CN106286110A - 摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，包括端盖、配流块、排液配流阀组和进液配流阀组；排液配流阀组和进液配流阀组分别环形均布于配流块内的两个平行的圆周面平面内；且排液配流阀组与进液配流阀组沿配流块轴向一一对应设置，排液配流阀组与进液配流阀组共同控制位于同一轴向平面内的柱塞的进、排液。与现有技术相比，本发明的有益效果是：减少了一对摩擦副，减小了设计和制造的难度，增加的配流阀锥阀的结构形式，还具有良好的密封性能，另外，结构完全相同的自平衡配流阀组的中心对称设计满足马达双向运转的工作需求。

Description

摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构

技术领域

本发明涉及一种机械工程领域低速大扭矩液压马达的配流机构，尤其涉及一种摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构。

背景技术

低速大扭矩液压马达因具有可直接驱动负载，结构紧凑，加速和制动时间短，过载保护容易等特点，广泛应用于各种工程领域中。但在应用中因矿物油易燃、泄漏引起严重的环境污染，且工作环境危险、运行空间狭小受限等，所以迫切需要以纯水或高水基为介质的低速大扭矩马达。

目前应用的各种高水基液压柱塞式马达按配流方式以端面配流居多，轴配流由于配合间隙过大，高水基作为工作介质时容易泄漏，故很少在高水基液压马达中使用。端面配流存在一个面接触的摩擦副，由于加工精度的影响，该摩擦副会有一定程度的泄漏，且应用于高压、低速工况时的泄漏更加严重。并且，由于外界污染物的侵入，摩擦副的结合面上会产生磨损，使得摩擦副结合面的间隙变大，密封效果变差，泄漏加大。

发明内容

本发明需要解决的问题是针对上述现有技术易泄漏，摩擦副的结合面易磨损的不足，而提供摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构。

本发明的目的在于针对上述存在的技术问题，提供一种摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构。本发明采用自平衡配流阀组代替传统的轴配流、配流盘式配流机构，具有结构简单、密封性能好，可靠性高等优点，从根本上克服了传统配流方式容积效率低的缺点，满足马达双向旋转需求，适用于高压、低速、大扭矩工作场合。

本发明采用的技术方案是：

一种摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，包括端盖、配流块、排液配流阀组和进液配流阀组；端盖与配流块固联，端盖上设有高压进口P0和低压出口PT，配流块安装于液压马达本体上，排液配流阀组和进液配流阀组分别环形均布于配流块内的两个平行的圆周面平面内；且排液配流阀组与进液配流阀组沿配流块轴向一一对应设置，配流块上开设有流道网，高压进口P0和低压出口PT分别与流道网连通，高压进口PO通过流道网与进液配流阀组的液压腔相通，低压出口PT通过流道网与排液配流阀组的液压腔相通；位于同一轴向平面内的排液配流阀组和进液配流阀组的启闭状态相反，两者的液压腔出口均与液压马达本体的柱塞腔相通，两者共同控制位于同一轴向平面内的柱塞的进、排液。

配流块内通过轴承安装有配流轴，配流轴与马达曲轴相连，并随着马达曲轴转动，配流轴上设有两处偏心结构，且两处偏心结构的相位差为π，两处偏心结构上分别安装有Ⅰ号配流轴承和Ⅱ号配流轴承，排液配流阀组所有的导杆均与Ⅰ号配流轴承的外周面始终接触，进液配流阀组所有的导杆均与Ⅱ号配流轴承的外周面始终接触。

所述的进液配流阀组的进液配流阀和排液配流阀组的排液配流阀具有相同的结构形式，进液配流阀包括导杆Ⅱ、阀座Ⅱ、阀导向Ⅱ、弹簧Ⅱ和阀芯Ⅱ，阀芯上腔Ⅱ的通径d ₂与阀芯下腔Ⅱ的通径d ₁相等；

排液配流阀包括导杆Ⅰ、阀座Ⅰ、阀导向Ⅰ、弹簧Ⅰ和阀芯Ⅰ，阀芯上腔Ⅰ的通径d ₄与阀芯下腔Ⅰ的通径d ₃相等，且d ₁与d ₃相等；

配流阀在启闭状态时阀芯Ⅱ和阀芯Ⅰ上下腔液压力始终相等，配流轴随马达曲轴的转动带动导杆Ⅱ和导杆Ⅰ的移动来控制阀口的启闭，从而控制柱塞的进、排液。

配流块包括两个端面，靠近排液配流阀组的端面为Ⅰ面，靠近进液配流阀组的端面为Ⅱ面，流道网包括设于Ⅰ面的出液网和设于Ⅱ面的进液网；

出液网包括：外环道Ⅰ、内环道Ⅰ、至少一条径向道Ⅰ、上流道Ⅰ和下流道Ⅰ；外环道Ⅰ和内环道Ⅰ同心设置，径向道Ⅰ连通外环道Ⅰ和内环道Ⅰ，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ为轴向设置的，上流道Ⅰ与外环道Ⅰ相通，下流道Ⅰ与内环道Ⅰ相通，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ分别对应排液配流阀组的阀芯上腔Ⅰ和阀芯下腔Ⅰ；

进液网包括：外环道Ⅱ、内环道Ⅱ、至少一条径向道Ⅱ、上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道；外环道Ⅱ和内环道Ⅱ同心设置，径向道Ⅱ连通外环道Ⅱ和内环道Ⅱ，上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道为轴向设置的，上流道Ⅱ与外环道Ⅱ相通，下流道Ⅱ与内环道Ⅱ相通，上流道Ⅱ和下流道Ⅱ分别对应进液配流阀组的阀芯上腔Ⅱ和阀芯下腔Ⅱ，柱塞腔流道与进液配流阀组的液压腔出口相通，高压进液流道贯通配流块，其一端与高压进口P0连接，另一端与径向道Ⅱ相通。

排液配流阀组包括5个排液配流阀，进液配流阀组包括5个进液配流阀，排液配流阀组与进液配流阀组分别与5个柱塞腔一一对应。

通过高压进口P0与低压出口PT互换，相应柱塞的高、低压状况改变，可实现马达的双向转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将自平衡阀式配流机构应用于摆缸式液压马达，使得摆缸式液压马达由传统的盘配流方式转变成为阀配流式。利用锥阀良好的密封特性，有效的克服了传统配流方式下液压马达应用于低速、高压工况时泄漏严重的缺点，有利于提高马达在高水基介质中的容积效率。

本自平衡阀式配流机构与盘配流方式相比，其减少了一对摩擦副(缸体与配流盘之间的配流副)，这样不仅减小了设计和制造的难度，而且增加的配流阀锥阀的结构形式还具有良好的密封性能，使传统的低速大扭矩液压马达在低速、高压、高水基工况时具有较高的容积效率和机械效率。另外，结构完全相同的自平衡配流阀组的中心对称设计满足马达双向运转的工作需求。

附图说明

图1是具有自平衡阀式配流机构的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达的主视图；

图2是具有自平衡阀式配流机构的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达的工作原理；

图3是排液配流阀组的剖视图；

图4是进液配流阀组的剖视图；

图5是进液配流阀组在配流块中的A-A向视图；

图6是配流块的B向Ⅰ面视图；

图7是配流块的C向Ⅱ面视图；

图8是配流块的D-D向剖视图。

图中：1、端盖；2、配流轴；3、轴承；4、Ⅰ号配流轴承；5、Ⅱ号配流轴承；

6、排液配流阀组；

61、导杆Ⅰ；62、阀座Ⅰ；63、阀导向Ⅰ；64、弹簧Ⅰ；65、阀芯Ⅰ，6-A、阀芯上腔Ⅰ；6-B、阀芯下腔Ⅰ；

6-I、排液配流阀I；6-II、排液配流阀II；6-III、排液配流阀III；6-IV、排液配流阀IV；6-V排液配流阀V；

7、进液配流阀组；

7-I、进液配流阀I；7-II、进液配流阀II；7-III、进液配流阀III；7-IV、进液配流阀IV；7-V、进液配流阀V；

71、导杆Ⅱ；72、阀座Ⅱ；73、阀导向Ⅱ；74、弹簧Ⅱ；75、阀芯Ⅱ，7-A、阀芯上腔Ⅱ；7-B、阀芯下腔Ⅱ；

8、配流块；

81、上流道Ⅰ；82、下流道Ⅰ；83、外环道Ⅰ；84、径向道Ⅰ；85、内环道Ⅰ；

86、高压进液流道；87、上流道Ⅱ；88、柱塞腔流道；89、下流道Ⅱ；810、外环道Ⅱ；811、径向道Ⅱ；812、内环道Ⅱ；

9、柱塞；

9-I、柱塞I；9-II、柱塞II；9-III、柱塞III；9-IV、柱塞IV；9-V、柱塞V；

10、马达曲轴；P0、高压进口；PT、低压出口。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、5、6、7、8所示，一种摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，包括端盖、配流块、排液配流阀组和进液配流阀组；端盖与配流块固联，端盖上设有高压进口P0和低压出口PT，配流块安装于液压马达本体上，排液配流阀组和进液配流阀组分别环形均布于配流块内的两个平行的圆周面平面内；且排液配流阀组与进液配流阀组沿配流块轴向一一对应设置，配流块上开设有流道网，高压进口P0和低压出口PT分别与流道网连通，高压进口PO通过流道网与进液配流阀组的液压腔相通，低压出口PT通过流道网与排液配流阀组的液压腔相通；位于同一轴向平面内的排液配流阀组和进液配流阀组的启闭状态相反，两者的液压腔出口均与液压马达本体的柱塞腔相通，两者共同控制位于同一轴向平面内的柱塞的进、排液。

如图1所示，配流块内通过轴承安装有配流轴，配流轴与马达曲轴相连，并随着马达曲轴转动，配流轴上设有两处偏心结构，且两处偏心结构的相位差为π，两处偏心结构上分别安装有Ⅰ号配流轴承和Ⅱ号配流轴承，排液配流阀组所有的导杆均与Ⅰ号配流轴承的外周面始终接触，进液配流阀组所有的导杆均与Ⅱ号配流轴承的外周面始终接触。

如图3、4所示，所述的进液配流阀组的进液配流阀和排液配流阀组的排液配流阀具有相同的结构形式，进液配流阀包括导杆Ⅱ、阀座Ⅱ、阀导向Ⅱ、弹簧Ⅱ和阀芯Ⅱ，阀芯上腔Ⅱ的通径d ₂与阀芯下腔Ⅱ的通径d ₁相等；排液配流阀包括导杆Ⅰ、阀座Ⅰ、阀导向Ⅰ、弹簧Ⅰ和阀芯Ⅰ，阀芯上腔Ⅰ的通径d ₄与阀芯下腔Ⅰ的通径d ₃相等，且d ₁与d ₃相等；配流阀在启闭状态时阀芯Ⅱ和阀芯Ⅰ上下腔液压力始终相等，配流轴随马达曲轴的转动带动导杆Ⅱ和导杆Ⅰ的移动来控制阀口的启闭，从而控制柱塞的进、排液。

如图1、6、7所示，配流块包括两个端面，靠近排液配流阀组的端面为Ⅰ面，靠近进液配流阀组的端面为Ⅱ面，流道网包括设于Ⅰ面的出液网和设于Ⅱ面的进液网；

如图6所示，出液网包括：外环道Ⅰ、内环道Ⅰ、至少一条径向道Ⅰ、上流道Ⅰ和下流道Ⅰ；外环道Ⅰ和内环道Ⅰ同心设置，径向道Ⅰ连通外环道Ⅰ和内环道Ⅰ，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ为轴向设置的，上流道Ⅰ与外环道Ⅰ相通，下流道Ⅰ与内环道Ⅰ相通，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ分别对应排液配流阀组的阀芯上腔Ⅰ和阀芯下腔Ⅰ；

如图7所示，进液网包括：外环道Ⅱ、内环道Ⅱ、至少一条径向道Ⅱ、上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道；外环道Ⅱ和内环道Ⅱ同心设置，径向道Ⅱ连通外环道Ⅱ和内环道Ⅱ，上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道为轴向设置的，上流道Ⅱ与外环道Ⅱ相通，下流道Ⅱ与内环道Ⅱ相通，上流道Ⅱ和下流道Ⅱ分别对应进液配流阀组的阀芯上腔Ⅱ和阀芯下腔Ⅱ，柱塞腔流道与进液配流阀组的液压腔出口相通，高压进液流道贯通配流块，其一端与高压进口P0连接，另一端与径向道Ⅱ相通。

如图1、2、5所示，进液配流阀组包括5个进液配流阀，分别为进液配流阀I、进液配流阀II、进液配流阀III、进液配流阀IV、进液配流阀V，进液配流阀I、进液配流阀II、进液配流阀III、进液配流阀IV、进液配流阀V均布在配流块的A-A向剖面内，排液配流阀组包括5个排液配流阀，分别为排液配流阀I、排液配流阀II、排液配流阀III、排液配流阀IV、排液配流阀V，排液配流阀I、排液配流阀II、排液配流阀III、排液配流阀IV、排液配流阀V均布于与A-A剖面平行的平面内，5个排液配流阀与5个进液配流阀组一一对应，每一对进液配流阀与排液配流阀控制一个柱塞的进、排液，柱塞包括5个，分别为柱塞I、柱塞II、柱塞III、柱塞IV和柱塞V。

如图1、3、4、5、6、7、8所示，进液配流阀组的阀芯上腔Ⅱ与阀芯下腔Ⅱ依次通过上流道Ⅱ、外环道Ⅱ、径向道Ⅱ、内环道Ⅱ和下流道Ⅱ相通，并通过配流块上开设的高压进液流道与端盖上开设的高压进口P0相通；排液配流阀组的阀芯上腔Ⅰ与阀芯下腔Ⅰ依次通过流道上流道Ⅰ、径向道Ⅰ、下流道Ⅰ相通，并通过配流块上开设的径向道Ⅰ与低压出口PT相通；进液配流阀组与排液配流阀组的出口均通过柱塞腔流道与柱塞腔相通。

如图3、4所示，阀芯上腔Ⅱ的通径d ₂与阀芯下腔Ⅱ的通径d ₁相等；阀芯Ⅱ上下腔所受液压力始终相等；导杆Ⅱ与阀芯Ⅱ不接触时，阀芯Ⅱ在弹簧Ⅱ的作用下与阀座Ⅱ接触密封，阀口关闭；导杆Ⅱ上移推动阀芯Ⅱ的运动，阀口开启，控制柱塞腔与进液口相通。通过进、低压出口的互换，原进液配流阀组与排液配流阀组的作用也相应的改变，柱塞腔的高、低状态将随之改变。

如图1所示，所述的配流轴两处偏心结构的相位差为π，Ⅰ号配流轴承、Ⅱ号配流轴承安装于偏心结构处，Ⅰ号配流轴承与导杆Ⅰ始终接触，Ⅱ号配流轴承与导杆Ⅱ始终接触，导杆Ⅰ与导杆Ⅱ随着配流轴的转动而上下移动，且导杆Ⅰ与导杆Ⅱ的运动方向始终相反，使得排液配流阀组与进液配流阀组内的阀口有规律的交替启闭。

本实施实例的工作原理如图1、2所示，以图示的高压进口P0、低压出口PT为例进行说明。配流轴与马达曲轴连接，并随之转动，当柱塞I、柱塞II处于进液状态，柱塞III、柱塞IV、柱塞V处于排液状态时，对应配流轴的位置使得进液配流阀I、进液配流阀II以及排液配流阀III、排液配流阀IV、排液配流阀V的阀口开启，其它配流阀组的阀口处于关闭状态，马达曲轴将依图2所示逆时针转动，随马达曲轴1的继续转动，配流轴的转动将改变配流阀组的启闭状态，柱塞I、柱塞II、柱塞III、柱塞IV、柱塞V顺序的高、低通流，驱动马达曲轴的转动并输出扭矩。高压进口P0与低压出口PT互换时，相应柱塞的高、低压状况改变，马达将顺时针旋转。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：包括端盖、配流块、排液配流阀组和进液配流阀组；端盖与配流块固联，端盖上设有高压进口P0和低压出口PT，配流块安装于液压马达本体上，排液配流阀组和进液配流阀组分别环形均布于配流块内的两个平行的圆周面平面内；且排液配流阀组与进液配流阀组沿配流块轴向一一对应设置，配流块上开设有流道网，高压进口P0和低压出口PT分别与流道网连通，高压进口PO通过流道网与进液配流阀组的液压腔相通，低压出口PT通过流道网与排液配流阀组的液压腔相通；位于同一轴向平面内的排液配流阀组和进液配流阀组的启闭状态相反，两者的液压腔出口均与液压马达本体的柱塞腔相通，两者共同控制位于同一轴向平面内的柱塞的进、排液。

2.根据权利1所述的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：配流块内通过轴承安装有配流轴，配流轴与马达曲轴相连，并随着马达曲轴转动，配流轴上设有两处偏心结构，且两处偏心结构的相位差为π，两处偏心结构上分别安装有Ⅰ号配流轴承和Ⅱ号配流轴承，排液配流阀组所有的导杆均与Ⅰ号配流轴承的外周面始终接触，进液配流阀组所有的导杆均与Ⅱ号配流轴承的外周面始终接触。

3.根据权利要求2所述的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：所述的进液配流阀组的进液配流阀和排液配流阀组的排液配流阀具有相同的结构形式，

进液配流阀包括导杆Ⅱ、阀座Ⅱ、阀导向Ⅱ、弹簧Ⅱ和阀芯Ⅱ，阀芯上腔Ⅱ的通径d ₂与阀芯下腔Ⅱ的通径d ₁相等；

排液配流阀包括导杆Ⅰ、阀座Ⅰ、阀导向Ⅰ、弹簧Ⅰ和阀芯Ⅰ，阀芯上腔Ⅰ的通径d ₄与阀芯下腔Ⅰ的通径d ₃相等，且d ₁与d ₃相等；

配流阀在启闭状态时阀芯Ⅱ和阀芯Ⅰ上下腔液压力始终相等，配流轴随马达曲轴的转动带动导杆Ⅱ和导杆Ⅰ的移动来控制阀口的启闭，从而控制柱塞的进、排液。

4.根据权利要求3所述的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：配流块包括两个端面，靠近排液配流阀组的端面为Ⅰ面，靠近进液配流阀组的端面为Ⅱ面，流道网包括设于Ⅰ面的出液网和设于Ⅱ面的进液网；

出液网包括：外环道Ⅰ、内环道Ⅰ、至少一条径向道Ⅰ、上流道Ⅰ和下流道Ⅰ；外环道Ⅰ和内环道Ⅰ同心设置，径向道Ⅰ连通外环道Ⅰ和内环道Ⅰ，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ为轴向设置的，上流道Ⅰ与外环道Ⅰ相通，下流道Ⅰ与内环道Ⅰ相通，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ分别对应排液配流阀组的阀芯上腔Ⅰ和阀芯下腔Ⅰ；

进液网包括：外环道Ⅱ、内环道Ⅱ、至少一条径向道Ⅱ、上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道；外环道Ⅱ和内环道Ⅱ同心设置，径向道Ⅱ连通外环道Ⅱ和内环道Ⅱ，上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高压进液流道为轴向设置的，上流道Ⅱ与外环道Ⅱ相通，下流道Ⅱ与内环道Ⅱ相通，上流道Ⅱ和下流道Ⅱ分别对应进液配流阀组的阀芯上腔Ⅱ和阀芯下腔Ⅱ，柱塞腔流道与进液配流阀组的液压腔出口相通，高压进液流道贯通配流块，其一端与高压进口P0连接，另一端与径向道Ⅱ相通。

5.根据权利1所述的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：排液配流阀组包括5个排液配流阀，进液配流阀组包括5个进液配流阀，排液配流阀组与进液配流阀组分别与5个柱塞腔一一对应。

6.根据权利要求1所述的摆缸式低速大扭矩高水基液压马达自平衡阀式配流机构，其特征在于：通过高压进口P0与低压出口PT互换，相应柱塞的高、低压状况改变，可实现马达的双向转动。