CN104329217B - 伸缩摆缸式液压马达及其偏心球面的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伸缩摆缸式液压马达及偏心球面的加工方法，包括壳体、前盖、偏心轴、油缸、活塞、缸盖、调心滚子轴承、弹簧、弹簧座，传动轴、配油机构等；缸盖与偏心轴均设置一球面，缸盖球面与偏心轴球面间均设置一组油缸活塞组件，活塞、油缸上下端分别设置一球面，通过设置于油缸活塞内部的弹簧将油缸、活塞分别压紧于偏心轴球面与缸盖球面，从而使油缸活塞自行调整位置，对液压油进行有效的密封；偏心球面依次通过调质，粗车，中频淬火，粗磨，半精磨，抛光工艺，构成宏观平整、微观带凹空的球面；本发明去掉了现有技术中的保持环，弹簧盖，挂杆环等结构，提高了马达机械效率，降低了马达故障率与制造成本。

Description

伸缩摆缸式液压马达及其偏心球面的加工方法

技术领域

本发明涉及液压元件领域，具体指一种伸缩摆缸式液压马达及其偏心球面的加工方法。

背景技术

低速大扭矩液压马达因其具有能量密度高，低速稳定性好，可无级变速等优点，广泛应用于塑料机械，船舶机械，矿山机械等领域。

图1是市场上技术较为先进的伸缩摆缸式液压马达，包括两个卡于油缸2沟槽2001上的保持环1001，1002，油缸2，活塞3，弹簧4，弹簧盖5，弹性挡圈6，挂杆环7，挂杆8，锁紧螺母9，弹簧座10；该伸缩摆缸式液压马达结构复杂，零件沉余（多余）。

另外，上述液压马达其偏心轴11的偏心球面1101依次通过调质，粗车，中频淬火，粗磨，精磨获得，虽表面光洁度理想，但其微形貌仍存在大量尖峰，零件之间仅仅通过尖峰接触，如图11所示，大大减少接触面积，抗磨损性能欠佳。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的不足，而提供一种本发明提供一种结构简单，效率高，可靠性好的伸缩摆缸式液压马达及其偏心球面的加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种的伸缩摆缸式液压马达，包括壳体，壳体前后端安装有前盖和后盖，壳体内通过前盖内的前轴承和壳体内的后轴承转动连接有偏心轴，偏心轴的输出端延伸出前盖，偏心轴的偏心轮上设有偏心球面，壳体上沿偏心轴的径向圆周方向安装有奇数个缸盖，壳体内对应每个缸盖与偏心球面之间安装有活塞缸组件，后盖内安装有配油机构，所述活塞缸组件包括缸体，缸体内滑动套接有活塞，活塞内构成空腔，空腔与配配油机构连通，使配油机构将高压油导入空腔内，其特征是；

对应活塞凸部靠近外侧设有活塞球面凸块，活塞球面凸块由外至内设有活塞过渡平面和活塞球面，活塞球面与缸盖球面构成球面接触；

靠近偏心球面的缸体设有缸体凸部，缸体凸部内侧的空腔内设有缸体承台，缸体凸部外侧设有由外至内设有缸体过渡平面和缸体球面，缸体球面与偏心球面构成球面接触；

空腔内安装有弹簧，弹簧一端与活塞承台弹性相抵，使活塞球面与缸盖球面紧贴，弹簧另一端通过弹簧座与缸体承台相抵，使缸体球面与偏心球面弹性相抵。

工作时，高压油由管路导入空腔，与弹簧共同作用，将缸体和活塞分别压紧于偏心球面和缸盖球面上，对系统高压油进行有效的密封。

偏心轴与前盖上的前轴承（调心滚子轴承）转动连接，使偏心球面定位于马达中间位置，且偏心球面球心与奇数个缸盖球面球心处于同一平面；

缸体和活塞分别与偏心球面和缸盖球面接触，自行定位，并分别沿缸盖与偏心球面球心连线作伸缩摇摆运动，即工作时活塞球面可以沿缸盖摇摆运动，缸体球面与偏心球面作摇摆运动。

所述缸体仅通过弹簧与高压油的作用压紧于偏心球面，无任何外在约束机构和沉余零件，节省成本、机械效率高，故障源小，减轻马达重量。

本发明还可以采用以下技术措施解决：

靠近外侧的缸体球面设有与偏心球面接触的缸体球面A段，缸体球面A段占缸体球面面积的1/2~2/3；较佳的是3/5。

缸体球面球径比偏心球面球径小0.2~0.4mm；较佳的是0.3mm。

缸体球面与偏心球面组成的圆环形接触面外边缘处的切线延长线与缸体过渡平面的延长线之间构成夹角m，m的角度为28°～33°，较佳的是30°。

缸体球面A段的最外端在水平面上投影所得之圆的直径D1比缸体与活塞之间的配合面在水平面上投影所得之圆的直径D2大0.5～1mm。

靠近外侧的活塞球面设有与缸盖球面接触的活塞球面B段，活塞球面B段占活塞球面面积的3/5～3/4。

活塞球面球径比缸盖球面球径小0.1～0.3mm；较佳的是0.2mm。

活塞球面与缸盖球面组成的圆环形接触面的外边缘处切线延长线与活塞过渡平面的延长线之间构成夹角n，夹角n的角度为28°～33°，较佳的是30°。

伸缩摆缸式液压马达中偏心球面的加工方法，其特征是，所述偏心球面依次通过调质，粗车，中频淬火，粗磨，半精磨，抛光工艺，构成宏观平整、微观带凹空的球面。

所述偏心球面依次按顺序通过调质，粗车，中频淬火后，在磨床上先后经过粗磨和半精磨工艺，获得光洁度Ra0.6～Ra0.8的表面，再经过抛光工艺，将表面波峰尖锐部分去除，构成宏观平整，微观带凹空的球面，有利于存储润滑油，提高球面耐磨性。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的优点在于取消了保持环，弹簧挡圈，挂杆环等沉余机构；另外缸体和活塞组合通过弹簧与高压油作用压紧于偏心球面与缸盖球面，且在偏心球面与缸盖球面反作用力下进行自动优化调整定位，使缸体、活塞沿缸盖球面球心与偏心球面球心连线伸缩运动，从而不产生侧向分力，避免了两者的偏磨，有效的提升了马达容积效率；缸体、活塞组合采用双球面定位结构，其位置完全通过缸体球面、活塞球面、缸盖球面以及偏心球面所调整，取消了现有技术中外部约束机构，避免了工作时因双重约束导致的损坏现象，结构得到简化，有效的降低的马达故障率与制造成本；偏心球面通过工艺优化，获得具有存储润滑油功能的表面，提高耐磨性。

附图说明

图1是现有技术液压马达的纵向剖视图。

图2是本发明液压马达的纵向剖视图。

图3是本发明液压马达的横向剖视图。

图4是本发明液压马达的结构示意图。

图5是本发明液压马达的油缸活塞组工作示意图。

图6是本发明液压马达的油缸与偏心轴示意图。

图7是本明液压马达的活塞与缸盖示意图。

图8是本发明图6中e处的局部放大图。

图9是本发明图7中f处的局部放大图。

图10是本发明缸体球面及圆柱面尺寸示意图。

图11是现有技术的偏心球面加工后表面形貌示意图。

图12是本发明偏心球面抛光加工后表面形貌示意图。

图13使本是发明中缸体凸部的局部放大图。

图14使本是发明中活塞球面凸块的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图2至图10，以及图12至图14所示，一种的伸缩摆缸式液压马达，包括壳体1，壳体1前后端安装有前盖2和后盖3，壳体1内通过前盖2内的前轴承201和壳体1内的后轴承301转动连接有偏心轴4，偏心轴4的输出端401延伸出前盖2，偏心轴4的偏心轮402上设有偏心球面402-1，壳体1上沿偏心轴4的径向圆周方向安装有奇数个缸盖5，壳体1内对应每个缸盖5与偏心球面402-1之间安装有活塞缸组件，后盖3内安装有配油机构6，所述活塞缸组件包括缸体7，缸体7内滑动套接有活塞8，活塞8内构成空腔9，空腔9与配配油机构6连通，使配油机构6将高压油导入空腔9内，其特征是；

靠近缸盖5内侧的活塞8设有活塞凸部801，活塞凸部801内侧的空腔9内设有活塞承台802，缸盖5内侧设有缸盖球面501，对应活塞凸部801靠近外侧设有活塞球面凸块804，活塞球面凸块804由外至内设有活塞过渡平面805和活塞球面803，活塞球面803与缸盖球面501构成球面接触；

靠近偏心球面402-1的缸体7设有缸体凸部701，缸体凸部701内侧的空腔9内设有缸体承台702，缸体凸部701外侧设有由外至内设有缸体过渡平面704和缸体球面703，缸体球面703与偏心球面402-1构成球面接触；

空腔9内安装有弹簧10，弹簧10一端与活塞承台802弹性相抵，使活塞球面803与缸盖球面501紧贴，弹簧10另一端通过弹簧座11与缸体承台702相抵，使缸体球面703与偏心球面402-1弹性相抵。

工作时，高压油由管路12导入空腔9，与弹簧10共同作用，将缸体7和活塞8分别压紧于偏心球面402-1和缸盖球面501上，对系统高压油进行有效的密封。

偏心轴4与前盖2上的前轴承201（调心滚子轴承）转动连接，使偏心球面402-1定位于马达中间位置，且偏心球面402-1球心与奇数个缸盖球面501球心处于同一平面；

缸体7和活塞8分别与偏心球面402-1和缸盖球面501接触，自行定位，并分别沿缸盖5与偏心球面402-1球心连线作伸缩摇摆运动，即工作时活塞球面803可以沿缸盖5摇摆运动，缸体球面703与偏心球面402-1作摇摆运动。

所述缸体7仅通过弹10簧与高压油的作用压紧于偏心球面402-1，无任何外在约束机构和沉余零件，节省成本、机械效率高，故障源小，减轻马达重量。

活塞缸组件上下端面设置为球面，且球径大小分别与偏心轮402和缸盖5上设置的球面球径大小一致。

偏心轴4的偏心轮402上设置偏心球面402-1，偏心球面402-1经过调质，粗车，中频淬火，粗磨，半精磨，抛光加工而成，且偏心轮402两侧的偏心轴4上各设置一轴肩403，通过设置于壳体1与前盖2和后盖3上的前轴承201、后轴承202（调心滚子轴承）将偏心轮402定位于马达中间位置，所有缸盖5内侧所设置的缸盖球面501球心与偏心轴4所设置的偏心球面402-1球心均处于同一平面上，保证处于两者间的缸体7和活塞8在工作中的轴向稳定性，另外还可以使马达承受一定的轴向力。

当马达工作时，缸体7和活塞8将在高压油的作用下分别紧密压紧偏心球面402-1和缸盖球面501作为最终定位，该结构无论是径向位置还是轴向位置，均由处于空腔9的弹簧10跟高压油压紧，并通过双球面结构调整，使其位置可达到设计所最优化的位置，取消了外部的约束机构，避免了工作中因双重约束导致的零件卡死而损害等问题，马达结构得到较大的简化，有效的降低了马达加工成本与故障率，提升了马达的稳定性。

缸体7与偏心轮402接触位置设计为与偏心球面402-1球径大小一致的球面结构（缸体球面703），缸体球面703经过精密磨削而成，缸体7通过弹簧10将其初始压紧于偏心球面402-1上，工作中高压油将压紧缸体，使其压紧于偏心球面402-1，对偏心球面402-1产生一作用力，在偏心球面402-1的反作用力下，缸体7将自行调整位置，使其缸体球面703与偏心球面402-1完全压紧贴合。

活塞球面803与缸盖球面501之间的接触和工作原理与缸体7与偏心球面402-1接触的效果一致，所得到的有益效果也相同，在此不再详述。

作为本实施例更具体的实施方案：

靠近外侧的缸体球面703设有与偏心球面402-1接触的缸体球面A段，缸体球面A段占缸体球面703面积的1/2~2/3；较佳的是3/5。

缸体球面703球径比偏心球面402-1球径小0.2~0.4mm；较佳的是0.3mm。

将缸体球面703的靠近外侧的外边缘（缸体球面A段）与偏心球面402-1采用接触式结构：缸体球面703与偏心球面402-1大小基本一致。

采用该结构的有益效果是缸体7与偏心球面402-1实际接触位置在缸体球面703的球面外边缘，且缸体球面A段面积占缸体球面703所设置的球面面积的1/2～2/3，较佳的是3/5，采用外边缘接触结构的原因是可有效的降低优化其PV值，既可对高压油进行有效密封，也可以在接触面形成油膜，极大的降低缸体与偏心球面402-1的磨损和摩擦力，提升了马达的容积效率与使用寿命。

缸体球面703与偏心球面402-1组成的圆环形接触面外边缘处的切线延长线与缸体过渡平面704的延长线之间构成夹角m，m的角度为28°～33°，较佳的是30°。

倾斜角m的大小影响了偏心球面402-1对缸体7轴向反作用力的大小，轴向反作用力是对缸体7位置调整的依据，倾斜角m越大轴向分力就越大，缸体7与偏心轴球面402-1更趋于完全贴紧，但过大的倾斜角m将导缸体7直径或长度增加，缸体7与偏心轴4有效接触面积变小，马达容易出现工作的不稳定或容易磨损，故通过对倾斜角m的优化可使马达工作更趋于稳定，寿命更长。

缸体球面A段的最外端在水平面上投影所得之圆的直径D1比缸体与活塞之间的配合面在水平面上投影所得之圆的直径D2大0.5～1mm。

靠近外侧的活塞球面803设有与缸盖球面501接触的活塞球面B段，活塞球面B段占活塞球面803面积的3/5～3/4。

活塞球面803球径比缸盖球面703球径小0.1～0.3mm；较佳的是0.2mm。

活塞球面803与缸盖球面501组成的圆环形接触面（活塞球面B段）的外边缘处切线延长线与活塞过渡平面805的延长线之间构成夹角n，夹角n的角度为28°～33°，较佳的是30°；倾斜角n的作用与倾斜角m的作用相似，在此不再详述，同样可以通过对倾斜角n的优化可使马达工作更趋于稳定，寿命更长。

伸缩摆缸式液压马达中偏心球面的加工方法，所述偏心球面依次通过调质，粗车，中频淬火，粗磨，半精磨，抛光工艺，构成宏观平整、微观带凹空的球面。

所述偏心球面402-1依次按顺序通过调质，粗车，中频淬火后，在磨床上先后经过粗磨和半精磨工艺，获得光洁度Ra0.6～Ra0.8的表面，再经过抛光工艺，将表面波峰尖锐部分去除，构成宏观平整，微观带凹空的球面，如图12所示，有利于存储润滑油，提高球面耐磨性。

本发明是一种伸缩摆缸式液压马达及其偏心球面的加工方法，其工作原理是：马达处于初始状态时，缸体7和活塞8组合通过设置于其内部的弹簧10和弹簧座11初始压紧于球心处于同一平面的偏心球面402-1以及缸盖球面501，保证了空腔9的密封性，另外初始压紧设计保证了工作时高低压油切换过程对系统高压油的密封性能；工作过程中高压油进入空腔9后，高压油将通过设置于缸体7上的缸体承台702被弹簧10压紧并迫使缸体球面703压紧偏心球面402-1，同时也将压紧并迫使活塞8压紧缸盖球面501，由于两者压紧面均为球面，故偏心球面402-1与缸盖球面501将对其产生反作用侧向分力，迫使互相接触的两者球面更趋于完全贴紧，同时采用外边缘接触密封式结构，使其达到密封系统高压油的良好效果，减少摩擦力和磨损；另外密封良好的高压油柱（空腔内灌满高压油的状态）将直接作用于偏心球面402-1推动偏心轴旋转，机械效率将得到较大的提升；缸体7和活塞8组合采用双球面定位结构，缸体球面703和活塞球面803位置分别通过偏心球面402-1和缸盖球面501所调整，取消了外部约束机构，避免了因工作中因双重约束导致的损坏现象，结构得到简化，有效的降低马达故障率与制造成本。

以上所述的具体实施例，仅为本发明较佳的实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的等同设计，均应为本发明的技术所涵盖。

Claims (9)

1.一种伸缩摆缸式液压马达，包括壳体，壳体前后端安装有前盖和后盖，壳体内通过前盖内的前轴承和壳体内的后轴承转动连接有偏心轴，偏心轴的输出端延伸出前盖，偏心轴的偏心轮上设有偏心球面，壳体上沿偏心轴的径向圆周方向安装有奇数个缸盖，壳体内对应每个缸盖与偏心球面之间安装有活塞缸组件，后盖内安装有配油机构，所述活塞缸组件包括缸体，缸体内滑动套接有活塞，活塞内构成空腔，空腔与配油机构连通，使配油机构将高压油导入空腔内，其特征是：

靠近活塞凸部外侧设有活塞球面凸块，活塞球面凸块由外至内设有活塞过渡平面和活塞球面，活塞球面与缸盖球面构成球面接触；

靠近偏心球面的缸体设有缸体凸部，缸体凸部内侧的空腔内设有缸体承台，缸体凸部外侧由外至内设有缸体过渡平面和缸体球面，缸体球面与偏心球面构成球面接触；

空腔内安装有弹簧，弹簧一端与活塞承台弹性相抵，使活塞球面与缸盖球面紧贴，弹簧另一端通过弹簧座与缸体承台相抵，使缸体球面与偏心球面弹性相抵。

2.根据权利要求1所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，靠近外侧的缸体球面设有与偏心球面接触的缸体球面A段，缸体球面A段占缸体球面面积的1/2~2/3。

3.根据权利要求1所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，缸体球面球径比偏心球面球径小0.2~0.4mm。

4.根据权利要求2所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，缸体球面与偏心球面组成的圆环形接触面外边缘处的切线延长线与缸体过渡平面的延长线之间构成夹角m，m的角度为28°～33°。

5.根据权利要求2所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，缸体球面A段的最外端在水平面上投影所得之圆的直径D1比缸体与活塞之间的配合面在水平面上投影所得之圆的直径D2大0.5～1mm。

6.根据权利要求1所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，靠近外侧的活塞球面设有与缸盖球面接触的活塞球面B段，活塞球面B段占活塞球面面积的3/5～3/4。

7.根据权利要求1所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，活塞球面球径比缸盖球面球径小0.1～0.3mm。

8.根据权利要求1所述伸缩摆缸式液压马达，其特征是，活塞球面与缸盖球面组成的圆环形接触面的外边缘处切线延长线与活塞过渡平面的延长线之间构成夹角n，夹角n的角度为28°～33°。

9.根据权利要求1所述的伸缩摆缸式液压马达中偏心球面的加工方法，其特征是，所述偏心球面依次通过调质，粗车，中频淬火，粗磨，半精磨，抛光工艺，构成宏观平整、微观带凹空的球面。