雙餘弦活齒柱塞泵或馬達的製作方法
2023-05-23 09:04:01 2
專利名稱：雙餘弦活齒柱塞泵或馬達的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種容積式流體泵或馬達，尤其涉及一種雙餘弦活齒柱塞泵或馬達。
背景技術：
在流體傳動及傳送等領域，作為動力元件的容積式泵或作為執行元件的容積式馬達，其內部機械傳動形式基本一致，主要有齒輪傳動、偏心圓傳動、斜盤傳動、擺動傳動、曲柄連杆傳動等。所有利用這些傳動形式設計出來的泵或馬達，總存在受力不平衡的零件，裝置必須克服各種附加力或力矩，並存在較大的滑動摩擦，使得裝置的工作轉速無法進一步提高，也導致了泵或馬達的機械效率和總效率難以提高，尤其是啟動時的機械效率難以提高。對馬達而言，一般希望有較高的機械效率，特別是啟動時的機械效率，目前，工作總效率最高的馬達是軸向柱塞馬達，達85％～95％，但由於這種柱塞馬達的柱塞與缸筒之間存在較大的側向壓力，其啟動時機械效率只有80％～90％。
另外，像齒輪傳動等由於必須保證有足夠的傳動間隙，這就導致了較低的容積效率，也直接降低了總工作效率和馬達的制動性能。
較低的總工作效率，容易導致液(氣)壓系統發熱嚴重，零部件壽命降低，滲漏、噪聲大、系統穩定性和可靠性降低等問題發生。
大多數情況下，馬達的輸出轉速都較高，很難直接用來驅動工作機構，必須通過減速裝置減速增力後才能驅動工作及夠。而減速機構的效率一般在80％～95％之間，為了減少能量的損失，人們開發出低速大扭矩馬達，以便用馬達直接驅動工作機構。但目前即使是設計最好的低速大扭矩馬達，仍然存在較大的滑動摩擦，使其無法作為泵來使用；其擺動的徑向缸體增加了結構的複雜性和運動的平穩性；其做偏心運動的轉臂軸承構成設計上的最薄弱環節。
發明內容
本發明的目的，在於實現一種高性能的流體柱塞泵或馬達，其內部的機械傳動採用實現了純滾動傳動的廣義雙餘弦活齒傳動機構，尤其是「任意齒差數平面活齒傳動」技術。
本發明的技術方案是充分利用廣義雙餘弦活齒傳動中活齒的徑向或軸向或二者的合成往復運動，將該往復運動關聯到與之相聯的柱塞缸，即可實現泵或馬達的功能。為此，雙餘弦活齒柱塞泵或馬達中的活齒機構一般應作抽齒處理，柱塞缸數量為活齒機構抽齒後的活齒數，另外還必須增加配流機構。
為了保證泵或馬達工作的平穩性，一般採用齒差數(即激波數)n＝2，固齒數為偶數的平面活齒傳動機構，為保證活齒機構的受力平衡，柱塞缸通過配流塊聯為一體構成柱塞缸組，並布置在中部，各柱塞缸的另一端與活齒相連，活齒傳動機構的數個固齒輪、傳力盤和激波輪有效地保證活齒及柱塞缸的受力平衡。配流盤固聯在激波輪上並與配流塊精密貼合，完成類似傳統軸向柱塞泵或馬達的配流盤功能。
理論上和實際上，激波輪、固齒輪和傳力盤均可作為機械能的輸入或輸出端，三者相互間作恆等速比旋轉運動，所以本發明在一定程度上將減(增)速器與泵或馬達高度緊湊地合二為一。
作為泵使用時，在固齒輪與激波輪二者之間任選其一作為動力輸入，則可通過控制另一個的轉速輕鬆實現排量大小的變化。
本發明內部傳動採用實現了純滾動傳動的廣義雙餘弦活齒傳動傳動機構，機械效率可達99％以上，故啟動時機械效率與運行時機械效率幾乎無差別，而流體能與機械能的轉換機構採用容積效率極高的柱塞缸，其垂直於柱塞軸向方向的力完全被活齒機構所承擔，所以柱塞與缸筒之間的側壓力為零，故極大地提高了泵或馬達的總工作效率，無論是啟動或正常工作時均可達97％以上。中心對稱結構的活齒傳動，使得本發明泵活或馬達工作過程中受力平衡，運行平穩，脈動小，噪音小。而在活齒機構中巧妙設置的配流機構，採用端面密封的結構，當配流面發生磨損時可在彈力的作用下自動實現補償。所以，本發明雙餘弦活齒泵或馬達可顯著地提高工作效率，降低發熱量和噪聲，減小零件磨損，延長使用壽命，可顯著提高旋轉式柱塞泵或馬達的最高轉速。
同時，本發明的泵或馬達，除可高速輸入或輸出外，也可實現低速輸入或輸出，在一定程度上可將減(增)速器與泵或馬達高度緊湊地合二為一，可有效地使設備減小體積，提高效率，降低成本。
本發明作為低速大扭矩馬達輸出直接驅動工作機構時，其上述性能遠優於目前國內外市場上任何一款低速大扭矩馬達。
圖一為本發明平面活齒泵或馬達實施例的裝配爆炸示意圖；圖二為本發明平面活齒泵或馬達實施例的主剖視圖；圖三為本發明平面活齒泵或馬達實施例的側剖視圖；圖四為本發明平面活齒泵或馬達實施例的件6配流塊三維零件圖；圖五為本發明平面活齒泵或馬達實施例的件7配流盤與件4激波輪固聯為一體的三維零件圖；圖中1、傳力盤，2、激波輪軸，3、固齒輪，4、激波輪，5、活齒組件，6、配流塊，7、配流盤，8、缸筒，9、柱塞，10、流道具體實施方式
下面結合附圖及實施例詳細介紹本發明。
圖一、圖二、圖三、圖四及圖五為雙餘弦平面活齒泵或馬達的工作原理圖。八個柱塞9通過螺紋連接固定在配流塊6上與八個缸筒8共同構成柱塞缸組，柱塞9中心為空心，直接與配流塊6上的流道連通，流體沿該通道進出缸筒8。缸筒8的封閉端與活齒組件5通過滾動軸承連接，保證柱塞9相對缸筒8作往復直線運動時無擺動、無滑動摩擦且側向壓力為零。兩片傳力盤1、兩片固齒輪3及兩片激波輪4對稱地布置在柱塞缸組兩側，保證機構中各零件的受力平衡，無任何附加力或力矩。配流盤7與一個激波輪4固聯，並按圖五示意嚴格保證流道相位與激波輪相位一致，配流盤7與配流塊6通過配流面精密貼合密封，實現配流功能。
當泵或馬達旋轉起來後，活齒組件5遠離配流塊6時，流體被吸入或壓入缸筒8，活齒組件5靠近配流塊6時，流體被推出或排出缸筒8，通過配流盤7，這些或出或入的流體被匯集到統一的入口或出口，從而實現泵或馬達的功能。理論和實際上，激波輪4、固齒輪3及傳力盤1均可作為輸入或輸出端，所以本實施例實際上除了可以實現泵或馬達的功能外，還同時可實現減速或增速的功能，將泵或馬達與減(增)速器高度緊湊地融為一體。若在配流盤6外側施加一彈性力，當配流面發生磨損時可在彈力的作用下自動實現補償。
本實施例中，激波數n＝2，固齒數z＝14，理論活齒數Zh＝16，抽去一半活齒後Zh＝8，所以共有8個柱塞缸，工作時，時刻有4個吸入流體，4個排出流體，吸入與排出的柱塞缸呈中心對稱布置，又由於機械傳動部分為純滾動，柱塞與缸筒無側壓力，所以其性能異常優越。
權利要求
1.一種雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，利用廣義雙餘弦活齒傳動機構作為其機械傳動裝置，利用柱塞缸作為流體能與機械能的轉換裝置，其特徵是各柱塞缸一端通過配流塊聯為一體構成柱塞缸組，並布置在活齒機構中部，各柱塞缸的另一端與各活齒組件相連，配流盤與一個激波輪固聯，配流盤與配流塊通過配流面精密貼合密封並完成配流功能，活齒傳動機構的數個固齒輪、傳力盤和激波輪合理布置並有效地保證各零件的受力平衡。
2.按權利要求1所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是活齒機構可以為平面活齒、柱面活齒或錐面活齒。
3.按權利要求1所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是固聯在激波輪上的配流盤與固聯在柱塞缸上的配流塊精密貼合，完成類似傳統軸向柱塞泵或馬達的配流盤功能。
4.按權利要求1所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是柱塞與缸筒之間的側向壓力為零，機構中垂直於柱塞缸軸向的力完全由活齒傳動機構承擔。
5.按權利要求1所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是其活齒機構中的激波器、固齒輪及傳力盤均可作為機械能的輸入或輸出端，在完成泵或馬達的功能的同時，還可完成減速或增速的功能。
6.按權利要求4所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是若允許柱塞與缸筒之間存在一定的側向壓力，則可取消活齒機構中的傳力盤。
7.按權利要求1所述的雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其特徵是可廣泛運用於液壓傳動、氣壓傳動、石油化工食品等行業的流體輸送、製冷制熱領域的壓縮機等具體機構。
全文摘要
本發明公開了一種雙餘弦活齒柱塞泵或馬達，其內部機械傳動部分為純滾動的廣義雙餘弦活齒機構，流體能與機械能的轉換機構為高容積效率的柱塞缸，數個柱塞缸對稱地布置在活齒機構中部，通過配流盤控制流體的流動，柱塞與缸筒之間的側向力完全由活齒機構承擔，側向壓力為零，可顯著提高旋轉式柱塞泵或馬達的最高轉速，具有高效率、小脈動、低噪聲，小磨損，長壽命等特點，同時還可實現減或增速的功能。可廣泛運用於液壓傳動、氣壓傳動、石油化工食品等行業的流體輸送、製冷制熱領域的壓縮機等。
文檔編號F03C1/00GK1664313SQ200510065329
公開日2005年9月7日 申請日期2005年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者陳賢湘 申請人:陳賢湘