機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達的製作方法

2023-10-10 23:03:34

專利名稱：機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液壓馬達，更具體的說，是涉及一種機液開關變扭矩配油 型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達。
背景技術：
柱塞液壓馬達是依靠壓力油作用在柱塞上從而使馬達輸出軸獲得一定轉矩 的，為了使柱塞能夠交替與壓力油口及回油口相通，必須採用配流裝置，目前 柱塞液壓馬達多採用端面配流，端面配流中所採用的主要器件就是配油盤。配 油盤類似一個板式闊，由帶兩個弧形("腰形")窗口的平面貼合在開有配流孔 的缸體端面，使得缸體和配油盤在垂直於馬達軸的面上相對旋轉，配油盤上的 窗口和缸體端面開孔的相對位置按一定規律安排，以使處在供油或排油行程中 的柱塞缸能交替與馬達體上的供，排油相通，並保證各油腔之間的隔離和密封。 由於配油盤與缸體之間相對旋轉，因此會相互磨損形成端面間隙，液壓馬達的 洩漏就主要來自配油盤與缸體之間的端面洩露，液壓馬達的端面洩露成為目前 限制液壓馬達工作壓力的主要障礙。發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種機液開關變扭矩 配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達。為了解決以上問題，本實用新型是通過如下技術方案實現。 一種機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達，包括馬達殼體， 柱塞和驅動盤，還包括配油閥組和機液變扭矩驅動機構，所述配油閥組由與柱 塞個數相同數量的一體閥組成；每個一體閥由一個高速開關高壓供油閥和相應 的高速開關排油/補油閥構成， 一體閥中的高速開關高壓供油閥與高速開關排油 /補油閥的閥口面對面設置，兩個閥芯的端面留有可供推拉杆的推拉桿頭活動的 空間；每個高速開關排油/補油閥的彈簧腔均與相應的柱塞腔連通，每個高速開關排油/補油閥的閥芯中間是可通的，柱塞腔通過彈簧腔和高速開關排油/補油 閥的閥芯與高速開關高壓供油閥的閥芯端面連通；所述每個高速開關排油/補油 閥設有回油口，所述每個高速開關高壓供油閥設有壓力油口；所述柱塞的柱塞頭與驅動盤相連，所述驅動盤與馬達的伸出軸相連；所述推拉杆的尾部從高速開關高壓供油閥的彈簧腔穿出，與機液變扭矩驅 動機構相連；推拉桿頭位於兩個閥芯的端面之間；所述機液變扭矩驅動機構由推拉杆驅動環、軸承和傾角調節器組成；所述 推拉杆驅動環安裝在配油閥組的推拉杆側，推拉杆驅動環的中間還設有內孔； 液壓馬達的斜軸穿過內孔並與推拉杆驅動環相連；所述軸承安裝在推拉杆驅動 環背對配油閥組的一側；所述傾角調節器安裝在軸承背對推拉杆驅動環的一側， 並固定在馬達殼體上。作為一種改進，在推拉杆與高速開關高壓供油閥彈簧腔的接觸位置處，還 設有密封圈。作為一種改進，所述推拉杆驅動環的四周均布了與柱塞數相同數量的孔， 與配油閥組中推拉杆的位置一一對應，推拉杆與各孔之間通過銷釘固定連接。作為一種改進，所述傾角調節器包括一個徑向調節塊和一個傾角調節塊， 傾角調節塊位於軸承側，徑向調節塊則壓在液壓馬達的殼體上，兩調節塊之間 以圓柱面滑動連接，並依靠來自於軸承側的液壓力壓緊固定，圓柱面的中心線 與徑向調節塊的滑動方向都是徑向且相互垂直，並且圓柱面的中心線跟液壓馬 達的斜軸傾角方向位於同一垂直剖面上。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型的配油閥組直接安裝在液壓馬達柱塞缸體端面上，代替了傳統 的配油盤，由於配油閥組與液壓馬達柱塞缸體端面之間沒有了相對滑動，因此 大大提高了液壓馬達的驅動壓力；本實用新型節約了大量的能耗；本實用新型 還可實現開關變扭矩控制。


圖l是本實用新型示意圖。圖2是本實用新型配油閥組與機液變扭矩驅動機構結構示意圖。 圖3是本實用新型柱塞位置與動作流程圖。圖4是本實用新型具體實施例結構示意圖。圖中，l推拉杆、2高速開關高壓供油閥、3高速開關排油/補油閥、4液壓馬達柱塞缸體、5柱塞腔、6柱塞、7推拉杆驅動環、8軸承、9傾角調節器、IO輸出 軸、ll壓力油口、 12回油口、 13洩油口、 14旋轉缸筒、15馬達殼體、24高速開 關高壓供油閥閥口 、 28高速開關排油/補油闊閥口 、 25高速開關高壓供油閥閥芯、 26高速開關排油/補油閥閥芯、27高速開關排油/補油閥彈簧腔、29高速開關高 壓供油閥彈簧腔、30驅動盤、31推拉桿頭、32斜軸、33密封圈、34銷釘。
具體實施方式
結合附圖，下面通過具體實施例對本實用新型進行詳細說明。 本具體實施例中的一種機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達，包括馬達殼體，柱塞和驅動盤，還包括配油閥組和機液變扭矩驅動機構， 配油閥組由與柱塞個數相同數量的一體闊組成；每個一體閥由一個高速開關高 壓供油閥和相應的高速開關排油/補油閥構成， 一體閥中的高速開關高壓供油閥 與高速開關排油/補油闊的閥口面對面設置，兩個閥芯的端面留有可供推拉杆的 推拉桿頭活動的空間；每個高速開關排油/補油閥的彈簧腔均與相應的柱塞腔連 通，每個高速開關排油/補油閥的閥芯中間是可通的，柱塞腔通過彈簧腔和高速 開關排油/補油閥的閥芯與高速開關高壓供油閥的閥芯端面連通；每個高速開關 排油/補油閥設有回油口，每個高速開關高壓供油閥設有壓力油口；柱塞的柱塞 頭與驅動盤相連，驅動盤與馬達的伸出軸相連。推拉杆的尾部從高速開關高壓供油閥的彈簧腔穿出，與機液變扭矩驅動機 構相連；推拉桿頭位於兩個閥芯的端面之間；在推拉杆與高速開關高壓供油閥 彈簧腔的接觸位置處，還設有密封圈。機液變扭矩驅動機構由推拉杆驅動環、軸承和傾角調節器組成；所述推拉 杆驅動環安裝在配油閥組的推拉杆側，推拉杆驅動環的中間還設有內孔；液壓 馬達的斜軸穿過內孔並與推拉杆驅動環相連；軸承安裝在推拉杆驅動環背對配 油閥組的一側；所述傾角調節器安裝在軸承背對推拉杆驅動環的一側，並固定 在馬達殼體上。本具體實施例中的每個柱塞均由配油閥組中與之相對應的一體閥單獨控 制， 一體闊由專門的機液變扭矩驅動機構來驅動。基於雙向驅動推拉杆的配油閥組中，用於控制同一柱塞的高速開關高壓供 油閥與高速開關排油/補油閥的閥口面對面布置，但兩個閥芯的端面留出一定的 空間，彈簧腔位於兩邊。高速開關排油/補油閥位於柱塞缸筒側，它的彈簧腔與 柱塞腔直接連通，它的閥芯中間也是全部打通的，讓柱塞腔能通過彈簧腔和閥 芯與高速開關高壓供油閥的閥芯端面連通。推拉杆尾部從高速開關高壓供油閥 的彈簧腔穿出，連到機液變扭矩驅動機構上。推拉桿頭則位於兩閥閥口的中間， 向柱塞缸筒側運動的時候可以推開高速開關排油/補油閥，反過來向機液變扭矩 驅動機構側運動的時候則可以推開高速開關高壓供油閥。推拉杆穿過高速開關 高壓供閥的彈簧腔時，其前後都有可靠的密封，保證其頭部處於柱塞腔的變化 壓力環境中，中部處於彈簧腔的供油壓力高壓環境中，而尾部處於回油的低壓 環境中。推拉杆位於中位時，它與高速開關排油/補油閥閥芯端面的復位位置無 間隙甚至能把閥芯略微頂開一點，確保一旦柱塞進入排油區，該閥就能被頂開。 而與高速開關高壓供油閥則留出一定的間隙，間隙大小要求達到閥芯總開度的20%-60%，以方便實現機液變扭矩控制。機液變扭矩驅動機構由推拉杆驅動環、軸承和傾角調節器組成；推拉杆驅 動環安裝在配油閥組的推拉杆側，推拉杆驅動環的中間還設有內孔；液壓馬達 的斜軸穿過內孔並與推拉杆驅動環通過鍵連接；內孔可以跟著斜軸、柱塞缸筒 一起旋轉。推拉杆驅動環的四周均布了與柱塞數相同數量的孔，與配油閥組中 推拉杆的位置一一對應，推拉杆與各孔之間通過銷釘固定連接。軸承安裝在推拉杆驅動環背對配油閥組的一側，以隔離推拉杆驅動環與傾 角調節器之間的高速相對旋轉，並支撐柱塞腔通過推拉杆作用在驅動環上的強 載荷。傾角調節器安裝在軸承背對推拉杆驅動環的一側，並固定在殼體上，而不 跟著液壓馬達的斜軸一起旋轉。傾角調節器包括一個徑向調節塊和一個傾角調 節塊，兩塊之間以圓柱面滑動連接，並依靠來自於軸承側的液壓力壓緊固定。 傾角調節塊位於軸承側，徑向調節塊則壓在液壓馬達的殼體上。圓柱面的中心 線與徑向調節塊的滑動方向都是徑向且相互垂直，徑向調節塊的徑向滑動轉變 為傾角調節塊緊貼軸承面的傾斜，使得推拉杆驅動環、軸承都能在來自柱塞腔 的強載荷作用下傾斜。推拉杆驅動環跟著液壓馬達的斜軸一起高速旋轉，並帶 著推拉杆往復運動，運動幅值由傾角決定。同時應保證圓柱面的中心線跟該液壓馬達的斜軸傾角方向應位於同一垂直 剖面上。由於該定量液壓馬達的斜軸傾角方向是固定的，因此柱塞的吸油區、 排油區相對於液壓馬達殼體來說都是固定的，吸油區與排油區的分界線也是固 定的。通過該方向的設計，確保液壓馬達各個柱塞在回程過程中都可以通過高 速開關排油/補油閥把液壓油排到回油口，在進程過程中都可以通過高速開關高 壓供油閥或高速開關排油/補油閥從壓力油口或回油口吸油，只要推拉杆的運動 幅度超過了它與高速開關高壓供油閥閥芯端面的間隙，就可以強行打開該高速 開關高壓供油閥。這樣，隨著柱塞缸筒的旋轉，各高速開關閥都可以以相同的 波形和幅值啟閉，且相互之間相位相差(360°/柱塞數)，從而替代了配油盤相 對液壓馬達柱塞缸體迴轉的功能。圓柱面的中心線跟該定量液壓馬達的斜軸傾角方向位於同一垂直剖面上， 首先確保了給各閥控制信號的相位角與液壓馬達各柱塞的吸排油狀態完全吻 合。與此同時，根據對輸出負載大小的要求，對傾角調節器中徑向調節塊偏離 中心位置的距離進行調節，就可以改變各高速開關高壓供油閥的開關時間佔空 比，使得即使在相應柱塞的吸油階段，也只有一部分時間壓力油可以通過高速 開關高壓供油閥進入液壓馬達的柱塞油腔，推動柱塞做功，吸油階段的其餘時 間柱塞油腔均通過與回油口相通的高速開關排油/補油閥，直接從回油口吸油， 補充柱塞運動產生的空腔，但不會推動柱塞做功，從而使得液壓馬達的平均輸 出扭矩不僅與該液壓馬達的排量、入口油壓成正比，還與高速開關高壓供油閥 開啟時間段內柱塞的位移在整個柱塞吸油行程中的佔空比成正比，從而輸出與 佔空比成正比的平均扭矩，實現了開關變扭矩控制。佔空比與平均扭矩之間的 關係為佔空比二X開X2n二T/(DXPXri機Xri閥)， 推桿運動幅值x與佔空比之間的關係為 佔空比=XffX2n=arccos (x0/x) /90。，徑向調節塊離開其中間位置的偏移量y與推桿運動幅度x之間的關係為 x=yXtg(a/2);其中X^為高速開關高壓供油閥開啟時間段內的柱塞位移，n為液壓馬達 輸出軸的轉速，T為需要獲得的平均扭矩，D為液壓馬達的排量，P為壓力油口 的壓力，T^為液壓馬達的機械效率，riw為配油閥組控制柱塞腔的效率，xO為推拉桿頭與高速開關高壓供油閥端面留出的間隙長度，OC為徑向調節塊的圓柱面 延伸到推拉杆分布圓直徑位置處所產生的弧度。
以下結合附圖3，當柱塞處於狀態l時，高速開關高壓供油閥在彈簧力和液 壓力作用下關閉，高速開關排油/補油閥強行打開，柱塞向回油口順利排油；當 柱塞處於狀態2時，高速開關排油/補油閥強行關閉，柱塞腔壓力上升；當柱塞處於狀態3時，高速開關高壓供油閥強行打開，高速開關排油/補油閥仍然處於關閉狀態，柱塞腔升壓吸油；當柱塞處於狀態4時，高速開關高壓供油閥關閉， 高速開關排油/補油閥仍然處於關閉狀態，壓力推動柱塞繼續運動；當柱塞處於 狀態5時，柱塞腔壓力降低，高速開關排油/補油閥在回油口壓力作用下打開， 柱塞從回油口吸油；當柱塞處於狀態6時，高速開關排油/補油閥強行打開，保 證柱塞從回油口順利吸油。開關變扭矩控制既沒有改變液壓馬達的排量，也沒有改變供油壓力，但它 最終直接改變了液壓馬達的輸出扭矩。由該配油閥組替代了配油盤之後的液壓馬達，當負載扭矩較小的時候，其 部分柱塞雖然處於吸油區，但仍然是從回油口吸油的，而不需要把壓力油浪費 在額外的節流控制閥口上，因而節約了大量的能耗。與此同時，由於配油盤與柱塞缸體之間相對滑動面的端面洩漏一直是液壓 馬達驅動壓力進一步升高的最大障礙，將本實用新型的配油閥組直接安裝在液 壓馬達柱塞缸體端面上，代替配油盤，配油閥組與液壓馬達柱塞缸體端面之間 沒有了相對滑動，也為柱塞式液壓馬達驅動壓力成倍提高掃清了主要技術障礙。最後，需要注意的是，以上列舉的僅是本實用新型的具體實施例。顯然， 本實用新型不限於以上實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員能 從本實用新型公開的內容中直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用 新型的保護範圍。
權利要求1. 一種機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達，包括馬達殼體，柱塞和驅動盤，其特徵在於，還包括配油閥組和機液變扭矩驅動機構，所述配油閥組由與柱塞個數相同數量的一體閥組成；每個一體閥由一個高速開關高壓供油閥和相應的高速開關排油/補油閥構成，一體閥中的高速開關高壓供油閥與高速開關排油/補油閥的閥口面對面設置，兩個閥芯的端面留有可供推拉杆的推拉桿頭活動的空間；每個高速開關排油/補油閥的彈簧腔均與相應的柱塞腔連通，每個高速開關排油/補油閥的閥芯中間是可通的，柱塞腔通過彈簧腔和高速開關排油/補油閥的閥芯與高速開關高壓供油閥的閥芯端面連通；所述每個高速開關排油/補油閥設有回油口，所述每個高速開關高壓供油閥設有壓力油口；所述柱塞的柱塞頭與驅動盤相連，所述驅動盤與馬達的伸出軸相連；所述推拉杆的尾部從高速開關高壓供油閥的彈簧腔穿出，與機液變扭矩驅動機構相連；推拉桿頭位於兩個閥芯的端面之間；所述機液變扭矩驅動機構由推拉杆驅動環、軸承和傾角調節器組成；所述推拉杆驅動環安裝在配油閥組的推拉杆側，推拉杆驅動環的中間還設有內孔；液壓馬達的斜軸穿過內孔並與推拉杆驅動環相連；所述軸承安裝在推拉杆驅動環背對配油閥組的一側；所述傾角調節器安裝在軸承背對推拉杆驅動環的一側，並固定在馬達殼體上。
2、 根據權利要求l所述的機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓 馬達，其特徵在於，在推拉杆與高速開關高壓供油閥彈簧腔的接觸位置處，還 設有密封圈。
3、 根據權利要求l所述的機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓 馬達，其特徵在於，所述推拉杆驅動環的四周均布了與柱塞數相同數量的孔， 與配油閥組中推拉杆的位置一一對應，推拉杆與各孔之間通過銷釘固定連接。
4、 根據權利要求l所述的機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓 馬達，其特徵在於，所述傾角調節器包括一個徑向調節塊和一個傾角調節塊， 傾角調節塊位於軸承側，徑向調節塊則壓在液壓馬達的殼體上，兩調節塊之間 以圓柱面滑動連接，並依靠來自於軸承側的液壓力壓緊固定，圓柱面的中心線 與徑向調節塊的滑動方向都是徑向且相互垂直，並且圓柱面的中心線跟液壓馬達的斜軸傾角方向位於同一垂直剖面上。
專利摘要本實用新型涉及液壓馬達，旨在提供一種機液開關變扭矩配油型旋轉缸筒式定量柱塞液壓馬達。該馬達包括馬達殼體、柱塞、驅動盤、配油閥組和機液變扭矩驅動機構，配油閥組由與柱塞個數相同數量的一體閥組成；每個一體閥由一個高速開關高壓供油閥和相應的高速開關排油/補油閥構成；每個高速開關排油/補油閥設有回油口，每個高速開關高壓供油閥設有壓力油口；柱塞的柱塞頭與驅動盤相連，驅動盤與馬達的伸出軸相連；推拉杆尾部從高速開關高壓供油閥的彈簧腔穿出與機液變扭矩驅動機構相連；推拉桿頭位於兩個閥芯的端面之間；機液變扭矩驅動機構用於驅動一體閥工作。本實用新型可實現開關變扭矩控制；節約大量的能耗；大大提高了液壓馬達的驅動壓力。
文檔編號F04B49/22GK201096064SQ20072011131
公開日2008年8月6日 申請日期2007年6月25日 優先權日2007年6月25日
發明者曹建偉, 李世倫, 峰 王, 顧臨怡 申請人:浙江大學;杭州慧翔機電控制工程有限公司