式中：R₁为定子内曲面短半径圆弧的半径(mm)；z为叶片数目；L为预压缩容腔边长(mm)；r₁为阻尼孔半径(mm)；l为阻尼孔长度(mm)。