切管機的液壓馬達在管道切割作業(yè)中功率如何優(yōu)化？

在管道切割作業(yè)中，實施管道機械冷切割的切管機XJQG-1/3是由液壓泵站及液壓切管機組成。而液壓泵站中液壓泵的作用在于將原動機（汽油發(fā)動機或防爆電機）輸人的機械能轉(zhuǎn)換為管道切割液壓系統(tǒng)內(nèi)液壓油的壓力能，而切管機內(nèi)液壓馬達則是將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能輸出，以帶動銑刀和坡口刀進行管道的同時切割/坡口作業(yè)以及驅(qū)動切管機繞管道自動爬行進行切割。

如果僅就液壓系統(tǒng)的工作原理而言，任何容積式泵（結(jié)構(gòu)上采用單向吸排閥者除外），如果對其輸人液壓油，都將被壓力油所驅(qū)動而成為液壓馬達。也就是說液壓泵與液壓馬達的原理相通，可以互相轉(zhuǎn)換。但因容積式液壓泵為盡量減小工作容積，通過相應(yīng)增高轉(zhuǎn)速的方法來縮小尺寸，所以當(dāng)液壓泵直接改為液壓馬達時，將是高速小扭矩的液壓馬達。

為了構(gòu)成管道切割作業(yè)時切管機的低速大扭矩液壓馬達,以便無需減速機構(gòu)即可直接拖動作用機械，實際應(yīng)用的液壓馬達在具體結(jié)構(gòu)上必然與液壓泵站中的液壓泵存在一定差異。

1.切管機液壓馬達的工作性能

1.1管道切割作業(yè)專用防爆切管機中液壓馬達輸入的液壓能，可用工作油的壓力P和流量Q來表示，而其輸出的機械能，則以輸出軸的扭矩M和轉(zhuǎn)速二項指標來度量。

馬達的工作壓力p:馬達入口油液的實際壓力

馬達的工作壓差Δp:馬達入口壓力和出口壓力的差值。即 Δp=p－p出 ，通常設(shè) p出=0

則Δp=p 。

馬達的實際流量：馬達入口處的流量。

考慮到泄漏，則馬達的理論流量：qt= q· ηV

式中：ηV——馬達的容積效率

馬達的輸出轉(zhuǎn)速等于理論流量 qt與排量 V (每轉(zhuǎn)排量)的比值，即

n= qt/V= q· ηV /V

馬達的實際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮機械效率的影響，即

T=Tt· ηm

若馬達的出口壓力為零，入口工作壓力為p，排量為V，則馬達的理 論輸出轉(zhuǎn)矩為

Tt=pV/2π

而馬達的實際輸出轉(zhuǎn)矩為

T=PV/2π*ηm

而其理論輸入功率則可表達為：

P=Mω=2πn*M/60

式中M為液壓馬達的理論扭矩，Nm,

ω為液壓馬達的理論角速度，rad/s;

n為液壓馬達的理論轉(zhuǎn)速，r/min。

1.2管道切割機的液壓馬達工作參數(shù)

假設(shè)液壓馬達按幾何尺寸確定每轉(zhuǎn)排量為q(ms/r)，則液壓馬達的理論轉(zhuǎn)速為：

N=60Q/q  r/min

顯然，在不考慮液壓馬達中所有能量損失的情況下，液壓馬達的理論輸出功率就等于其輸入功率，然而，任何實際的液壓馬達，在進行管道切割施工的機械運轉(zhuǎn)過程中總存在著各種損失包括密封縫隙的泄漏損失，油流流動時的壓力損失（液壓膠管膨脹）以及各運動接觸部件之間的摩擦損失等（而電動機在運行時其機械損失同液壓一樣，但由于其體積大、功率較小而不適合工程所用，尤其是啟動時動力明顯不足）。因此，液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速

ηm =60Qe/q=60qηV/q   r/min

2.液壓馬達性能優(yōu)化

2.1在實際的管道切割作業(yè)，液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速n，主要取決于供入液壓馬達的流量Q、液壓馬達的工作容積（即每轉(zhuǎn)排量）Q，和容積效率。因此，要改變液壓馬達的轉(zhuǎn)速，可采用的方法有容積調(diào)速（采用變量油泵，改變其流量，或采用變理油馬達，改變其排理，也可以采用節(jié)流調(diào)速（通過流量控制閥來改變供入油馬達的流量）。

2.2液壓馬達的扭矩M，主要取決于工作油的壓力P和液壓馬達的每轉(zhuǎn)排量q，提高工作油壓p，不僅可增大液壓馬達的輸出扭矩M，而且還可以在功率不變的前提下，使液壓元件和管路的尺寸相應(yīng)減小，但同時會受到強度與密封等的條件限制，會大幅度地提高后期的維修和保養(yǎng)成本，并給管道切割施工單位和企業(yè)的管理工作帶來不利的影響。

2.3增大管道切割作業(yè)中切管機液壓馬達的容積，亦即提高液壓馬達的每轉(zhuǎn)排量q，則可在工作油壓不變的情況下增大扭矩，而轉(zhuǎn)速則相應(yīng)變低，從而構(gòu)成人低速大扭矩液壓馬達。一般認為額定轉(zhuǎn)速低于500r/min即屬于低速馬達，高于500的屬于高速馬達，而后者用于管道切割作業(yè)時，在機箱內(nèi)往往需要增加機械減速機構(gòu)。

總之，在管道切割施工作業(yè)中的切管機液壓馬達的優(yōu)化應(yīng)當(dāng)應(yīng)對不同的管道材質(zhì)和專用的刀具確定馬達的合理轉(zhuǎn)速和管道切削扭矩。例如，在進行鑄鐵管道切割作業(yè)時，選用普通刀片則需要速度扭矩較大，可以相應(yīng)的減小切割速度，而使用XJ-DP3型不銹鋼管道專業(yè)切割刀片時，因本身具有高強度和較小的切削面積，所需要析扭矩較小，則可以在實際操作時提高流量和速度進行管道切割作業(yè)，以提高管道切割作業(yè)的工作效率。

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