大直径中空电液伺服马达(1)

仿真转台在导弹、飞机等飞行器的研制过程中起着极其重要的作用。大直径中空电液伺服马达是转轴大直径中空、输出回转运动、液压驱动的执行机构；它可以避免空心轴电动机作为转台内框带来的对被测件信号的强电磁干扰，也可以避免液压马达端置式内框在被测件安装空间上的限制。因此，大直径中空电液伺服马达是大功率、低电磁噪声三轴转台内框的理想执行机构。

1 工作原理

大直径中空电液伺服马达是在双叶片摆动马达基础上研发的。图1为大直径中空电液伺服马达的工作原理图。大直径中空电液伺服马达由伺服阀、阀块、缸体、中空转轴、轴承、轴承座、端盖、定叶片、动叶片和密封件组(图中无表示)组成。油源输出的高压油经P口由伺服阀导入马达的高压工作腔A(或B)、马达低压工作腔B(或A)的油液由伺服阀经T口回油箱，两个工作腔内油液压差作用在马达动叶片上产生使中空转轴输出回旋运动。

轴的大直径中空，该特征导致的主要设计困难如下：①马达转轴中空直径大，但作为转台中框和外框的负载，不允许中空轴的壁很厚以至轴转动惯量过大，因此马达抗变形设计任务艰巨；② 马达中空轴直径大使得马达工作腔容积大，系统固有频率低，阀控中空电液伺服马达系统频宽拓宽困难；③马达中空轴直径大导致马达工作容腔外泄漏间隙周向长大，高可靠性的密封与低摩擦要求之间矛盾突出。系统低速性能改善困难。合理的结构设计和适宜的控制策略是解决上述难点的有效措施。

2 结构

为了克服大直径中空电液伺服马达设计面临的困难，马达在结构上采用轴肩式结构，如图2所示。马达的工作腔由缸体4、固定在缸体上的定叶片3(2片)、中空转轴5、固定在中空转轴上的动叶片6(2片)组成。

特殊结构的中空转轴是中空电液伺服马达轴肩式结构的重要组成部分，如图2所示：在中空转轴的外表面中部加工有两道凸起的轴肩L1和L2，动叶片固定在L1和L2之间。轴肩Ll、L2在转轴的外表面起到了加强筋的作用，使得转轴在较薄壁厚条件下具有很强的抗径向变形能力。有限元分析表明对于中空直径500mm的转轴。在14MPa油压作用下。转轴内壁的最大径向变形仅0.05mm，小于转子与定叶片之间为确保密封效果而预留的配合间隙尺寸。从而可调和转轴转动惯量与径向抗变形能力之间的矛盾，确保马达在运行过程中不出现卡死现象轴肩式结构可以增强马达工作容腔的刚度，提高大直径中空液压马达系统固有频率，大直径中空液压马达的液压固有频率为：

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