CN105109332A - 液压行走驱动气车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压行走驱动气车，包括发动机、摆动盘式轴向柱塞泵、液压站、液压驱动轿、前轿、驾驶室和车架，其中摆动盘式轴向柱塞泵一端和发动机连接，另一端和液压站连接，液压站和液压驱动轿连接，车架一端安装在前轿上，另一端安装在液压驱动轿上，发动机、液压站和驾驶室均安装在车架上。本发明用液压传动代替了机械传动，使用了液压站来取代变速箱和差速器，并用摆动盘式轴向柱塞泵来作为动力原件，以此来使液压驱动轿运动而使气车行走，大大简化了气车的结构，降低了气车的成本，而且由于使用了摆动盘式轴向柱塞泵，能减缓高速行走时泵体速度和受到的压力，减少了零件间的相对运动的磨损，提高了本发明的寿命和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及气车设计领域，尤其是涉及一种液压行走驱动气车。
背景技术
传统气车的行走驱动系统，都是采用机械传动，即利用发动机带动变速箱，再带动差速器，最后驱动轮旋转使气车行走。机械传动的结构复杂，零件较多，操纵麻烦，尤其当在气车高速行走时，各零件间的速度和所受压力很大，对齿轮等零件的摩擦和磨损很大，因此对零件的刚性强度和疲劳强度要求很高，使零件的材料选择和结构设计变得困难，大大增加了成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，高速行走时各零件的速度和压力低，零件间的磨损小，寿命长，可靠性高，而且成本较低的液压行走驱动气车。
根据本发明的一个方面，提供了一种液压行走驱动气车，包括发动机、摆动盘式轴向柱塞泵、液压站、液压驱动轿、前轿、驾驶室和车架，其中摆动盘式轴向柱塞泵一端和发动机连接，另一端和液压站连接，液压站和液压驱动轿连接，车架一端安装在前轿上，另一端安装在液压驱动轿上，发动机、液压站和驾驶室均安装在车架上。
本发明的有益效果是：本发明用液压传动代替了机械传动，使用了液压站来取代变速箱和差速器，并用摆动盘式轴向柱塞泵来作为动力原件，以此来使液压驱动轿运动而使气车行走，大大简化了气车的结构，降低了气车的成本，而且由于使用了摆动盘式轴向柱塞泵，能减缓高速行走时泵体速度和受到的压力，减少了零件间的相对运动的磨损，提高了本发明的寿命和可靠性。
在一些实施方式中，摆动盘式轴向柱塞泵包括主轴、摆动机构、柱塞、偏心机构、配油机构、壳体和缸体，其中摆动机构一端和主轴连接，另一端和偏心机构连接，柱塞一端和摆动机构连接，另一端安装在缸体内，配油机构和偏心机构相匹配，主轴和摆动机构均安装在壳体内，偏心机构和配油机构均安装在缸体内，壳体和缸体连接。摆动盘式轴向柱塞泵通过主轴旋转带动摆动机构摆动，使得柱塞能进行往复运动，并且摆动机构还带动配油机构进行配油，从而实现了柱塞泵的吸油压油的工作过程，摆动机构和配油机构的混合使用减少了运动副的运动速度和压力，大大减少了零件间的磨损，保证了配油的准确，增加了柱塞泵的可靠性和寿命，而且相比传统柱塞泵的零件数目更少，降低了制造成本。
在一些实施方式中，摆动机构包括摆动轴、摆动盘、摆动座、压板和压板弹簧，其中摆动轴一端安装在主轴内，另一端依次安装有柱塞、压板和压板弹簧，摆动轴通过轴承安装在摆动盘内，摆动盘活动安装在摆动座内，摆动座固定在壳体内。由于摆动机构使用摆动运动来取代传统机构的转动，其运动范围小，且工作时的速度和压力较小。
在一些实施方式中，偏心机构包括偏心轴、偏心轮和偏心轴承，其中偏心轴一端和摆动轴连接，并用轴承安装在缸体内，偏心轮安装在偏心轴上，偏心轴承安装在偏心轮上。偏心机构的旋转中心和壳体不一致，因此偏心轴承能通过偏心轴的旋转而适时改变和配油机构的距离，使得配油机构能及时的配油，保证了配油的准确和高效。
在一些实施方式中，其中偏心轴的一端设有内锥面，内锥面和压板弹簧连接，内锥面还设有凹槽，摆动轴的一端安装在凹槽内。内锥面能契合压板弹簧的角度，以此保证压板弹簧能被压住而不脱离摆动轴，凹槽的设计能保证摆动轴和偏心轴的连接牢固，来保证结构的可靠性。
在一些实施方式中，配油机构包括阀芯、弹簧和阀盖，其中弹簧一端和阀芯连接，另一端和阀盖连接，阀芯和偏心轴承接触，阀盖安装在缸体上，阀芯开设有多个配油槽。弹簧用于适时改变阀芯的位置，即控制配油槽开闭以保证配油机构准确配油。
在一些实施方式中，缸体设有进油孔、出油孔、进油槽和出油槽，其中进油槽和进油孔连通，出油槽和出油孔连通。柱塞和缸体间还存在空腔，其中配油槽和空腔连通，配油槽和空腔连通保证柱塞运动时对空腔的影响能与配油槽的配油相匹配，保证柱塞马达的工作准确。
在一些实施方式中，液压驱动轿包括半轴、摆动盘式轴向柱塞马达、外壳和车轮，其中半轴与摆动盘式轴向柱塞马达均安装在外壳内，摆动盘式轴向柱塞马达和半轴连接，车轮安装在半轴上，摆动盘式轴向柱塞马达与摆动盘式轴向柱塞泵结构相同。虽然柱塞泵和柱塞马达工作原理不一样，但其结构可以相同，因此在液压驱动轿使用摆动盘式轴向柱塞马达，以此提高液压驱动轿的寿命和可靠性，另外摆动盘式轴向柱塞马达可以实现大范围的无级变速，传递运动更平稳，液压马达惯性小，能实现快速而且无冲击的变速和换向。
在一些实施方式中，外壳包括端盖、端壳体和中壳体，其中端壳体一端和端盖连接，另一端和中壳体连接，端壳体还和摆动盘式轴向柱塞马达连接。外壳能很好地保护半轴和摆动盘式轴向柱塞马达，而且通过端壳体和壳体连接，能固定住摆动盘式轴向柱塞马达，使其转动时不易摇晃，提高其稳定性。
在一些实施方式中，液压站包括驱动电磁阀、电磁溢流阀、回油过滤器和油箱，其中油箱、摆动盘式轴向柱塞泵、驱动电磁阀和摆动盘式轴向柱塞马达通过油管依次连接，回油过滤器一端和油箱连接，另一端和驱动电磁阀连接，电磁溢流阀一端和摆动盘式轴向柱塞泵连接，另一端和回油过滤器连接。驱动电磁阀的设置是为了方便摆动盘式轴向柱塞马达的换向，而使气车具有倒车功能，而电磁溢流阀是防止液压站工作时流量过大，是为了提高液压站的安全性能。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的液压行走驱动气车的结构示意图。
图2为图1所示液压行走驱动气车的摆动盘式轴向柱塞泵的结构示意图。
图3为图2所示摆动盘式轴向柱塞泵沿A‐A线的剖视图。
图4为图2所示摆动盘式轴向柱塞泵的摆动机构的结构示意图。
图5为图2所示摆动盘式轴向柱塞泵的偏心机构的结构示意图。
图6为图2所示摆动盘式轴向柱塞泵的配油机构的结构示意图。
图7为图1所示液压行走驱动气车的液压驱动轿的结构示意图。
图8为图7所示液压驱动轿的外壳的结构示意图。
图9为图1所示气车液压驱动轿的液压站的示意图。
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。
参考图1，液压行走驱动气车包括发动机1、摆动盘式轴向柱塞泵2、液压站3、驱动轿4、前轿5、驾驶室6和车架7。摆动盘式轴向柱塞泵2一端和发动机1连接，另一端和液压站3通过油管连接，液压站3和驱动轿4通过油管连接，所述车架7一端安装在前轿5上，另一端安装在液压驱动轿4上，发动机1、液压站3和驾驶室6均安装在车架7上。
参考图2和图3，摆动盘式轴向柱塞马达2，包括主轴21、摆动机构22、柱塞23、偏心机构24、配油机构25、壳体26和缸体27。主轴21通过轴承安装在壳体26内，主轴21还设有轴孔，轴孔大小和摆动轴21相匹配，摆动机构22一端和主轴21连接，另一端和偏心机构24连接，柱塞23一端和摆动机构22连接，另一端安装在缸体27内，并使安装后的柱塞23和缸体27之间留出一定大小的空腔273，偏心机构24和配油机构25之间互相接触，主轴21和摆动机构22均安装在壳体26内，偏心机构24和配油机构25均安装在缸体27内，壳体26和缸体27用螺栓连接。
参考图2和图4，摆动机构22包括摆动轴221、摆动盘222、摆动座223、压板224和压板弹簧225。其中摆动轴221一端安装在主轴21的轴孔内，另一端先安装有多个柱塞23，再将压板224安装上去并压住所有的柱塞23，最后再安装压板弹簧225使其固定住压板224，摆动盘222通过轴承安装在摆动轴221上，摆动盘222活动安装在摆动座223内，使摆动盘222能在摆动座223内摆动，摆动座223固定在壳体26内。
参考图2和图5，偏心机构24包括偏心轴241、偏心轮242和偏心轴承243。偏心轴241的一端设有内锥面2411，内锥面2411和压板弹簧225连接，即该内锥面2411顶住压板弹簧225的一端，而内锥面2411还设有凹槽2412，摆动轴221的一端两边铣扁，然后插入到凹槽2412内，使其安装在凹槽2412内，即偏心轴241一端和摆动轴221连接，使偏心轴241可以跟随摆动轴221的摆动而转动，并用轴承安装在缸体27内，偏心轴241的另一端安装有偏心轮242，偏心轴承243安装在偏心轮242上，另外，偏心轴241，偏心轮242和偏心轴承243的旋转中心都一样，但都和主轴21的旋转中心不一致。
参考图2和图6，每个柱塞23都配有一个配油机构25的阀芯251，配油机构25包括阀芯251、弹簧252和阀盖253，其中弹簧252一端和阀芯251连接，另一端和阀盖253连接，阀芯251和偏心轴承243接触，阀盖253安装在缸体27上，阀芯251开设有配油槽2511。缸体27还设有进油孔271、出油孔272、进油槽274和出油槽275，进油槽274和进油孔271连通，出油槽275和出油孔272连通。进油槽274和出油槽275会随着配油机构25的控制而和配油槽2511连通或者关闭，另外，配油槽2511和空腔273连接。
参考图7和图8，液压驱动轿4包括半轴41、摆动盘式轴向柱塞马达42、外壳43和车轮44。半轴41用轴承安装外壳43内，摆动盘式轴向柱塞马达42用螺栓安装在外壳43内，摆动盘式轴向柱塞马达42和半轴41连接，车轮44安装在半轴41上。摆动盘式轴向柱塞马达42和摆动盘式轴向柱塞泵2的结构完全相同。另外，半轴41、摆动盘式轴向柱塞马达42和车轮44都为一对，并呈对称分布。
外壳43包括端盖431、端壳体432和中壳体433。其中端壳体432一端和端盖431用螺栓连接，另一端和中壳体433用螺栓连接，端壳体432还用螺栓和摆动盘式轴向柱塞马达42的壳体连接。
参考图9，液压站3包括驱动电磁阀31、电磁溢流阀32、回油过滤器33和油箱34，驱动电磁阀31选择三位四通换向阀。其中摆动盘式轴向柱塞泵2的进油端和油箱34相连接，出油端和驱动电磁阀31的P油口连接，驱动电磁阀31的A油口和B油口分别连接摆动盘式轴向柱塞马达42的进油端和出油端，驱动电磁阀31的T油口连接回油过滤器33，回油过滤器33还连接油箱34，电磁溢流阀32连接在摆动盘式轴向柱塞泵2的出油端和回油过滤器33之间。
本发明工作时，人可以坐在驾驶室6内，控制发动机1启动，并让驱动电磁阀31切换到a位，发动机1带动摆动盘式轴向柱塞泵2的主轴21旋转，主轴21旋转带动摆动机构22中的摆动轴221一端绕主轴21中心旋转，因此摆动轴221上的摆动盘222会随之摆动。摆动盘222摆动会推动柱塞23在缸体27内运动，而由于摆动盘222上的柱塞23位置各不相同，因此一部分柱塞23会往内运动，另一部分的柱塞23会往外运动，同时摆动轴221的另一端带动偏心机构24旋转，由于各个阀芯251和主轴21旋转中心的距离不相同，偏心轴承243会顶起一部分配油机构25中的阀芯251，使这部分阀芯251处于顶起状态，而另一部分的阀芯251则处于收缩状态。这时，往外运动的柱塞23和处于顶起状态的阀芯251会配合，柱塞23往外运动，空腔273变大，空腔273内压力减小，而顶起状态的阀芯251，弹簧252受到压缩，阀芯251往上，配油槽2511和进油槽274连通，出油槽275被阀芯251封闭，油箱34中的液压油从进油孔271被吸入到空腔273内，这部分柱塞完成吸油过程，同时，往内运动的柱塞23和处于收缩状态的阀芯251会配合，柱塞23往里运动，空腔273变小，空腔273内压力增大，而收缩状态的阀芯251，在弹簧252的弹力作用下，阀芯251往下，配油槽2511和出油槽275连通，进油槽274被阀芯251封闭，液压油从空腔273中被压出到出油孔272外的液压站3，这部分柱塞23完成压油过程。以上，摆动盘式轴向柱塞泵2完成了一次工作，而随着摆动轴221不断摆动和摆动盘222不断地摆动，柱塞23和阀芯251的位置不断变换，即摆动盘式轴向柱塞泵2不断地工作，为系统提供动力。
从摆动盘式轴向柱塞泵2压出的液压油经过驱动电磁阀31进入到液压驱动轿4的摆动盘式轴向柱塞马达42中，而摆动盘式轴向柱塞马达42和摆动盘式轴向柱塞泵2的结构相同。
在摆动盘式轴向柱塞马达42中，同样有部分阀芯251处于顶起状态，而另一部分的阀芯251处于收缩状态。处于顶起状态的阀芯251，配油槽2511和进油槽274连通，出油槽275被阀芯251封闭，而收缩状态的阀芯251，配油槽2511和出油槽275272连通，进油槽274被阀芯251封闭。但两者工作原理不一样，摆动盘式轴向柱塞马达42中，液压油从进油孔271流入，经过进油槽274，并通过顶起状态的阀芯251的配油槽2511进入到部分空腔273中，这部分空腔273由于受到液压油的压力，会推动对应的柱塞23往外运动，柱塞23推动摆动盘222摆动，而由于摆动盘222摆动，收缩状态的阀芯251对应的柱塞23会往里运动，相应空腔273变小，液压油经过收缩状态的阀芯251的配油槽2511，并通过出油槽275从出油孔272压出通过回油过滤器回到油箱。这过程使摆动盘222完成了一次摆动。另一方面，摆动盘222的摆动会带动摆动轴221摆动，使得摆动轴221一端会带动主轴21转动，而摆动轴221另一端会带动偏心轴241转动，而偏心轴承243会随着偏心轴241一起转动，而由于偏心轴承243的旋转中心和壳体27中心不相同，偏心轴承243会改变和阀芯251的距离，使得原来处于顶起状态的阀芯251变为收缩状态，原来处于收缩状态的阀芯251变为顶起状态，而阀芯251的配油槽2511和进油槽274、出油槽275的连通状态也对应改变，之后液压油重复上述进油出油的过程，摆动盘222完成了另一次摆动。摆动盘222摆动能使偏心机构24适时使配油机构25控制液压油的进入压出，从而摆动盘222能不断地进行往复摆动，带动主轴21不断地旋转而让半轴41不停地转动，带动车轮44不断旋转，并驱动前驱5前进，气车向前行走。而当驾驶室6的人使驱动电磁阀31切换到b位，摆动盘式轴向柱塞马达42的进油和出油的位置交换，摆动盘式轴向柱塞马达42的主轴21能反向转动，因此车轮44反向转动，气车倒车行走，当驱动电磁阀31断电时，液压油不再进入液压驱动轿中，气车不再行走。
另外，人们可以控制发动机1的功率来控制摆动盘式轴向柱塞泵2的功率从而控制摆动盘式轴向柱塞马达42的转速，提高发动机1的功率，车速加快，降低发动机1功率，车速减慢。本发明采用高寿命的摆动盘式轴向柱塞泵2和马达42，提高液压行走驱动气车的寿命和工作可靠性，而且简化气车结构，降低气车制造成本，提高了经济效益。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.液压行走驱动气车，其中，包括发动机(1)、摆动盘式轴向柱塞泵(2)、液压站(3)、液压驱动轿(4)、前轿(5)、驾驶室(6)和车架(7)，所述摆动盘式轴向柱塞泵(2)一端和发动机(1)连接，另一端和液压站(3)连接，所述液压站(3)和液压驱动轿(4)连接，所述车架(7)一端安装在前轿(5)上，另一端安装在液压驱动轿(4)上，所述发动机(1)、液压站(3)和驾驶室(6)均安装在车架(7)上。
2.根据权利要求1所述的液压行走驱动气车，其中，所述摆动盘式轴向柱塞泵(2)包括主轴(21)、摆动机构(22)、柱塞(23)、偏心机构(24)、配油机构(25)、壳体(26)和缸体(27)，所述摆动机构(22)一端和主轴(21)连接，另一端和偏心机构(24)连接，所述柱塞(23)一端和摆动机构(22)连接，另一端安装在缸体(27)内，所述配油机构(25)和偏心机构(24)相匹配，所述主轴(21)和摆动机构(22)均安装在壳体(26)内，所述偏心机构(24)和配油机构(25)均安装在缸体(27)内，所述壳体(26)和缸体(27)连接。
3.根据权利要求1所述的液压行走驱动气车，其中，所述摆动机构(22)包括摆动轴(221)、摆动盘(222)、摆动座(223)、压板(224)和压板弹簧(225)，所述摆动轴(221)一端安装在主轴(21)内，另一端依次安装有柱塞(23)、压板(224)和压板弹簧(225)，所述摆动轴(221)通过轴承安装在摆动盘(222)内，所述摆动盘(222)活动安装在摆动座(223)内，所述摆动座(223)固定在壳体(26)内。
4.根据权利要求3所述的液压行走驱动气车，其中，所述偏心机构(24)包括偏心轴(241)、偏心轮(242)和偏心轴承(243)，所述偏心轴(241)一端和摆动轴(221)连接，并用轴承安装在缸体(27)内，所述偏心轮(242)安装在偏心轴(241)上，所述偏心轴承(243)安装在偏心轮(242)上。
5.根据权利要求4所述的气车液压驱动轿，其中，所述偏心轴(241)的一端设有内锥面(2411)，所述内锥面(411)和压板弹簧(225)连接，所述内锥面(2411)还设有凹槽(2412)，所述摆动轴(221)的一端安装在凹槽(2412)内。
6.根据权利要求2所述的液压行走驱动气车，其中，所述配油机构(25)包括阀芯(251)、弹簧(252)和阀盖(253)，所述弹簧(252)一端和阀芯(251)连接，另一端和阀盖(253)连接，所述阀芯(251)和偏心轴承(243)接触，所述阀盖(253)安装在缸体(27)上，所述阀芯(251)开设有配油槽(2511)。
7.根据权利要求6所述的液压行走驱动气车，其中，缸体(27)设有进油孔(271)、出油孔(272)、进油槽(274)和出油槽(275)，所述进油槽(274)和进油孔(271)连通，所述出油槽(275)和出油孔(272)连通，所述柱塞(23)和缸体(27)间还存在空腔(273)，所述配油槽(2511)和空腔(273)连通。
8.根据权利要求1所述的液压行走驱动气车，其中，液压驱动轿(4)包括半轴(41)、摆动盘式轴向柱塞马达(42)、外壳(43)和车轮(44)，所述半轴(41)与摆动盘式轴向柱塞马达(42)均安装在外壳(43)内，所述摆动盘式轴向柱塞马达(42)和半轴(41)连接，所述车轮(44)安装在半轴(41)上，所述摆动盘式轴向柱塞马达(42)与摆动盘式轴向柱塞泵(2)结构相同。
9.根据权利要求8所述的液压行走驱动气车，其中，所述外壳(43)包括端盖(431)、端壳体(432)和中壳体(433)，所述端壳体(432)一端和端盖(431)连接，另一端和中壳体(433)连接，所述端壳体(432)还和摆动盘式轴向柱塞马达(42)连接。
10.根据权利要求8所述的液压行走驱动气车，其中，液压站(3)包括驱动电磁阀(31)、电磁溢流阀(32)、回油过滤器(33)和油箱(34)，所述油箱(34)、摆动盘式轴向柱塞泵(2)、驱动电磁阀(31)和摆动盘式轴向柱塞马达(42)通过油管依次连接，所述回油过滤器(33)一端和油箱(34)连接，另一端和驱动电磁阀(31)连接，所述电磁溢流阀(32)一端和摆动盘式轴向柱塞泵(2)连接，另一端和回油过滤器(33)连接。
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