摆线液压马达是实现液-机
能量转换的常用液压执行装置。由于 摆线液压马达具有体积小、单位功率
密度大、效率高、转速范围宽等 优点,因此得到了广泛应用。此类装置基本结构是壳体或后盖上制有
进液口和回流口, 一端装有摆线针轮副和配^^L构,另一端装有输出 轴,摆线针轮副的
转子通过内
花键与联动轴一端的外
齿轮啮合,联动 轴的另一端与
输出轴传动衔接。工作时,配流机构使进液口与摆线针 轮副的扩展啮合腔连通,并使摆线针轮副的收缩腔与回流口连通。结 果,压
力液体从进液口进入壳体后,iiX摆线针轮副形成的扩展啮合 腔,使其容积不断扩大,同时摆线针轮副形成的收缩嗜合腔中液体则 从回流口回流;在此过程中,摆线针轮副的转子被扩展啮合腔与收缩 啮合腔的压力差驱使旋转,并将此转动通过联动轴传递到输出轴输 出,从而实现液压能向机械能的转换。与此同时,配流机构也被带动 旋转,周而复始的不断切换连通状态,使转换过程得以延续下去。可 以说摆线针轮啮合副以及配流机构是液压马达的核心。
据
申请人了解,配流机构的流道设计形式有多种,主要分成轴配 流和平面两种配流方式。其中,平面配流机构是较为常见的一种,其 典型结构为摆线针轮副的 一侧固定一组形成可切换流道的配流
支撑 盘,该配流支撑盘两侧分别安装制有切换流道孔的
配流盘和摆线针轮 副的转子,转子的内花键齿与配流
传动轴一端的
外齿啮合,配流传动
轴的另一端穿过各配流支撑盘的内孔,与配流盘传动衔接。例如,授
权日为2003年4月8日的美国
专利US6544018以及授权日为2003年 4月23日的中国专利ZL022178961均公开了这种典型结构。
工作时,转子的运动一方面通过联动轴带动输出轴旋转,输出扭 矩,另一方面通过配流传动轴带动配流盘转动,实现流道的切换,使 压力液体顺序沿圆周进入各啮合容腔,从而保持转子不断转动,将液 压能转换成输出轴的机械能。
在此过程中,由于配流支撑盘与输出轴同轴,因此只绕固定轴心 旋转,当转子公转一周时,配流盘自转一周,完成一个循环配流,结 果液压的脉动相对比较明显,输出轴的运动输出难以满足高
精度传动 的平稳性以及高容积效率的要求。 发明内容
本发明的目的在于:针对以上
现有技术存在的问题,通过对摆线 副运动机理的深入研究,充分利用转子自转是公转倍数的潜在转速优 势,提出一种转子转一周,配流盘可以进行与转子齿数相同数量循环 配流的高速配流摆线液压马达,从而使运动输出更加平稳,提高容积 效率。
本发明针对上述发明目的,其技术方案为:高速配流摆线液压马 达,包括制有进液口和回流口的壳体,所述壳体的一端装有由
定子和. 转子构成的摆线针轮副以及由配流支撑板和配流盘构成的配流机构, 另 一端支撑有从壳体内伸出的输出轴;所述摆线针轮副的转子通过内 花键与联动轴一端的外齿轮啮合,所述联动轴的另 一端与输出轴传动 衔接;所述配流支撑盘与壳体相对固定,两侧分别安装制有切换流道 的配流盘和摆线针轮副的转子,其改进之处在于:所述联动轴与转子 内花键齿啮合的一端连接有同轴延伸头,所述延伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑板的内孔,端头中心偏离输出轴轴线,外径与配流盘 的内径动配合。
这样,配流盘将不再围绕固定轴旋转,而是随转子的公转运动作 平面运动——沿公转运动的行星平动。因此,与现有^支术配流盘围绕 固定轴旋转时,转子公转一周配流盘完成一个配流循环相比,本发明 转子自转一转即相对配流盘旋转一團,从而使配流盘完成一个配流循 环。由于摆线马达的转子在工作过程中的自转圈数是其公转的转子齿
数倍(例如六齿转子的自转!Sbi公转的六倍),因此本发明的配流盘 在转子公转一周时,将完成数次配流,从而大大降低M脉动,显著 提高输出运动的平稳性以及整个马达的容积效率。 附困说明
下面结合
附图对本发明作进一步的说明. 图1为本发明一个
实施例的结构示意图。图中各零件与标号对应 关系为:壳体l,输出轴2,联动轴3,隔板4,定子5,转子6,配 流支撑板7,隔盘8,配流盘9,后盖IO,补偿销ll,
滚针轴承12,
轴封13,隔离环14,平面
推力轴承15,密封图16,针齿17,孔道 18,异型密封圏19。
图2A为图1实施例中配流支撑板的组装结构示意图。图2B是图 2A的左视图。图2C是图2A的右^见图。
图3为图1中E-E截面图、即图2中件20的端面结构示意图。 图4为图1中D-D截面图,即图2中件21的端面结构示意图。 图5为图1中C-C截面图,即图2中件22的端面结构示意图。 图6为图1中B-B截面图,即图2中件23的端面结构示意图。 图7为图1中A-A截面图,即图2中件24的端面结构示意图。 图8是图1中配流盘的端面结构示意图。
图9是图8的剖面图。 具体实施方式
实施例一
结合上述附图实施例,对本发明再进行如下详细描述。
本实施例的高速配流摆线液压马达包括制有进液口和回流口的 壳体1,该壳体通过隔盘8固定后盖10的一端装有由定子5和转子6 构成的摆线针轮副以及由一组配流支撑片(参见图2中20-24 )组成 的配流支撑板7和配流盘9构成的配流机构,另一端通过
滚针轴承 12以及一侧靠在隔离环14的平面推力轴承15支撑有从壳体内伸出 的输出轴2,摆线针轮副的转子6通过内花键与联动轴3 —端的外齿 轮啮合,该联动轴的另一端外齿与输出轴2 —端内孔中的内齿传动衔 接。后盖ll的中心装有补偿销ll。配流支撑片20-24通过
螺栓与壳 体1固连在一起,两倒分别安装制有切换流道的配流盘9和摆线针轮 副的转子6,该转子与固定在定子5上的针齿17啮合,定子5通过 隔板4也与壳体1固连。
联动轴3与转子内花键齿嗜合的一端延伸出同轴的延伸头,该延 伸头与联动轴的连接段穿过配流支撑片20-24的内孔,端头为球心偏 离输出轴轴线的局部^求体,该局部3^t体的外径与配流盘9的内径动配 合,因此可以更稳定准确的将转子公转运动传递到配流盘。整个马达 借助轴封13、
密封圈16、异型密封圈19分别实现旋
转轴以及固定面 之间的密封,其中后两种密封圈对平面密封,密封圈16是矩形
橡胶 圏,异型密封圏19用聚四氟乙烯主材制造。
本实施例的配流支撑板由配流支撑片20-24上的孔道相互叠合 后形成所需流道28 (图1),从而在配流盘的切换作用下,使压力液 体从进液口进入壳体后,依次通往摆线针轮副形成的扩展啮合腔,使其容积不断扩大,同时摆线针轮副形成的收缩喷合腔中液体则从回流 口回流,不断循环,使摆线针轮副的转子被扩展啮合腔与收缩啮合腔 的压力差驱使连续旋转,并将此转动通过联动轴传递到输出轴输出, 从而实现液压能向机械能的转换。
配流支撑片20-24上的孔道分别如图3-图7所示,其结构十分 紧凑。其中,第一配流支撑片20的端面中径处开有与转子齿数相等 的七个均布
肺形通孔。与第一配流支撑片20紧邻的第二配流支撑片 21的端面上开有从中径处分别与第一配流支撑片20各通孔
位置对 应、内径处附近
角向位置顺
时针偏移360/7度的七个Z形孔道。与第 二配流支撑片21紧邻的第三配流支撑片22的端面内径处附近开有与 第二配流支撑片21各孔道内径附近位置对应的七个基本呈五边形通 孔。与第三配流支撑片22紧邻的第四配流支撑片23的端面开有内径 处与第三配流支撑片22各通孔位置对应、外径处角向位置顺时针偏 移360/7度的七个J形孔道。与第四配流支撑片23紧邻的第五配流 支撑片24的端面开有外径处附近与第三配流支撑片22各孔道外径附 近位置对应的七个基本呈四边形通孔。
配流支撑板分成多片配流支撑片20-24充分考虑到该高速配流 马达的配流采用了摆线针轮副中转子中心偏离输出轴轴线的小偏心 自转.对于中等
排量的马达而言,此偏心距一般控制在2. 5咖至2. 9鹏 之间,而2. 75mra是优化设计数值。在小偏心自转情形下,转子与配 流支撑板的结合孔道应当与转定子参数相适应,除了满足配流盘的配 流结合孔道与 一定齿数转定子运动副的扩展腔或收缩腔结合孔道相 配,并具有一定
相位关系的要求外,还要求流道通畅,以避免压力液 通过流道时的压力损失过大。将各配流支撑片叠合后可以形成满足要 求的孔道。而若采用整体成型,由于孔道是非直线形的,加工工艺难
度很大。虽然采用现有的激光快速成型法进行一层层扫描,有可能制
造出复杂形状的孔道,但需要加工出高强度、高硬度并且
耐磨性能和 综合机械性能均佳的零件,成rt不经济,无法工业化生产。因此,
本实施例在设计上采用了多层孔道叠合的方法,使得各配流支撑片采
用通用技术就可以成型,大大降低了零件的加工难度和成本。具体制
造时的关键是各配流支撑片的端平面叠合,通过小间距贴合面避免串
腔,并且要求各面能承受高压液,贴合面具有足够的强度。
制造配流支撑片时,设计定型前的样机采用线切割的工艺方法; 对于定型后的产品,由于各配流支撑片均采用薄板件材料,因此宜采 用
冲压成型工艺。其中5片2咖左右厚度的配流支撑片采用一次冲压 成型,另一片厚度4咖左右的薄板件,由于成型冲头小,且冲孔间隙 较小,应釆用多次冲压成型工艺,这样可以节约成本,减少模具制造 成本。此外,为了减少4莫具的损耗,增加加工设备的工艺范围,对于 薄板件材料,也可以采用
激光切割加工出非线性的孔道,实验表明加 工精度可以满足要求。
成型后的配流支撑片采用
合金铜或紫铜进行高温保护钎焊相互 固连,钎焊的过程中采用还原性气体保护,最终形成配流支撑板整体。 为了保证各配流支撑片间流道的相对位置关系,采用两个穿越各配流 支撑片且角向位置错开的
定位销25 (参见图2C)进行精确定位。因 此,如压力液从第一配流支撑片20的通孔流入,由第五配流支撑片 24的对应孔流出,实际在配流支撑片组中经历了由中径向内并角向 移位约360/7度,再由内径附近向外并角向移位约360/7度的曲折迂 回过程,从而不仅使压力液以一定流向按需到达摆线针轮副的扩展啮 合腔,而且压力稳定。收缩啮合腔中的液体回流与以上路径相反,不 另赘述。
配流盘9的结构如图8和图9所示,靠向配流支撑板的一侧端面 制有环形凹槽26,槽中开均布的三个圆弧形通孔27。背离配流支撑 板的一侧端面制有嵌装异型密封團19的环槽28。当采用本发明的结 构后,该配流盘在偏心延伸头带动下做平面运动,与配流盘支撑盘配 合,相对转子7>转一周完成了反方向的六次配流循环,从而大大降低 了液压的脉动,显著提高输出运动的平稳性以及整个马达的容积效 率。
有关液压马达摆线针轮副以及配流流道基本结构的设计以及工 作原理可以参见液压马达设计手册之类的工具书,本文不做详细介 绍。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式。例如,转子的 齿数可以变化,配流流道可以相应改变;配流支撑片的数量以及孔道 形状可以根据设计原理改变;配流支撑片中孔道的角向移位角度可以 按需改变;等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落 在本发明要求的保护范围。