CN105781868A - 带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达。由于水的气化压力、体积弹性模量、声速、密度均比液压油高，容易在水液压马达的工作中产生空化噪声、气蚀冲击、水锤噪声冲击。本发明的多个柱塞分别安装在转子体对应的径向柱塞孔中；柱塞内装入滚动体；定子内壁与滚动体构成摩擦副；定子与滚动体的接触面为具有过渡区的等加速运动规律曲面，且为耐磨陶瓷材料层，并设有内曲面微结构；配流体与转子构成摩擦副，配流体的配流端面设有仿生织构单元体；弹性阻尼器通过轴承支承在转子体上，前盖支承在弹性阻尼器上；前盖与定子及后盖通过螺栓固定。本发明的弹性阻尼器大大提高了水液压马达的抗振动、耐冲击能力，提高使用寿命。

Description

带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达

技术领域

本发明属于液压技术领域，涉及低速大扭矩水液压马达，尤其涉及一种带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达。

背景技术

低速大扭矩水液压马达是以淡水或海水为工作介质，并能将水压能转换为机械能实现连续回转运动的水液压执行元件，在水液压系统中起着重要的作用。但由于水的气化压力、体积弹性模量、声速、密度等均比液压油高，使其更容易产生空化噪声、气蚀冲击、水锤噪声冲击等。这些现象在水液压马达运动的过程中不仅会使其存在较大的流体噪声及结构噪声，而且还会产生激振，该激振又会引起水液压马达内部各零部件的结构振动。此振动现象是一个机械振动、流体振动及气蚀冲击振动等多类型振动耦合叠加的复杂现象。为了克服和解决水液压元件存在的振动噪声，国内外学者对其振动产生机理及噪声控制方面进行了很多研究工作，但大部分的研究依然停留在水液压阀类元件上，对水液压马达振动噪声的研究则很少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，利用弹性阻尼器自身的特质以及其与轴承、前端盖的配合提高马达的耐振动、抗冲击能力，进而减缓水液压马达在运转过程中产生的振动现象，提升马达的工作性能并延长使用寿命。

本发明的具体方案如下：

本发明包括前盖、转子体、定子、后盖、配流体、柱塞和弹性阻尼器；所述的配流体安装在后盖的中心孔中，并与转子体的配流端面形成配流摩擦副；k个柱塞分别安装在转子体对应的径向柱塞孔中，k≥5，且为整数；柱塞与径向柱塞孔的孔壁接触面放置有减磨耐蚀的复合材料密封圈；所述的柱塞内装入滚动体；所述转子体的配流端面上开有沿圆周均布的k个转子轴向孔，每个转子轴向孔与对应的一个径向柱塞孔相通；所述的定子套在转子体外，且内壁与所有滚动体均构成滚动摩擦副；所述的弹性阻尼器由内环、中心环和外环构成，内环为筒状，通过轴承支承在转子体上；中心环为筒状，设置在内、外环之间，长度小于内环，壁厚大于内环；外环的内壁开设安放中心环的槽口；外环的外壁与前盖的内壁紧配合；前盖与定子及后盖通过螺栓固定，螺栓与后盖的接触面上设有弹性垫圈；前盖、后盖与定子的内壁接触面处均通过O形圈密封；所述定子与滚动体的接触面为具有过渡区的等加速运动规律曲面，且为耐磨陶瓷材料层，并设有内曲面微结构；配流体的圆柱面开设有m个沿圆周均布的第一径向孔和m个沿圆周均布的第二径向孔，m≥k/2，且为整数；第一径向孔和第二径向孔在圆周上交错布置；每个第一径向孔与对应一个后盖第一流道相通，每个第二径向孔与对应一个后盖第二流道相通；配流体的配流端面开设有沿圆周均布的k个配流体轴向孔，每个配流体轴向孔与转子体对应的一个转子轴向孔相通。

作为一种优选方式，后盖的径向泄流孔道与轴向泄流孔道相通，轴向泄流孔道与配流体上的半圆槽以及后盖、配流体、转子体和定子所形成的空腔相通；配流体中的两个U型固定槽与后盖的两个销钉孔位置对应，且均通过销钉连接。

作为一种优选方式，所述转子的外圆柱面开有沿圆周均布的h个径向细孔流道，h≥1，且为整数；所有径向细孔流道均与转子的内圆柱腔相通；内圆柱腔的壁面开有环形卡槽，环形卡槽内安装卡簧；挡板装入内圆柱腔内，且通过卡簧轴向定位；内圆柱腔与挡板接触面之间设置密封圈。

作为一种优选方式，所述的滚动体采用钢球；与钢球接触的柱塞内壁为圆弧形的支承腔，支承腔开有径向小孔与转子的径向柱塞孔相通；柱塞与径向柱塞孔的孔壁接触面处开有放置复合材料密封圈的柱塞环槽。

作为一种优选方式，配流体与后盖的接触面位于第一径向孔及第二径向孔两侧均设置O形圈。

作为一种优选方式，所述配流体的配流端面设有若干仿生织构单元体。

本发明的有益效果是：本发明针对水液压马达运转过程中由于多场耦合引起的振动现象，对低速直驱水液压马达进行设计。通过对定子内表面结构、材料以及增添弹性阻尼器等多方面的设计，进而实现水液压马达的低振动和低噪音，提升水液压马达的工作性能，延长其使用寿命。本发明具有机构简单，性能可靠，性价比高等优点，有利于推动水液压马达的产品化发展。

附图说明

图1是本发明的整体结构外形图；

图2是本发明的整体结构剖视图；

图3是本发明中定子的结构立体图；

图4是本发明中配流体的结构立体图；

图5是本发明中弹性阻尼器与轴承、前盖配合的局部剖视图。

图中：1、弹性垫圈，2、第三O形圈,3、螺栓，4、定子，5、第二O形圈，6、前盖，7、弹性阻尼器，8、轴承，9、唇形密封圈，10、转子体，11、卡簧，12、挡板，13、内圆柱腔，14、密封圈，15、径向细孔流道，16、径向柱塞孔，17、复合材料密封圈，18、钢球，19、柱塞，20、转子轴向孔，21、轴向泄流孔道，22、径向泄流孔道，23、后盖，24、第一O形圈，25、配流体轴向孔，26、半圆槽，27、配流体，28、后盖第一流道，29、后盖第二流道，30、耐磨陶瓷材料层，31、内曲面微结构，32、第一径向孔，33、第二径向孔，34、U型固定槽，35、仿生织构单元体，36、内环，37、中心环，38、外环。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1、2、3、4和5所示，带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，包括定子4、前盖6、弹性阻尼器7、转子体10、钢球18、柱塞19、配流体27和后盖23；配流体27安装在后盖23的中心孔中，并与转子体10的配流端面(相对摩擦面)形成配流摩擦副；k个柱塞19分别安装在转子体10对应的径向柱塞孔中，k≥5，且为整数；柱塞与径向柱塞孔的孔壁接触面放置有减磨耐蚀的复合材料密封圈17；柱塞19内装入钢球18；定子4套在转子体10外，且内壁与所有钢球18均构成滚动摩擦副；弹性阻尼器7通过轴承8支承在转子体10上，前盖6支承在弹性阻尼器7上；前盖6与转子体10通过唇形密封圈9密封；前盖6与定子4及后盖23通过螺栓3固定，螺栓3与后盖23的接触面上设有弹性垫圈1；前盖6、后盖23与定子4的内壁接触面处分别通过第二O形圈5和第三O形圈2密封；定子4与钢球18的接触面为具有过渡区的等加速运动规律曲面，保证了多作用力结构下的低速稳定性，更适合低速直驱大扭矩水液压马达。

转子体10的配流端面上开有沿圆周均布的k个转子轴向孔20，每个转子轴向孔20与转子体10外圆柱面上对应的一个径向柱塞孔16相通；转子体10的外圆柱面还开有沿圆周均布的h个径向细孔流道15，h≥1，且为整数；所有径向细孔流道15均与转子体10的内圆柱腔13相通；内圆柱腔13的壁面开有环形卡槽，环形卡槽内安装卡簧11；挡板12装入内圆柱腔13内，且通过卡簧11轴向定位；内圆柱腔13与挡板12接触面之间设置密封圈14。

后盖23的径向泄流孔道22与轴向泄流孔道21相通，轴向泄流孔道21与配流体27上的半圆槽26以及后盖23、配流体27、转子体10和定子4所形成的空腔相通；配流体中的两个U型固定槽34与后盖23的两个销钉孔位置对应，且均通过销钉连接，可以限制配流体27转动。

如图3所示，定子1的内表面采用了耐磨陶瓷材料层30，并设有内曲面微结构31，内曲面微结构为等距排满定子1内表面的圆孔、六边形孔、长方形孔、六面体孔或椭圆孔，使定子内表面具有更好的耐磨性，提高了低速直驱大扭矩水液压马达的使用寿命。

如图4所示，配流体27的圆柱面开设有m个沿圆周均布的第一径向孔32和m个沿圆周均布的第二径向孔33，m≥k/2，且为整数；第一径向孔32和第二径向孔33在圆周上交错布置；每个第一径向孔32与对应一个后盖第一流道28相通，每个第二径向孔33与对应一个后盖第二流道29相通；配流体27与后盖23的接触面位于第一径向孔32及第二径向孔33两侧均设置第一O形圈24；配流体27的配流端面设有若干仿生织构单元体35，构成仿生非光滑表面形态；配流体27的配流端面还开设有沿圆周均布的k个配流体轴向孔25，每个配流体轴向孔25与转子体对应的一个转子轴向孔20相通。

如图5所示，弹性阻尼器7由内环36、中心环37和外环38构成，内环36为筒状，套置于轴承8外圈；中心环37为筒状，设置在内、外环之间，长度小于内环，壁厚大于内环；外环38的内壁开设安放中心环的槽口。

该带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，工作原理如下：

由于所研究的水液压马达为端面配流，水液压泵提供的高压水通过后盖23进入配流体27的第一径向孔32或第二径向孔33，然后大部分高压水进入转子体10上的径向柱塞孔16；进入到转子体10中的高压水通过径向柱塞孔16作用在柱塞19的底部，作用在柱塞19底部的高压水使得柱塞19在径向水液压力的作用下沿径向向外运动，从而将与其接触的钢球18压在定子4的内曲面上，这时钢球18连同柱塞19会受到定子4给予的反作用力，反作用力分解出的切应力通过钢球18和柱塞19最终作用在转子体10上，产生转矩，使转子体10绕中心旋转，并在输出轴上形成一定的转速和扭矩。产生一定的转速和扭矩的同时，由于水的气化压力、体积弹性模量、声速、密度等均比液压油高，马达很容易产生空化噪声、气蚀冲击、水锤噪声冲击等。这些现象在水液压马达运动的过程中不仅会使其存在较大的流体噪声及结构噪声，而且还会产生激振，该激振又会引起水液压马达内部各零部件的结构振动。而本发明中由于弹性阻尼器的应用，使得这些噪声及振动所产生的能量可以被消耗掉一大部分，使其对马达产生的损伤也随之减弱很多。同时由于定子与滚动体的接触面为具有过渡区的等加速运动规律曲面，以及耐磨陶瓷材料层和内曲面微结构的应用，使得马达在多作用力结构下的低速稳定性、耐磨损性及耐腐蚀性得以保证。这些优化都使低速直驱大扭矩马达的性能得到提高,使用寿命得到延长。

Claims (6)

1.带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，包括前盖、转子体、定子、后盖、配流体、柱塞和弹性阻尼器，其特征在于：所述的配流体安装在后盖的中心孔中，并与转子体的配流端面形成配流摩擦副；k个柱塞分别安装在转子体对应的径向柱塞孔中，k≥5，且为整数；柱塞与径向柱塞孔的孔壁接触面放置有减磨耐蚀的复合材料密封圈；所述的柱塞内装入滚动体；所述转子体的配流端面上开有沿圆周均布的k个转子轴向孔，每个转子轴向孔与对应的一个径向柱塞孔相通；所述的定子套在转子体外，且内壁与所有滚动体均构成滚动摩擦副；所述的弹性阻尼器由内环、中心环和外环构成，内环为筒状，通过轴承支承在转子体上；中心环为筒状，设置在内、外环之间，长度小于内环，壁厚大于内环；外环的内壁开设安放中心环的槽口；外环的外壁与前盖的内壁紧配合；前盖与定子及后盖通过螺栓固定，螺栓与后盖的接触面上设有弹性垫圈；前盖、后盖与定子的内壁接触面处均通过O形圈密封；所述定子与滚动体的接触面为具有过渡区的等加速运动规律曲面，且为耐磨陶瓷材料层，并设有内曲面微结构；配流体的圆柱面开设有m个沿圆周均布的第一径向孔和m个沿圆周均布的第二径向孔，m≥k/2，且为整数；第一径向孔和第二径向孔在圆周上交错布置；每个第一径向孔与对应一个后盖第一流道相通，每个第二径向孔与对应一个后盖第二流道相通；配流体的配流端面开设有沿圆周均布的k个配流体轴向孔，每个配流体轴向孔与转子体对应的一个转子轴向孔相通。

2.根据权利要求1所述的带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，其特征在于：后盖的径向泄流孔道与轴向泄流孔道相通，轴向泄流孔道与配流体上的半圆槽以及后盖、配流体、转子体和定子所形成的空腔相通；配流体中的两个U型固定槽与后盖的两个销钉孔位置对应，且均通过销钉连接。

3.根据权利要求1所述的带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，其特征在于：所述转子的外圆柱面开有沿圆周均布的h个径向细孔流道，h≥1，且为整数；所有径向细孔流道均与转子的内圆柱腔相通；内圆柱腔的壁面开有环形卡槽，环形卡槽内安装卡簧；挡板装入内圆柱腔内，且通过卡簧轴向定位；内圆柱腔与挡板接触面之间设置密封圈。

4.根据权利要求1所述的带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，其特征在于：所述的滚动体采用钢球；与钢球接触的柱塞内壁为圆弧形的支承腔，支承腔开有径向小孔与转子的径向柱塞孔相通；柱塞与径向柱塞孔的孔壁接触面处开有放置复合材料密封圈的柱塞环槽。

5.根据权利要求1所述的带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，其特征在于：配流体与后盖的接触面位于第一径向孔及第二径向孔两侧均设置O形圈。

6.根据权利要求1所述的带有弹性阻尼器的低速直驱大扭矩水液压马达，其特征在于：所述配流体的配流端面设有若干仿生织构单元体。