某机载雷达天线座液压马达内漏分析与改进
- 作者:液压泵网
- 时间:2012-12-21
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某机载雷达天线座采用液压马达作为驱动元件。该马达的零件精度要求很高，加工困难，对批量生产十分不利。通过内漏测试，统计分析，对液压马达进行结构设计改进。
1.马达工作原理及加工难点
如图23-8所示，该液压马达为单叶片整体结构马达，工作角度范围士130°，由前盖、后盖、壳体、轴、密封装置等组成，动叶片和输出轴做成一体，定叶片和壳体做成一体，前、后盖内装有滚针轴承支承输出轴，叶片把工作腔分隔成两腔，当压力油通人其中一腔时，该腔容积增大，动叶片旋转，另一腔容积减小进行排油。压力油反向时，叶片就反转。定叶片与轴、动叶片与壳体、叶片与前后盖之间采用间隙密封，轴的周向和壳体与前、后盖之间采用O形密封圈+挡圈的密封结构。
如图23-8所示，液压马达的轴与动叶片、壳体与定叶片均为一个整体，加工困难主要集中在轴和壳体两个零件土，为了保证内漏指标，该零件的形位精度要求一般为0.002~0.003，精度高是间隙密封的必然要求，是加工的难点之一。整体结构形式导致壳体的内圆面、轴的外圆面不规则形状的加上。在相同精度的情况下，不规则形状的加工难度更大。
2.液压马达的内漏
液压马达的内漏点主要有四部分组成(图23-9);大、小圆弧面处的径向间隙，两处轴向间隙。从间隙的形成角度划分，径向间隙主要有三部分组成:①图样中预留的间隙量;②高压油作用下壳体和轴的变形;③单叶片马达轴受不平衡径向力的作用，滚针间隙会引起径向间隙的变化。
轴向间隙主要有两部分组成:①图样中预留的间隙量;②高压油作用下，前后盖内侧变成弧面，最大变形靠近轴处。假设马达对中位置为0°逆时针方向角度为正，顺时针方向角度为负。经过液压马达的内漏测试统计，『位置均不超标，一般都是在土90°范围之外超标。大量的统计表明:在转角α从-130°，转到+130°的过程中，P1油口为高压油口时，马达的内漏逐渐减小;甩油口为高压油口时，马达的内漏逐渐增加。其实测的内漏特性可以近似用图23-10表示。下面以P1油口为高压油口为例分析。
在从-130°转到+130°的过程中，高压腔由小到大，且与旋转角度α成正比，前、后盖受到的作用力也线性增加，在弹性范
围内，前后盖的变形线性增加，轴向间隙也线性增加，其内漏特性如图23-10所示。对轴而言，在-130°转到0°的过程中，径向力逐渐增大，轴的挠度f1(α)逐渐变大，由此引起的大、小圆弧面处径向间隙变化 ;在0°转到+130°的过程中，径向力逐渐减小，轴的挠度f2(α)逐渐变小，由此引起的大、小圆弧面处径向间隙变化 。高压油对轴的作用力的方向对径向间隙的影响:假设滚针间隙为△，则大小圆弧而处的径向间隙变化值与转角。关系式为: 。在同一位置大、小圆弧面处径向间隙变化相同，因此，不平衡径向力的大小和方向引起径向间隙变化为:
可以看出:在-130°时径向间隙最大，在+130°时径向间隙最小，其内漏特性近似如图23-11所示。
由此可见，因高压油的作用，对轴向间隙的影响与实测结果截然相反，而径向力对径向间隙的影响与实测结果相吻合。在同一位置如-130°，P1油口为高压油口时，内漏很大，超标经常发生在这样的位置，P1油口为低压油口时，内漏很小�？梢耘卸�:径向力对径向间隙的影响是内漏的主要因素。
3.结构设计改进
根据上面分析，确定了内漏的主要影响因素，滚针间隙的晃动量及轴在径向力作用下的变形，不利于密封时，内漏较大。为此，在径向间隙处采用密封结构(图23-12)。方案一:采用密封条作径向密封;方案二:采用叶一片式密封结构(图23-13)，利用高压油的作用保持叶片始终接触壳体内圆弧面，具体结构有待进一步设计和试验。
4.用密封条密封的可行性论证
该密封条的胶料采用45713丁睛橡胶胶料(SXS108-77)，外包聚四氟乙烯薄膜。结构形式与该天线座的其他动密封圈完全相同。
原液压马达要求动摩擦力矩<5N.m,增加密封条仍能满足该要求。因为用于内部密封，旨在降低泄漏量，预压缩量可设计得很小，接近7%的最低要求;现有全包氟的工艺，可以最大限度地降低摩擦力，经过初步计算，增加的摩擦力矩约为0.5N.m，因此摩擦力矩不会超过原马达的要求。
该密封条的寿命可以通过比较得出结论，该处的线速度是本天线座旋转铰链动密封圈的线速度的1.28倍，O形密封圈的使用速度范围为0.005~0.3m/s，该处线速度约为0.05m/s，处于中间段，而且该处的预压缩量只有旋转铰链处的一半。在接触表面的粗糙度相同的情况下，密封条的磨损主要取决于压力和摩擦系数，所以该处密封条的寿命一定高于旋转铰链处。
5.试验验证
在试验件中，增加了密封条，整个转角范围内的内漏比较均匀。改进后的液压马达各项指标仍能满足原来的要求。因此分析和改进得到了验证。采用橡胶密封后，与径向间隙相关的尺寸公差和形位公差要求可以普遍降低，使轴、壳体均有互换性，降低加工成本，提高成品合格率，更适应批量生产。
