CN101344067A - 配油盘及使用该配油盘的连续回转电液伺服马达 - Google Patents

Abstract

配油盘及使用该配油盘的连续回转电液伺服马达，属于液压马达领域。它解决了现有连续回转液压马达低速性能差、存在内泄漏的问题。它的配油盘采用与端盖一体化的设计，并有将在工作腔的叶片根部与叶片顶部油腔之间相互连通的结构，还有将处在密封区的叶片根部油腔相互连通的结构。使用该配油盘的连续回转液压马达，不需要端盖部件，并且通过配油盘给在密封区的叶片根部油腔单独供低压油。本发明的叶片的顶部由三段曲线组成，中间部分是以定子内侧小圆弧的半径为半径的弧形，其两侧是半径为R1的圆弧。本发明的配油盘结构和马达结构消除了流量脉动和驱动力矩脉动，适用于现有的叶片式大排量连续回转电液伺服马达，最低速度能够达到0.005°/s。

Description

配油盘及使用该配油盘的连续回转电液伺服马达

技术领域

本发明涉及一种叶片式大排量超低速连续回转电液伺服马达及其配油盘，属于液压马达领域。

背景技术

国内外大负载仿真转台一般采用电液伺服马达直接驱动其各框架，可避免因传动机构引起的系统刚度差、非线性度高、控制精度低等缺点。仿真转台直接驱动式电液伺服马达分为摆动式马达和连续回转马达，但是随着科学技术的发展，某些飞行器是依靠自身旋转稳定的，这要求仿真转台能够模拟飞行器在飞行过程中绕自身中心轴连续旋转360°，甚至绕某一目标连续旋转，因此摆动式电液伺服马达驱动的液压仿真转台已不能满足要求，需要采用具有良好的超低速、高频响、宽调速、高精度性能的连续回转电液伺服马达作为驱动元件，但是内泄漏、摩擦特性、高低压腔间叶片切换的平顺性、机械加工及装配精度等因素都会对马达的超低速性能有影响，另外在马达运转过程中，其内外泄漏量的大小是时变的量，甚至是非连续量，这不利于马达实现超低速运行。因此要从结构上对现有的连续回转电液伺服马达进行改进。

发明内容

为解决现有连续回转液压马达低速性能差、存在内泄漏的问题，本发明提供了一种适用于叶片式大排量连续回转电液伺服马达的配油盘及使用该配油盘的连续回转电液伺服马达。

配油盘的结构为：在配油盘的内表面上，以相互垂直的两条中心线为对称线对称开有腰形的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗，在每个叶片顶部配油窗和叶片根部配油窗的两侧还有三角缓冲槽，在间隔的两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部进油孔，在其余两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部回油孔；两组叶顶部进油孔相互连通，两组叶顶部回油孔中的每个回油孔之间都相互连通；在每个叶顶部进油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有个一叶根部进油孔，并且所述叶根部进油孔与所述叶顶部进油孔连通；在每个叶顶部回油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有一个叶根部回油孔，并且所述叶根部输油孔与所述叶顶部回油孔连通；在两条中心线与叶片根部配油窗中心所在圆弧的四个交叉点处分别有四个短腰形配油窗，在所述四个短腰形配油窗的中间分别有一个低压油孔，四个低压油孔相互连通，并与低压进油孔连通；在叶片顶部配油窗所在弧线的外侧有一个轴向进油孔和两个定位销孔。

本发明的配油盘的结构，是将现有的配油盘和端盖设计成一体的结构，这种结构提高了配油盘的刚性，减小了配油盘在油压作用下的变形，保持了转子和叶片端面与配油盘之间的间隙恒定，使端面泄漏不因压力的变化而变化；另外，本发明的配油盘结构，将在工作腔的叶片根部与叶片顶部油腔之间相互连通，处在密封区的叶片根部油腔单独提供低压油，能够保证叶片在旋转过程中，始终保持与定子内壁的紧密接触。

本发明的连续回转电液伺服马达，它包括两个本发明所述的配油盘、两个轴承端盖、定子、角接触球轴承、转子轴、定位销、连接大螺栓、叶片、导柱、导柱安装板和预压缩弹簧，两个配油盘分别通过轴承安装在转子轴上，所述配油盘通过定位销和连接大螺栓分别固定在定子的两端，并且所述配油盘的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗分别位于定子内表面的过渡曲线段，所述两个配油盘上的轴向进油孔通过定子上的输油腔孔连通，两个轴承端盖分别固定在转子轴上两个配油盘的两侧，角接触球轴承实现转子轴的轴向定位，导柱通过导柱安装板安装于转子轴的槽内，所述导柱的一端嵌入叶片的凹槽内，每个导柱外侧套一个预压缩弹簧，叶片能够在转子槽内自由伸缩，叶片在预压缩弹簧的作用下，其顶部紧贴于定子的内表面。

本发明采用原配油盘及端盖一体化的端面配油方式，设计一种新型的配油盘结构，采用这种结构的配油盘的连续回转电液伺服马达，可以省去端盖，并且能够避免内泄漏的问题。

本发明的马达的有益效果有：一、叶片顶部的形状使得在马达运行过程中，叶片与定子过渡曲线段滑动接触的压力角及其变化最小；使摩擦力及其变化最小，有利于马达超低速的平稳性，另外，叶片顶部与定子内表面之间始终保持面接触，改善了叶片处于高低压腔换接时产生的泄漏；二、本发明的配油盘的结构结合了现有的配油盘和端盖的结构，使本发明的马达省去了端盖部件，并且在马达内部压力油的作用下，变形小，保持马达端面间隙恒定，使内泄漏明显降低。

本发明消除了流量脉动和驱动力矩脉动，增强了马达在低速运行时的抗干扰能力，尤其适用于叶片式大排量连续回转电液伺服马达，能够使连续回转电液伺服马达的最低速度达到0.005°/s。

附图说明

图1是本发明的配油盘的结构示意图，图2是图1的C-C剖视图，图3是图1的E-E剖视图或E’-E’剖视图，图4是图1的F-F剖视图或F`-F`剖视图，图5是图4的B-B剖视图，图6是图2的A-A剖视图，图7是本发明的连续回转电液伺服马达的结构示意图，图8是图7中的叶片340的结构示意图，图9是图10的仰视图，图10是图8的G-G剖视图，图11是图10的I部放大图，图12是图7的H-H剖视图，图13是本发明的连续回转电液伺服马达的工作原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1至图6说明本实施方式。本实施方式所述的配油盘的结构为：在配油盘的内表面上，以相互垂直的两条中心线100、200为对称线对称开有腰形的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗，在每个叶片顶部配油窗和叶片根部配油窗的两侧还有三角缓冲槽，在间隔的两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部进油孔4、8，在其余两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部回油孔1、6；两组叶顶部进油孔4、8相互连通，两组叶顶部回油孔1、6中的每个回油孔之间都相互连通；在每个叶顶部进油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有个一叶根部进油孔，并且所述叶根部进油孔与所述叶顶部进油孔连通；在每个叶顶部回油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有一个叶根部回油孔，并且所述叶根部输油孔与所述叶顶部回油孔连通；在两条中心线100、200与叶片根部配油窗中心所在圆弧的四个交叉点处分别有四个短腰形配油窗，在所述四个短腰形配油窗的中间分别有一个低压油孔5，四个低压油孔5相互连通，并与低压进油孔9连通；在叶片顶部配油窗所在弧线的外侧有一个轴向进油孔3和两个定位销孔2。

本实施方式中配油盘上的轴向进油孔3是用于连通左右配油盘的。

本实施方式所述的配油盘的结构，是将现有的配油盘和端盖设计成一体的结构，这种结构提高了配油盘的刚性，减小了配油盘在油压作用下的变形，保持了转子和叶片端面与配油盘之间的间隙恒定，使端面泄漏不因压力的变化而变化。

具体实施方式二：参见图8说明本实施方式。本实施方式所述的是使用具体实施方式一所述的配油盘的连续回转电液伺服马达，它包括两个具体实施方式一所述的配油盘300、两个轴承端盖310、定子320、角接触球轴承360、转子轴370、定位销380、连接大螺栓390、叶片340、导柱331、导柱安装板333和预压缩弹簧332，两个配油盘300分别通过轴承360安装在转子轴370上，所述配油盘300通过定位销380和连接大螺栓390分别固定在定子320的两端，并且所述配油盘300的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗分别位于定子320内表面的过渡曲线段，所述两个配油盘300上的轴向进油孔3通过定子320上的输油腔孔连通，两个轴承端盖310分别固定在转子轴370上两个配油盘300的两侧，角接触球轴承360实现转子轴370的轴向定位，导柱331通过导柱安装板333安装于转子轴的槽内，所述导柱331的一端嵌入叶片的凹槽341内，每个导柱331外侧套一个预压缩弹簧332，叶片340能够在转子槽内自由伸缩，叶片在预压缩弹簧332的作用下，其顶部紧贴于定子320的内表面。

本实施方式所述的转子两侧分别与两个配油盘300之间的间隙为0.01mm到0.02mm，叶片的两侧分别与两个配油盘之间的间隙为0.005mm至0.01mm。

参见图13说明本实施方式的马达的工作原理：在图中的叶片根部供油油路400是通过减压阀700通入压力油，通过配油盘300上的低压油孔5将所述压力油输送到叶片的根部，使叶片转到此位置时在所述压力油的作用下能够紧贴定子320的内表面上。由电液伺服阀800控制进出马达的供油油路500和回油油路600，在定子320过渡曲线段部分，叶片根部油腔油液通过配油盘上的输油孔与叶片顶部连通，在工作区的四个大小半径圆弧处，叶片在马达定子内部油压的推动下带动转子旋转输出力矩。具体工作工程为：马达在未启动之前，叶片的顶部贴紧在定子320的内表面上，形成密闭的压力容腔；马达启动之后，在电液伺服阀800的控制下，通过配油盘上径向对称布置的进油口向马达内部输送高压油，所述高压油作用在进油区内的叶片上产生力矩，并带动转子旋转，而转子直接将转速和转矩输出，在叶片的转动过程中，叶片沿转子槽伸缩滑动以保证叶片的顶端始终贴紧在定子320的内表面上，在定子320的过渡曲线段部分，叶片根部油腔油液通过配油盘上的输油孔与顶部连通，使得叶片顶部和根部的油压差为零，所述叶片只是在预压缩弹簧的作用下其顶部紧贴在定子320的内表面上滑动；在工作区即四个大小半径圆弧处，叶片根部通过减压阀700通入压力油，对叶片根部的压力进行调整，使得叶片能够紧贴定子320的内表面上。

本实施方式所述的电液伺服马达中，在与定子320内表面的过渡曲线段所对应的配油盘上有四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗，径向开设油孔将叶片顶部与根部腰形配油窗口的油腔连通。上述结构保证了该马达具有无结构性流量脉动的特点。

具体实施方式三：参见图8至图11说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式二所述的连续回转电液伺服马达的区别在于，转子中的叶片340的顶部由三段曲线组成，中间部分是以定子320内侧小圆弧的半径R2为半径、角度为1度的弧形，其两侧是半径为R1＝3.4mm的圆弧。

本实施方式所述的叶片的顶部的形状能够保证在马达运转过程中，叶片与定子内表面始终保持面接触，减小马达定子与叶片顶部在高低压腔间的内泄漏，同时叶片运行在定子过渡曲线段时，压力角最小。

Claims (4)

1、配油盘，其特征在于在配油盘的内表面上，以相互垂直的两条中心线(100、200)为对称线对称开有腰形的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗，在每个叶片顶部配油窗和叶片根部配油窗的两侧还有三角缓冲槽，在间隔的两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部进油孔(4、8)，在其余两个叶片顶部配油窗内分别有两组叶顶部回油孔(1、6)；两组叶顶部进油孔(4、8)相互连通，两组叶顶部回油孔(1、6)中的每个回油孔之间都相互连通；在每个叶顶部进油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有个一叶根部进油孔，并且所述叶根部进油孔与所述叶顶部进油孔连通；在每个叶顶部回油孔的中心与配油盘中心的连线与叶片根部配油窗中心所在弧线的交叉点均有一个叶根部回油孔，并且所述叶根部输油孔与所述叶顶部回油孔连通；在两条中心线(100、200)与叶片根部配油窗中心所在圆弧的四个交叉点处分别有四个短腰形配油窗，在所述四个短腰形配油窗的中间分别有一个低压油孔(5)，四个低压油孔(5)相互连通，并与低压进油孔(9)连通；在叶片顶部配油窗所在弧线的外侧有一个轴向进油孔(3)和两个定位销孔(2)。

2、应用权利要求1所述配油盘的连续回转电液伺服马达，它包括两个轴承端盖(310)、定子(320)、轴承(360)角接触球轴承(360)、转子轴(370)、定位销(380)、连接大螺栓(390)、叶片(340)、导柱(331)、导柱安装板(333)和预压缩弹簧(332)，其特征在于它还包括两个配油盘(300)，两个配油盘(300)分别通过轴承(360)安装在转子轴(370)上，所述配油盘(300)通过定位销(380)和连接大螺栓(390)分别固定在定子(320)的两端，并且所述配油盘(300)的四个叶片顶部配油窗和四个叶片根部配油窗分别位于定子(320)内表面的过渡曲线段，所述两个配油盘(300)上的轴向进油孔(3)通过定子(320)上的输油腔孔连通，两个轴承端盖(310)分别固定在转子轴(370)上两个配油盘(300)的两侧，轴承(360)角接触球轴承(360)实现转子轴(370)的轴向定位，导柱(331)通过导柱安装板(333)安装于转子轴的槽内，所述导柱(331)的一端嵌入叶片的凹槽341内，每个导柱(331)外侧套一个预压缩弹簧(332)，叶片(340)能够在转子槽内自由伸缩，叶片在预压缩弹簧(332)的作用下，其顶部紧贴于定子(320)的内表面。

3、根据权利要求2所述的连续回转电液伺服马达，其特征在于所述的转子两侧分别与两个配油盘(300)之间的间隙为0.01mm到0.02mm，叶片的两侧分别与两个配油盘之间的间隙为0.005mm至0.01mm。

4、根据权利要求2所述的连续回转电液伺服马达，其特征在于所述叶片(340)的顶部由三段曲线组成，中间部分是以定子(320)内侧小圆弧的半径R2为半径、角度为1度的弧形，其两侧是半径为R1＝3.4mm的圆弧。

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