CN107387307B - 一种具有限速装置的双向排量液压马达 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有限速装置的双向排量液压马达，外壳内安装有限速装置，限速装置包括旁通阀和杠杆机构，旁通阀的阀芯下端安装有滚轮I，阀芯上端与阀壳之间设有弹簧，杠杆机构铰接在旁通阀旁边的外壳上，杠杆铰接点旁边设有顶杆，顶杆的底部连接有滚轮II，杠杆的一端与旁通阀底部的滚轮I接触，斜盘处于竖直位置时，其顶部与滚轮II接触；本发明通过限速装置使在马达排量接近零排量时可以自动打开旁通阀，从而保证油液不再流经液压马达，避免了马达在小排量时出现超速现象，防止马达因超速造成的损坏，有效地提高了马达在运动方向切换时的安全性。

Description

一种具有限速装置的双向排量液压马达
技术领域
本发明涉及一种液压马达，具体涉及一种具有限速装置的双向排量液压马达，属于液压控制设备技术领域。
背景技术
液压马达是一种能够将液压介质的压力能转化为旋转运动形式的机械能的一种液压元件。常见的液压马达按照结构形式，可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式。而柱塞式马达按照柱塞与传动轴的位置关系，又可以分为径向和轴向两种。在实际应用中，以轴向柱塞马达居多。一般，液压马达有两个主要工作油口，当一个油口进入高压油另一个油口排油时，马达的输出轴朝一个方向旋转。改变进油和排油的油口，马达朝另一个方向旋转。如果一个液压马达可以在不改变进油和出油的情况下改变输出轴的旋转方向，可以称为双向排量控制液压马达或者反向排量液压马达。
图1至图3为现有技术中的一种轴向柱塞马达的结构原理。缸体101沿着轴向布置有若干个圆孔，孔内置有同等数量的柱塞102，柱塞102的一端作用在斜盘103上，缸体101的左侧紧密贴合有配流盘104，配流盘104上开有两个腰形孔，当一个腰形孔进入高压油，另一个腰形孔出油时，压力油经配流盘进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸紧贴斜盘，斜盘对柱塞产生一个垂直于斜盘的法向反力，此力可分解为轴向分力及和垂直分力，轴向力与柱塞上液压力相平衡，垂直分力推动柱塞102使之产生逆时针方向的扭矩(从轴端看)，该扭矩使缸体101沿着图1所示方向逆时针旋转。缸体101通过键106带动输出轴105旋转，由此油液压力能转变成轴105的旋转的机械能。
如图2和图3所示，斜盘103在控制机构的作用下可以改变其与竖直方向的倾角，也就改变了液压马达的排量大小，其角度越大，排量越大，反之亦然。定义图1中所示的斜盘角度ɑ大于0时为正值，同时马达的旋转方向为正，则当斜盘倾角越过垂线后的角度为负，在保持左油孔107进入高压油而右油孔108出油的情况下，马达的输出轴105将顺时针旋转，通过改变斜盘103的角度，可以在不改变液压马达油液流动方向的情况下改变其旋转方向。
根据液压马达转速的计算公式，n＝Q/V，Q为液压马达的流量，V是液压马达的排量。如果在保持液压马达的流量不变的情况下，减小其排量，会使液压马达的转速升高，如果想改变液压马达的旋转方向，必然经历马达排量由大变小，经零排量，再排量增大的过程，因此不论流量如何小，在马达排量很小即接近零排量时，马达的速度仍然会极高，这势必会造成马达旋转组件的离心力迅速增大，从而导致柱塞与缸体等几个摩擦副的相对运动速度迅速增大，磨损加剧，超出马达零部件的物理极限，造成马达的损坏。
在现有技术中，都是通过换向阀切换等方式完全切断马达的流量，使之停止旋转，在马达静止的情况下调整其排量至反向，再连通油路使之反向旋转，这样容易给马达造成冲击，且控制程序复杂；而如果在没有切断马达流量的情况下对马达进行反向变量操作，还会造成马达损坏甚至是设备的安全事故。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种具有限速装置的双向排量液压马达，可以避免马达小排量时出现超速现象，且能够在不切断马达流量的情况下对马达进行反向变量操作，提高马达的使用寿命以及设备的安全性能。
为了实现上述目的所采用的技术方案：一种具有限速装置的双向排量液压马达，包括马达本体和外壳，马达本体包括缸体、输出轴、柱塞、斜盘和配流盘，缸体沿着径向均布若干圆孔，柱塞安装在圆孔内，柱塞的一端作用在斜盘上；缸体与配流盘紧密配合，配流盘上开有油孔，输出轴与缸体通过键相连；所述外壳内安装有限速装置，限速装置包括旁通阀和杠杆机构，旁通阀的阀芯下端安装有滚轮I，阀芯上端与阀壳之间设有压缩弹簧，杠杆机构中的杠杆铰接在旁通阀旁边的外壳上，杠杆的一端与旁通阀底部的滚轮I接触，杠杆铰接点与滚轮I之间的杠杆上设有顶杆，顶杆的底部连接有滚轮II，斜盘接近竖直位置时，其顶部与滚轮II接触；马达本体上具有三个油路，包括第三油路、第四油路和泄油路，旁通阀上具有两个油路，包括第五油路和第六油路，第五油路和第三油路相通，第六油路和第四油路相通，泄油路与外壳相通。
当液压马达处于临近零排量附近时，斜盘接近竖直状态，斜盘顶部接触滚轮II，从而推动杠杆围绕铰接点转动，杠杆的一端通过滚轮I推动阀芯向上移动压缩弹簧，使第五油路和第六油路相通，由于旁通阀上的阻力小于马达本体的阻力，因此高压油直接经过第五油路(或者第六油路)进入旁通阀，再由第六油路(或者第五油路)回油，因此避免了高压油进入马达本体上配流盘的左油孔(或者右油孔)，也就避免了马达出现超速现象；当斜盘越过零排量区域后，旁通阀的阀芯在弹簧的作用下逐渐复位，逐渐关闭了第五油路与第六油路的通路，油液也逐渐的经由马达本体进入配流盘的柱塞孔，从而驱动马达恢复旋转；马达的用完的控制油、泄漏油排到外壳里，外壳上具有泄漏口，最后统一排回液压油箱。旁通阀在整个的打开和关闭过程中，都是连续变化和动作的，避免了引起较大的冲击；马达无论从正排量切换至负排量，还是从负排量切换至正排量，均无需切断马达流量。
进一步的，还包括变量控制机构，变量控制机构的第一油路分别与马达本体的第三油路和第四油路相通，变量控制机构的第二油路与马达本体的泄油路相通。
为避免马达内液压油反流，第一油路通过单向阀I进入第三油路，第一油路通过单向阀II进入第四油路。
进一步的，所述旁通阀为两位两通换向阀。通过杠杆机构与之配合达到换向的目的，弹簧压缩状态时，油路导通，弹簧恢复状态时，油路关闭。
进一步的，杠杆的另一端与螺栓接触，螺栓通过马达外壳上开设的螺纹孔固定。通过调整螺栓的旋入深度，可以调整滚轮II与斜盘初始接触的位置。
本发明通过限速装置使在马达排量接近零排量时可以自动打开旁通阀，从而保证油液不再流经液压马达，避免了马达在小排量时出现超速现象，防止马达因超速造成的损坏，且能够在不切断马达流量的情况下对马达进行反向变量操作，有效地提高了马达在运动方向切换时的安全性。
附图说明
图1是现有技术中的一种柱塞马达的结构示意图；
图2是图1中配流盘上油孔示意图；
图3是现有技术中的马达斜盘变化示意图；
图4是本发明液压原理图；
图5是本发明中涉及的马达本体与旁通阀结构示意图；
图6是本发明所涉及的液压马达在零排量附近时的工作示意图。
图中：1、马达本体；101、缸体；102、柱塞；103、斜盘；104、配流盘；105、输出轴；106、键；107、左油孔；108、右油孔；
2、外壳；3、旁通阀；31、阀芯；32、滚轮I；33、阀壳；34、压缩弹簧；4、杠杆机构；41、杠杆；42、顶杆；43、滚轮II；5、第三油路；6、第四油路；7、泄油路；8、第五油路；9、第六油路；10、变量控制机构；11、第一油路；12、第二油路；13、单向阀I；14、单向阀II；15、螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图3至5所示，一种具有限速装置的双向排量液压马达，包括马达本体1和外壳2，马达本体1包括缸体101、输出轴105、柱塞102、斜盘103和配流盘104，缸体101沿着径向均布若干圆孔，柱塞102安装在圆孔内，柱塞102的一端作用在斜盘103上；缸体101与配流盘104紧密配合，配流盘104上开有油孔107，输出轴105与缸体101通过键106相连；所述外壳2内安装有限速装置，限速装置包括旁通阀3和杠杆机构4，旁通阀的阀芯31下端安装有滚轮I32，阀芯31上端与阀壳33之间设有压缩弹簧34，杠杆机构4中的杠杆41铰接在旁通阀3旁边的外壳2上，杠杆41的一端与旁通阀底部的滚轮I32接触，杠杆41铰接点与滚轮I32之间的杠杆41上设有顶杆42，顶杆42的底部连接有滚轮II43，斜盘103接近竖直位置时，其顶部与滚轮II43接触；马达本体1上具有三个油路，包括第三油路5、第四油路6和泄油路7，旁通阀3上具有两个油路，包括第五油路8和第六油路9，第五油路8和第三油路5相通，第六油路9和第四油路6相通，泄油路7与外壳2相通。
如图3所示，还包括变量控制机构10，变量控制机构10的第一油路11分别与马达本体的第三油路5和第四油路6相通，变量控制机构10的第二油路12与马达本体的泄油路7相通。变量控制机构为马达提供变量控制所需高压油液。
为避免马达内液压油反流，第一油路11通过单向阀I13进入第三油路5，第一油路11通过单向阀II14进入第四油路6。
进一步的，所述旁通阀3为两位两通换向阀。通过杠杆机构与之配合达到换向的目的，当阀芯在弹簧的作用下处于右位时，第一油口A和第二油口P不导通；当在杠杆机构作用下处于左位工作时，第一油口A和第二油口P导通，第五油路8和第六油路9相通。
如图4和图5所示，杠杆41的另一端与螺栓15接触，螺栓15通过马达外壳2上开设的螺纹孔固定。通过调整螺栓15的旋入深度，可以调整滚轮II43与斜盘初始接触的位置。
具体工作工程如下：
液压马达在非零排量附近工作时，与传统的液压马达工作相同，如图3和图4所示，当马达的斜盘103处于正向倾角时，且第三油路5进入高压油而第四油路6排油时，马达的输出轴105旋转方向为正向；当保持斜盘103处于正向倾角时，由第四油路6进入高压油而第三油路5排油时，马达的输出轴105旋转方向为反向；当马达的斜盘103处于反向倾角，且第三油路5进入高压油而第四油路6排油时，马达的输出轴105旋转方向为反向；当保持斜盘103处于反向倾角时，第四油路6进入高压油而第三油路5排油时，马达的输出轴105旋转方向为正向；当液压马达需要变量时，通过变量控制机构10调整斜盘103的角度。
当马达的流量不变的情况下，需要将马达的排量调整至零排量附近时，或者通过将马达的斜盘从正向调整到反向来实现马达换向时，会使斜盘103接近竖直状态，如图5所示，斜盘103顶部接触滚轮II43，从而推动杠杆41围绕铰接点转动，杠杆41的一端通过滚轮I32推动阀芯31向上移动压缩弹簧34，使第五油路8和第六油路9相通，由于旁通阀3上的阻力小于马达本体1的阻力，因此高压油直接经过第五油路8(或者第六油路9)进入旁通阀，再由第六油路9(或者第五油路8)排出，因此避免了高压油进入马达本体上配流盘的左油孔(或者右油孔)，也就避免了马达出现超速现象；当斜盘越过零排量区域后，旁通阀3的阀芯31在弹簧34的作用下逐渐复位，逐渐关闭了第五油路8与第六油路9的通路，油液也逐渐的经由马达本体进入配流盘104的柱塞孔，从而驱动马达恢复旋转；马达用完的控制油、泄漏油排到外壳里，外壳上具有泄漏口，最后统一排回液压油箱。旁通阀3在整个的打开和关闭过程中，都是连续变化和动作的，避免了引起较大的冲击；马达无论从正排量切换至负排量，还是从负排量切换至正排量，均无需切断马达流量。
本发明涉及的装置也可以用在常规的单向排量控制马达上，用于防止马达超速。

Claims (5)

1.一种具有限速装置的双向排量液压马达，包括马达本体(1)和外壳(2)，马达本体(1)包括缸体(101)、输出轴(105)、柱塞(102)、斜盘(103)和配流盘(104)，缸体(101)沿着径向均布若干圆孔，柱塞(102)安装在圆孔内，柱塞(102)的一端作用在斜盘(103)上；缸体(101)与配流盘(104)紧密配合，配流盘(104)上开有油孔，输出轴(105)与缸体(101)通过键(106)相连；其特征在于，所述外壳(2)内安装有限速装置，限速装置包括旁通阀(3)和杠杆机构(4)，旁通阀的阀芯(31)下端安装有滚轮I(32)，阀芯(31)上端与阀壳(33)之间设有压缩弹簧(34)，杠杆机构(4)中的杠杆(41)铰接在旁通阀(3)旁边的外壳(2)上，杠杆(41)的一端与旁通阀底部的滚轮I(32)接触，杠杆(41)铰接点与滚轮I(32)之间的杠杆(41)上设有顶杆(42)，顶杆(42)的底部连接有滚轮II(43)，斜盘(103)接近竖直位置时，其顶部与滚轮II(43)接触；马达本体(1)上具有三个油路，包括第三油路(5)、第四油路(6)和泄油路(7)，旁通阀(3)上具有两个油路，包括第五油路(8)和第六油路(9)，第五油路(8)和第三油路(5)相通，第六油路(9)和第四油路(6)相通，泄油路(7)与外壳(2)相通。
2.如权利要求1所述的具有限速装置的双向排量液压马达，其特征在于，还包括变量控制机构(10)，变量控制机构(10)的第一油路(11)分别与马达本体的第三油路(5)和第四油路(6)相通，变量控制机构(10)的第二油路(12)与马达本体的泄油路(7)相通。
3.如权利要求2所述的具有限速装置的双向排量液压马达，其特征在于，第一油路(11)通过单向阀I(13)进入第三油路(5)，第一油路(11)通过单向阀II(14)进入第四油路(6)。
4.如权利要求3所述的具有限速装置的双向排量液压马达，其特征在于，所述旁通阀(3)为两位两通换向阀。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述的具有限速装置的双向排量液压马达，其特征在于，杠杆(41)的另一端与螺栓(15)接触，螺栓(15)通过马达外壳(2)上开设的螺纹孔固定。
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