CN100420858C - 六柱塞液压变量泵及马达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柱塞液压变量泵及马达的结构及控制,尤其涉及结构完全相同的可互为逆向代替的柱塞液压变量泵或柱塞液压变量马达的结构。一种六柱塞液压变量泵及马达,包括有柱塞和柱塞缸,液压配油系统,其主要特点是还包括有在两两柱塞之间连接有往复直线运动机构,柱塞可在柱塞缸中作往复直线运动;柱塞缸的油路上分别设有两位三通阀液压系统。其三个行星齿轮系系杆(12a、12b、12c)的安装角之间有60度的相位差。本发明结构简单,设计合理,能够实现无级调速。
Description
技术领域:
本发明涉及柱塞液压变量泵及马达的结构及控制,尤其涉及结构完全相同的可互为逆向代替的柱塞液压变量泵或柱塞液压变量马达的结构。
背景技术:
现有技术中柱塞液压变量泵的变量方式均采用改变柱塞行程实现,如斜盘式柱塞泵或斜轴式柱塞泵,泵的结构复杂、制造难度大。当泵的吸入压出环节容积不能变化时,泵的输出排量也不能改变。申请号为03218491.3,名称为“行星轮双作用液压泵或马达”的发明专利申请,公开了一种新的结构,但仅涉及到六柱塞定量液压泵或马达,其容量不能变化,可逆向作为马达使用。申请号为03134569.7,名称为“一种行星轮柱塞液压泵”的发明专利申请,又公开了一种新的结构,也涉及到了四柱塞、六柱塞液压泵,其容量虽能变化,但分级宽、变化量较小,只能实现过载保护,而不能真正实现调速。且不可逆向,作为马达使用。
发明内容:
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种六柱塞液压变量泵及马达。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现:一种六柱塞液压变量泵,包括有六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)及液压配油系统,所述的六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)对应分为三组,每组两个柱塞和柱塞缸沿直线相向排列,每组的两个相向的柱塞之间连接有往复直线运动机构;所述的往复直线运动机构是一个包括三个行星齿轮(8a、8b、8c)分别与对应的三个固定的内齿轮(7a、7b、7c)啮合构成的行星齿轮系,行星齿轮与固定的内齿轮以1∶2的齿数比对应啮合,在三个行星齿轮(8a、8b、8c)的端面上分别对应设有推杆销轴(15a、15b、15c),三个推杆销轴(15a、15b、15c)的每个上分别空套有一个推杆(16a、16b、16c),三个推杆(16a、16b、16c)分别与每组两个相向的柱塞相连;其中一个行星齿轮系的行星齿轮空套在从主传动轴延伸出的系杆的销轴上,另两个行星齿轮系的行星齿轮分别空套在从曲拐传动轴反向延伸出的2个系杆的销轴上,主传动轴上同轴固定有连接有主动齿轮(10),曲拐传动轴上同轴固定连接有从动齿轮(9),主动齿轮(10)与从动齿轮(9)以1∶1的齿数比对应啮合;主传动轴与液压配油系统的传动轴(1)同轴固连;各柱塞缸的油路上分别设有两位三通阀液压系统,其特点在于所述的三个行星齿轮系系杆(12a、12b、12c)的安装角之间依次有60度的相对相位差。
所述的两位三通阀液压系统包括有在柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)的油路上串接的两位三通电磁阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f),阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)失电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应的柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)通过阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)与对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)连通;当阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)得电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)与阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)的吸油口(O’)相通。
所述的液压配油系统由传动轴(1)上同轴所装的转动套(2)和固定套(3)组成,在固定套(3)上设有接油口与油路连通;在柱塞吸油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与吸油口(O’)相通,在柱塞压油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与压油口(P’)相通。实现卸流,通过逻辑控制使一个两位三通电磁阀得电时,输出排量减小六分之一,当使六个两位三通电磁阀均得电时,输出排量为零,由蓄能器维持输出压力及供油。所述的固定套(3)与压油口(P’)之间设有蓄能器(11)。
本发明在做为六柱塞液压变量马达时,包括有六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)及液压配油系统,所述的六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)对应分为三组,每组两个柱塞和柱塞缸沿直线相向排列,每组的两个相向的柱塞之间连接有往复直线运动机构;所述的往复直线运动机构是一个包括三个行星齿轮(8a、8b、8c)分别与对应的三个固定的内齿轮(7a、7b、7c)啮合构成的行星齿轮系,行星齿轮与固定的内齿轮以1∶2的齿数比对应啮合,在三个行星齿轮(8a、8b、8c)的端面上分别对应设有推杆销轴(15a、15b、15c),三个推杆销轴(15a、15b、15c)的每个上分别空套有一个推杆(16a、16b、16c),三个推杆(16a、16b、16c)分别与每组两个相向的柱塞相连;其中一个行星齿轮系的行星齿轮空套在从主传动轴延伸出的系杆的销轴上,另两个行星齿轮系的行星齿轮分别空套在从曲拐传动轴反向延伸出的2个系杆的销轴上,主传动轴上同轴固定有连接有主动齿轮(10),曲拐传动轴上同轴固定连接有从动齿轮(9),主动齿轮(10)与从动齿轮(9)以1∶1的齿数比对应啮合;主传动轴与液压配油系统的传动轴(1)同轴固连;各柱塞缸的油路上分别设有两位三通阀液压系统,其特征在于:所述的三个行星齿轮系系杆(12a、12b、12c)的安装角之间依次有60度的相对相位差。
所述的两位三通阀液压系统包括有在柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)的油路上串接的两位三通电磁阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f),阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)失电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应的柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)通过阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)与对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)连通;当阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)得电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)与阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)的排油口(O’)相通。
所述的液压配油系统由传动轴(1)上同轴所装的转动套(2)和固定套(3)组成,在固定套(3)上设有接油口与油路连通;在柱塞吸油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与排油口(O’)相通,在柱塞压油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与吸油口(P’)相通。所述的固定套(3)与吸油口(P’)之间设有蓄能器(11)。
所述的六柱塞液压变量马达在液压油作用下,柱塞在柱塞缸中的直线往复运动推动行星齿轮在内齿轮内公转,这一公转运动实现了行星齿轮系杆的旋转,一个行星齿轮的系杆驱动输出主传动轴,另两个行星齿轮的系杆共同驱动一个曲拐传动轴,由一对被动齿轮(9)、主动齿轮(10)把曲拐传动轴的动力合成到输出液压配油系统传动轴(1)上,配油系统在柱塞吸油时对应的配油油路(b1)、(b2)、(b3)、(b4)、(b5)、(b6)与压力油输入口(P’)相通,在柱塞压油时对应的配油油路(b1)、(b2)、(b3)、(b4)、(b5)、(b6)与排油口(O’)相通。主动齿轮(10)与被动齿轮(9)的齿数比为1∶1。在每一个柱塞缸的油路上串接有一个两位三通电磁阀(5a)、(5b)、(5c)、(5d)、(5e)、(5f),阀(5a)、(5b)、(5c)、(5d)、(5e)、(5f)失电时,使柱塞缸上的各油路(a1)、(a2)、(a3)、(a4)、(a5)、(a6)对应与配油油路(b1)、(b2)、(b3)、(b4)、(b5)、(b6)相通,当某一阀(5a)、(5b)、(5c)、(5d)、(5e)、(5f)得电时,使对应柱塞缸油路与排油口(O’)相通,则对应油缸卸载卸流,通过逻辑控制使一个两位三通电磁阀得电时,输入排量减小六分之一,输出转速提高1.2倍,当使五个两位三通电磁阀得电时,输入排量减小六分之五,输出转速提高6倍,当使六个两位三通电磁阀均得电时,输入排量为零,马达停机,油路中的蓄能器用于减小压力脉动,稳定马达输出转速。
本发明的有益效果是,结构简单,设计合理,能够实现无级调速。
附图说明:
图1为六柱塞液压变量泵结构简图;
图2为六柱塞液压变量马达结构简图;
图3行星齿轮上的一点(推杆销轴)作往复直线运动的原理示意图。
具体实施方式:
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述:
见图1,六柱塞液压变量泵,有六个柱塞6a、6b、6c、6d、6e、6f和六个柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f,液压配油系统,其特征是还包括有在柱塞6a和6b、柱塞6c和6d及6e和6f之间连接有往复直线运动机构,六个柱塞6a、6b、6c、6d、6e、6f可在对应的六个柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f中作往复直线运动;六个柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f的油路上分别串接有两位三通电磁阀5a、5b、5c、5d、5e、5f,阀5a、5b、5c、5d、5e、5f失电时,柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f上的油路a1、a2、a3、a4、a5、a6对应与配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6连通;当阀5a、5b、5c、5d、5e、5f得电时,则对应柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f上的油路a1、a2、a3、a4、a5、a6与吸油口O’相通。往复直线运动机构包括三个行星齿轮8a、8b、8c分别与对应的三个固定的内齿轮7a、7b、7c构成的行星齿轮系,液压配油系统的传动轴1固连主动齿轮10与行星齿轮系主传动轴同轴固定连接,与主动齿轮10啮合的被动齿轮9与行星齿轮系曲拐传动轴固定连接,主动齿轮10与被动齿轮9的齿数比为1∶1;三个行星齿轮8a、8b、8c空套在对应的主传动轴和曲拐传动轴延伸出的三个系杆12a、12b、12c的三个销轴14a、14b、14c上,三个行星齿轮8a、8b、8c与三个固定的内齿轮7a、7b、7c以1∶2的齿数比对应啮合,在三个行星齿轮8a、8b、8c的端面上分别对应设有推杆销轴15a、15b、15c,三个推杆销轴15a、15b、15c空套的三个推杆16a、16b、16c与柱塞6a、6b、6c、6d、6e、6f连接,三个行星齿轮系系杆12a、12b、12c的安装角之间有相位差为60°。
液压配油系统的液压配油系统传动轴1上同轴所装的转动套2和固定套3组成,在固定套3上设有接油口与油路连通,在固定套3与压油口P’之间设有蓄能器11;在柱塞吸油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与吸油口O’相通,在柱塞压油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与压油口P’相通,通过逻辑控制使一个两位三通电磁阀得电时,输出排量减小六分之一,当使六个两位三通电磁阀均得电时,输出排量为零,由蓄能器维持输出压力及供油。
使用时,液压配油系统传动轴1在电机驱动下进行转动,驱动输入液压配油系统传动轴1上固连的主动齿轮10与曲拐传动轴上固连的被动齿轮9啮合传动,主动齿轮10与被动齿轮9的齿数比为1∶1;通过行星齿轮系使柱塞6a、6b、6c、6d、6e、6f可在柱塞缸4a、4b、4c、4d、4e、4f中作直线往复运动,除三个行星齿轮系杆的安装角不同外,其余结构均一致,一个行星齿轮的系杆由驱动输入传动轴1驱动,另两个行星齿轮的系杆公用一个曲拐传动轴,由一对主动齿轮9、被动齿轮10把动力从输入液压配油系统传动轴1传入公用曲拐传动轴,带动两个行星齿轮的系杆转动,行星齿轮系的内齿轮7a、7b、7c固定不转,行星齿轮8a、8b分别空套在曲拐传动轴延伸出的系杆销轴及上,行星齿轮8c空套在液压配油系统传动轴1延伸出的系杆销轴上,行星齿轮与内齿轮的齿数比为1∶2,液压配油系统传动轴1带动曲拐传动轴转动时,通过行星齿轮8a、8b、8c使三组基本吸压油组件进行吸压油动作;配油系统在柱塞吸油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与吸油口O’相通,在柱塞压油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与压油口P’相通。串接的两位三通电磁阀5a、5b、5c、5d、5e、5f实现卸荷及卸流,阀5a、5b、5c、5d、5e、5f失电时,使柱塞缸上的各油路a1、a2、a3、a4、a5、a6对应与配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6相通,当某一阀5a、5b、5c、5d、5e、5f得电时,则使对应柱塞缸油路与吸油口O’相通,通过逻辑控制使一个两位三通电磁阀得电时,输出排量减小六分之一,当使六个两位三通电磁阀均得电时,输出排量为零,由蓄能器11维持输出压力及供油。表1是六柱塞分级变量泵的输出排量V与两位三通电磁阀得电数目对应关系。
表1
注:Vmax为变量泵的最大输出排量。
见图2,六柱塞分级变量马达,所述的吸油口O’可设为排油口,压油口P’可设为压力油输入口。在液压油作用下,使柱塞在柱塞缸中的直线往复运动推动行星齿轮在内齿轮内公转,这一公转运动实现了行星齿轮系杆的旋转,一个行星齿轮的系杆驱动输出主传动轴,另两个行星齿轮的系杆共同驱动一个曲拐传动轴13,由一对被动齿轮9、主动齿轮10把曲拐传动轴的动力合成到输出液压配油系统传动轴1上,配油系统在柱塞吸油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与吸油口P’相通,在柱塞压油时对应的配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6与排油口O’相通。主动齿轮10与被动齿轮9的齿数比为1∶1。在每一个柱塞缸的油路上串接有一个两位三通电磁阀5a、5b、5c、5d、5e、5f,阀5a、5b、5c、5d、5e、5f失电时,使柱塞缸上的各油路a1、a2、a3、a4、a5、a6对应与配油油路b1、b2、b3、b4、b5、b6相通,当某一阀5a、5b、5c、5d、5e、5f得电时,使对应柱塞缸油路与排油口O’相通,则对应油缸卸载卸流,通过逻辑控制使一个两位三通电磁阀得电时,输入排量减小六分之一,输出转速提高1.2倍,当使五个两位三通电磁阀得电时,输入排量减小六分之五,输出转速提高6倍,当使六个两位三通电磁阀均得电时,输入排量为零,马达停机,油路中的蓄能器用于减小压力脉动,稳定马达输出转速。表2是六柱塞分级变量马达的输入排量V、输出转速n与两位三通电磁阀得电数目对应关系。
表2
注:Vmax为变量马达输入流量一定时的最大输入排量。
nmin为变量马达最大输入排量时的输出转速。
见图3,行星齿轮上的一点(推杆销轴15)作往复直线运动的原理示意图。
由行星齿轮系实现旋转变为直线往复运动转换的论据推理:依据条件,行星齿轮8的齿数Z1与内齿轮7的齿数Z2比值为Z1∶Z2=1∶2,开始两齿轮在H点啮合即行星齿轮节圆上的点O3(推杆销轴15)。在系杆12转过a角时,啮合点从H移动至N,对应的纯滚动弧长分别为SHN与S03N且SHN=S03N由齿数比关系可知,SO3N对应的圆心角b=2*a,作角b的角平分线MO2和作HO1的垂线PO2,则有O3N=2MN,ΔO1O2P与ΔO2NM全等,即O3N=PO2+MN。由此说明,O3点在HO1的直线上。
当系杆12绕O1一周,点O3(推杆销轴15)在内齿轮7的直径HH1上作一次往复直线运动,即带动柱塞6a、6b在柱塞缸4a、4b中作一次往复直线运动。
Claims (8)
1. 一种六柱塞液压变量泵,包括有六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)及液压配油系统,所述的六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)对应分为三组,每组两个柱塞和柱塞缸沿直线相向排列,每组的两个相向的柱塞之间连接有往复直线运动机构;所述的往复直线运动机构是一个包括三个行星齿轮(8a、8b、8c)分别与对应的三个固定的内齿轮(7a、7b、7c)啮合构成的行星齿轮系,行星齿轮与固定的内齿轮以1∶2的齿数比对应啮合,在三个行星齿轮(8a、8b、8c)的端面上分别对应设有推杆销轴(15a、15b、15c),三个推杆销轴(15a、15b、15c)的每个上分别空套有一个推杆(16a、16b、16c),三个推杆(16a、16b、16c)分别与每组两个相向的柱塞相连;其中一个行星齿轮系的行星齿轮空套在从主传动轴延伸出的系杆的销轴上,另两个行星齿轮系的行星齿轮分别空套在从曲拐传动轴反向延伸出的2个系杆的销轴上,主传动轴上同轴固定有连接有主动齿轮(10),曲拐传动轴上同轴固定连接有从动齿轮(9),主动齿轮(10)与从动齿轮(9)以1∶1的齿数比对应啮合;主传动轴与液压配油系统的传动轴(1)同轴固连;各柱塞缸的油路上分别设有两位三通阀液压系统,其特征在于:所述的三个行星齿轮系系杆(12a、12b、12c)的安装角之间依次有60度的相对相位差。
2. 如权利要求1所述的六柱塞液压变量泵,其特征是所述的两位三通阀液压系统包括有在柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)的油路上串接的两位三通电磁阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f),阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)失电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应的柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)通过阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)与对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)连通;当阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)得电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)与阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)的吸油口(0’)相通。
3. 如权利要求1所述的六柱塞液压变量泵,其特征是所述的液压配油系统由传动轴(1)上同轴所装的转动套(2)和固定套(3)组成,在固定套(3)上设有接油口与油路连通;在柱塞吸油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与吸油口(0’)相通,在柱塞压油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与压油口(P’)相通。
4. 如权利要求3所述的六柱塞液压变量泵,其特征是在所述的固定套(3)与压油口(P’)之间设有蓄能器(11)。
5. 一种六柱塞液压变量马达,包括有六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)及液压配油系统,所述的六个柱塞(6a、6b、6c、6d、6e、6f)和六个柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)对应分为三组,每组两个柱塞和柱塞缸沿直线相向排列,每组的两个相向的柱塞之间连接有往复直线运动机构;所述的往复直线运动机构是一个包括三个行星齿轮(8a、8b、8c)分别与对应的三个固定的内齿轮(7a、7b、7c)啮合构成的行星齿轮系,行星齿轮与固定的内齿轮以1∶2的齿数比对应啮合,在三个行星齿轮(8a、8b、8c)的端面上分别对应设有推杆销轴(15a、15b、15c),三个推杆销轴(15a、15b、15c)的每个上分别空套有一个推杆(16a、16b、16c),三个推杆(16a、16b、16c)分别与每组两个相向的柱塞相连;其中一个行星齿轮系的行星齿轮空套在从主传动轴延伸出的系杆的销轴上,另两个行星齿轮系的行星齿轮分别空套在从曲拐传动轴反向延伸出的2个系杆的销轴上,主传动轴上同轴固定有连接有主动齿轮(10),曲拐传动轴上同轴固定连接有从动齿轮(9),主动齿轮(10)与从动齿轮(9)以1∶1的齿数比对应啮合;主传动轴与液压配油系统的传动轴(1)同轴固连;各柱塞缸的油路上分别设有两位三通阀液压系统,其特征在于:所述的三个行星齿轮系系杆(12a、12b、12c)的安装角之间依次有60度的相对相位差。
6. 如权利要求5所述的六柱塞液压变量马达,其特征是所述的两位三通阀液压系统包括有在柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)的油路上串接的两位三通电磁阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f),阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)失电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应的柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)通过阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)与对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)连通;当阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)得电时,阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)对应柱塞缸(4a、4b、4c、4d、4e、4f)上的油路(a1、a2、a3、a4、a5、a6)与阀(5a、5b、5c、5d、5e、5f)的排油口(0’)相通。
7. 如权利要求5所述的六柱塞液压变量马达,其特征是所述的液压配油系统由传动轴(1)上同轴所装的转动套(2)和固定套(3)组成,在固定套(3)上设有接油口与油路连通;在柱塞吸油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与压力油输入口(P’)相通,在柱塞压油时对应的配油油路(b1、b2、b3、b4、b5、b6)与排油口(0’)相通。
8. 如权利要求7所述的六柱塞液压变量马达,其特征是在所述的固定套(3)与压力油输入口(P’)之间设有蓄能器(11)。
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