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　　图4 液柱振动导致马达输出转矩波动。

　　4 液柱振动对马达与工作机械动力匹配运行稳定性的影响

本文以液压式振动锤与马达的匹配为例进行阐述[5]。如图5所示曲线是在给定土层条件下振动锤负载转矩随转速的变化关系曲线，平行于横坐标的直线表征液压马达在给定压力、给定调节参数确定的排量下其输出转矩为恒值，斜线表征其对应流量随转速的变化关系。当马达输出转矩为时与振动锤负载转矩曲线相交于点，说明此时液压马达的输出转矩与振动锤的负载力矩相平衡，并稳定于转速运转。对应液压马达所需的流量为。

　　图5 液压马达与工作机械的动力匹配

若由于液柱振动，油流速度增加，使流量增加到最大值，马达的转速将相应提高至，对应转速振动锤的负载力矩将增加至。而由于油流速度增加，使马达入口液压油的压力下降，从而引起马达输出转矩下降至。此时振动锤的负载力矩大于马达的输出力矩。假若这种瞬时波动的差值较小，有可能被惯性力矩所克服，系统仍能正常运转。否则对于定量马达将被憋死而停止运转。对于变量马达将必须调整调节参数使输出转矩提高以克服增加了的阻力矩。

若由于液柱振动，油流速度降低，使流量减少到最小值，马达的转速将相应下降至，对应转速振动锤的负载力矩将下降至点。而由于油流速度的下降，使马达入口液压油的压力增加，从而引起马达输出力矩增加至。此时振动锤的负载力矩小于马达的输出转矩，系统能正常运转，但输出能量浪费。

　　由上述分析可见，输油管路液压油柱体的振动使马达入口处的流量、压力变化，导致马达转速与输出转矩的波动，从而将直接影响与工作机械负载的匹配及其运转的稳定性。

　　因此，必须将由于液柱的振动所导致马达入口处流量、压力及其转速、输出转矩的波动限制在许可的范围内，以保证工作机械运转的稳定性。在系统设计时，应考虑采取必要的措施，如采用蓄能器，以降低输油管路液柱的振动，使转速与转矩的波动在许可的范围内。

　　值得引起注意的是，假若输油管路液柱的振动频率与系统的自然频率相当，将诱发共振，使输油管路的压力脉动很高，这对管路与附件具有破坏性。因此还必须对输油管路的共振问题予以校核。

　　5 结论

　　(1)支承运动和液压油泵供油压力脉动所激励的输油管路液柱振动，可简化为单自由度受迫振动描述。

　　(2)液柱振动使输油管路液流的速度发生变化，一方面将引起液压马达入口的流量变化，从而导致马达转速波动;与此同时，将引起马达入口的压力变化，从而导致马达输出的转矩波动。

　　(3)液压马达的转速与输出转矩波动，将影响其与工作机械的动力匹配及其运转的稳定性。因此由液柱振动引起的这种转速与转矩波动必须限制在允许的范围内。

　　(4)液压泵选用奇数柱塞泵，并使柱塞数尽可能多，以降低供油压力脉动。同时在液压系统设计时，必须采取措施，如采用蓄能器，以限制输油管路液柱的振动，使马达的转速与转矩波动在许可的范围内。并对输油管路液柱的共振问题应予以校核，以免管路与附件遭受共振破坏的危险。

　　参考文献

　　1.周林森.机械振动技术的理论与应用[M].郑州：河南科学技术出版社，1997.

　　2.李玉琳.液压元件与系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，1991.

　　3.张也影.流体力学[M].北京：高等教育出版社，1990.

　　4.[美]R.D.白莱文斯.流体诱发振动[M].北京：机械工业出版社，1983.

　　5.周林森、刘桂花、智秀娟等.液压式振动锤液压马达的匹配研究[J].工程机械，2005(3)：50—54.

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