CN103615353A - 柱塞摆缸液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞摆缸液压马达，其特征在于：在外壳内沿着偏心轴的径向圆周方向上放射状地设置有奇数个活塞-油缸组件，各活塞-油缸组件包括有滑动在中空油缸的内腔中的中空活塞和放置在油缸内腔中的弹簧，各油缸由保持环约束在偏心轴上，且油缸与偏心轴的相对接触面、活塞与缸盖的相对接触面均设计成球面，弹簧的两端分别与活塞和油缸相抵，使油缸与偏心轴的相对球面、活塞与缸盖的相对球面均相紧贴。本发明油缸内的高压油产生的压力直接作用在缸盖和偏心轴的相对球面上，活塞和油缸能够实现自行对中，不会产生径向力。故能降低液压马达的磨损，能提高液压马达的机械效率和容积效率。尤其是缸数提高到十一个，还大大提高了液压马达的排量和扭矩。

Description

柱塞摆缸液压马达

技术领域

本发明涉及一种液压马达，特别是涉及一种柱塞式摆缸液压马达。

背景技术

目前，液压马达已广泛应用于各种工程领域中，并且随着技术的发展，对低速、高扭矩、大排量的液压马达的需求则日益增多。而迄今为止，低速、高扭矩、大排量的液压马达多采用连杆式液压马达，如中国专利授权公告号为CN202789314U的《一种液压马达》所披露的连杆式单作用18柱塞缸的双列径向马达。也有多作用内曲线马达。但前者液压马达的轮廓尺寸大，压力和流量脉动大。后者则具有结构复杂、工作部分接触应力大、侧向力大、寿命短且加工成本高的缺陷，另一方面，由于内曲线马达工作时，需背压作用，从而降低了工作效率。

尤其是连杆式液压马达中采用柱塞-连杆组件的结构，具有连杆与曲轴的结合面大，不易加工的弊端，并且工作过程中容易导致该结合面间的泄漏，进而会导致磨擦副之间的作用力过大，容易磨损，使用寿命短。同时连杆摆动时，柱塞缸与柱塞之间存在不稳定的倾侧力，极易产生磨损，最终使容积效率和机械效率降低，并影响低速时的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用寿命长、效率高、低速稳定性好的柱塞式摆缸液压马达。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种柱塞摆缸液压马达，包括有由壳体和设置在壳体前、后端面上的前、后端盖组成的外壳、设置在该外壳周面上的缸盖、通过一组滚子轴承支撑在外壳内的偏心轴以及设置在后端盖上的配油机构，其特征在于：在所述外壳内沿着偏心轴的径向圆周方向上放射状地设置有奇数个活塞-油缸组件，各所述活塞-油缸组件包括有滑动在中空油缸的内腔中的中空活塞和放置在油缸内腔中的弹簧，各油缸由保持环约束在所述的偏心轴上，且所述油缸与偏心轴的相对接触面、活塞与缸盖的相对接触面均设计成球面，所述弹簧的两端分别与活塞和油缸相抵，使所述油缸与偏心轴的相对球面、活塞与缸盖的相对球面均相紧贴，同时在所述缸盖、壳体和后端盖内开设有与所述活塞-油缸组件的数量相匹配的用来供所述配油机构为所述各油缸内腔配油的多个油路。

作为改进，所述活塞-油缸组件的个数为十一个，相对应的，所述油路也有十一个。一般液压马达的缸数为五个或者七个，本发明将缸数提高到了十一个，大大提高了液压马达的排量和扭矩，同时，由于活塞-油缸组件数量越多，流量和压力波动减小，马达工作时的稳定性越好，将活塞-油缸组件数量增加到十一个，这对减小马达压力脉动和流量波动起着积极的作用。

再改进，所述偏心轴的球面上开有凹槽，在该凹槽内喷涂填充有钼料，并在该球面上喷置有钼层。由于一方面偏心轴的球面面积较大，另一方面喷涂属于填充工艺，需要把融化的金属散射到喷涂表面，通过设置凹槽，不仅可以减少喷涂材料用量，而且凹槽的内壁起到遮挡喷涂材料，增大喷涂材料接触面积，增强了喷涂材料的固化作用。

优选的是，所述凹槽的深度为0.28mm～0.32mm，较佳的是0.30mm。

所述的钼层是由先喷涂0.48～0.52mm厚的涂层，再通过对所述涂层进行磨削得到。通过磨削处理，提高了球面的表面粗糙度。

所述钼层的厚度优先选用0.23～0.27mm，更优选的厚度为0.25mm。

再改进，所述配油机构包括安装在所述后端盖外侧上的后盖和位于该后盖内的配油盘，所述的配油盘通过一传动轴与所述偏心轴相连接，并且所述配油盘在相对于后盖的接触面上开有分别位于配油盘上的油口两旁的环形槽，在该环形槽内嵌置有密封所述油口的旋转密封件，所述的后盖在对应该旋转密封件的端面上、所述的后端盖、后盖在对应所述配油盘的接触面上均喷置有钼镀层。通过设置旋转密封件以及进行镀钼处理，减少了配油系统中各摩擦副表面的摩擦阻力和液压油的泄露量。

再改进，所述传动轴一端具有凸缘，所述偏心轴的端面上开有供该传动轴的凸缘伸入的盲孔，该凸缘通过定位销与所述偏心轴相固定，同时在所述盲孔的内壁上设有卡环，所述传动轴上套有波形弹簧，该波形弹簧的两端面分别抵在所述传动轴的凸缘和卡环上。在偏心轴与传动轴之间采用此结构进行连接，使得配油盘与偏心轴实现同步转动，保证了各活塞-油缸组件配油的充分、及时。

与现有技术相比，本发明的优点在于：活塞-油缸组件中活塞在油缸内可以来回伸缩，活塞、油缸以及与它们接触的缸盖和偏心轴构成了密闭容腔，另外，将油缸与偏心轴的相对接触面、活塞与缸盖的相对接触面均设计成球面，使得活塞与缸盖、油缸与偏心轴之间构成球面副，这样，油缸内的高压油产生的压力直接作用在缸盖和偏心轴的相对球面上，在偏心轴旋转时，活塞和油缸能够自行对中，并且不会产生径向力，当活塞和油缸在静压平衡状态时，液压马达处于低摩擦状态运转，因油缸内的压力不通过任何机械连接件传动，从而降低了液压马达的磨损，能有效提高液压马达的机械效率和容积效率，保证了低速性能的稳定。

附图说明

图1是本发明中柱塞摆缸液压马达的剖视图；

图2是本发明中柱塞摆缸液压马达的结构示意图；

图3是图2中柱塞摆缸液压马达的立体结构示意图；

图4是本发明中配油机构的结构示意图；

图5是图4仰视图；

图6是图5中C-C向的剖视图；

图7是图4中配油盘的结构示意图；

图8是图4中后盖的结构示意图；

图9是图2中后端盖的结构示意图；

图10是图9中D-D向的剖视图；

图11是图10中E处的局部放大图；

图12是图1中偏心轴的结构示意图；

图13是图12中偏心轴的主视图；

图14是图13中F处的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1-14所示，本发明的柱塞摆缸液压马达，包括有由壳体2和设置在壳体2前端面、后端面上的前端盖11、后端盖5组成的外壳、设置在该外壳周面上的缸盖4、通过一组轴承支撑在外壳内的偏心轴1以及设置在后端盖5上的配油机构，在外壳内沿着偏心轴1的径向圆周方向上放射状地设置有十一个上述缸盖4，各缸盖4内设置有活塞-油缸组件3，各活塞-油缸组件3包括有滑动在中空油缸33的内腔中的中空活塞31和放置在油缸33内腔中的弹簧32，各油缸33由保持环14约束在偏心轴1上，且油缸33与偏心轴1的相对接触面、活塞31与缸盖4的相对接触面均设计成球面，弹簧32的两端分别与活塞31和油缸33相抵，使油缸33与偏心轴1的相对球面、活塞31与缸盖4的相对球面均相紧贴，从而形成了十一个活塞能够来回伸缩的密闭容腔12，同时在各缸盖4的球面上设置有与密闭容腔12相通的迂回腔42以及在各缸盖4内开设有与该迂回腔42相通的十一个第一油路41，在壳体2内开设有与该第一油路41相通的十一个第二油路21，在后端盖5内开设有与该第二油路21相通的十一个第三油路51。

该偏心轴1材料采用高强度度合金钢（42CrMo）锻造而成，偏心轴1的球面进行喷钼处理。采用钼为喷涂材料的主要原因在于，钼在所有的金属中，其摩擦系数是最低的，在喷涂过程中，可以随喷涂的工艺获得所需的硬度，当接触表面需要采用摩擦副时，对接触表面进行喷钼处理，可以提高其耐磨性能，延长摩擦副的使用寿命，同时减小相配合构件之间的磨损。另外，钼喷涂工艺还可以使得喷涂表面出现很多微小小孔，我们把小孔面积大小与整个喷涂表面积的比值称为孔隙率，而经过喷钼处理的表面形成的很多微小小孔可以储存液压油，使得相互接触的摩擦表面更加光滑，摩擦副运动更加顺畅，同时还可以对摩擦产生的发热进行冷却。

具体的喷钼工艺包括：首先，对在偏心轴1的球面上，数控车削出一定深度的环形凹槽101，开凹槽101的主要原因在于，由于一方面偏心轴1的球面面积较大，另一方面喷涂属于填充工艺，需要把融化的金属散射到喷涂表面，通过设置凹槽101，不仅可以减少喷涂材料用量，而且凹槽101的内壁起到遮挡喷涂材料，增大喷涂材料接触面积，增强了喷涂材料的固化作用，其中，凹槽101深度不能太深，因为凹槽101深度太深，则经喷涂后，涂层很厚易造成涂层粘结效果不佳，出现涂层脱开现象；凹槽101深度不能太浅，因为凹槽101深度太浅，则经喷涂后，涂层太薄造成涂层硬度不高和孔隙率不好，而硬度不高，导致涂层很快磨损，孔隙率不好，则涂层里面就很难储油，就会增大涂层接触面的摩擦系数，故凹槽101深度优选选用0.28mm～0.32mm，最佳为0.3mm。其次，对偏心轴1球面进行喷钼处理，喷涂钼层的厚度为0.5mm。最后，由于喷涂后球面的表面粗糙度达不到要求，一般要求其表面粗糙度为0.8，需要对球面进行磨削处理，优先保留钼层厚度为0.23～0.27mm，更优选的厚度为0.25mm。通过对球面进行喷钼处理，增强了偏心轴1球面的耐磨性，防腐性、抗高温性、抗氧化性，同时使得偏心轴1的球面具有良好润滑性，大大减少油缸33与偏心轴1之间的摩擦，延长了偏心轴1的使用寿命。

该配油机构包括安装在后端盖5外侧上的后盖6和位于该后盖6内的配油盘7，配油盘7通过一传动轴8与偏心轴1相连接，并且配油盘7在相对于后盖6的接触面上开有分别位于配油盘7上的油口两旁的环形槽，在该环形槽内嵌置有密封所述油口的旋转密封件13，为了减少配油机构中各个摩擦副表面的摩擦阻力和泄露量，对后盖6在对应该旋转密封件13的端面上、后盖6在对应配油盘7的接触面上、后端盖5在对应配油盘7的接触面上均喷置有钼镀层，然后进行磨削抛光处理。为了提高旋转密封件13的耐磨性能，降低其摩擦系数，旋转密封件13由聚四氟乙烯和碳纤维合成的材料进行压制而成。其中，后盖6上开设有通外来液压油的A腔和B腔，在后盖6内开设有分别于该A腔和B腔相连通的A1流道和B1流道；在配油盘7的上端面上开设有与该A1流道和B1流道相连通的A2圆形槽和B2圆形槽，在配油盘7的下端面上开设有与A2圆形槽和B2圆形槽相连通的A3腰形槽和B3腰形槽。

该传动轴8一端具有凸缘，偏心轴1的端面上开有供该传动轴8的凸缘伸入的盲孔，该凸缘通过定位销10与偏心轴1相固定，同时在盲孔的内壁上设有卡环9，传动轴8上套有波形弹簧，该波形弹簧的两端面分别抵在传动轴8的凸缘和卡环9上。这样配油盘7与偏心轴1转动一致，保证了各活塞-油缸组件3配油的充分、及时。

另外，支撑偏心轴1的一组轴承选用调心滚子轴承，利用调心滚子轴承的自动调心功能，保证偏心轴1在径向和轴向受力，这样使得液压马达在输出转速和扭矩时候，更加顺畅，提高了效率，延长了使用寿命。

本发明的柱塞摆缸液压马达的工作原理为：当后盖6上的A腔通高压油，B腔回油时，高压油通过后盖6上的A1流道，经配油盘7内的A2圆形槽和的A3腰形槽，到达后端盖5的第三油路51，经壳体2内的第二油路21和端盖4内的第一油路41，进入活塞-油缸组件3形成的密封容腔12，使得油缸33和活塞31密封液的液压柱随着偏心轴1转动后伸长；在偏心轴1转动180度后，油缸33和活塞31密封液的液压柱随着偏心轴1转动后收缩，液压油依次进缸盖4上的第一油路41、壳体2内的第二油路21和后端盖5内的第三油路51回流，再依次经配油盘7内的B3腰形槽和B2圆形槽，通过后盖6上的B1流道，到达后盖6上的B腔，这样完成一个周期的运转油路走向。如果调换后盖6的A腔和B腔的进出油口，则马达运转方式相反。

就这样，配油盘7上方的A腔和B腔依次周期性与缸盖4、壳体2和后端盖5内开设的十一个油路相通，偏心轴1带动配油盘7旋转一周，能够让十一个密闭容腔12各自实现进高压油一次，出低压油一次，这样十一个活塞-油缸组件3中有五个或六个密封容腔12周期性地通过配油机构分别与进油口、回油口相连通。当A腔通高压油和B腔回油时，偏心轴1正转输出转速和扭矩；当A腔通回油和B腔通高压油时，偏心轴1反转输出转速和扭矩。

当在压力油的作用下，在偏心轴1旋转时，活塞31和油缸33能够自行对中，并且不会产生径向力，当活塞31和油缸33在静压平衡状态时，液压马达处于低摩擦状态运转，因油缸33内的压力不通过任何机械连接件传动，从而降低了液压马达的磨损，能有效提高液压马达的机械效率和容积效率，保证了低速性能的稳定。此外，由于本发明的柱塞摆缸液压马达取消了连接的部件，使得活塞-油缸组件3中活塞31仅能线性伸缩，因此作用力没有横向分量，这意味着运动部件没有椭圆磨损，油缸33的连接处也没有侧向力，其次本发明的柱塞摆缸液压马达的壳体结构对于液压马达重量的减少与外形尺寸的优化具有重要的意义，特别是相对于相同排量的传统液压马达来说，具有明显优势，使得扭矩输出即使在低速下也是相当平稳，即使在负载下液压马达也表现出高性能的启动特性。

Claims (10)

1.一种柱塞摆缸液压马达，包括有由壳体和设置在壳体前、后端面上的前、后端盖组成的外壳、设置在该外壳周面上的缸盖、通过一组滚子轴承支撑在外壳内的偏心轴以及设置在后端盖上的配油机构，其特征在于：在所述外壳内沿着偏心轴的径向圆周方向上放射状地设置有奇数个活塞-油缸组件，各所述活塞-油缸组件包括有滑动在中空油缸的内腔中的中空活塞和放置在油缸内腔中的弹簧，各油缸由保持环约束在所述的偏心轴上，且所述油缸与偏心轴的相对接触面、活塞与缸盖的相对接触面均设计成球面，所述弹簧的两端分别与活塞和油缸相抵，使所述油缸与偏心轴的相对球面、活塞与缸盖的相对球面均相紧贴，同时在所述缸盖、壳体和后端盖内开设有与所述活塞-油缸组件的数量相匹配的用来供所述配油机构为所述各油缸内腔配油的多个油路。

2.根据权利要求1所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述活塞-油缸组件的个数为十一个，相对应的，所述油路也有十一个。

3.根据权利要求1或2所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述偏心轴的球面上开有凹槽，在该凹槽内喷涂填充有钼料，并在该球面上喷置有钼层。

4.根据权利要求3所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述凹槽的深度为0.28mm～0.32mm。

5.根据权利要求4所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述凹槽的深度为0.30mm。

6.根据权利要求3所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述的钼层是由先喷涂0.48～0.52mm厚的涂层，再通过对所述涂层进行磨削得到。

7.根据权利要求3所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述钼层的厚度为0.23～0.27mm。

8.根据权利要求7所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述钼层的厚度为0.25mm。

9.根据权利要求3所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述配油机构包括安装在所述后端盖外侧上的后盖和位于该后盖内的配油盘，所述的配油盘通过一传动轴与所述偏心轴相连接，并且所述配油盘在相对于后盖的接触面上开有分别位于配油盘上的油口两旁的环形槽，在该环形槽内嵌置有密封所述油口的旋转密封件，所述的后盖在对应该旋转密封件的端面上、所述后端盖、后盖在对应所述配油盘的接触面上均喷置有钼镀层。

10.根据权利要求9所述的柱塞摆缸液压马达，其特征在于：所述传动轴一端具有凸缘，所述偏心轴的端面上开有供该传动轴的凸缘伸入的盲孔，该凸缘通过定位销与所述偏心轴相固定，同时在所述盲孔的内壁上设有卡环，所述传动轴上套有波形弹簧，该波形弹簧的两端面分别抵在所述传动轴的凸缘和卡环上。

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