CN101979867A - 旋转斜盘轴向柱塞油马达及其组合 - Google Patents

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Abstract

作为一种用于液压传动系统的动力元件,旋转斜盘轴向柱塞油马达由配流盘、缸体柱塞、旋转斜盘输出三部分组成。其传动原理正好与老产品相反:斜盘旋转,柱塞缸体不转。压力油经过配流盘中的永不磨损的同步旋转的圆柱形配流阀,推动缸体内的柱塞往复运动,柱塞的另一端推动装有平面轴承的斜盘及输出轴旋转,使老产品的缺点变为本发明的优点:转动惯量小,配流阀永不磨损,噪声小,容积效率和机械效率高,使用寿命长,相对体积小,功率与重量之比至少是老产品的三倍。结构简单,制造精度一般,加工成本低,中小企业均可生产。是升级换代产品,可广泛用于各行各业需要大功率无级变速的场合,尤其适用于超高压领域。根据原理还可以设计成气(汽)动马达、外燃机和汽轮机。

Description

旋转斜盘轴向柱塞油马达及其组合
技术领域:液压传动系统。
在现代液压传动系统中广泛使用的动力元件,斜盘式轴向柱塞油马达,其特征为压力油经过固定不动的配流盘进入到可以转动的缸体中的柱塞孔内,推动柱塞轴向运动。柱塞的另一端顶在固定斜盘上(或平面轴承上),迫使缸体在斜盘面上滑动旋转,同时带动与缸体相连结的输出轴一起旋转,缸体内的柱塞转到斜面的另一半时通过固定配流盘进行排油。
技术背景:
斜盘式轴向柱塞油马达有如下缺点:工作压力不宜太高,配流盘的材料要求特殊,制造精度高,摩擦面大,缸体转动惯量大,对污染较敏感,一旦配流面稍微磨损,噪声急剧增加,容积效率和机械效率明显下降。
发明内容:
本发明是“旋转斜盘轴向柱塞油马达”其工作原理与传统的斜盘式轴向柱塞油马达正好相反:斜盘旋转,斜盘和输出轴联成一体,缸体固定不动,柱塞在缸体内只作往复运动,压力油通过同步旋转的园柱形配流阀进行配油,推动柱塞往复运动,迫使带有平面轴承的斜盘旋转,亦即输出轴旋转。
具体实施方式:
针对上述斜盘式轴向柱塞油马达的缺点,本文新设计了旋转斜盘轴向柱塞油马达。
图1是发明的设计总图,其由三部分组成:1.配流盘部分:由零件1~3组成。2.缸体柱塞部分:由零件4~6组成。3.输出部分:由零件7~18组成。其中零件壳体11用螺钉将上述三部分依此连结成一个整体。
由零件1~3的组成中:件1是固定不动的配流盘体,其右端用螺钉与件4、件11连结在一起;件2是滚动轴承,件3是两端装有滚动轴承2的可以与输出轴同步旋转的圆柱形进油配流阀,通过件10与输出轴活络连结。在圆柱形进油配流阀的外圆周上开有两个互不相通的半圆环槽a和b,(e和b是互通的,只算一条槽),a槽是小于或等于180°的半圆槽,并与输入口P相通;b槽是等于或小于180°的半圆槽,并与回油口T相通。压力油P经过a槽推动柱塞5向外伸出,柱塞5右端推动斜盘旋转,同时柱塞5c被迫向缸体内运动,将油液经过b槽从回油口T排出。
由零件4~6的组成中:件4是缸体,与件11连接在一起,固定不动;件5是在缸体内只作往复运动的柱塞;件6是柱塞上的球座,直接顶住平面轴承7。
由零件7~18组成中:件7是平面轴承,件8是装有件7的斜盘输出轴,件9是圆柱销,件10是绞链轴,其右端通过销子9与斜盘8活络连接,左端通过径向圆柱销10f与圆柱形配流阀3活络连接,件11是油马达主体,也就是构成油马达一个整体的壳体,件12是锥形轴承,件13和17是轴承支承圈,件14是斜盘输出轴支承座,件15是深沟球轴承和锁紧圆螺母,件16是支承密封盖,件18是密封圈。
零件3是非常重要的同步旋转的圆柱形配流阀,其两端分别安装一个滚动轴承,这两个滚动轴承有四个作用:1、即使在超高压情况下工作,件3与件1之间仍然保持均匀间隙,保证件3不会接触摩擦和磨损,2、始终保证件1与件3之间的泄漏量最小,3、件3的轴向力全由滚动轴承来支承,端面无任何摩擦,4、保证件3的旋转扭矩最小。对于老产品斜盘式轴向柱塞油马达来讲是做不到上述四点的。尤其是超高压工作更难实现。
同步旋转的圆柱形配流阀3外圆周上的a槽和b槽互不相通,其所包含的角度是不同的,a槽所包含的角度小于180°或接近180°,而b槽则不同,它是回油腔,角度越大越好,最大值为180°。
本发明的用途很广泛:它可以当作气马达、蒸汽马达(或叫做蒸气机),也可以当作外燃机(气缸外燃烧的高压热气),它们的原理是一样的。如果当作气(汽)马达使用的话,件3中的a槽所包含的角度应当比油马达要小,因为要考虑到气(汽)体膨胀作功的因素。更要指出的是高温气(汽)体对轴承的影响,在设计此零件时,可以将件3拉长,使两个滚动轴承之间的距离拉开,使两个滚动轴承离开高温区。唯一的缺点是轴向尺寸变大。同时进气口改在两轴承之间。
油马达与油泵的组合:
油马达与油泵的相互匹配安装大致有两种形式:1、分散安装,2、集中安装。如果油马达与油泵分散安装,那么输入油马达的压力油可以来自各种各样的泵,通过管道连接到油马达的输入口P即可。有的客户喜欢集中安装,亦即油马达与油泵的组合。其结构紧凑,便于安装。图2是组合用的专用油泵,是本人的发明专利“旋转斜盘变量轴向柱塞泵”专利申请号2009100013829。为了能与图1相匹配,图2已做了非原则性的局部修改。例如图2中去掉了件1和件2,在件10中原来装有弹簧,靠弹簧来推动柱塞回程吸油,现在靠一套回程盘8来推动柱塞10回程吸油。件8a是弹簧及弹簧座,件8b是带动同步配油阀一起旋转的铰链连接杆,件8c是带动柱塞10吸油的回程盘,原来图2中的吸油口从中心吸入,现在改为从圆周上O口吸油,原来图2中压出的油液P1不是从中心输出,现在改为从中心输出。
将图2中AA1线与图1中AA1线一一对应重合,再用螺钉将其拧成一个整体,这样就构成了油马达与油泵的组合。油马达的斜盘倾角是固定不变的,亦即保证了油马达的最大扭矩不变。而油泵是可以变量的,亦即油马达的变速靠油泵来实现。油马达与油泵初始组合好后柱塞孔内都是空气,油泵初始吸油就从图1中d孔补充吸入。图2中的压力油从输出口P1输送到图1中的输入口P,推动油马达旋转,回油从回油口T排出,并直接输入到图2中的吸油口O。如此不断循环工作。
由于图2中的柱塞工作是分两级进行的,第一级柱塞是属于低压吸排油,第二级是属于高压吸排油,类似于液压千斤顶,由两个座阀组成。因此可以实现超高压输出。由于油马达也能在超高压情况下工作,因此两者匹配相当合理,结构简单紧凑,功率与重量的比率至少是老产品的三倍,容积效率和机械效率更高,使用寿命更长。
应用前景:
旋转斜盘轴向柱塞油马达,制造精度一般,材料无特殊要求,加工成本低,可广泛用于各行各业,是升级换代产品。例如:汽车、拖拉机、卷扬机及各类无级变速的机械装置均可使用。可以达到高效、节能及大功率小型化的目的。根据旋转斜盘轴向柱塞油马达的原理还可以设计成气(汽)动马达,也可以设计成外燃机,特别要提出的是可以代替发电厂的汽轮机,在未来也有可能代替现在的内燃发动机。

Claims (4)

1.作为一种液压传动系统的动力元件,旋转斜盘轴向柱塞油马达共由三部分组成:1)与斜盘同步旋转的圆柱形配流阀部分,由零件1~3组成;2)缸体柱塞部分,由零件4~6组成;3)旋转斜盘输出部分,由零件7~18组成。
2.根据权利要求1所述,与斜盘同步旋转的圆柱形配流阀的两端各装一个滚动轴承。
3.根据权利要求1和2所述,圆柱形配流阀的外圆周上开有两条互不相通的半圆槽a和b.a槽小于180°,与进油口直接相通,b槽等于180°,与回油口直接相通。
4.根据权利要求1所述,旋转斜盘轴向柱塞油马达与旋转斜盘变量轴向柱塞泵的组合是相当合理的,可以达到大功率小型化的目的。
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