CN102536624B - 一种球形叶片液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形叶片式液压马达，它包括壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配油锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配油锥分别位于转子两端空心锥形面内，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的空心圆环内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体高度与壳体底圆直径之比；叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺；本发明所有密封处均为面密封，效率高，比功率大，输出扭矩大，结构紧凑，寿命长。

Description

一种球形叶片液压马达

技术领域

本发明涉及一种液压马达，尤其涉及一种球形叶片液压马达。

背景技术

现有的叶片式液压马达结构均为一转子偏心置于油缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时叶片在弹簧或油压的作用下甩出，与油缸体形成密封腔。这种形式叶片式液压马达由于叶片和油缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出扭矩较低，加上旋转时叶片与转子及油缸体间产生很大摩擦，致使叶片式液压马达整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶 片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必体积大，比功率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种球形叶片液压马达。本发明结构紧凑，比功率大，全部密封处均为面密封，且不易磨损，寿命长。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种球形叶片式液压马达，包括：壳体、转子、两个叶片、两个密封条、两个配油锥和两个垫块；转子位于中心，壳体位于外部，两个配油锥分别位于转子两端空心锥形面内，两个叶片分别位于转子的两侧，并安放在壳体对角的的空心圆环内，与转子成一个角度，该角度的正切为壳体厚度与壳体底圆直径之比；叶片的一个平面与配油锥的圆台侧面相贴合，密封条位于转子和叶片之间，其平面一侧与转子的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片的柱面E1贴合，垫块位于壳体对角的的空心圆环内，正好填满由叶片、转子和密封条形成的空缺。

所述叶片由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成；其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点；两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1；两平行平面A1和B1的距离为叶片的厚度，叶片的厚度与壳体的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子厚度的一半与密封条的高度之和；

    所述密封条上侧是一中心为球心O1、半径与叶片的柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体的球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，密封条的宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片厚度相等；叶片和密封条均为轴对称；

    所述转子当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为O2半径与密封条中间柱面G1的半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，两个准圆台的下底面A2和B2是平行的圆平面，平板的两个平面I2和J2平行，球面E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子的厚度，K2M2的直线段长度为转子的宽度，整个转子不仅关于中心O2对称，也是轴对称；

    所述配油锥是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子阴圆台的高度相等，两配油锥的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配油锥圆台侧面分别和相应的壳体的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排油面，点D3至G3的锥面为进油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点；点E3和点G3的位置是当转子转到垂直于纸面位置时，转子左侧平面与底圆的前后两个交点；

   所述壳体是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，空心圆环的柱面E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上；整个壳体关于球台中心O4对称；

所述垫块是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体空心圆环的柱面E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块的厚度与叶片厚度相同；垫块形状为轴对称。

高压油从配油锥（5）的点D3至G3的进油面输入，低压油从配油锥（5）的点D3至E3的排油面输出，液压马达输出力矩至负载。

    本发明的有益效果是：

1）所有密封处均为面密封；

2）体积小，扭矩大，效率高；

3）比功率大；

4）结构紧凑，加工相对容易；

5）成本较低，寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的叶片形状示意图

图2是图1的左视图；

图3是本发明的密封条结构示意图；

图4是图3中Q1向示意图；

图5是本发明的转子结构示意图；

图6是图5的W-W剖视图；

图7是图5的T-T剖视图；

图8是本发明的配油锥结构示意图；

图9是图8的P向示意图

图10是本发明的壳体结构示意图；

图11是壳体的剖视图；

图12是图11的M-M剖视图；

图13是本发明的整体结构示意图；

图14是图13的K向示意图；

图15是图13的N-N剖视图；

图16是本发明的运行原理示意图；

图17是图13的U-U剖视图；

图18是本发明的工作过程原理示意图；

图19是图16的V-V剖视图；

图20是本发明的工作过程原理示意图；

图中：壳体1、转子2、叶片3、密封条4、配油锥5、垫块6。

具体实施方式

如图16所示，本发明球形叶片式液压马达包括壳体1、转子2、两个叶片3、两个密封条4、两个配油锥5和两个垫块6。转子2位于中心，壳体1位于外部，两个配油锥5分别位于转子2两端空心锥形面内，两个叶片3分别位于转子2的两侧，并安放在壳体1对角的的空心圆环（即导向槽）内，与转子2成一个角度，该角度的正切为壳体1高度与壳体1底圆直径之比。叶片3的一个平面与配油锥5的圆台侧面相贴合，密封条4位于转子2和叶片3之间，其平面一侧与转子2的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片3的柱面E1贴合，垫块6位于壳体1对角的的空心圆环内，正好填满由叶片3、转子2和密封条4形成的空缺。

图1和图2所示为本发明的叶片3的形状。叶片3由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成，其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体1的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点。两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1。两平行平面A1和B1的距离为叶片3厚度，叶片3厚度与图11壳体1的空心圆环宽度相等。O1K1的长度为图6转子2厚度的一半和密封条的高度之和。

图3和图4所示为本发明的密封条4的形状。如图4所示，密封条4上侧是一中心为球心O1、半径与叶片3柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为图6转子2厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与图5转子2柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与图11壳体1球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，宽度（即平面H1和I1的距离）与叶片3的厚度相等。叶片3和密封条4均为轴对称。

图5、图6和图7所示为本发明的转子2的形状。转子2当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底为B2，上底与平板相接处是中心为O2半径与密封条4中间G1半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，A2和B2是平行的圆平面，I2和J2是平行的平板平面，E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子2厚度，K2M2的直线段长度为转子2的宽度，整个转子2不仅关于中心O2对称，也是轴对称。

图8和图9所示为本发明的配油锥5的形状。配油锥5是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子2阴圆台的上下两底面的半径相等，高度也与转子2阴圆台的高度相等，两配油锥5的空间位置以如下而定：保证装配好后两配油锥5圆台侧面分别和相应的壳体1的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排油面，点D3至G3的锥面为进油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点，点E3和点G3的位置是当转子2由图5所示纸面位置转到如图16所示的垂直于纸面位置时，转子2左侧平面与底圆的前后两个交点。

图10、图11和图12所示为本发明的壳体1的形状。壳体1是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子2的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子2左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体1球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上，空心圆环平行的两平面C4和D4的空间位置以如下而定：保证装配好后C4和D4两平面与两配油锥5圆台侧面分别贴合。整个壳体1关于球台中心O4对称。

图15中示出了垫块6的形状。垫块6是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体1空心圆环E4外径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体1球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片3底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块6的厚度与叶片3厚度相同。垫块6形状为轴对称。

如图16所示，本发明球型叶片式液压马达装配好后，各部件的中心O1、O2、O4重合。

本发明的运行工作原理如下：

    如图18 ，在液压马达的一端，转子2，叶片3，密封条4，配油锥5和壳体1将油腔分割成三个各自独立的密封腔Q1，Q2和Q3。在转子2的一端，当转子2处于进油开始位置（如 图13或7a）时，高压油从配油锥的进油面进入油腔Q1，如图18，这时油腔Q3已经充满了高压油，而油腔Q2则为低压油，三个油腔形成的压差，在转子上产生扭矩，使转子逆时针旋转，继而推动叶片逆时针旋转。当转子逆时针旋转时，油腔Q2里的低压油通过配油锥的排油面排出。当高压油继续从配油锥的进油面进入油腔Q1时，转子继续逆时针旋转。当转子转到图19位置，并继续逆时针旋转时，油腔Q3从高压进油腔继而变成低压排油腔，而高压油则继续进入油腔Q1，油腔Q2仍为低压排油腔。油压差产生的扭矩继续推动转子逆时针旋转，如图20。这时Q1为高压进油腔，Q2和Q3为低压排油腔。当转子逆时针转动图17位置时，排油腔Q2里的低压油排尽，而Q1仍为高压进油腔，Q3仍为低压排油腔，这时高压油又从配油锥的进油面进入新的高压进油腔，推动转子继续逆时针旋转。当转子旋转到图19位置时，油腔Q1从高压进油腔继而变成低压排油腔，这时Q3仍为低压排油腔，而高压油继续进入新的高压进油腔，推动转子继续逆时针旋转。如此周而复始，推动转子不断逆时针旋转。在液压马达的另一端，情况也和这一端完全相同。

与发明人之前的专利申请（专利申请号为200810162985.2）相比，密封条由四条变为两条，与一个叶片相配的密封条由左右分开的两条变为一整条，这样不仅简化了结构，而且提高了密封效果和可靠性。同时，转子中间由球面变为准圆台，使转子中间体积更小，空间更大。从而使输出扭矩和比功率大幅度增加。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种球形叶片式液压马达，其特征在于，它包括壳体（1）、转子（2）、两个叶片（3）、两个密封条（4）、两个配油锥（5）和两个垫块（6）；转子（2）位于壳体（1）中心，壳体（1）位于外部，两个配油锥（5）分别位于转子（2）两端空心锥形面内，两个叶片（3）分别位于转子（2）的两侧，并安放在壳体（1）对角的空心圆环即导向槽内，与转子（2）成一个角度，该角度的正切为壳体（1）高度与壳体（1）底圆直径之比；叶片（3）的一个平面与配油锥（5）的圆台侧面相贴合，密封条（4）位于转子（2）和叶片（3）之间，其平面一侧与转子（2）的一个平面贴合，柱面一侧则与叶片（3）的柱面E1贴合，垫块（6）位于壳体（1）对角的空心圆环内，正好填满由叶片（3）、转子（2）和密封条（4）形成的空缺；

    所述叶片（3）由两个平面A1、B1和两个柱面C1、E1围合而成；其中，柱面C1是中心为球心O1、半径与壳体（1）的空心圆环的柱面E4的半径相同的柱面，柱面E1是中心为球心O1、半径为O1K1的柱面，点K1为过球心O1的垂直对称轴与柱面E1的交点；两个平面A1和B1平行，连接柱面C1和E1；两平行平面A1和B1的距离为叶片（3）的厚度，叶片（3）的厚度与壳体（1）的空心圆环宽度相等；O1K1的长度为转子（2）厚度的一半与密封条的高度之和； 

所述密封条（4）上侧是一中心为球心O1、半径与叶片（3）的柱面E1半径相等的柱面，下侧是一平面，球心O1与该下侧平面的垂直距离为转子（2）厚度的一半，柱面G1是中心为O1、半径与转子（2）的柱面P2半径相等的柱面，球面F1是球心为O1、半径与壳体（1）的球面F4半径相等的球面，平面H1和I1平行，平面H1和I1的距离为密封条（4）的宽度，密封条（4）的宽度与叶片（3）的厚度相等；叶片（3）和密封条（4）均为轴对称；

所述转子（2）当中是一块平板，平板中间两腰处是两个完全相同的准圆台，其中一个准圆台下底面为面B2，上底面与平板相接处是中心为O2、半径与密封条（4）中间柱面G1的半径相同的阴圆柱面P2，准圆台锥角与阴圆台H2的锥角相同，两个准圆台的下底面A2和B2是平行的圆平面，平板的两个平面I2和J2平行，球面E2和F2是球心为O2的左右外侧大球面，G2和H2是两相同的阴圆台部分侧面，其中一个阴圆台上下两底分别是圆平面B2和以K2L2为直径的圆面，两平行平面I2和J2的距离为转子（2）的厚度，K2M2的直线段长度为转子（2）的宽度，K2为球面E2的正投影与阴圆台H2的正投影的交点，M2为球面E2的正投影与阴圆台G2的正投影的交点，L2为球面F2的正投影与阴圆台H2的正投影的交点；整个转子（2）不仅关于中心O2对称，也是轴对称；

所述配油锥（5）是一圆台，顶面A3和底面B3的半径分别和转子（2）阴圆台上下两底面的半径相等，高度也与转子（2）阴圆台的高度相等，两配油锥（5）的空间位置以如下而定：保证装配好后，两配油锥（5）圆台侧面分别和相应的壳体（1）的空心圆环相应的平行平面C4或D4相贴合，点D3至E3的锥面为排油面，点D3至G3的锥面为进油面，点D3为过圆心的水平轴与底面B3的交点；点E3和点G3的位置是当转子（2）转到垂直于纸面位置时，转子（2）左侧平面与底圆的前后两个交点；

所述壳体（1）是两头平行截掉两个球冠的腰鼓形球面，厚度与转子（2）的宽度K2M2相等，顶面A4和底面B4是两个半径相等的平行的圆平面，球面F4是以O4为球心，半径与转子（2）左右外侧大球面E2和F2的半径相等的球面，壳体（1）球面的对角是一空心圆环，空心圆环的两个侧面C4和D4是平行的平面圆环，空心圆环的柱面E4是中心轴通过O4的柱面，位于壳体的对角线上；整个壳体（1）关于球心O4对称；

所述球心O1、球心O2、球心O4均与壳体（1）中心重合；

所述垫块（6）是一段圆环，其外侧面A5是半径与壳体（1）空心圆环的柱面E4外侧面的半径相等的柱面，内侧面B5是半径与壳体（1）球面F4半径相等的球面，两腰部C5和D5是半径与叶片（3）底面柱面E1的半径相等的柱面，垫块（6）除外侧面A5、内侧面B5、两腰部C5和D5之外的两个面之间的距离为垫块（6）的厚度，垫块（6）的厚度与叶片（3）厚度相同；垫块（6）形状为轴对称；

高压油从配油锥（5）的点D3至G3的进油面输入，低压油从配油锥（5）的点D3至E3的排油面输出，液压马达输出力矩至负载。