CN116146411A - 一种阀配流曲轴柱塞水液压马达及工作方法 - Google Patents

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满家祥
张磊
于鸣泉
刘磊
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Xuzhou University of Technology
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Abstract

本发明公开一种阀配流曲轴柱塞水液压马达及工作方法,属于阀配流的曲轴柱塞水液压马达技术领域。为沿曲轴轴向布置柱塞结构的直列式曲轴柱塞水液压马达,包括在油润滑环境工作的曲轴活塞部分以及通过水动力驱动曲轴活塞工作的水动力部分,且曲轴活塞部分与水动力部分油水隔离;其柱塞配流过程密封性好、可靠性高、摩擦副润滑良好,并能够有效效降低工作温度,延长使用寿命,解决水液压马达的配流盘和关键摩擦副严重的泄漏和磨损问题,促进水液压马达在各领域中应用和可靠服役。

Description

一种阀配流曲轴柱塞水液压马达及工作方法
技术领域
本发明涉及一种阀配流曲轴柱塞水液压马达及工作方法,属于阀配流的曲轴柱塞水液压马达技术领域。
背景技术
液压马达是液压系统中重要的执行元件之一,被广泛应用于各类工程机械、矿山机械、海洋机械中,近年来水液压技术的快速发展对液压马达的性能提出了更高的要求,在一些有环保、防爆和阻燃要求的特殊工况中必须使用水液压马达,如深海水下作业、海洋能源开采、水下潜航器、海底矿车、煤矿井下刮板机链轮张紧、乳化液钻机以及军用防爆作业等相关设备的驱动。当前水液压马达以叶片式、轴向柱塞式、齿轮式、内曲线径向柱塞式、曲轴连杆径向柱塞式、曲轴摆缸径向柱塞式,其中水液压马达以叶片式、轴向柱塞式、齿轮式为中高速液压马达,内曲线径向柱塞式、曲轴连杆径向柱塞式、曲轴摆缸径向柱塞式为低速大扭矩液压马达,这些马达多采用油马达的结构进行防锈处理或者优化后直接使用的,其配流结构多为端面配流。由于水介质具有低粘度和腐蚀性,使得现有水液压马达的端面配流结构泄漏严重,关键摩擦副难以润滑,造成腐蚀和磨损,从而产生更大的泄漏,工作中容积效率、服役寿命、工作可靠性等均难以保证。因此,迫切需要研制一款能够适应水液压系统介质特殊性的水液压马达。
发明内容
发明目的:针对上述现有水液压马达存在磨损和泄漏严重的问题,本发明提出了一种阀配流曲轴柱塞水液压马达及工作方法,使用配流轴控制配流阀开启向柱塞配流,工作介质和润滑介质分离,柱塞配流过程密封性好、可靠性高、摩擦副润滑良好,解决水液压马达的配流盘和关键摩擦副严重的泄漏和磨损问题,促进水液压马达在各领域中应用和可靠服役。
技术方案:为实现上述技术目的,本发明的一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,为沿曲轴轴向布置柱塞结构的直列式曲轴柱塞水液压马达,包括在油润滑环境工作的曲轴活塞部分以及通过水动力驱动曲轴活塞工作的水动力部分,且曲轴活塞部分与水动力部分油水隔离;
具体包括阀配流曲轴部分,阀配流曲轴部分通过连接件连接有三组滑块活塞,每组滑块活塞通过连接件(9)连接有柱塞装置,柱塞装置通连接有高压水介质系统;
其中阀配流曲轴部分包括壳体,壳体内设有充满润滑油的腔体,腔体内设有曲轴,所述曲轴包括三处曲拐,分别为曲拐a、曲拐b和曲拐c,曲轴的两端分别连通过轴承安装在壳体内,曲轴一端为曲轴输出端,输出端上设有用于工作时驱动负载的键槽,另一端通过同步带轮安装支撑用的轴承;曲轴上的曲拐a、曲拐b和曲拐c分别通过滑动轴承连接有三个连杆,从而使连杆和曲轴间能够互相转动;
滑块滑块活塞包括与壳体连通的滑块缸体,滑块缸体内设有匹配的滑块,曲轴通过连杆与滑块通过销连接,连杆的另一端通过销和滑块连接在一起,连杆和滑块之间能够绕销转动;
连杆、曲轴、滑块在壳体和滑块缸体中形成油润滑腔;
滑块通过连接件连接的柱塞装置包括柱塞和柱塞缸体,柱塞设置在柱塞缸体的柱塞孔内,柱塞缸体的端部与滑块缸体连接,尾部设有中央开孔的端盖,端盖的开孔通过管路连接有阀门系统;柱塞缸体在与滑块缸体连接处开有泄漏口,柱塞缸体内侧开有沟槽,沟槽内设有与柱塞形成密封的填料密封,利用柱塞和滑块将驱动用的水介质和油润滑腔内的润滑油介质隔离,主要摩擦副在油润滑中工作,而水介质被单独隔离在水介质腔,实现了水介质传动,油介质润滑,既让曲轴在充满润滑油的油润滑腔内工作,减少磨损和腐蚀,同时还能保证润滑油不会泄露,大大提高了曲轴的工作寿命和容积效率;
高压水介质系统包括配流轴和阀块,配流轴为曲轴结构,配流轴上包括三组分别与柱塞装置连接的柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮,阀块内设有三组进液配流阀、排液配流阀,每个柱塞对应一组进液配流阀和排液配流阀,每组进液配流阀和排液配流阀通过配流轴实现交替开闭,阀块通过螺栓连接安装在端盖上,且阀块上的流道与端盖上流道连通;进液配流阀的入口与为水液压马达供液的水泵连接,进液配流阀的出口以及排液配流阀的入口与端盖流道连接,排液配流阀的出口与水箱连接,利用高压水推动柱塞,然后柱塞液压力通过连接件传递到滑块,从而驱动曲轴回转工作。
进一步,在柱塞与端盖之间在柱塞缸体设有水介质腔,柱塞和填料密封组成隔水密封面,防止柱塞的间隙泄漏,泄漏口与外界连接,用以将渗流的水排出;滑动轴承与曲轴上的曲拐a组成的摩擦副,连杆与销活动连接的内孔之间形成摩擦副、销与滑块连接的内孔形成摩擦副、滑块和滑块缸体组成的摩擦副均为油润滑,曲轴的两端通过滚动轴承安装在壳体内,滚动轴承的润滑为油润滑。
进一步,所述的连杆为分体式结构,便于安装在曲轴的曲拐上,滑动轴承安装在连杆的内孔上,连杆的分体式结构靠螺栓锁紧。
进一步,所述的滑块上设有用于与滑块缸体匹配工作的安装用于克服滑块所受的侧向力耐磨环和往复密封圈的沟槽。
进一步,高压水介质水推动柱塞向左运动,柱塞通过连接件、滑块、销、连杆、滑动轴承推动曲轴旋转,从而在曲轴上形成扭矩输出;实现了水液压马达关键摩擦副为油润滑,高压水介质仅作用在柱塞、柱塞缸体、填料密封和端盖;其中填料密封防止高压水介质通过柱塞和柱塞缸体组成的摩擦副间隙泄漏,高压水介质会通过柱塞和填料密封间渗出,渗出部分的水介质通过泄漏口流出。
进一步,曲轴上的曲拐a、曲拐b和曲拐c中,每处曲拐围绕与曲轴端部圆心按°间隔均布,工作时,每处曲拐上均依次连接三组滑块活塞以及三组柱塞装置的连续作用下实现持续旋转和扭矩输出;配流轴上包括三组分别与柱塞装置连接的柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮,柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮尺寸相同,安装相位角度相差°。
进一步,高压水进入到进液配流阀的前端,在柱塞运动到最右侧位置时开始进液,此时配流轴上柱塞对应的进液偏心轮控制进液配流阀开启,配流轴上柱塞对应的排液偏心轮控制排液配流阀关闭,高压水进入水介质腔内推动柱塞向左运动,柱塞通过连接件、滑块、连杆推动曲轴逆时针转动,从而在曲轴上输出扭矩;在曲轴逆时针转动°后,柱塞运动到最左侧位置,此时配流轴上柱塞对应的进液偏心轮控制进液配流阀关闭,配流轴上柱塞对应的排液偏心轮控制排液配流阀打开,曲轴的连续运动使柱塞向右运动将水介质腔的水通过排液配流阀排出,曲轴逆时针旋转°后柱塞运动到最右侧,此时柱塞完成一个完整的工作循环。
进一步,进液配流阀和排液配流阀的结构相同,进液配流阀包括阀套,阀套内设有通孔,通孔顶部设有密封的阀芯端盖,阀芯端盖在通孔内通过弹簧连接有阀芯,阀芯连接有推杆,阀套的通孔下方设有密封端盖,推杆的端部与进液偏心轮连接,推杆的尾端穿过密封端盖与阀芯接触,推杆穿过密封端盖的部分设有密封组件;阀芯的两侧设有受阀芯在推杆和弹簧控制开合下导通或者封闭的通孔;排液配流阀的推杆与排液偏心轮连接。
进一步,密封组件由部分组成,从下至上依次为具有弹性的耐磨聚四氟乙烯环、不锈钢环、泛塞封和螺纹压头,用于防止推杆与密封组件的界面产生泄漏。
一种阀配流曲轴柱塞水液压马达的工作方法,其步骤为:
利用进液偏心轮控制进液配流阀的开启或关闭,通过进液偏心轮推动推杆向上运动使阀芯开启,进液偏心轮转动中~°内使进液配流阀开启,°到°内使进液配流阀关闭;
利用排液偏心轮控制排液配流阀的开启或关闭,开启和关闭过程与进液配流阀的开启过程相同;排液偏心轮转动中~°内使排液配流阀关闭,°到°内使排液配流阀开启;进液配流阀开启时,排液配流阀关闭,进液配流阀关闭时,排液配流阀开启;
在柱塞运动到最右侧时,排液偏心轮控制排液配流阀关闭,进液偏心轮控制进液配流阀开启,此时高压水通过进液配流阀进入到柱塞右侧的水介质腔,推动柱塞向左运动,柱塞通过连接件、滑块、连杆推动曲轴逆时针转动,使曲轴上形成扭矩输出,柱塞运动到最左侧,曲轴旋转°,此时,排液偏心轮控制排液配流阀开启,进液偏心轮控制进液配流阀关闭,曲轴在其他柱塞的作用下持续逆时针转动°,柱塞从最左侧运动到最右侧,将水介质腔内的水通过排液配流阀排出,完成柱塞的一个完整进液和排液过程;
本阀配流曲轴柱塞水液压马达共有三个柱塞,运动规律的相位角为°,工作中三个柱塞如此往复交替循环作用在曲轴上,持续在曲轴上形成扭矩和转动输出;
曲轴和配流轴通过同步带轮保持同步转动,确保每个柱塞对应的进液偏心轮和排液偏心轮有序控制进液配流阀和排液配流阀向柱塞配流。
有益效果:本发明水液压马达实现了润滑油和工作水介质的隔离,确保了马达水介质工作,润滑油润滑,降低了水液压马达对关键零件材料性能和加工精度的要求,解决了现有水液压马达柱塞副、滑靴副、配流副等关键摩擦副的磨损和泄漏问题,提高了水马达的工作稳定性和服役寿命,利用配流阀良好的密封性和可靠性,提高了水液压马达工作的容积效率和配流可靠性,同时本发明的水液压马达具有转速范围宽、输出扭矩大、拆卸和维护方便,适用各种水下作业、海洋能源开采、煤矿井下等领域中相关设备的驱动。
本发明阀配流曲轴柱塞水液压马达,利用柱塞12和滑块6将工作介质(水)和润滑介质互相分离,主要摩擦副在油润滑腔为油润滑,水介质被单独隔离在水介质腔,实现了水介质传动,油介质润滑,而其他结构的水液压马达,如内曲线径向柱塞式水液压马达、轴向柱塞式水液压马达、曲轴径向柱塞摆缸式水液压马达都是水介质传动,同时摩擦副也是水介质润滑,这些结构的水液压马达摩擦副在水润滑下极易磨损、泄漏和腐蚀,工作寿命和容积效率较低。
由于水介质被密封在柱塞、柱塞缸体、填料密封以及端盖4内,水液压马达设计加工时,只需要考虑柱塞、柱塞缸体、填料密封以及端盖的防锈和耐磨问题,其他部件采用普通合金钢制造即可,降低了加工成本和制造难度。
考虑水液压马达工作介质的为水,粘度较低,润滑性能差,常用端面配流和轴配流结构的水液压马达都存在配流摩擦副,配流摩擦副泄漏严重,且极易磨损,容积效率低,不能满足水介质下马达柱塞的配流需求,本发明的阀配流结构的曲轴柱塞水液压马达,利用配流阀的通断控制向马达柱塞腔供液,使水液压马达中不存在配流副,配流阀的阀芯采用锥阀芯,具有良好的密封性、通断性以及响应,配流阀的通断靠配流轴上的偏心轮控制,避免了水液压马达因配流摩擦副磨损和泄漏导致的故障和失效。
附图说明
图1本发明阀配流曲轴柱塞水液压马达结构图;
图2本发明阀配流曲轴柱塞水液压马达的曲轴结构图;
图3本发明阀配流曲轴柱塞水液压马达的配流轴结构图;
图4本发明阀配流曲轴柱塞水液压马达的柱塞配流原理示意图。
图中,1、壳体,2、连杆,3、滑动轴承,4、曲轴,5、销,6、滑块,7、耐磨环,8、往复密封圈,9、连接件,10、泄漏口,11、柱塞缸体,12、柱塞,13、填料密封,14、端盖,15、配流轴,16、进液配流阀,17、排液配流阀,18、阀块,19、滑块缸体。
16-1、阀芯端盖,16-2、阀套,16-3、弹簧,16-4、阀芯,16-5、密封组件,16-6、密封端盖,16-7、推杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细解释。
如图1、2、3所示,本发明的一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,它包括壳体1、连杆,2、滑动轴承3、曲轴4、销5、滑块6、耐磨环7、往复密封圈8、连接件9、泄漏口10、柱塞缸体11、柱塞12、填料密封13、端盖14、配流轴15、进液配流阀16、排液配流阀17、阀块18、滑块缸体19。
所述的曲轴4上加工有三处曲拐,连杆2安装在曲轴4的曲拐1上,在连杆2和曲轴4的曲拐之间安装有滑动轴承3,从而使连杆2和曲轴4间可互相转动,连杆2的另一端通过销5和滑块6连接在一起,连杆2和滑块6之间可绕销5转动。
所述的连杆2为分体式结构,可便于安装在曲轴4的曲拐上,滑动轴承3安装在连杆2的内孔上,连杆2的分体式结构靠螺栓锁紧。
所述的滑块6上设有用于安装耐磨环7和往复密封圈8的沟槽,滑块6安装在滑块缸体19上的孔内,滑块6的另一端通过连接件9与柱塞12相连(螺纹连接),柱塞12安装在柱塞缸体11的柱塞孔内,柱塞缸体11上加工有泄漏口10和用于安装填料密封13的沟槽;
所述的水介质腔是由柱塞缸体11、填料密封13、柱塞12、端盖14组成的密封容积,柱塞12和填料密封13间为水介质润滑;所述的油润滑腔是由壳体1、连杆2、曲轴4、滑块6、滑块缸体19组成的密封容积,滑动轴承3固定在连杆2的孔内,滑动轴承3与曲轴4上的曲拐1组成的摩擦副、销5和连杆2内孔组成的摩擦副、销5与滑块6的内孔组成的摩擦副、滑块6和滑块缸体19组成的摩擦副均为油润滑,曲轴4的两端通过滚动轴承安装在壳体1内,滚动轴承的润滑也为油润滑;水液压马达工作中高压水推动柱塞12向左运动,进一步的柱塞12通过连接件9、滑块6、销5、连杆2、滑动轴承3推动曲轴4旋转,从而在曲轴4上形成扭矩输出;实现了水液压马达关键摩擦副为油润滑,高压水介质仅作用在柱塞12、柱塞缸体11、填料密封13和端盖14。
所述的耐磨环7用于克服滑块6所受的侧向力。
所述的填料密封13用于防止高压水通过柱塞12和柱塞缸体11组成的摩擦副间隙泄漏,高压水会通过柱塞12和填料密封13间渗出,渗出部分的水介质通过泄漏口10流出。
所述的壳体1和滑块缸体19通过螺栓连接在一起,柱塞缸体11通过螺栓固定在滑块缸体19上,端盖14通过螺栓安装在柱塞缸体11上。
本发明的一种阀配流曲轴柱塞水液压马达中柱塞12、滑块6、连杆2、滑动轴承3、销5、耐磨环7、往复密封圈8均为三个、,曲轴4的结构如图2所示,水液压马达中曲轴4上加工有三处曲拐,每处曲拐围绕与曲轴端部圆心按120°间隔均布,每处曲拐上均依次连接滑动轴承3、连杆2、销5、滑块6、连接件9、柱塞12,曲轴4在三个柱塞的连续作用下实现持续旋转和扭矩输出。
所述的配流轴15的结构如图3所示,水液压马达每个柱塞12对应一个进液配流阀16和一个排液配流阀17,高压水进入到进液配流阀16的前端,在柱塞12运动到最右侧位置时开始进液,此时配流轴15上柱塞12对应的进液偏心轮控制进液配流阀16开启,配流轴15上柱塞12对应的排液偏心轮控制排液配流阀17关闭,高压水进入水介质腔内推动柱塞12向左运动,柱塞12通过连接件9、滑块6、连杆2推动曲轴4逆时针转动,从而在曲轴4上输出扭矩;在曲轴4逆时针转动180°后,柱塞12运动到最左侧位置,此时配流轴15上柱塞12对应的进液偏心轮控制进液配流阀16关闭,配流轴15上柱塞12对应的排液偏心轮控制排液配流阀17打开,曲轴4的连续运动使柱塞12向右运动将水介质腔的水通过排液配流阀17排出,曲轴4逆时针旋转180°后柱塞12运动到最右侧,此时柱塞12完成一个完整的工作循环。
高压水介质系统包括配流轴15和阀块18,配流轴15为曲轴结构,配流轴15上包括三组分别与柱塞装置连接的柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮,分别为柱塞1进液偏心轮、柱塞1排液偏心轮、柱塞2进液偏心轮、柱塞2排液偏心轮、柱塞3进液偏心轮、柱塞3排液偏心轮,阀块18内设有三组进液配流阀16、排液配流阀17,每个柱塞12对应一组进液配流阀16和排液配流阀17,每组进液配流阀16和排液配流阀17通过配流轴15实现交替开闭,阀块18通过螺栓连接安装在端盖14上,且阀块18上的流道与端盖14上流道连通;进液配流阀16的入口与为水液压马达供液的水泵连接,进液配流阀16的出口以及排液配流阀17的入口与端盖14流道连接,排液配流阀17的出口与水箱连接,利用高压水推动柱塞12,然后柱塞液压力通过连接件9传递到滑块6,从而驱动曲轴4回转工作。
所述的进液配流阀16、排液配流阀17均安装在阀块18内,阀块18通过螺栓连接安装在端盖14上,且阀块18上的流道与端盖14上流道连通。
以与曲轴4的曲拐1相连的柱塞12为例,结合图4进一步详细阐明进液配流阀16、排液配流阀17的结构以及水液压马达的柱塞12的配流过程,进液配流阀16和排液配流阀17结构完全相同,以进液配流阀16为例,其由阀芯端盖16-1、阀套16-2、弹簧16-3、阀芯16-4、密封组件16-5、密封端盖16-6、推杆16-7组成。
进液配流阀16的开启和关闭由进液偏心轮决定,通过进液偏心轮推动推杆16-7向上运动使阀芯16-4开启,进液偏心轮转动中0~180°内使进液配流阀16开启,180°到360°内使进液配流阀16关闭。排液配流阀17的开启和关闭由排液偏心轮决定,开启和关闭过程与进液配流阀16的开启过程类似,在此不再赘述,排液偏心轮转动中0~180°内使排液配流阀17关闭,180°到360°内使排液配流阀17开启,。进液配流阀16开启时,排液配流阀17关闭,进液配流阀16关闭时,排液配流阀17开启。
在柱塞12运动到最右侧时,排液偏心轮控制排液配流阀17关闭,进液偏心轮控制进液配流阀16开启,此时高压水通过进液配流阀16进入到柱塞12右侧的水介质腔,推动柱塞12向左运动,柱塞12通过连接件9、滑块6、连杆2推动曲轴4逆时针转动,使曲轴4上形成扭矩输出,柱塞12运动到最左侧,曲轴4旋转180°,此时,排液偏心轮控制排液配流阀17开启,进液偏心轮控制进液配流阀16关闭,曲轴4在其他柱塞12的作用下持续逆时针转动180°,柱塞12从最左侧运动到最右侧,将水介质腔内的水通过排液配流阀17排出,完成柱塞12的一个完整进液和排液过程,本发明的水液压马达共有三个柱塞12,运动规律的相位角为120°,工作中三个柱塞12如此往复交替循环作用在曲轴4上,持续在曲轴4上形成扭矩和转动输出。
所述的曲轴4和配流轴15通过同步带轮连接,两者保持同步转动,确保每个柱塞12对应的进液偏心轮和排液偏心轮有序控制进液配流阀16和排液配流阀17向柱塞12配流。
密封组件16-5由4部分组成,从下至上依次为具有弹性的耐磨聚四氟乙烯环、不锈钢环、泛塞封和螺纹压头,用于防止推杆16-7与密封组件16-5的界面产生泄漏。

Claims (10)

1.一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:为沿曲轴轴向布置柱塞结构的直列式曲轴柱塞水液压马达,包括在油润滑环境工作的曲轴活塞部分以及通过水动力驱动曲轴活塞工作的水动力部分,且曲轴活塞部分与水动力部分油水隔离;
具体包括阀配流曲轴部分,阀配流曲轴部分通过连接件连接有三组滑块活塞,每组滑块活塞通过连接件(9)连接有柱塞装置,柱塞装置通连接有高压水介质系统;
其中阀配流曲轴部分包括壳体(1),壳体(1)内设有充满润滑油的腔体,腔体内设有曲轴(4),所述曲轴(4)包括三处曲拐,分别为曲拐a、曲拐b和曲拐c,曲轴(4)的两端分别连通过轴承安装在壳体(1)内,曲轴(4)一端为曲轴输出端,输出端上设有用于工作时驱动负载的键槽,另一端通过同步带轮安装支撑用的轴承;曲轴(4)上的曲拐a、曲拐b和曲拐c分别通过滑动轴承(3)连接有三个连杆(2),从而使连杆(2)和曲轴(4)间能够互相转动;
滑块滑块活塞包括与壳体(1)连通的滑块缸体(19),滑块缸体(19)内设有匹配的滑块(6),曲轴(4)通过连杆(2)与滑块(6)通过销(5)连接,连杆(2)的另一端通过销(5)和滑块(6)连接在一起,连杆(2)和滑块(6)之间能够绕销(5)转动;
连杆(2)、曲轴(4)、滑块(6)在壳体(1)和滑块缸体(19)中形成油润滑腔;
滑块(6)通过连接件(9)连接的柱塞装置包括柱塞(12)和柱塞缸体(11),柱塞(12)设置在柱塞缸体(11)的柱塞孔内,柱塞缸体(11)的端部与滑块缸体(19)连接,尾部设有中央开孔的端盖(14),端盖(14)的开孔通过管路连接有阀门系统;柱塞缸体(11)在与滑块缸体(19)连接处开有泄漏口(10),柱塞缸体(11)内侧开有沟槽,沟槽内设有与柱塞(12)形成密封的填料密封(13),利用柱塞(12)和滑块(6)将驱动用的水介质和油润滑腔内的润滑油介质隔离,主要摩擦副在油润滑中工作,而水介质被单独隔离在水介质腔,实现了水介质传动,油介质润滑,既让曲轴(4)在充满润滑油的油润滑腔内工作,减少磨损和腐蚀,同时还能保证润滑油不会泄露,大大提高了曲轴(4)的工作寿命和容积效率;
高压水介质系统包括配流轴(15)和阀块(18),配流轴(15)为曲轴结构,配流轴(15)上包括三组分别与柱塞装置连接的柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮,阀块(18)内设有三组进液配流阀(16)、排液配流阀(17),每个柱塞(12)对应一组进液配流阀(16)和排液配流阀(17),每组进液配流阀(16)和排液配流阀(17)通过配流轴(15)实现交替开闭,阀块(18)通过螺栓连接安装在端盖(14)上,且阀块(18)上的流道与端盖(14)上流道连通;进液配流阀(16)的入口与为水液压马达供液的水泵连接,进液配流阀(16)的出口以及排液配流阀(17)的入口与端盖(14)流道连接,排液配流阀(17)的出口与水箱连接,利用高压水推动柱塞(12),然后柱塞液压力通过连接件(9)传递到滑块(6),从而驱动曲轴(4)回转工作。
2.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:在柱塞(12)与端盖(14)之间在柱塞缸体(11)设有水介质腔,柱塞(12)和填料密封(13)组成隔水密封面,防止柱塞(12)的间隙泄漏,泄漏口(10)与外界连接,用以将渗流的水排出;滑动轴承(3)与曲轴(4)上的曲拐a组成的摩擦副,连杆(2)与销(5)活动连接的内孔之间形成摩擦副、销(5)与滑块(6)连接的内孔形成摩擦副、滑块(6)和滑块缸体(19)组成的摩擦副均为油润滑,曲轴(4)的两端通过滚动轴承安装在壳体(1)内,滚动轴承的润滑为油润滑。
3.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:所述的连杆(2)为分体式结构,便于安装在曲轴(4)的曲拐上,滑动轴承(3)安装在连杆(2)的内孔上,连杆(2)的分体式结构靠螺栓锁紧。
4.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:所述的滑块(6)上设有用于与滑块缸体(19)匹配工作的安装用于克服滑块(6)所受的侧向力耐磨环(7)和往复密封圈(8)的沟槽。
5.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:高压水介质水推动柱塞(12)向左运动,柱塞(12)通过连接件(9)、滑块(6)、销(5)、连杆(2)、滑动轴承(3)推动曲轴(4)旋转,从而在曲轴(4)上形成扭矩输出;实现了水液压马达关键摩擦副为油润滑,高压水介质仅作用在柱塞(12)、柱塞缸体(11)、填料密封(13)和端盖(14);其中填料密封(13)防止高压水介质通过柱塞(12)和柱塞缸体(11)组成的摩擦副间隙泄漏,高压水介质会通过柱塞(12)和填料密封(13)间渗出,渗出部分的水介质通过泄漏口(10)流出。
6.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:曲轴(4)上的曲拐a、曲拐b和曲拐c中,每处曲拐围绕与曲轴端部圆心按120°间隔均布,工作时,每处曲拐上均依次连接三组滑块活塞以及三组柱塞装置的连续作用下实现持续旋转和扭矩输出;配流轴(15)上包括三组分别与柱塞装置连接的柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮,柱塞进液偏心轮、柱塞排液偏心轮尺寸相同,安装相位角度相差180°。
7.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:高压水进入到进液配流阀(16)的前端,在柱塞(12)运动到最右侧位置时开始进液,此时配流轴(15)上柱塞(12)对应的进液偏心轮控制进液配流阀(16)开启,配流轴(15)上柱塞(12)对应的排液偏心轮控制排液配流阀(17)关闭,高压水进入水介质腔内推动柱塞(12)向左运动,柱塞(12)通过连接件(9)、滑块(6)、连杆(2)推动曲轴(4)逆时针转动,从而在曲轴(4)上输出扭矩;在曲轴(4)逆时针转动180°后,柱塞(12)运动到最左侧位置,此时配流轴(15)上柱塞(12)对应的进液偏心轮控制进液配流阀(16)关闭,配流轴(15)上柱塞(12)对应的排液偏心轮控制排液配流阀(17)打开,曲轴(4)的连续运动使柱塞(12)向右运动将水介质腔的水通过排液配流阀(17)排出,曲轴(4)逆时针旋转180°后柱塞(12)运动到最右侧,此时柱塞(12)完成一个完整的工作循环。
8.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:进液配流阀(16)和排液配流阀(17)的结构相同,进液配流阀(16)包括阀套(16-2),阀套(16-2)内设有通孔,通孔顶部设有密封的阀芯端盖(16-1),阀芯端盖(16-1)在通孔内通过弹簧(16-3)连接有阀芯(16-4),阀芯(16-4)连接有推杆(16-7),阀套(16-2)的通孔下方设有密封端盖(16),推杆(16-7)的端部与进液偏心轮连接,推杆(16-7)的尾端穿过密封端盖(16)与阀芯(16-4)接触,推杆(16-7)穿过密封端盖(16)的部分设有密封组件(16-5);阀芯(16-4)的两侧设有受阀芯(16-4)在推杆(16-7)和弹簧(16-3)控制开合下导通或者封闭的通孔;排液配流阀(17)的推杆与排液偏心轮连接。
9.根据权利要求1所述一种阀配流曲轴柱塞水液压马达,其特征在于:密封组件(16-5)由4部分组成,从下至上依次为具有弹性的耐磨聚四氟乙烯环、不锈钢环、泛塞封和螺纹压头,用于防止推杆(16-7)与密封组件(16-5)的界面产生泄漏。
10.一种阀配流曲轴柱塞水液压马达的工作方法,其特征在于步骤为:
利用进液偏心轮控制进液配流阀(16)的开启或关闭,通过进液偏心轮推动推杆(16-7)向上运动使阀芯(16-4)开启,进液偏心轮转动中0~180°内使进液配流阀(16)开启,180°到360°内使进液配流阀(16)关闭;
利用排液偏心轮控制排液配流阀(17)的开启或关闭,开启和关闭过程与进液配流阀(16)的开启过程相同;排液偏心轮转动中0~180°内使排液配流阀(17)关闭,180°到360°内使排液配流阀(17)开启;进液配流阀(16)开启时,排液配流阀(17)关闭,进液配流阀(16)关闭时,排液配流阀(17)开启;
在柱塞(12)运动到最右侧时,排液偏心轮控制排液配流阀(17)关闭,进液偏心轮控制进液配流阀(16)开启,此时高压水通过进液配流阀(16)进入到柱塞(12)右侧的水介质腔,推动柱塞(12)向左运动,柱塞(12)通过连接件(9)、滑块(6)、连杆(2)推动曲轴(4)逆时针转动,使曲轴(4)上形成扭矩输出,柱塞(12)运动到最左侧,曲轴(4)旋转180°,此时,排液偏心轮控制排液配流阀(17)开启,进液偏心轮控制进液配流阀(16)关闭,曲轴(4)在其他柱塞(12)的作用下持续逆时针转动180°,柱塞(12)从最左侧运动到最右侧,将水介质腔内的水通过排液配流阀(17)排出,完成柱塞(12)的一个完整进液和排液过程;
本阀配流曲轴柱塞水液压马达共有三个柱塞(12),运动规律的相位角为120°,工作中三个柱塞(12)如此往复交替循环作用在曲轴(4)上,持续在曲轴(4)上形成扭矩和转动输出;
曲轴(4)和配流轴(15)通过同步带轮保持同步转动,确保每个柱塞(12)对应的进液偏心轮和排液偏心轮有序控制进液配流阀(16)和排液配流阀(17)向柱塞(12)配流。
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