CN201083182Y - 连杆式液压马达 - Google Patents

Abstract

一种连杆式液压马达，其在原有的外壳、配油器、转动轴和柱塞－连杆组件等基础上加以改进，即转动轴成直轴状，并在壳体内偏心放置，同时在该转动轴上还套装有转子和位于转子之外并通过第二组滚子轴承支承在外壳内的转动架，转子圆周面上开有多个柱塞腔，以容纳对应的球铰连接的柱塞和连杆，而转动架上则固定有与壳体同心设置的转动套，各连杆的另一端外表面则分别与该转动套的内表面相接触，而且，在转动轴和转子上还设置有使配油器上的配油孔与相应的柱塞腔相贯通的多个流道。由于第二组滚子轴承远离转动轴中心，因而具有充足的安装空间和较好的散热性能，从而使本实用新型可选用较大规格的滚子轴承，使得其既具有较高的起动扭矩，又具有承载能力强、工作可靠、使用寿命长的特点。

Description

连杆式液压马达

技术领域

本实用新型涉及一种液压马达，尤其指一种连杆式液压马达。

背景技术

采用静压平衡滑动轴承的径向曲轴连杆式液压马达包括由封盖和壳体构成的外壳、具有多个配油孔的配油器、柱塞缸、柱塞-连杆组件和曲轴，其中，配油器又分平面配油结构和轴配油结构。曲轴通过轴承支承在壳体和封盖中，曲轴的一端通过双头键与平面配油结构中的配油盘或轴配油结构中的配油轴同步旋转，另一端则用来带动负载；柱塞缸为奇数分布，分别放射状地均匀设置在曲轴的径向圆周上，柱塞缸内的柱塞与连杆球头相球铰连接，连杆底部的圆柱面和曲轴的曲拐外圆之间设有静压滑动轴承，即两者之间为滑动摩擦。使用时，当压力油由配油器、外壳进入到柱塞缸时，压力油产生的液压力作用于柱塞顶部，该液压力分解成沿着连杆中心线指向曲轴的曲拐中心的力和对柱塞缸内壁产生的侧向力，前者的切向力对曲轴的旋转中心产生扭矩，使曲轴绕曲轴旋转中心旋转，从而实现将液压能转化为机械能，为工作机输出转速和扭矩的目的。

但由于连杆底部的圆柱面和曲轴的曲拐外圆之间的运动副为滑动摩擦，因而存在着液压马达起动机械效率低的缺陷。为此，人们将上述滑动摩擦改成滚动摩擦，即在连杆底部的圆柱面和曲轴的曲拐外圆之间设置有由轴承套和多列滚柱组成的滚动轴承单元。但在使用过程中发现：采用这种滚动摩擦的结构，虽然可较好地克服采用静压平衡滑动轴承的径向曲轴连杆式液压马达的弊端，可随之也带来了以下的问题：由于曲轴、轴承套和滚柱处于液压马达的中心部位，曲轴的圆周上又分布着柱塞及连杆，这使得滚动轴承单元的径向尺寸不能随意增大，只能被限定在一定的范围之内，从而限制了滚动轴承单元的承载能力。为了使滚动轴承单元能承受更大的负载，本申请人还在原有滚动轴承多列圆柱滚子的基础上增加圆柱滚子的列数，即由原4列圆柱滚子增加到6列，如中国专利号为200520105177.2的《新型的曲轴连杆式液压马达》就披露了这样的方案。但就是这样，滚动轴承单元所能承受的负载仍然满足不了部分用户的高压工作需求。再者，现有曲轴连杆式液压马达的轴配流结构，其通油结构和配油结构是沿着轴向分布的，如由雷天觉主编，1998年12月由北京理工大学出版社出版的《新编液压工程手册》上册，第505至507页及图12.4-3上所公开的轴配油结构，因此造成配油器轴向尺寸偏大的缺陷。

发明内容

本实用新型所要解决的主要技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既具有较高的起动机械效率，又能承受更高工作压力的连杆式液压马达。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种轴配油结构紧凑、合理，且具有较高的起动机械效率，又能承受更高工作压力的连杆式液压马达。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该连杆式液压马达包括由壳体和封盖构成的外壳以及具有多个配油孔的配油器，转动轴通过第一组滚子轴承支承在所述的外壳内，该转动轴的一端与所述的配油器相连，另一端露于所述的外壳之外而成为输出端，同时在所述的壳体内沿着所述转动轴的径向圆周方向上放射状地分布有奇数个柱塞-连杆组件，各柱塞与各自的连杆一端相球铰连接，其特征在于：所述的转动轴成直轴状，并在所述的壳体内偏心放置，同时在该转动轴上还套装有转子和位于转子之外并通过第二组滚子轴承支承在所述外壳内的转动架，其中转子圆周面上开有与上述柱塞-连杆组件相对应的多个柱塞腔，以容纳上述对应的球铰连接的柱塞和连杆，而所述转动架上则固定有与所述壳体同心设置的转动套，所述各连杆的另一端外表面则分别与该转动套的内表面相接触，而且，在所述的转动轴和转子上还设置有使上述配油器上的配油孔与相应的柱塞腔相贯通的多个流道。

在上述方案中，所述的第一组滚子轴承和第二组滚子轴承可以分布在同一径向上，这样使液压马达的轴向尺寸较为紧凑。也可以在径向上错位设置，以便于各组滚子轴承的选用。

作为本实用新型的进一步改进，所述的配油器采用轴配油结构，该配油器可以由固定在外壳上的通油盘和位于通油盘中并套在转动轴一端上的配油套组成，在通油盘上开有第一油口和第二油口，且通油盘内壁和配油套外表之间的其中一接触面上分别开有与上述第一油口相连通的第一环形凹槽和与上述第二油口相连通第二环形凹槽，该第一、第二环形凹槽分别和另一接触面之间密封形成第一油腔、第二油腔；同时，在所述配油套内壁的同一环面上对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第一沉割槽和第二沉割槽，且该第一沉割槽、第二沉割槽位于上述第一油腔和第二油腔之间，以密封形成与上述第一油腔相贯通的第一主油腔和与上述第二油腔相贯通的第二主油腔；所述各流道由位于所述转动轴上的轴向通道和连通该轴向通道与对应主油腔的第一径向通道以及连通该轴向通道与对应柱塞腔的第二径向通道构成。

为了使配油套在工作过程中始终处于静压平衡状态，在上述配油器中，位于所述第一、第二主油腔一侧的所述配油套内壁的同一环面上还对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第三沉割槽和第四沉割槽，以形成与上述第一主油腔相对的第一辅助油腔和与上述第二主油腔相对的第二辅助油腔，而位于所述第一、第二主油腔另一侧的配油套内壁的同一环面上也对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第五沉割槽和第六沉割槽，以形成与上述第一主油腔相对的第三辅助油腔和与上述第二主油腔相对的第四辅助油腔，且上述第一辅助油腔和第三辅助油腔通过位于所述配油套上的第一控制油路与所述的第一主油腔相贯通，而所述的第二辅助油腔和第四辅助油腔通过位于所述配油套上的第二控制油路与所述的第二主油腔相贯通。这样，无论第一主油腔中通入高压油，还是第二主油腔中流入高压油，均可以通过第一控制油路或第二控制油路，使第一、第三辅助油腔中或第二、第四辅助油腔中充有高压油，从而达到配油套静压平衡的目的。

所述的配油套上以开有贯穿其前后端面的轴向通孔为佳。

所述的第一环形凹槽和第二环形凹槽可以分别位于通油盘内壁上，同时在配油套外表面上分别开有与所述第一环形凹槽相对应的第一弧形凹槽和与第二环形凹槽相对应的第二弧形凹槽，所述的第一弧形凹槽通过位于所述配油套上的第一斜通道与第一主油腔相沟通，所述的第二弧形凹槽通过位于所述配油套上的第二斜通道与第二主油腔相沟通，以便于加工。当然，第一环形凹槽和第二环形凹槽也可以开在配油套的外表面上；或者在通油盘的内壁上和配油套的外表面上分别开设有相对应的环形凹槽，该对应的环形凹槽可形成相应的油腔。

在所述各连杆的另一端部处还可以设有左卡环和右卡环，各连杆另一端的内表面分别与对应侧的卡环外壁相接触，以保证在工作过程中，各连杆另一端的外表面始终与转动套内表面相接触。

与现有技术相比，由于本实用新型的压力油是依次通过配油器、转动轴、转子进入到柱塞腔，推动柱塞向外移动，压力油作用到柱塞上的力，再通过连杆作用于转动套上，并利用转动套对连杆的反作用力，使转动轴转动，且转动套又由一组远离转动轴中心的第二组滚子轴承所支承，因而这样的结构，一方面借助于第二组滚子轴承处安装空间大、散热性能好的特点，可选配较大规格的滚子轴承，使本实用新型具有更大的承载能力，可在更高的油压力下工作，且工作可靠、使用寿命长。另一方面，当连杆随着转动轴一起旋转时，在摩擦力的作用下，可带动转动套随连杆一起旋转，从而可明显降低连杆外表面和转动套的内表面之间的相对滑动速度，减小了两者之间的摩擦能耗，最终提高了液压马达的机械效率。其次，利用转动轴上设置流道，且一端伸入到配油套中，且两主油腔位于第一、第二油腔之间，使得本实用新型的通油结构和配油结构可以制成相邻结构，即通油结构和配油结构大致分布在同一径向上，从而大大地缩小了配油器的轴向尺寸，使得整个液压马达的结构更加紧凑、合理。再者，利用通油盘和配油套之间的间隙，实现了配油套相对于转动轴的浮动，使两者在配油过程中避免卡死现象，而顺利地实现供油。另外，在主油腔两旁增设的辅助油腔，使配油套在工作过程中始终处于静压平衡，大大地减少了配油套内孔与转动轴外圆之间的磨损，延长了使用寿命，且使配油过程中更加稳定。而在配油套中增设的轴向通孔，使积压在配油套端面和通油盘之间的油液能通过该轴向通孔流向外壳，有效地防止闷油现象的产生，使液压马达的工作更加可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的A-A向剖视图；

图3为图1中的B-B向剖面图；

图4为图1中的C-C向剖面图；

图5为图1中通油盘的剖面图；

图6为图1中的D-D向剖面图；

图7为图1中配油套的主视图；

图8为图7中E-E向局部剖面图；

图9为图7中F-F向局部剖面图；

图10为图7的左视图；

图11为图10中G-G向剖面图；

图12为图10中H-H向剖面图；

图13为图10中I-I向剖面图；

图14为图11中J-J向剖面图；

图15为图11中K-K向剖面图；

图16为图11中M-M向剖面图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1和图2所示，该连杆式液压马达包括外壳、配油器、转动轴6、五个柱塞-连杆组件和转动套12，其中，外壳由壳体1和通过螺栓与壳体相固定的前封盖18、后封盖2构成；配油器则由通过螺栓固定在后封盖2上的通油盘4和位于通油盘中的配油套5组成；转动轴6偏心地放置在外壳内腔中，并通过第一组滚子轴承9支承在前封盖18和后封盖2上，该转动轴的一端套装有上述配油套5，并用定位环3将配油套轴向限位；同时，在该配油套5上设有两凸耳37，装配时，各凸耳37嵌设在后封盖2的定位槽内，使配油套在圆周方向上定位；转动轴的另一端用骨架油封19密封后、外露于前封盖18而成为输出端；在该转动轴的中部则通过平键21套装有转子17，转子的周面上均布有与上述柱塞-连杆组件个数相对应的五个柱塞腔20；同时在该转子之外并通过第二组滚子轴承10支承在后封盖2、壳体1上的转动架15，在该转动架上通过螺栓11固定有上述转动套12，该转动套与壳体同心，而与转子及转动轴成偏心设置，转动套中心和转动轴中心的连线形成了如图2所示的中心线O1O2；上述各柱塞-连杆组件的柱塞16位于各自的柱塞腔20内，各连杆13内端设计成球头，与各自的柱塞16相球铰连接，各连杆的外端面设计成外圆柱面，分别与转动套12的内圆柱面相接触。在这里，各连杆13外圆柱面通过分布在其内侧两旁的左卡环14a和右卡环14b制约，确保各连杆13的外圆柱面始终与转动套12内圆柱面保持接触。同时，在转动轴6和转子17上设置有使上述配油器上的配油孔与相应的柱塞腔相贯通的五个流道。在本实施例中，各流道的结构相同，现以其中一流道为例说明：各流道由轴向均布在转动轴上的轴向通道Z和与其相贯通的第一径向通道Z1、第二径向Z2通道构成。

在这里，第一组滚子轴承9采用圆锥滚子轴承，第二组滚子轴承10采用圆柱滚子轴承，且两者在径向上错位设置，以便于各组滚子轴承的选用。

在上述通油盘4上开有第一油口22和第二油口23，请参见图3至图4，在通油盘的内壁上分别开有与第一油口22相连通的第一环形凹槽24和与第二油口23相连通第二环形凹槽25，如图5所示，同时在通油盘4内壁上设有三个密封槽26，分别位于第一、第二环形凹槽两旁及两者的中间部位，以分别嵌设第一组密封圈8，该组密封圈中的各密封圈和配油套5外表面之间密封后，将上述第一环形凹槽24、第二环形凹槽25密封分隔成第一油腔X和第二油腔Y。

而在配油套5内壁的同一环面上则对称地开有第一沉割槽34和第二沉割槽30，请参见图6、图11和图15，且该第一沉割槽34和第二沉割槽30的对称线O3O4与图2中的中心线O1O2相平行，以确保各柱塞腔能顺利地按需进油和排油。而在该环面上，配油套和转动轴之间形成第一接触圆弧面T1T2、第二接触圆弧面S1S2，上述第一、第二接触圆弧面将第一沉割槽34、第二沉割槽30相分隔而形成第一主油腔P和第二主油腔Q，其中，第一主油腔P通过开设在配油套外表面的第一弧形凹槽27和第一斜通道33与第一油腔X始终相沟通，第二主油腔Q通过开设在配油套外表面的第二弧形凹槽28和第二斜通道29与第二油腔Y始终相沟通，如图7至图9和图1 1所示。

为了确保配油套在工作过程中始终处于静压平衡，在本实施例中，位于第一、第二主油腔右侧(从图1看)的配油套内壁的同一环面上还对称地开有第三沉割槽31、第四沉割槽32，请参见图3、图11和图14，同理，在该环面上，配油套和转动轴之间形成第三接触圆弧面T3T4、第四接触圆弧面S3S4，上述第三、第四接触圆弧面将第三沉割槽31、第四沉割槽32相分隔而形成第一辅助油腔P1和第二辅助油腔Q1，即第一辅助油腔P1与第一主油腔P的位置错位且相对，第二辅助油腔Q2与第二主油腔Q的位置也错位且相对。同样，位于第一、第二主油腔左侧(从图1看)的配油套内壁的同一环面上也对称开有第五沉割槽36、第六沉割槽35，请参见图4、图11和图16，在该环面上，配油套和转动轴之间形成第五接触圆弧面T5T6、第六接触圆弧面S5S6，上述第五、第六接触圆弧面将第五沉割槽36、第六沉割槽35相分隔而形成第三辅助油腔P2和第四辅助油腔Q2，即第三辅助油腔P2与第一辅助油腔P1同侧，第三辅助油腔P2与第一主油腔P的位置也错位且相对，第四辅助油腔Q2与第二辅助油腔Q1同侧，第四辅助油腔Q2与第二主油腔Q的位置也错位且相对。

并且在轴向上，各沉割槽之间的配油套内表面上分别嵌设有第二组密封圈7，即在四个密封圈的作用下，使各辅助油腔、主油腔在轴向上密封隔离，分别成为独立的腔室。同时，在配油套上轴向开有第一控制油路V1和第二控制油路V2，请参见图10和图12，第一控制油路的油口对应于第一油腔X，第二控制油路V2的油口对应于第二油腔Y，使第一辅助油腔P1和第三辅助油腔P2分别通过第一控制油路V1与第一主油腔P连通，第二辅助油腔Q1和第四辅助油腔Q2通过第二控制油路V2与第二主油腔Q相连通。当工作时，第一主油腔P中充入高压油后，通过第一控制油路V1，使在第一、三辅助油腔中也充入高压油，显然，通过第一、三辅助油腔形成的对配油套的侧向推力，可平衡高压油在第一主油腔P中形成的对配油套5的反方向的侧向推力。同理，当第二主油腔Q中充入高压油后，可通过第二、四辅助油腔形成的对配油套的侧向推力，可平衡高压油在第二主油腔Q中形成的对配油套的反方向的侧向推力，从而确保了配油套在工作过程中始终保持静压平衡的状态。

在本实施例中，在配油套上还开有两条贯穿其前后端面的第一轴向通孔W1和第二轴向通孔W2，请参见图10和图13，通过该两条轴向通孔，使汇聚在转动轴端部、配油盘和通油盘之间的油液流向外壳而卸压，可防止出现闷油现象影响液压马达的正常工作。

工作时，当第一油口22通入高压油时，第二油口23与回油箱相连通，此时，高压油依次通过第一油腔X、第一弧形凹槽27、第一斜通道33进入第一主油腔P中，从图2和图6可知，垂直中心线左边的两流道与第二主油腔Q相连，即对应柱塞腔处于排油的状态。正上方的流道正处于困油状态，垂直中心线右边的两流道与第一主油腔P相连通，而使高压油依次进入对应的柱塞腔中，再经对应连杆上的节流小孔流入连杆外部的平衡腔中，这时，在高压油的作用下，对应柱塞腔中的柱塞向外移动，并通过连杆将力作用于转动套12的内表面上。根据作用力和反作用力的原理，转动套12以同值的反作用力作用于连杆13上，再传递给柱塞16及转子17，且该反作用力的方向指向转动套12的中心，由于转子17的旋转中心与转动套12的中心存在一个偏心距，该反作用力因偏心距产生转动扭矩，转子17在该扭矩的作用下转动，并通过平键21传递给转动轴，最终使转动轴转动。

柱塞随着高压油的进入，逐渐从转子中心的最近点移动到最远点，同时随着转动轴的转动，原垂直中心线右上方的流道开始进入困油状态，而垂直中心线左下方的流道由排油状态进入充油状态。随着转动轴的继续转动，原垂直中心线右上方的流道开始与第二主油腔相连通，即开始排油，此时，该柱塞腔内的油依次通过该流道(指原垂直中心线右上方的流道)、第二主油腔Q、第二斜通道29、第二弧形凹槽28、第二油腔Y、第二油口23与外部的回油箱相连通，该柱塞在处于偏心位置的转动套的推动下，开始向转子17的旋转中心侧移动，柱塞腔容积减小，柱塞腔内的油先后经转子、转动轴、配油套、通油盘后从第二油口处排走。

就这样周而复始，随着高压油的进入和转动轴的转动，各柱塞腔依次接通高压油和低压油，最终使转动轴连续稳定地绕其中心转动。

当第二油口通入高压油时，转子和转动轴的旋转方向相反，其原理与上述相同，在此不再累述。

Claims (7)

1.一种连杆式液压马达，其包括由壳体(1)和封盖构成的外壳以及具有多个配油孔的配油器，转动轴(6)通过第一组滚子轴承(9)支承在所述的外壳内，该转动轴的一端与所述的配油器相连，另一端露于所述的外壳之外而成为输出端，同时在所述的壳体(1)内沿着所述转动轴(6)的径向圆周方向上放射状地分布有奇数个柱塞-连杆组件，各柱塞(16)与各自的连杆(13)一端相球铰连接，其特征在于：所述的转动轴(6)成直轴状，并在所述的壳体(1)内偏心放置，同时在该转动轴上还套装有转子(17)和位于转子之外并通过第二组滚子轴承(10)支承在所述外壳内的转动架(15)，其中转子(17)圆周面上开有与上述柱塞-连杆组件相对应的多个柱塞腔(20)，以容纳上述对应的球铰连接的柱塞和连杆，而所述转动架(15)上则固定有与所述壳体(1)同心设置的转动套(12)，所述各连杆(13)的另一端外表面则分别与该转动套(12)的内表面相接触，而且，在所述的转动轴(6)和转子(17)上还设置有使上述配油器上的配油孔与相应的柱塞腔相贯通的多个流道。

2.根据权利要求1所述的连杆式液压马达，其特征在于：所述的第一组滚子轴承(9)和第二组滚子轴承(10)在径向上错位设置。

3.根据权利要求1或2所述的连杆式液压马达，其特征在于：所述的配油器由固定在所述外壳上的通油盘(4)和位于通油盘中并套在所述转动轴(6)一端上的配油套(5)组成，在所述的通油盘上开有第一油口(22)和第二油口(23)，所述通油盘(4)内壁和配油套(5)外表之间的其中一接触面上分别开有与上述第一油口(22)相连通的第一环形凹槽(24)和与上述第二油口(23)相连通第二环形凹槽(25)，该第一、第二环形凹槽分别和另一接触面之间密封形成第一油腔(X)、第二油腔(Y)；同时，在所述配油套(5)内壁的同一环面上对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第一沉割槽(34)和第二沉割槽(30)，且该第一沉割槽、第二沉割槽位于上述第一油腔(X)和第二油腔(Y)之间，以密封形成与上述第一油腔相贯通的第一主油腔(P)和与上述第二油腔(Y)相贯通的第二主油腔(Q)；所述各流道由位于所述转动轴上的轴向通道(Z)和连通该轴向通道与对应主油腔的第一径向通道(Z1)以及连通该轴向通道与对应柱塞腔的第二径向通道(Z2)构成。

4.根据权利要求3所述的连杆式液压马达，其特征在于：位于所述第一、第二主油腔一侧的所述配油套(5)内壁的同一环面上还对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第三沉割槽(31)和第四沉割槽(32)，以形成与上述第一主油腔(P)相对的第一辅助油腔(P1)和与上述第二主油腔(Q)相对的第二辅助油腔(Q1)，而位于所述第一、第二主油腔另一侧的所述配油套(5)内壁的同一环面上也对称开有被配油套、转动轴二者的接触圆弧面所分隔的第五沉割槽(36)和第六沉割槽(35)，以形成与上述第一主油腔(P)相对的第三辅助油腔(P2)和与上述第二主油腔(Q)相对的第四辅助油腔(Q2)，且上述第一辅助油腔(P1)和第三辅助油腔(P2)通过位于所述配油套(5)上的第一控制油路(V1)与所述的第一主油腔(P)相贯通，而所述的第二辅助油腔(Q1)和第四辅助油腔(Q2)通过位于所述配油套(5)上的第二控制油路(V2)与所述的第二主油腔(Q)相贯通。

5.根据权利要求3所述的连杆式液压马达，其特征在于：所述的配油套(5)上还开有贯穿其前后端面的轴向通孔。

6.根据权利要求3所述的连杆式液压马达，其特征在于：所述的第一环形凹槽((24)和第二环形凹槽(25)分别位于所述的通油盘(4)内壁上，同时在所述的配油套外面表上分别开有与所述第一环形凹槽(24)相对应的第一弧形凹槽(27)和与所述第二环形凹槽(25)相对应的第二弧形凹槽(28)，所述的第一弧形凹槽(27)通过位于所述配油套上的第一斜通道(33)与第一主油腔(P)相沟通，所述的第二弧形凹槽(28)通过位于所述配油套(5)上的第二斜通道(29)与第二主油腔(Q)相沟通。

7.根据权利要求1或2所述的连杆式液压马达，其特征在于：在所述各连杆的另一端部处还设有左卡环(14a)和右卡环(14b)，各连杆另一端的内表面分别与对应侧的卡环外壁相接触。

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