CN1702335A - 静力平衡摆缸式液压马达 - Google Patents

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静力平衡摆缸式液压马达，包括通油盘、配油盘、壳体与壳体连接的柱塞盖、前盖，曲轴两端由轴承支承，配油盘通过十字轴与曲轴连接同步旋转，缸体圆周均布奇数个柱塞缸，柱塞缸内连接有柱塞体，柱塞体与套在曲轴上的轴承套接触，所述柱塞体沿球头、球面座组成的球铰中心通孔中上下滑动，其端部还可穿过中心通孔直到柱塞盖内腔，所述柱塞体由阻尼孔分成上、下腔，下腔液压作用面小于上腔液压作用面，下腔为上腔的55～99％，球面座固定在柱塞缸内腔中，球面座包容球头与其匹配。能量转换核心零件柱塞体受力平衡，球铰受力小，其提高了产品的效率和可靠性，延长了使用寿命，简化了结构，减少了零件数量而易加工，降低成本和噪音，实用性强。

Description

静力平衡摆缸式液压马达
技术领域
本发明涉及一种液压马达，尤其指一种静力平衡摆缸式液压马达。
背景技术
传统的液压马达采用曲轴连杆式结构，缸中的柱塞中间设有球窝与连杆球头相连接，连杆的圆柱底面紧贴曲轴的偏心面，曲轴由轴承支承，轴承固定在壳体与封盖上，曲轴的一端通过十字轴与配油盘相连，另一端与负载相连，当高压液压油由通油盘经配油盘、壳体进入柱塞缸时液压油产生的液压力作用在柱塞顶部，通过连杆传递至偏心轮上，连杆所受力可分解为驱动曲轴旋转的切向力和由轴承承受的径向力，其反作用力由柱塞上液压力和对柱塞缸内壁产生的侧向力所平衡。切向力驱动曲轴旋转，但由于存在对柱塞缸内壁的侧向力，使得关键零件摩擦副受力大，对材料强度、零件加工要求高，因此造成产品成本高、效率低、工作压力低、寿命短、可靠性差。
专利号为CN01245640.3“新型球体摆缸式液压马达”，虽采用万向转动的球体摆缸取代曲轴连杆结构，当液压油进入球体缸内产生的液压力作用到柱塞上时，由于柱塞随球体摆动，液压力的方向指向曲轴偏心的中心，避免了对球体缸内壁产生侧向力。但仍存在一些缺陷：(1)、球体缸形状复杂，加工要求高，球体缸内腔装有柱塞，通高压油时承载着与柱塞同样的液压作用力，因而对材料强度要求高，并且柱塞有两倍曲轴偏心距的行程，从而造成液压马达的体积大、成本高，限制了产品的应用范围；(2)、球体缸顶部通高压油，底部是壳体内腔，在液压力作用下，球体缸容易脱离缸盖的内球壁，造成严重泄漏导致产品可靠性差；(3)、设计大直径、大接触面的缸盖内球壁，使该摩擦副发热严重，机械效率低。
专利号为CN03232253.4的“一种径向摆缸柱塞式液压马达”，采用缸盖球头与摆缸内球窝，柱塞底球面与轴承套外球面两对球铰摩擦副结构，当高压液压油作用在柱塞上时，由于柱塞和摆缸随球铰摆动，虽避免了柱塞对摆缸内壁产生的侧向力。但也存在一些缺陷“(1)、缸盖形状十分复杂，凸状球头又在缸盖内腔，加工困难，特别是球头内腔设有多处转角的油液流道，甚至为直角转弯，导致该零件合格率低，产品成本高，油液扰动必然增大噪音，降低效率；(2)、柱塞和摆缸之间由弹簧来确保两球铰摩擦副贴合，因此弹簧的刚度要求较大，液压马达每转一周弹簧就要往复工作一次，并且行程是两倍的曲轴偏心距，弹簧极易疲劳，使用寿命短、可靠性差；(3)、柱塞底球面与轴承套外球面组成的球铰摩擦副要承担油液密封作用，因而对此零件的加工要求很高。
总之，上述两专利整体设计复杂，零件数量多、加工要求高、难度大，从而造成制造成本高、可靠性差；缸盖除起支承作用外，还存在受力面积大联接要求高；产品性能上存在机械效率、容积效率低，实用性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种静力平衡摆缸式液压马达，其结构简单、生产成本低、工作压力高、功率密度大、产品效率高、噪音低、可靠性好、使用寿命长、实用性好。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：静力平衡摆缸式液压马达，包括通油盘、配油盘、壳体及与壳体密封连接的柱塞盖、前盖，位于壳体中心轴上的曲轴，曲轴两端由轴承支承，分别固定在壳体和前盖上，配油盘通过十字轴与曲轴连接同步旋转，缸体圆周均布奇数个柱塞缸，柱塞缸内连接有柱塞体，柱塞体与套在曲轴上的轴承套接触，所述柱塞体沿球头、球面座组成的球铰摩擦副中心通孔上下滑动，其端部可穿过中心通孔直到柱塞盖内腔，所述柱塞体由阻尼孔分成上、下两腔，下腔液压作用面小于上腔液压作用面，下腔为上腔的55～99％，球面座固定在柱塞缸内腔中，球面座包容球头与其匹配。
与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)突破了传统设计理念，采用静压支承设计，使能量转换的核心零件柱塞体受力平衡，柱塞体沿球头、球面座组成的球铰摩擦副中心孔运动，球铰受力小，理论上仅承担柱塞体运动时所产生很小的摩擦力，只是对其运动起导向、支撑作用，从而提高了产品的效率和工作压力，有良好的启动效率，延长了使用寿命，拓宽了产品的使用范围。又因柱塞体不与柱塞缸腔内壁接触，减少了摩擦副数量，减小了液压马达体积，提高了产品的功率密度；(2)简化了结构减少了零件数量，而且零件简单易加工，降低了产品成本，提高了产品可靠性，(3)油液流道简单，液压油直接进入柱塞体腔内，既简化了密封又杜绝了高压油外漏的隐患，同时降低了油液的沿程损失和噪音。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是图1的右向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2所示，静力平衡摆缸式液压马达包括通油盘1、配油盘2、壳体4及与壳体密封的前盖7、柱塞盖9，位于壳体中心轴上的曲轴8两端由轴承5支承，分别固定在壳体4、前盖7上，配油盘通过十字轴3与曲轴连接同步旋转，缸体圆周按径向呈放射状均布有5或7、9......奇数个柱塞缸，柱塞缸也可设计成两排错位排列的结构。
柱塞体12中心下端有阻尼孔15，为薄壁小孔或细长孔，将柱塞体分成上、下相通的两腔，为使两腔压力保持基本平衡，并确保有一定的剩余压紧力，使下腔液压作用面小于上腔液压作用面，现下腔面为上腔面的55～99％，若选择合适的阻尼孔可使液压马达能量转换效率最高，从而使容积效率、机械效率乘积为最大。
将各柱塞体12放入各柱塞缸内，其下端通过两圆形卡环11紧贴在轴承套6上，使其可沿圆周方向摆动，限制其向径向方向运动，柱塞体12下端的圆柱底面与曲轴8间设有多排滚柱和轴承套6组成一组滚动轴承，柱塞体下端圆柱底面与轴承套6紧贴，在任何工况下，不产生旋转运动，只产生摆动滑移，确保了柱塞体下腔静压支承面稳定，磨损最小，长期工作后液压马达仍然能保持良好的特性。
所述球面座14固定在壳体柱塞缸下端内腔壁上，与壳体4间用“O”型密封圈密封，球面座上表面的壳体上还嵌有“C”形压环10，由压环10固定球面座使其不移动。球面座14固定位置离曲轴8旋转中心越近，液压马达体积越小，结构越紧凑，功率密度就越大。
所述球面座14包容球头13，球头只能沿球面座内表面摆动，不能上下窜动，柱塞体与球头配合在其内滑动，而柱塞体端部还可穿过中心通孔滑动直到柱塞盖9内腔，对球头有一定的强度要求，能承担所受的液压力，有一定的密封长度，确保容积效率。球头与球面座间也可采用密封材料，密封。
液压马达工作时，高压油经通油盘1，依次进入配油盘2及壳体4上的斜油道，直接流入柱塞缸内并推动柱塞体，由柱塞体作用到曲轴8上，驱动曲轴8绕曲轴旋转中心转动，达到输出转速和扭矩的目的，由于柱塞体随球铰摆动，所以柱塞体作用力方向总是指向曲轴的中心。

Claims (4)

1、一种静力平衡摆缸式液压马达，包括通油盘(1)、配油盘(2)、壳体(4)及与壳体密封连接的柱塞盖(9)、前盖(7)，曲轴(8)两端由轴承(5)支承，分别固定在壳体(4)和前盖(7)上，配油盘(2)通过十字轴(3)与曲轴连接同步旋转，缸体圆周均布奇数个柱塞缸，柱塞缸内连接有柱塞体(12)，柱塞体(12)与套在曲轴上的轴承套(6)接触，其特征在于所述柱塞体(12)沿球头(13)、球面座(14)组成的球铰摩擦副中心通孔上、下滑动，其端部可穿过中心通孔直到柱塞盖(9)内腔，所述柱塞体由阻尼孔(15)分成上、下腔，下腔液压作用面小于上腔液压作用面，下腔面为上腔面的55～99％，球面座(14)固定在柱塞缸内腔中，球面座(14)包容球头(13)与其匹配。
2、根据权利要求1所述的静力平衡摆缸式液压马达，其特征在于柱塞体(12)中心下端有阻尼孔(15)，为薄壁小孔或细长孔。
3、根据权利要求1所述的静力平衡摆缸式液压马达，其特征在于球面座(14)固定在壳体(4)柱塞缸下端内腔壁上，与壳体(4)间用“O”型密封圈密封，球面座上表面的壳体(4)上还嵌有“C”形压环(10)。
4、根据权利要求1所述的静力平衡摆缸式液压马达，其特征在于柱塞体(12)下端通过两圆形卡环(11)紧贴在轴承套(6)上。
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