• ISSN 0258-2724
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对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率

闻德生 王少朋 田山恒

闻德生, 王少朋, 田山恒. 对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226
引用本文: 闻德生, 王少朋, 田山恒. 对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226
WEN Desheng, WANG Shaopeng, TIAN Shanheng. Leakage Analysis and Volumetric Efficiency of Symmetrical Multiple Output Gear Motors[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226
Citation: WEN Desheng, WANG Shaopeng, TIAN Shanheng. Leakage Analysis and Volumetric Efficiency of Symmetrical Multiple Output Gear Motors[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 379-385. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226

对称型多输出齿轮马达的泄漏分析与容积效率

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180226
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50975246)
详细信息
    通讯作者:

    闻德生(1954—),男,教授,研究方向为新型液压元件与新型液压传动系统,E-mail:wendesheng@ysu.edu.cn

  • 中图分类号: TH137.51

Leakage Analysis and Volumetric Efficiency of Symmetrical Multiple Output Gear Motors

  • 摘要: 为了研究对称型多输出齿轮马达的泄漏与容积效率,通过对称型多输出齿轮马达的内部结构计算出内外马达不同连接方式下的几何排量,分析了马达的主要泄漏途径,通过建立泄漏的数学模型归纳不同连接下泄漏的一般表达式;同时搭建试验平台测试对称型多输出齿轮马达的容积效率. 研究结果表明:当马达的进出口压力由0.9 MPa增加至5.9 MPa时,内马达工作时容积效率由94.2%下降至80.2%,外马达容积效率由92.5%下降至73.6%,内外马达同时工作时容积效率由88.8%下降至63.2%,差动连接时容积效率由86.0%下降至62.7%;当进出口压差为5.9 MPa时,内马达单独工作容积效率最高为80.2%,差动连接下马达的容积效率最低为62.7%.

     

  • 图 1  对称型多输出齿轮马达结构

    Figure 1.  Structure of symmetrical multiple output gear motor

    图 2  齿轮马达齿顶与壳体的径向间隙泄漏

    Figure 2.  Radial clearance leakage between gear motor top and housing

    图 3  测试系统

    Figure 3.  Test system

    图 4  马达样机与试验现场

    Figure 4.  Motor prototype and experiment site

    图 5  容积效率

    Figure 5.  Volumetric efficiency

    表  1  不同连接方式下马达的泄漏量

    Table  1.   Leakage of the motor under different connection modes

    马达工作方式泄漏量
    内马达外马达
    工作不工作$\Delta {Q_2} + \Delta {Q'_2}$
    不工作工作$\Delta {Q_1} + \Delta {Q'_1}$
    工作工作$\Delta {Q_1} + \Delta {Q'_1} + \Delta {Q_2} + \Delta {Q'_2}$
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    表  2  马达的共齿轮设计参数

    Table  2.   Co-gear design parameters of the motor

    主要设计参数取值
    共齿轮齿宽/mm 40
    共齿轮的外齿轮高压腔的包角/rad π/4
    共齿轮的内齿轮高压腔的包角/rad π/2
    共齿轮的外齿轮齿顶圆半径/mm 37.5
    共齿轮的内齿轮齿顶圆半径/mm 15.8
    共齿轮的外齿轮齿根圆半径/mm 30.8
    共齿轮的内齿轮齿根圆半径/mm 19.1
    共齿轮的外齿轮齿轴半径/mm 27
    共齿轮的内齿轮齿轴半径/mm 24
    共齿轮外齿轮齿顶厚度/mm 2.1
    共齿轮内齿轮齿顶厚度/mm 1.7
    共齿轮外齿轮过渡区的齿数/个 17
    共齿轮内齿轮过渡区的齿数/个 11
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    表  3  马达的大齿轮设计参数

    Table  3.   Large Motor gear design parameters

    主要设计参数取值
    大齿轮齿宽/mm 40
    大齿轮高压腔的包角/rad π/3
    大齿轮齿顶圆半径/mm 27
    大齿轮齿根圆半径/mm 20.3
    大齿轮齿轴半径/mm 17
    大齿轮齿顶厚度/mm 2
    大齿轮过渡区的齿数/个 11
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    表  4  马达的小齿轮设计参数

    Table  4.   Design parameters of motor pinion

    主要设计参数取值
    小齿轮齿宽/mm 40
    小齿轮高压腔的包角/rad 2π/3
    小齿轮齿顶圆半径/mm 12
    小齿轮齿根圆半径/mm 12
    小齿轮齿轴半径/mm 8.6
    小齿轮齿顶厚度/mm 1
    大齿轮过渡区的齿数/个 5
    齿轮马达的端面间隙/mm 0.015
    齿轮马达的径向间隙/mm 0.03
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    表  5  理论与实际泄漏对比

    Table  5.   Comparison of theoretical and actual leakage

    工作
    方式
    理论泄漏/(L•min−1理论容积效率/%实际泄漏/(L•min−1实际容积效率/%
    内马达1.691.63.880.2
    外马达2.785.84.373.6
    内外马达同时4.278.17.063.2
    内外马达差动4.576.47.660.7
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    表  6  内马达工作试验数据

    Table  6.   Test data of internal motors working

    压差
    /MPa
    输入流量
    /(L•min−1
    理论流量
    /(L•min−1
    容积效率
    /%
    0.9 5.2 4.9 94.2
    2.2 7.2 6.7 93.1
    3.1 9.2 8.4 91.3
    3.9 12.3 10.8 87.8
    5.1 15.4 12.9 83.5
    5.9 19.1 15.3 80.2
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    表  7  外马达工作试验数据

    Table  7.   Test data of external motors working

    压差
    /MPa
    输入流量
    /(L•min−1
    理论流量
    /(L•min−1
    容积效率
    /%
    0.9 5.2 4.7 92.5
    2.2 7.2 6.5 90.0
    3.1 9.2 8.0 87.2
    3.9 12.3 10.1 82.9
    5.1 15.4 12.1 78.9
    5.9 19.1 14.8 73.6
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    表  8  内外马达同时工作试验数据

    Table  8.   Test data of internal and external motors working simultaneously

    压差
    /MPa
    输入流量
    /(L•min−1
    理论流量
    /(L•min−1
    容积效率
    /%
    0.9 5.2 4.6 88.8
    2.2 7.2 6.2 86.5
    3.1 9.2 7.7 84.0
    3.9 12.3 9.7 78.2
    5.1 15.4 11.1 72.0
    5.9 19.1 12.1 63.2
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    表  9  内外马达差动工作试验数据

    Table  9.   Test data of internal and external motor differential working

    压差
    /MPa
    输入流量
    /(L•min−1
    理论流量
    /(L•min−1
    容积效率
    /%
    0.9 5.2 4.6 86.0
    2.2 7.2 6.2 83.5
    3.1 9.2 7.7 80.8
    3.9 12.3 9.7 74.2
    5.1 15.4 10.1 70.0
    5.9 19.1 12.0 62.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-27
  • 修回日期:  2018-09-11
  • 网络出版日期:  2020-01-04
  • 刊出日期:  2020-04-01

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