CN110541865B - 一种定向叶片式液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压马达技术领域，公开了一种定向叶片式液压马达，包括壳体，壳体内开设有空腔，空腔上开有液体入口和液体出口，壳体向空腔外凸出形成第一轮廓，壳体向空腔内凸出形成第二轮廓，壳体内转动连接有能与第二轮廓相切的主轮，主轮上沿轴向开设有至少四个缺口，主轮沿轴线两侧均固接有侧板，侧板之间转动连接有与缺口配合的叶片，叶片转动时能与缺口密封相切，同时还能与第一轮廓或者第二轮廓密封相切；壳体内设有限向机构，限向机构用于使叶片相对于壳体方向不变。本发明能够解决现有活塞式液压马达存在能量损耗大的问题。

Description

一种定向叶片式液压马达

技术领域

本发明涉及液压马达技术领域，具体涉及了一种定向叶片式液压马达。

背景技术

液压马达是液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能(转矩和转速)。其中，液体是传递力和运动的介质。

现有的液压马达的种类较多，相似的伸缩式叶片液压马达，由于叶片需要缩回，再加上角度原因，摩擦力较大，造成能量损耗大，且由于磨损较大使用寿命不长等缺点，工业中很少使用。而其中能量利用最高的为活塞式液压马达，在工业中使用最多，活塞式液压马达在工作时，是先推动活塞进行往复运动，然后再将往复运动转化成旋转运动，从而将液体的压力能转化成输出轴的机械能输出。但活塞式马达结构较复杂，制作成本高，加上由于活塞做往复运动时，活塞及连接活塞的连杆由于自身的质量具有惯性，其速度越快，能量的损失就越大，所以活塞式液压马达在高速转动时，容易造成较大的能量损耗，导致成本增加，并伴有较大的震动或噪音。

发明内容

本发明的目的是提供一种定向叶片式液压马达，以解决现有活塞式液压马达存在能量损耗大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种定向叶片式液压马达，包括壳体，壳体内开设有空腔，空腔上开有液体入口和液体出口，壳体向空腔外凸出形成有两个相对设置的第一轮廓，壳体向空腔内凸出形成有两个相对设置的第二轮廓，两个第一轮廓的中点连线与两个第二轮廓的中点连线垂直，壳体内转动连接有能同时与第二轮廓相切的主轮，主轮上沿周向均匀开设有至少四个缺口，缺口的轮廓线为圆弧线，主轮沿轴线两侧均固接有侧板，侧板之间转动连接有与缺口配合的叶片，叶片的轮廓线由四条圆弧线组成，叶片上相对的两条轮廓线与缺口的轮廓线同圆心且同半径，叶片上另外相对的两条轮廓线能与第二轮廓形成内切，叶片转动时能与缺口密封相切，同时还能与第一轮廓或者第二轮廓密封相切；壳体内设有限向机构，限向机构用于使叶片相对于壳体方向不变。

与现有技术相比，本发明的原理及有益效果：使用时，高压液体从液体入口进入空腔，过程中叶片将与主轮配合将空腔分成高压区和低压区；对于单独的叶片而言，高压液体对叶片产生的扭矩为零，再加上限向机构对叶片的限制，即限向机构能够克服叶片受到的外界摩擦力，使叶片能够保持平衡，因此叶片不会发生自转；对于叶片与主轮组成的整体而言，由于叶片一部分位于缺口内，另一部分位于缺口外，使得两者组成整体后的受力面积不等，即两者组成的整体将受到来自高压液体的作用力，从而高压液体将冲击叶片带动主轮沿高压区向低压区转动；又由于叶片通过侧板转动连接在主轮上，因此叶片将随主轮发生公转，过程中由主轮将机械能输出，进而实现液体压力能与机械能的转化。

通过高压液体进入空腔冲击叶片驱动主轮转动，并利用限向机构对叶片的限制，使叶片只随主轮发生公转；过程中通过叶片与主轮的配合将腔分成高压区和低压区，使空腔内存在压力差，从而使叶片能够始终随主轮保持同一方向转动，即从高压区向低压区转动；通过叶片带动主轮转动，由主轮输出机械能，从而将液体的压力能转化为转动的机械能，完成动力输出，过程中具有能量损耗小、工作效率高的优点。

进一步，所述限向机构包括固接在外壳内的第一齿轮，叶片上同轴固接有第二齿轮，侧板上转动连接有与第一齿轮、第二齿轮均啮合的第三齿轮，第一齿轮的齿数、模数与第二齿轮的齿数、模数相同。由于第一齿轮固接在壳体上，第三齿轮又与第一齿轮啮合，因此第三齿轮将绕第一齿轮进行公转；又由于第三齿轮转动连接在侧板上，其侧板与主轮为固接，因此第三齿轮将随主轮一起转动；再由于第三齿轮也与第二齿轮啮合，因此第三齿轮转动时将带动第二齿轮转动，加上第二齿轮与叶片固接，叶片将随第二齿轮发生公转；过程中以壳体为参照物时，第二齿轮只是位置发生变化，但并不转动，即相对与壳体而言，第二齿轮的方向没有发生变化。由于第二齿轮与叶片是固定连接，因此叶片也不转动，即相对与壳体而言，叶片的方向也没有发生变化。通过第一齿轮固接在壳体内，再利用第三齿轮进行传动，然后通过第二齿轮对叶片的转动进行限制，达到了防止设备运行过程中叶片因受到外力作用而发生晃动的效果，从而使叶片在公转时能够保持平衡而不发生自转。

进一步，所述液体入口包括第一液体入口和第二液体入口，液体出口包括第一液体出口和第二液体出口，第一液体入口与第二液体出口位于壳体的同一侧，第二液体入口与第一液体出口位于壳体的同一侧。高压液体分别从第一液体入口和第二液体入口进入空腔，然后推动对应的两侧叶片转动，通过两侧同时进入高压液体，能够提高叶片转动的速度，从而提高液压马达的效率。从第一液体入口和第二液体入口进入的高压液体将分别从第一液体出口与第二液体出口流出空腔，从而完成能量转化。

进一步，所述第一液体入口与第一液体出口相对设置，第二液体入口与第二液体出口相对设置。通过相对设置，可使主轮受力均匀，减少了轴承的荷载，减少中间过程的能量损耗，从而提高效率。

进一步，所述第一液体入口与第二液体入口之间连通有高压管，第一液体出口与第二液体出口之间连通有低压管。通过高压管向第一液体入口和第二液体入口提供高压液体，高压管和低压管可设置在壳体的外部，也可设置在壳体的内部。

进一步，所述第二齿轮分布在叶片沿轴向一侧上。单侧设置第二齿轮，既能够实现限位，使叶片保持平衡，也能够节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例的主视剖面示意图；

图2为图1中叶片与主轮进一步旋转的示意图；

图3为本发明实施例中连接有高压管与低压管后的主视剖面示意图；

图4为图2中的A-A剖面图；

图5为本发明实施例中第一齿轮、第二齿轮以及第三齿轮连接的主视剖面示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳体1、空腔2、第一液体入口3、第二液体入口4、第一液体出口5、第二液体出口6、高压管7、流量开关8、低压管9、四通阀10、第一轮廓11、第二轮廓12、主轮13、缺口14、侧板15、叶片16、第一齿轮17、第二齿轮18、第三齿轮19、主轮轴20、主轮轴承21、叶片轴22、叶片轴承23。

实施例基本如附图1至图5所示：

一种定向叶片式液压马达，包括壳体1，壳体1内开设有空腔2，空腔2上开有液体入口和液体出口；液体入口包括第一液体入口3和第二液体入口4，液体出口包括第一液体出口5和第二液体出口6，第一液体入口3与第二液体出口6位于壳体1的同一侧，第二液体入口4与第一液体出口5位于壳体1的同一侧；第一液体入口3与第一液体出口5相对设置，第二液体入口4与第二液体出口6相对设置。第一液体入口3与第二液体入口4之间连通有高压管7，高压管7上外接有供高压液体设备。高压管7上安装有流量开关8，第一液体出口5与第二液体出口6之间连通有低压管9，高压管7与低压管9之间安装有四通阀10。

壳体1的侧壁向空腔2外凸出形成有两个相对设置的第一轮廓11，壳体1的顶壁和底壁向空腔2内凸出形成有两个相对设置的第二轮廓12，两个第一轮廓11的中点连线与两个第二轮廓12的中点连线垂直，壳体1内转动连接有能同时与两个第二轮廓12相切的主轮13，结合图4所示，主轮13轴心固接有主轮轴20，主轮轴20一端伸出壳体1外，作为与外接设备的动力输出端口，主轮轴20与壳体1之间连接有主轮轴承21，主轮轴20与壳体1之间设有密封环，以防液体从缝隙中流出壳外，两个第一轮廓11的中点连线与两个第二轮廓12的中点连线相交点为主轮13的圆心，主轮13上沿周向均匀开设有至少四个缺口14，缺口14的轮廓线为圆弧线，本实施例中，缺口14的数量为四个。结合图4所示，主轮13沿轴线两侧均有固定侧板15，侧板15之间转动连接有四个与缺口14配合的叶片16，叶片16内固接有叶片轴22，叶片轴22伸出叶片16两侧，叶片轴22一端进入侧板15，并与叶片轴承23配合，叶片轴22另一端穿过另一侧板15，并由叶片轴承23与侧板15相连，叶片16的轮廓线由四条圆弧线组成，叶片16上相对的两条轮廓线与缺口14的轮廓线同圆心且同半径，叶片16上另外相对的两条轮廓线能与第二轮廓12形成内切，叶片16转动时能与缺口14密封相切，同时还能与第一轮廓11或者第二轮廓12密封相切，叶片16与主轮13将空腔2分隔成高压区和低压区。

壳体1内设有限向机构，限向机构用于使叶片16相对于壳体1方向不变，也就是，使叶片16始终保持水平状态，避免其发生左右晃动，即叶片16左、右两端连线始终与第一液体入口与第一液体出口连线平行。结合图5所示，限向机构包括固接在壳体1内的第一齿轮17，第一齿轮17与主轮13共轴线。叶片16前侧同轴固接有第二齿轮18，侧板15上转动连接有与第一齿轮17、第二齿轮18均啮合的第三齿轮19，第三齿轮19轴心上固接有第三齿轮轴，第三齿轮轴与主轮侧板15固接，第三齿轮轴与第三齿轮19之间连接有第三齿轮轴承。第一齿轮17、第二齿轮18与第三齿轮19的齿数、模数均相同。

将“第一液体入口3与第一液体出口5一侧的空腔2”称为第一液体通道，将“第二液体入口4与第二液体出口6一侧的空腔2”称为第二液体通道。

具体实施时，调节四通阀10，使第一液体入口3与第二液体入口4通过高压管7与供高压液体设备连通，启动供高压液体设备，高压液体将从第一液体入口3和第二液体入口4分别进入空腔2，过程中可通过流量开关8控制高压液体的流量。

结合图2所示，第一液体通道内与第一轮廓11相切的叶片16，将第一液体通道分为与第一液体入口3连通的高压区和与第一液体出口5连通的低压区，高压区的液体推动叶片16带动主轮13向低压区方向(即第一液体出口5方向)转动，使高压区的容积逐渐增大，而低压区的容积逐渐减小；同理，第二液体通道内与第一轮廓11相切的叶片16，将第二液体通道分为与第二液体入口4连通的高压区和与第二液体出口6连通的低压区，高压区的液体推动叶片16带动主轮13向低压区方向(即第二液体出口6方向)转动，使高压区的容积逐渐增大，而低压区的容积逐渐减小。通过第一液体通道和第二液体通道内高压液体的作用，使主轮13能够沿逆时针方向转动。

主轮13继续转动，叶片16将与第二轮廓12分离，而主轮13将与第二轮廓12接触，并与第二轮廓12形成外切，如图3所示。

主轮13继续转动，结合图1所示，第一液体通道中靠近第一液体出口5的叶片16与第一轮廓11接触还没结束时，靠近第一液体入口3的叶片16又与第一轮廓11接触，这时，第一液体通道中的第一轮廓上同时有两个叶片16相接触，主轮13继续转动，第一液体通道中靠近第一液体出口5的叶片16离开第一轮廓11时，高压区和低压区由第一液体通道中靠近第一液体入口3的叶片16分隔；同理，第二液体通道中靠近第二液体出口6的叶片16与第一轮廓11接触还没结束时，靠近第二液体入口4的叶片16又与第一轮廓11接触，这时，第二液体通道中的第一轮廓上同时有两个叶片16相接触，主轮13继续转动，第二液体通道中靠近第二液体出口6的叶片16离开第一轮廓11时，高压区和低压区由第二液体通道中靠近第二液体入口4的叶片16分隔。

主轮13继续转动，第一液体通道中靠近第一液体出口5的叶片16与第二轮廓12接触相切，然后进入第二液体通道；同理，第二液体通道中靠近第二液体出口6的叶片16与第二轮廓12接触相切，然后进入第一液体通道，结合图2所示，完成了叶片16的一个工作循环。

过程中，主轮13将通过侧板15带动第三齿轮19绕第一齿轮17进行公转，结合图5所示，第三齿轮19将带动第二齿轮18绕第一齿轮17进行公转，从而在叶片16转动的过程中对叶片16进行限位，使其始终保持水平状态而不发生左右晃动。过程中，通过主轮13转动将转动的机械能输出，从而实现液体压力能与转动机械能之间的转化。本方案是用齿轮组合作为限向机构，用链条传动或其它方法传动也能达到同样的效果。

当需要使主轮13输出反向转动时，可调节四通阀10，使高压管7与低压管9中的液体进行切换，即供高压液体设备提供的高压液体通过低压管9经第一液体出口5、第二液体出口6分别进入到空腔2，实现对主轮13的反向驱动，从而实现控制液压马达反向的作用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种定向叶片式液压马达，包括壳体，壳体内开设有空腔，空腔上开有液体入口和液体出口，其特征在于：壳体向空腔外凸出形成有两个相对设置的第一轮廓，壳体向空腔内凸出形成有两个相对设置的第二轮廓，两个第一轮廓的中点连线与两个第二轮廓的中点连线垂直，壳体内转动连接有能同时与第二轮廓相切的主轮，主轮上周向均匀开设有至少四个缺口，缺口的轮廓线为圆弧线，主轮沿轴线两侧均固接有侧板，侧板之间转动连接有与缺口配合的叶片，叶片的轮廓线由四条圆弧线组成，叶片上相对的两条轮廓线与缺口的轮廓线同圆心且同半径，叶片上另外相对的两条轮廓线能与第二轮廓形成内切，叶片转动时能与缺口密封相切，同时还能与第一轮廓或者第二轮廓密封相切；壳体内设有限向机构，限向机构用于使叶片相对于壳体方向不变。

2.根据权利要求1所述的一种定向叶片式液压马达，其特征在于：所述限向机构包括固接在外壳内的第一齿轮，叶片上同轴固接有第二齿轮，侧板上转动连接有与第一齿轮、第二齿轮均啮合的第三齿轮，第一齿轮的齿数、模数与第二齿轮的齿数、模数相同。

3.根据权利要求1所述的一种定向叶片式液压马达，其特征在于：所述液体入口包括第一液体入口和第二液体入口，液体出口包括第一液体出口和第二液体出口，第一液体入口与第二液体出口位于壳体的同一侧，第二液体入口与第一液体出口位于壳体的同一侧。

4.根据权利要求3所述的一种定向叶片式液压马达，其特征在于：所述第一液体入口与第一液体出口相对设置，第二液体入口与第二液体出口相对设置。

5.根据权利要求4所述的一种定向叶片式液压马达，其特征在于：所述第一液体入口与第二液体入口之间连通有高压管，第一液体出口与第二液体出口之间连通有低压管。

6.根据权利要求2所述的一种定向叶片式液压马达，其特征在于：所述第二齿轮分布在叶片沿轴向一侧上。

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