CN204200467U - 一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，包括传动轴，马达壳体由前壳体、后壳体构成，马达壳体上设有进油口、出油口，马达壳体内设有配流盘、缸体、斜盘；所述传动轴的一端穿过所述前壳体、配流盘与所述缸体传动连接；所述缸体内设有若干外排柱塞孔，该外排柱塞孔沿所述缸体的圆周方向设置，该外排柱塞孔设有外排弹簧、外排柱塞，该外排弹簧的一端与所述外排柱塞的底端连接，另一端与所述外排柱塞孔的内壁连接，所述外排柱塞的顶端通过外排滑靴与所述斜盘的表面接触；所述配流盘对应所述外排柱塞孔设有第一腰形油窗孔；本实用新型启动时平稳，在低速大扭矩时不会出现爬行、抖动等现象。

Description

一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达

技术领域

本实用新型涉及轴向柱塞马达技术领域，具体涉及一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达。

背景技术

液压马达作为一种将液压能转化为机械能的执行元件，在液压系统中承担着输出机械设备所匹配机械能的功能。轴向柱塞马达因其结构紧凑、工作压力高、容积效率高，广泛应用于航空航天、工程机械、塑料机械、冶金、机床和农业机械等领域。轴向柱塞马达是技术含量很高的一类液压马达，其结构复杂，品种繁多，制造工艺复杂，加工要求高。在现今众多液压元件结构、工艺等发展相对稳定的情况下，轴向柱塞马达仍在结构、材料、性能、寿命等方面不断发展、完善。

低速大扭矩的主要结构形式为径向柱塞式，而在液压动力元件中市场占有率极高的轴向柱塞式，在工程机械中多作高速小扭矩马达使用，如何进一步改善其结构，拓宽其使用范围，充分发挥其特点，是轴向柱塞马达的重要研究内容和关注热点之一。通过分析现有轴向柱塞马达的结构特点，可以发现不论斜盘式轴向柱塞马达还是斜轴式轴向柱塞马达，都存在如下问题：

1、轴向柱塞马达的输出扭矩和转速始终存在脉动：扭矩与转速存在脉动是引起压力波动、振动和噪声的根本原因，也是容积式液压元件存在的一个普遍性问题，轴向柱塞马达可以通过柱塞的合理布置、柱塞数的选取在一定程度上减小输出扭矩和转速的脉动性，对径向柱塞马达而言，可以通过导轨曲线的优化设计，在理论上，基本甚至完全消除自身结构引起的扭矩和转速脉动，由于轴向柱塞马达的扭矩和转速脉动来源于其结构本身，只能通过合理措施进行减小，基于现有轴向柱塞马达的特点结构，很难完全消除其脉动；

2、轴向柱塞马达在大扭矩下的低速稳定性与径向柱塞马达存在差距：鉴于轴向柱塞马达自身结构特点，在启动和低速运行时不易稳定，常伴随爬行、间停现象，对设备的工作性能和寿命造成了不利的影响，严重制约了轴向柱塞马达的使用范围，其内部原因有两个：一是随转角的变化轴向柱塞马达的排量随之脉动，二是转速降低时摩擦阻力矩呈现负性阻抗；

3、轴向柱塞马达的关键零部件，如配流盘、斜盘、缸体上的轴向液压力不平衡：轴向柱塞马达工作时，配流副一侧通入高压油液，一侧排除低压油液，轴向液压力是不平衡的，使缸体存在一定程度的倾覆力矩，极大地影响缸体运转的平稳；同时使配流副产生偏磨，使其密封困难，易产生较大的泄漏，如轴向柱塞马达在高速、重载情况下运行，必然使其摩擦磨损加剧，泄漏量增大，容积效率降低，工作性能和使用寿命大为降低；与其扭矩脉动一样，马达主要零部件的轴向液压力不平衡也是由其自身结构造成的，同样也是难以消除和避免的。

因此，对轴向柱塞马达进行结构创新和优化，探讨如何减小甚至消除轴向柱塞马达扭矩脉动、轴向不平衡液压力、提高其低速稳定性的新结构和新措施，最终设计出高效、环保、可靠的新型低速大扭矩轴向柱塞马达显得尤为必要和迫切。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，启动时平稳，在低速大扭矩时不会出现爬行、抖动等现象。

为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，包括传动轴，马达壳体由前壳体、后壳体构成，马达壳体上设有进油口、出油口，马达壳体内设有配流盘、缸体、斜盘；所述传动轴的一端穿过所述前壳体、配流盘与所述缸体传动连接；所述缸体内设有若干外排柱塞孔，该外排柱塞孔沿所述缸体的圆周方向设置，该外排柱塞孔设有外排弹簧、外排柱塞，该外排弹簧的一端与所述外排柱塞的底端连接，另一端与所述外排柱塞孔的内壁连接，所述外排柱塞的顶端通过外排滑靴与所述斜盘的表面接触；所述配流盘对应所述外排柱塞孔设有第一腰形油窗孔；所述缸体内设有若干内排柱塞孔，该内排柱塞孔沿所述缸体的圆周方向设置，该内排柱塞孔设有内排弹簧、内排柱塞，该内排弹簧的一端与所述内排柱塞的底端连接，另一端与所述内排柱塞孔的内壁连接；所述斜盘的表面设有凸起，该凸起的上表面为斜面，该凸起的上表面的倾斜方向与所述斜盘表面的倾斜方向相反；所述内排柱塞的顶端通过内排滑靴与所述凸起的上表面接触；所述配流盘对应所述内排柱塞孔设有第二腰形油窗孔，所述外、内排柱塞孔通过所述第一、第二腰形油窗孔与所述进油口连通，所述外、内排柱塞孔通过所述第一、第二腰形油窗孔与所述出油口连通。

通过设置内、外排柱塞，能够实现在高压运转时，一方面可以提高缸体启动时的平稳性，另一方面可以在低速大扭矩时不会出现爬行、抖动等状态，且两侧都通入高压油液，使该马达的关键零部件如缸体、配流盘等的轴向液压力平衡，从而提高整个轴向柱塞马达的使用性能；同时能够降低振动和噪声。

优选的，所述外排柱塞的直径大于内排柱塞的直径。

优选的，所述配流盘上至少设有一个减振孔。

优选的，所述第一腰形油窗孔的数量为2个，一个所述第一腰形油窗孔的一端设有凸形槽，另一个所述第一腰形油窗孔的一端设有条形槽。

优选的，所述斜盘的表面、凸起的上表面设有若干微米级的微型孔。

优选的，所述传动轴的直径大小成阶梯状设置，从马达外部向马达内部逐渐减小。

优选的，所述外、内排柱塞的材料为40Cr，表面渗碳深度为0.8-1.0mm；所述缸体、配流盘的材料均为ZQSn10-1，所述配流盘采用淬火处理；所述斜盘的材料为GCr15。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、在斜盘上设置有凸起，使缸体的启动能迅速平稳，在低速大负载时，能有效避免爬行和抖动等情形，使缸体的运行更可靠；

2、通过设置在缸体上设置内、外排柱塞孔，使该马达在不显著增加体积和重量的情况，增大了排量，从而在同等输入流量的情况，实现了低速运转；

3、通过设置在配流盘上设置由凸形槽和条形槽共同组成阻尼槽，降低轴向柱塞马达在使用过程中的振动和噪声；

4、通过在配流盘上设置有减震孔，能够在变工况情况下完全消除配流冲击及由此而引起的噪音；

5、通过在斜盘、凸起的斜面上开设有微型孔，能够将滑靴与斜盘摩擦产生的碎屑以及油液中的杂质储存起来，提高使用性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中配流盘的结构示意图；

图3为图1中斜盘的结构示意图；

图4为图1中柱塞的结构示意图。

图中：1、平键；2、传动轴；3、螺钉；4、前壳体；5、第一密封圈；6、第一轴承；7、出油口；8、第三密封圈；9、配流盘；10、后壳体；11、斜盘；12、第二螺栓；13、内排滑靴；14、外排滑靴；15、第二密封；16、第二轴承；17、内排柱塞；18、缸体；19、外排柱塞；20、外排弹簧；21、内排弹簧；22、进油口；23、轴封；24、端盖；25、挡圈；26、第一螺栓；27、微型孔；28、凸起；901、减振孔；902、凸形槽；903、条形槽；904、第一腰形油窗孔；905、第一腰形油窗孔。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步说明：

结合图1—图4；一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，马达壳体上设有进油口、出油口，包括传动轴，马达壳体由前壳体、后壳体构成，前壳体4和后壳体10之间通过第一螺栓26紧固在一起共同构成整个马达壳体，在前壳体4和后壳体10的接触端面上设有第三密封圈8；在前壳体4的前端通过螺钉3安装有端盖24，端盖24的内端面与前壳体4间安装有第一密封圈5，通过安装有第一密封圈5，能够防止前壳体4内的油液外流，提高其密封性能。

在整个马达壳体内安装有配流盘9、斜盘11、缸体18等部件。其中，斜盘11通过第二螺栓12安装在后壳体10的内壁上，并在斜盘11的外侧端面与后壳体10的内壁端面的结合处内设置有第二密封圈15。

该轴向柱塞马达还包括传动轴2，传动轴2的直径大小成阶梯状设置，从马达外部向马达内部逐渐减小，其转动支撑于前壳体4上，传动轴2通过轴承组件安装在前壳体4内，轴承组件主要包括第一轴承6、轴封23以及挡圈25，传动轴2穿过第一轴承6的内孔，通过第一轴承6支撑在前壳体4的内壁上，本实施例中第一轴承6采用的是圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承内部结构采用滚子呈90°相互垂直交叉排列，滚子之间装有间隔保持器或者隔离块，可以防止滚子的倾斜或滚子之间相互磨察，有效防止了旋转扭矩的增加。传动轴2的最左端上设置有平键1，平键1主要用于与联轴器相连。

传动轴2的轴心线与前壳体4的轴心线以及后壳体10的轴心线在同一条直线上；在缸体18的轴心位置设置有中心孔，传动轴2内伸于中心孔，并通过花键安装在缸体18的中心孔中，传动轴2主要通过花键将动力传递给缸体18，使缸体18旋转，传动轴2的末端与缸体18的侧端面平齐。

在缸体18的不同同心圆周上设置两排柱塞孔及其柱塞，柱塞孔分为外排柱塞孔和内排柱塞孔，内排柱塞孔置于外排柱塞孔的内侧，在外排柱塞孔中安装有外排柱塞19，在内排柱塞孔中安装有内排柱塞17，内排柱塞17和外排柱塞19均匀分布在缸体18的圆周上。在内排柱塞孔中安装有内排弹簧21，在外排柱塞孔中安装有外排弹簧20，内排弹簧21的与内排柱塞17的底端连接，另一端顶抵在缸体18的内排柱塞孔内壁上，外排弹簧20的一端与外排柱塞19的底端连接，另一端顶抵在缸体18的外排柱塞孔内壁上。其中，外排柱塞19的直径大于内排柱塞17的直径，内排柱塞17直径小使得缸体18结构紧凑，增强其强度，外排柱塞19直径大可以增大缸体18边缘的厚度，使其满足强度，同时为了加大流量在保证强度的情况下，外排柱塞19直径越大越好，因为增大外排柱塞19直径既可以满足强度又可以增大流量。内排柱塞的直径为8—12mm，外排柱塞19的直径为20—24mm。在本实施例中，内排柱塞17的直径为10mm，外排柱塞19的直径为22.36mm。

为了减轻柱塞的重量，一般在柱塞内部开设有油道，顶部做成球铰形成，便于与滑靴配装。具体地，无论是内排柱塞17还是外排柱塞19均具有顶底连通的油道，其顶部均具有球铰，内排柱塞17顶部的球铰与内排滑靴13铰接，外排柱塞19顶部的球铰与外排滑靴14铰接。斜盘11的表面设有凸起28，该凸起28的上表面为斜面，该凸起28的上表面的倾斜方向与斜盘11表面的倾斜方向相反；由于外排弹簧20和内排弹簧21的作用，内排柱塞17的顶端通过内排滑靴13与凸起28的上表面接触，外排柱塞19的顶端通过外排滑靴14与斜盘11的表面接触，当传动轴2开始逆时针转动时，位于图1中心轴线下方的柱塞向外伸，内、外排柱塞与缸孔组成的工作腔容积增大，进行吸油，位于图1中心轴线上方的内、外柱塞向里缩进行排油。

在工作过程中，内排柱塞17在内排柱塞孔以及外排柱塞19在外排柱塞孔中做往复运动，由于柱塞受力比较复杂，特别是摩擦力，设计不当将造成卡缸，从而导致马达的失效。内排柱塞17和外排柱塞19直接与缸体18接触，在本实施例中的柱塞使用的材料为40Cr，表面渗碳深度为0.8-1.0mm；同时，为了加强柱塞的强度和耐磨性能，需要对柱塞进一系列热处理工艺，在对柱塞进行热处理时，需要严格控制淬硬层的厚度及均匀度。缸体18和配流盘9采用的材料均为ZQSn10-1，并且配流盘9采用淬火处理；斜盘11采用的材料为GCr15。

由于该凸起28的上表面的倾斜方向与斜盘11表面的倾斜方向相反，导致内、外排柱塞在缸体18内外圈的运动方向总是相反的。在斜盘的表面、凸起的上表面设有若干微米级的微型孔27，微型孔27为盲孔，其直径和深度均为微米级，微型孔27能够将滑靴与斜盘摩擦产生的碎屑以及油液中的杂质储存起来，提高使用性能。

在缸体18左端面和前壳体4的内壁之间安装有配流盘9，配流盘9上具有与内、外排柱塞排数相同并分别与内、外排柱塞孔相对应并连通的第一腰形油窗孔904、第二腰形油窗孔905，第一、第二腰形油窗孔的数量均为2个，外、内排柱塞孔分别通过第一、第二腰形油窗孔均与进油口22、出油口7连通。由于外排弹簧20和内排弹簧21的作用，将缸体18推向配流盘9，并使得配流盘9与前壳体4压紧在一起，将配流盘9上的其中一个第一、第二腰形油窗孔连接在一起与出油口7连通，剩余第一、第二腰形油窗孔连接在一起与进油口22连通，传统的轴向柱塞马达配流盘上只有一个出油口和一个进油口，直接与壳体的进出油口相连接即可，不必开设多个出油口或进油口的连接通道。

在轴向柱塞马达工作过程中，需要不断进行高低压的转换，充满低压油的柱塞内腔突然和高压油腔接通时，高压油会瞬间向腔内倒流，产生液压冲击和噪声；同样，充满高压油的柱塞内腔突然和低压油腔接通时，腔内的高压油会瞬间向低压腔膨胀，也会产生液压冲击和噪声，导致功率损耗。本实施例中，为了降低噪声导致的功率损失，在配流盘9上开设有减振孔901，减振孔901为圆孔，便于加工，通过至少设开设一个减振孔901，一方面可使缸体18在闭止升压过程中，同时通过减振孔901，向腔中慢慢引入部分高压油，使腔内油压逐渐向待接通的油腔过渡；另一方面减振孔901可以使配流盘9的抗冲击性能适应于变工况，能够在变工况情况下完全消除配流冲击及由此而引起的噪音。

在第一腰形油窗孔904的一端设有凸形槽902，在对称的另一个第一腰形油窗孔904的一端设有条形槽903，通过设置有不同形状的凸形槽902和条形槽930，共同组成阻尼槽，能够降低轴向柱塞马达工作过程中产生的噪声，同时保证在整个工作参数范围内，轴向柱塞马达都能达到较好的配流效果，柱塞马达的噪声等级不会随着工作参数增加而快速升高。阻尼槽的最重要参数是通流面积的变化速率，它决定柱塞腔压力过渡区流量倒灌的峰值和总量，因此直接影响柱塞马达出口流量脉动和柱塞腔压力冲击。

缸体18的右端通过第二轴承16支撑在后壳体10内，本实施例中的第二轴承16采用的是圆锥滚子轴承，第二轴承16的内、外圈均具有锥形滚道，它主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，包括传动轴，马达壳体由前壳体、后壳体构成，马达壳体上设有进油口、出油口，马达壳体内设有配流盘、缸体、斜盘；所述传动轴的一端穿过所述前壳体、配流盘与所述缸体传动连接；所述缸体内设有若干外排柱塞孔，该外排柱塞孔沿所述缸体的圆周方向设置，该外排柱塞孔设有外排弹簧、外排柱塞，该外排弹簧的一端与所述外排柱塞的底端连接，另一端与所述外排柱塞孔的内壁连接，所述外排柱塞的顶端通过外排滑靴与所述斜盘的表面接触；所述配流盘对应所述外排柱塞孔设有第一腰形油窗孔；其特征在于：所述缸体内设有若干内排柱塞孔，该内排柱塞孔沿所述缸体的圆周方向设置，该内排柱塞孔设有内排弹簧、内排柱塞，该内排弹簧的一端与所述内排柱塞的底端连接，另一端与所述内排柱塞孔的内壁连接；所述斜盘的表面设有凸起，该凸起的上表面为斜面，该凸起的上表面的倾斜方向与所述斜盘表面的倾斜方向相反；所述内排柱塞的顶端通过内排滑靴与所述凸起的上表面接触；所述配流盘对应所述内排柱塞孔设有第二腰形油窗孔，所述外、内排柱塞孔通过所述第一、第二腰形油窗孔与所述进油口连通，所述外、内排柱塞孔通过所述第一、第二腰形油窗孔与所述出油口连通。

2.根据权利要求1所述的双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，其特征在于：所述外排柱塞的直径大于内排柱塞的直径。

3.根据权利要求1或2所述的双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，其特征在于：所述配流盘上至少设有一个减振孔。

4.根据权利要求1或2所述的双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，其特征在于：所述第一腰形油窗孔的数量为2个，一个所述第一腰形油窗孔的一端设有凸形槽，另一个所述第一腰形油窗孔的一端设有条形槽。

5.根据权利要求1所述的双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，其特征在于：所述斜盘的表面、凸起的上表面设有若干微米级的微型孔。

6.根据权利要求1所述的双侧驱动平衡式低速大扭矩轴向柱塞马达，其特征在于：所述传动轴的直径大小成阶梯状设置，从马达外部向马达内部逐渐减小。