CN102287408B - 液压随动回转机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压随动回转机构，包括机架、设于机架上的两芯轴、每根芯轴上的小齿轮、与机架铰接的两个双作用油缸以及旋阀，两个双作用油缸的活塞杆与各自对应的连杆的一端铰接，每个连杆的另一端与各自对应的一芯轴相联，两小齿轮均与一大齿轮啮合，大齿轮还与一随动齿轮啮合，所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，在阀体上设有进、出油口和四个工作油口，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连；本发明通过旋阀来调节对两个双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口进行供油或排油的顺序，使得回转机构能实现正、反向360°的连续转动和输出大扭矩，具有结构简单、使用范围广的优点。

Description

液压随动回转机构

技术领域

   本发明涉及一种液压随动回转机构。

背景技术

液压随动回转机构广泛用于各种工程机械上，如平地机，它通过液压随动回转机构带动刮板做旋转运动，以达到平整路面的目的；目前广泛使用的液压随动回转机构主要有两种，一种是由液压马达带动的随动回转机构，其缺点为无法实现回转机构输出大扭矩，因为该机构的扭矩是由液压马达的流速和流量决定的，当达到一定的程度后，要想再增加流速和流量将十分困难，这将限制液压随动回转机构的输出功率和使用范围；另一种液压随动回转机构，包括固设的机架、通过轴承设于机架上的芯轴、通过传递扭矩的结构设于芯轴上的小齿轮、以及底部与机架铰接的一个双作用油缸，双作用油缸的活塞杆与连杆的一端铰接，连杆的另一端与芯轴通过传递扭矩的结构相联，小齿轮与一大齿轮啮合；该机构通过交替地对双作用油缸的有杆腔和无杆腔分别供油，由活塞杆、连杆带动小齿轮、大齿轮转动，可实现大齿轮的正、反向转动，大齿轮再与执行部件连接实现回转运动；但大齿轮只能在一定的角度范围内正、反向摆动，无法实现360°的连续转动，这是因为活塞杆在通过连杆推动小齿轮转动时，当活塞杆与连杆重合在一条直线上时，活塞杆无法推动连杆绕其另一端的芯轴转动，此时处于死点位置，且每转一圈存在两个死点位置，使用此机构无法实现执行部件的360°连续转动，这也将限制液压随动回转机构的使用范围；如采用两个双作用油缸分别推动两个小齿轮来带动大齿轮转动，则常常需要复杂的自动化电气系统来实现对两个双作用油缸的两油口进行交替地、有序地供油或排油，导致控制装置结构复杂、成本较高。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种液压随动回转机构，它能实现正、反向360°的连续转动和输出大扭矩，具有结构简单、使用范围广的优点。

为达到上述目的，本发明的液压随动回转机构，包括固设的机架、通过轴承设于机架上的两芯轴、通过传递扭矩的结构设于每根芯轴上的小齿轮、以及底部均与机架铰接的两个双作用油缸，两个双作用油缸的活塞杆与各自对应的连杆的一端铰接，每个连杆的另一端与各自对应的一芯轴通过传递扭矩的结构相联，两小齿轮均与一大齿轮啮合，其特征在于还包括旋阀和随动齿轮，所述大齿轮还与该随动齿轮啮合，所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，在阀体上设有与其内腔相通的进、出油口和四个工作油口，进、出油口沿阀体轴向设置，四个工作油口在阀体的圆周上均布，在阀芯圆周上设有与进、出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽，两扇形油槽相对设置且相互隔离，两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，两扇形油槽和各自对应的一环槽分别通过阀芯内的连接油路相连，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连；所述随动齿轮通过键装于阀芯的外端部，两活塞杆的行程大于其对应连杆的铰接中心与芯轴中心距离的两倍，两小齿轮和随动齿轮的模数及齿数均相同。

使用初，预设由活塞杆带动的两连杆的旋转相位相差90°，并调整阀芯的初始旋转位置；对旋阀的进油口通入液压油，液压油通过对应的环槽、连接油路进入对应的扇形油槽，该扇形油槽与一个或相邻的两工作油口相通，液压油通过该一个或两工作油口进入对应双作用油缸的有杆腔或无杆腔，再由活塞杆通过各自的连杆、芯轴带动各自的小齿轮转动，小齿轮再带动大齿轮转动；由于两活塞杆的行程大于其对应连杆的铰接中心与芯轴中心距离的两倍，可实现小齿轮的360°旋转；同时，大齿轮还带动随动齿轮转动，随动齿轮再带动阀芯转动，由于随动齿轮和两小齿轮的模数及齿数均相同，阀芯与两小齿轮同步、同向转动，使得阀芯的两扇形油槽交替与四个工作油口中的一个或两个相邻的工作油口连通，如此循环，由阀芯控制的进、回油作用于两双作用油缸，其中一扇形油槽及与其对应的连接油路和环槽作为进油油路，另一扇形油槽及与其对应的连接油路和环槽作为回油油路，使得两双作用油缸按照预设地秩序进油或回油，实现两小齿轮始终同向地推动大齿轮连续转动，不致于发生紊乱；如要反向转动大齿轮，只需交换设置进、出油口即可；如需加大大齿轮的输出扭矩，只需加大两双作用油缸的活塞腔截面积，易于实现；

由于两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，四个工作油口在阀体的圆周上均布，互相间隔90°，在阀芯转动的过程中，扇形油槽可连通一个或两个相邻的工作油口，使得至少一双作用油缸保持动作，由其对应的小齿轮推动大齿轮，且两连杆的初始旋转相位相差90°，两组活塞杆和连杆不可能同时处于死点位置，加上两小齿轮的模数和齿数均相同，可保证始终同向地推动大齿轮连续转动，大齿轮再与执行部件连接实现回转运动；

作为本发明的进一步改进，在阀芯相对两侧的圆周上还分别设有至少一道扇形平衡油槽，扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对应，两侧的扇形平衡油槽相互隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油路相连；当一扇形油槽通入高压油时，通过平衡油路可使得相对一侧的扇形平衡油槽同时进油，使得阀芯两侧高压油所产生的径向力互相平衡，避免承受单向的径向力，即使在通入高压油时也能保证阀芯自如的转动，确保机构的正常运转；

作为本发明的进一步改进，在旋阀内的阀芯前端外还设有集油腔，在旋阀内的阀芯后端还设有中间油腔，集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油路相连，所述两连接油路均还与中间油腔相通，并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内均设有单向阀；通过集油腔、过油路将泄漏的油液收集到中间油腔内，当中间油腔内油压达到一定程度时，可推开压力较低的、作为回油油路的连接油路一端的单向阀，从出油口排出，可避免泄漏油在旋阀内形成高压，保证阀芯自如的转动；

作为本发明的进一步改进，在两扇形油槽的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽；当阀芯旋转、两扇形油槽在各工作油口之间切换时，节流槽可使流量变化均匀，避免产生困油与失压；

综上所述，本发明能实现正、反向360°的连续转动和输出大扭矩，具有结构简单、使用范围广的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为图1的F处放大图。

图3为旋阀的的主视图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6为阀芯的主视图。

图7为图6的俯视图。

图8为图7的D-D剖视图。

图9为图7的E-E剖视图。

图10为图6的G-G剖视图。

图11为图6的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，该液压随动回转机构，包括固设的机架10、通过轴承设于机架10上的两芯轴5及50、通过键或焊接等可传递扭矩的结构设于每根芯轴5或50上的小齿轮6或39、底部均与机架10铰接的两个双作用油缸1和2、以及固设的旋阀3，两个双作用油缸1、2的活塞杆4或40与各自对应的连杆7或8的一端铰接，每个连杆7、8的另一端与各自对应的芯轴5或50通过焊接相联，两小齿轮6、39均与一大齿轮9啮合，所述大齿轮9还与一随动齿轮11啮合，如图2至图11所示，所述旋阀3包括阀体12、阀盖13、阀芯14、设于阀芯14上的密封圈（未示出），在阀体12上设有与其内腔相通的进油口16、出油口17和四个工作油口20、21、22和23，进油口16和出油口17沿阀体轴向设置，四个工作油口20、21、22和23在阀体12的圆周上均布，相互间隔90°，在阀芯14圆周上设有与进油口16对应的环槽18、与出油口17对应的环槽19以及与四个工作油口20、21、22和23对应的两扇形油槽24、25，两扇形油槽24、25相对设置且相互隔离，两扇形油槽24、25对应的中心角为120°，在两扇形油槽24、25的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽28；扇形油槽24和对应的环槽18通过阀芯14内的连接油路26相连，扇形油槽25和对应的环槽19通过阀芯14内的连接油路27相连，在阀芯14相对两侧的圆周上还分别设有两道扇形平衡油槽30、31，两道扇形平衡油槽30、31与各自一侧的扇形油槽24或25在圆周上的位置对应并位于扇形油槽24或25的轴向两端，两侧的扇形平衡油槽30、31相互隔离，扇形平衡油槽30通过平衡油路32与相对一侧的扇形油槽25的连接油路27相连，扇形平衡油槽31通过平衡油路33与相对一侧的扇形油槽24的连接油路26相连，在旋阀3内的阀芯14前端外还设有集油腔29，在旋阀3内的阀芯14后端还设有中间油腔34，集油腔29与中间油腔34通过阀芯内的过油路35相连，所述两连接油路26、27均还与中间油腔34相通，并在两连接油路26、27与中间油腔34相邻的一端内均设有单向阀36或37；阀芯14的外端部设有键槽15，所述随动齿轮11通过键装于阀芯14的外端部，如图1和图2所示，阀体12圆周上相间隔的两工作油口20、22分别与双作用油缸1的有杆腔油口1a或无杆腔油口1b通过管路相连, 相间隔的两工作油口21、23分别与双作用油缸2的无杆腔油口2b或有杆腔油口2a通过管路相连；两活塞杆4、40的行程大于其对应连杆7或8的铰接中心与芯轴5或50中心距离的两倍，两小齿轮6、39和随动齿轮11的模数及齿数均相同。

由于两活塞杆4和40的行程大于其对应连杆7或8的铰接中心与芯轴5或50中心距离的两倍，可实现两小齿轮6、39的360°旋转；由活塞杆4及40带动的连杆7或8旋转一圈，其中半圈由活塞杆前推、另外半圈由活塞杆后拉完成，亦即二者的旋转相位由前推的180°和后拉的180°组成，在本实施例中，如图1、图2所示，将连杆7的初始旋转相位置于前推的45°处，将连杆8的初始旋转相位置于后拉的135°处，二者相差90°，并通过拆、装阀芯14的外端部的键，旋转阀芯14调整其初始位置，使得两工作油口22、23与扇形油槽24连通，且阀芯14若再顺时针旋转45°就关闭工作油口23，此时两工作油口20、21与扇形油槽25连通；

使用时，对旋阀3的进油口16通入液压油，液压油通过环槽18、连接油路26进入对应的扇形油槽24，液压油通过两工作油口22、23分别进入双作用油缸1的无杆腔及双作用油缸2的有杆腔，活塞杆4伸出带动连杆7、芯轴5、小齿轮6顺时针转动，同时活塞杆40收缩带动连杆8、芯轴50、小齿轮39顺时针转动，两小齿轮6、39同时、同向地推动大齿轮9转动，直到小齿轮39旋转45°后，连杆8的旋转相位达到后拉的180°处，到达一个死点位置，连杆7的旋转相位处于前推的90°处，小齿轮6仍可带动大齿轮9旋转，保证回转机构的连续运行；此时大齿轮9带动随动齿轮11也旋转45°，阀芯14也旋转45°，此时阀芯14关闭工作油口23，工作油口22仍与扇形油槽24连通；继续供油，连杆7继续向前推动小齿轮6转动一定角度后，扇形油槽24连通工作油口21、22，液压油分别进入双作用油缸2和1的有杆腔，活塞杆4及40均伸出，分别带动小齿轮6或39顺时针转动，此时两工作油口20、23与扇形油槽25连通，双作用油缸2无杆腔中油液通过扇形油槽25、连接油路27、环槽19和出油口17回流，直到阀芯14关闭工作油口22，此时大齿轮9通过随动齿轮11带动阀芯14旋转，扇形油槽24只连通工作油口21，双作用油缸2的活塞杆40继续伸出，由小齿轮39推动大齿轮9转动；当连杆8的旋转相位到达前推的90°处时，连杆7的旋转相位到达前推的180°处（亦即后拉的0°处），连杆7与活塞杆4处于一条直线上，处于它的一个死点位置，此时扇形油槽24连通两工作油口20、21，双作用油缸2的活塞杆40继续伸出，双作用油缸1的活塞杆4开始收缩，两小齿轮6、39又同时、同向推动大齿轮9转动；当连杆8的旋转相位到达前推的180°处，此时连杆8与活塞杆40处于一条直线上，处于另一个死点位置，但连杆7的旋转相位处于后拉的90°处，扇形油槽24仍连通工作油口20，双作用油缸1的活塞杆4继续收缩，小齿轮6推动大齿轮9转动；当连杆7的旋转相位处于后拉的180°处，位于它的另一死点位置时，连杆8的旋转相位到达后拉的90°处，双作用油缸2的活塞杆40收缩，小齿轮39推动大齿轮9转动；如此旋转一圈，大齿轮9转动始终由一个小齿轮或两个小齿轮推动，可连续转动，且阀芯14与两小齿轮6、39始终同步、同向的转动，在两连杆7或8切换前推相位与后拉相位的临界点时，阀芯14可控制扇形油槽24正好与双作用油缸1、2的有杆腔或无杆腔对应的工作油口连通，使得两双作用油缸1、2按照预设地秩序进油或回油，可避免出现两小齿轮6、39带动大齿轮向相对方向旋转的情况，不致于发生紊乱，也无需使用其它电气控制装置，结构简单；在大齿轮9连续旋转的过程中，液压油进入一两双作用油缸的有杆腔或无杆腔时，该油缸另一侧无杆腔或有杆腔中的失压油液通过扇形油槽25、连接油路27、环槽19和出油口17回流；

在上述过程中，当扇形油槽24通入高压油时，通过平衡油路31可使得相对一侧的扇形平衡油槽31同时进油，使得阀芯14两侧高压油所产生的径向力互相平衡，避免承受单向的径向力，即使在通入高压油时也能保证阀芯14自如的转动，确保机构的正常运转；旋阀3内少量泄漏的油液通过集油腔29、过油路35被收集到中间油腔34内，当中间油腔34内油压达到一定程度时，可推开压力较低的、作为回油油路的连接油路27一端的单向阀37，从出油口17排出，可避免泄漏油在旋阀3内形成高压，也是保证阀芯14自如的转动；当阀芯14旋转、两扇形油槽24、25在各工作油口之间切换时，节流槽28可使流量变化均匀，避免产生困油与失压；

如需反向转动大齿轮9，只需交换设置进、出油口，将油口17作为进油口、油口16作为出油口即可，可实现大齿轮9的正、反向连续转动；如需加大大齿轮9的输出扭矩，只需加大两双作用油缸1、2的活塞腔截面积，易于实现；对于大齿轮9转速的控制问题，实际使用时，可以通过多缸供油、驱动旋阀3来实现旋转的平稳性和一致性，并可以用液压系统的比例或伺服控制来大齿轮9实现转速的自动控制。

  本发明不限于上述实施方式，如连杆7和连杆8的初始旋转相位可以设在不同的位置，例如连杆7可置于前推的90°处，连杆8置于前推的0°处，只要二者相差90°，并相应的调整阀芯14的初始旋转位置，也可达到相同的技术效果。

综上所述，本发明能实现正、反向360°的连续转动和输出大扭矩，具有结构简单、使用范围广的优点。

Claims (4)

1.一种液压随动回转机构，包括固设的机架、通过轴承设于机架上的两芯轴、通过传递扭矩的结构设于每根芯轴上的小齿轮、以及底部均与机架铰接的两个双作用油缸，两个双作用油缸的活塞杆与各自对应的连杆的一端铰接，每个连杆的另一端与各自对应的一芯轴通过传递扭矩的结构相联，两小齿轮均与一大齿轮啮合，其特征在于还包括旋阀和随动齿轮，所述大齿轮还与该随动齿轮啮合，所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，在阀体上设有与其内腔相通的进、出油口和四个工作油口，进、出油口沿阀体轴向设置，四个工作油口在阀体的圆周上均布，在阀芯圆周上设有与进、出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽，两扇形油槽相对设置且相互隔离，两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，两扇形油槽和各自对应的一环槽分别通过阀芯内的连接油路相连，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连；所述随动齿轮通过键装于阀芯的外端部，两活塞杆的行程大于其对应连杆的铰接中心与芯轴中心距离的两倍，两小齿轮和随动齿轮的模数及齿数均相同。

2.如权利要求1所述的液压随动回转机构，其特征在于在阀芯相对两侧的圆周上还分别设有至少一道扇形平衡油槽，扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对应，两侧的扇形平衡油槽相互隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油路相连。

3.如权利要求1或2所述的液压随动回转机构，其特征在于在旋阀内的阀芯前端外还设有集油腔，在旋阀内的阀芯后端还设有中间油腔，集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油路相连，所述两连接油路均还与中间油腔相通，并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内均设有单向阀。

4.如权利要求3所述的液压随动回转机构，其特征在于在两扇形油槽的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽。

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