CN85103508A - 固定式球绞副结构的液压马达和泵 - Google Patents

Abstract

本发明是液压马达和泵的改进。

一种固定式球绞副结构的液压马达和泵，其球绞副结构包括一个凹球支承(9)和一个同径的凸球柱塞(8)，两者用螺母(20)联为一体，在自由状态下，外力可使柱塞在支承内作轴向和径向位移，并能转动，工作状态时为刚性联接。

本发明所述液压马达可应用在各种运输车辆的走轮、起重钢绳滚筒等旋转机构上，最宜于作机械设备或装置的专用设备，它可使机械设备或装置的结构更为简单。

Description

本发明是液压马达和泵的改进。

常用的液压马达和液压泵有齿轮式、叶片式、柱塞式等。本发明只涉及具有三、五、七、九……等偏心式奇数缸多缸径向柱塞液压马达和液压泵。为叙述方便，以下仅以液压马达为例进行叙述。

液压马达是将流动液体的压力能转换为机械能（扭矩或转速）以驱动负载。现有低速大扭矩径向柱塞液压马达有英国Staffa马达、Ruston马达、瑞典HAGGLUNDS马达、日本系列生产的SH型马达以及国内兰州石油机械研究所研制的GM1·3·9变量马达等，其中SH型马达的部份装置已由日本向美国申请专利（March    16.1976.3943826）。这类马达由五缸组成，其柱塞支承为一个部件，五星轮和偏心体之间是大孔配油窗口。为防止五星轮与壳体之间产生相对转动（或称越位、或称支承张口），这类马达上设置了机械同步器装置，所以这类马达结构复杂，另部件多，且由于加工精度要求高，必须用专用设备加工制造，因而成本也高。

本发明的任务是提供一种结构更简单，工艺性能更好，易于加工制造的新型液压马达。

本发明因此提供了一种新型液压马达。该液压马达为壳体旋转式，应用已知技术亦可作成轴旋转式。参照图1图2，该马达主要由壳体（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、前盖（4）、后盖（5）、偏心轴（6）、五星轮（7）、五个柱塞支承组成。

所述壳体上布置了五个平面支承座（19），它的平面是内向的。五只平面支承座的垂直中心线必须径向均匀地分布，並应在同一个平面上。

所述偏心轴由直径不同的两个轴和偏心体组成，並用一对滚动轴承（10）支承着它，使之得以转动。两只滚动轴承安装在前后端盖里，用螺钉（11）将前后盖和调整档圈（12）加以固定，在前盖和前端盖、后盖和后端盖之间各设密封圈（13）一道，在前盖与调整档圈之间设油封（14）一道，螺钉（15）将前后端盖固定在壳体上，其间也设密封圈（13）一道。

所述五星轮安装在壳体内，在其径向外侧均匀分布五个园柱形油缸孔（16），五星轮轴向中心有一个园柱形中心孔（17），用以安装偏心轴的偏心体，在每个油缸孔的径向内侧和中心孔之间设有园柱形配油窗口（18）一个，每个油缸孔的中心线与每个配油窗口的中心线应同心並在同一个平面上。配油窗口孔径应按油液流速设计，不必采用现有大孔配油窗口。

参照图2、图3，本发明液压马达特征之一是马达壳体内每个平面支承座（19）上的柱塞支承为两个相互契合的半球状结构，柱塞（8）为凸球，支承（9）为凹球，柱塞与支承用螺母（20）联接，螺母的内螺纹紧固在支承的外螺纹上，（柱塞与支承也可用其他已知的结构形式联接）。每一组柱塞与支承可在平面支承座上作平面直线运动，也仅能作平面直线运动，绝不允许支承与支承座之间有任何微小的离开或一个微小的张口角，这是马达设计与工作的基本条件。上述柱塞的园柱形表面与五星轮油缸孔之间有较小的配合间隙，柱塞的园柱形表面开有多道环形油槽（21）。柱塞可在五星轮油缸孔作相对径向往复运动，亦仅能作和必须作相对径向往复运动。在每个柱塞的中心空间内设有螺旋压簧（22）一只，以使凸球柱塞与凹球支承系为一体並压紧在支承座上。柱塞的凸球球面在支承的凹球球面与螺母之间的空间内应有足够的轴向和径向间隙，在自由状态下用手搬动柱塞，可感到它在上述这个空间内作轴向和径向位移，还可自由地转动。但是在自由状态下，绝不允许它逃离上述这个空间。

所述柱塞与支承的球半径应采用同一数值，而且必须取足够大的数值，以保证该结构的稳定性。柱塞的凸球球面和支承的凹球球面在车削和磨削加工后两者必须互研，以保证高压时的密封性能。

所述柱塞与支承的联接方式称为固定式内向球绞副联接结构，这种结构在马达工作时没有任何相对移动（或运动），为刚性联接。

参照图3图5，在柱塞凸球端部的中心部位开有节流孔（23），在支承的凹球中心部位开有一个比上述节流孔大一些的中心孔（24），在支承靠近壳体支承座一侧平面上开有平衡环槽，该平衡环槽由一个园形油槽（25）和两个或多个直线形油槽（26）组成，直线油槽把凹球中心孔与园形油槽沟通。该平衡环槽的深度和宽度均为1毫米左右，该环槽是敞开式的，其形状可以是半园形，三角形和矩形。这种有平衡环槽结构的支承平面结构与现有马达中间带有凹槽的支承平面结构相比，其支承平面面积增大，利于降低支承的比压，延长支承的使用寿命。

所述的平衡环槽中的园形油槽与支承中心孔、柱塞节流孔应是同心的，这样通过节流孔可将马达内腔空间与支承平衡环槽沟通起来，有利于马达的静压平衡。

参照图6，上述平衡环槽中的直线形油槽也可设计为单头或多头螺旋形曲线油槽（27），亦能起到上述同样作用。

本发明球绞副结构的另一实施方案是固定式外向球绞副联接结构，参照图4，其支承（28）为凸球形，柱塞（29）为凹球形，柱塞与支承的联接是通过特制螺钉（30）来完成的，螺钉上的外螺纹与柱塞中心孔的内螺纹相配合，特制螺钉中心开有同心的小孔（31）和大孔（32），小孔（31）为节流孔，支承平面上也设计有所述同样的平衡环槽，平衡环槽通过特制螺钉中心两孔与马达内腔沟通，並起到静压平衡作用。

所述特制螺钉（30）靠近支承平面一侧与支承平面之间应留有足够大的间隙，支承中心部位根据特制螺钉形状开有特制孔，该孔与螺钉（30）之间应留有足够大的轴向间隙和径向间隙。在自由状态下，有外力作用时支承相对于柱塞可作径向和轴向位移，亦可转动。

参照图1图2，本发明液压马达特征之二是前后端盖内侧端面作为轴向止推面（33），它们分别与五星轮两侧的轴向止推面（34）相配合，以消除各另部件因加工误差引起的轴向推力，虽然这个推力数值不大，但必须考虑这个因素。在五星轮两侧平面（或端盖内侧表面相应位置）各开有五道（或多道）直线（或曲线）油槽（35），以便油液充满两个止推面之间，改善止推面润滑条件。

所述偏心轴的偏心体安装在五星轮的园柱形孔内，它们之间设有较小的装配间隙，偏心轴可在五星轮内作相对旋转运动，五星轮园心与偏心轴上的偏心体的园心即是马达的偏心中心点O′（36），偏心轴的另两个轴和两只滚动轴承的园心应同心，即马达偏心轴（即壳体）的旋转中心点O（37）。

参照图1图2，本发明液压马达特征之三是为改善偏心体的强度和工艺性能，在偏心体上设有两道园弧形配油流道（38），该配油流道由两个隔油凸缘（39）将其隔开，配油流道与隔油凸缘均应相对于偏心中心点O′径向轴线上下左右对称地布置。配油流道为矩形断面，矩形面积大小均应以油液流速为依据进行设计。该配油流道与五星轮内孔表面相配合，各自形成独立的进油或排油空间。为提高偏心体的使用寿命，上述园弧形配油流道的轴向宽度应设计为较小。为改善五星轮内孔表面和偏心体园柱形表面的受力状态，在偏心体配油流道四周设有园弧形矩形平衡环槽（40），该环槽是相互连通的，它还与配油流道的空间连通，以利五星轮与偏心体之间的静压平衡。为改善马达内部的泄漏损失，园弧形配油流道切向边缘与隔油凸缘切向边缘之间距离b应给以足够大的数值，其间用三角形油槽（41）连通起来，用以沟通配油流道与配油窗口，保证连续地给马达输入或排出油液。三角形油槽的剖面也为三角形，亦根据油液流速设计，三角形油槽也应沿O′径向轴线上下左右对称布置。

所述马达的偏心轴上开有长孔（42）两个，偏心体上开有短孔（43）两个，在旋转过程中轴上长孔通过偏心体上短孔分别与两个配油流道相通，以作马达的进油或排油通道。该偏心轴上还有半长孔（44）一个，並与垂直于半长孔的短孔（45）连通，以将马达腔内的泄漏油液引回油箱。

液压马达组装完毕后，为保证它正常运行，当偏心体的偏心中心点O′处在上死点位置时（如图2位置），螺母（20）的通孔端面（46）与五星轮的径向外端平面（47）之间应留有足够大的间隙，以使五星轮正常工作。

现有马达其柱塞支承是一个部件，且设置有机械同步器装置，这类马达的加工需用专用设备，因此不利于推广应用，经实践证明，机械同步器装置是马达上的多余机构，而应用本发明球绞副结构的液压马达可采用通用机械设备加工，利于大面积推广应用，且结构更合理简单。

本发明所述液压马达可应用在各种运输车辆的走轮、起重钢绳滚筒等旋转机构上，最宜于作机械设备或装置的专用设备，即马达本身是机械设备或装置的一部份，它可使机械设备或装置的结构更为简单。例如，设计走轮马达，则马达即是走轮，走轮亦是马达。所以，起重运输机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、船舶、港口机械、石油机械等各种旋转机构均可采用本发明所述液压马达和泵。根据生产工艺要求可以设计三、五、七、九……等不同缸数、不同缸径、不同容量的各种液压马达和泵。所以本发明所述液压马达通用性强，适用面广。

本发明液压马达的固定式内向球绞副结构与固定式外向球绞副结构两种实施方案相比较，固定式内向球绞副结构的液压马达为佳。本发明人设计的五缸固定式内向球绞副结构的液压马达已制成一台，並作了性能试验，实践证明了该马达符合设计要求，试用效果良好。

附图说明

图1为液压马达的轴向剖面图。它是从图2的B-B线切取下来的轴向剖面图。

图2为液压马达的径向剖面图。它是从图1的A-A线切取下来的径向剖面图。

图3为图1和图2表示过的柱塞与支承球绞副联接结构图。

图4为球绞副联接结构的另一实施方案。

图5为支承平面结构图，是图3图4的E向视图。

图6为支承平面结构的另一实施方案。

以上各图标号说明如下：

1.壳体    23.柱塞节流孔

2.前端盖    24.支承中心孔

3.后端盖    25.支承平面园形油槽

4.前盖    26.支承平面直线形油槽

5.后盖    27.支承平面螺旋形曲线油槽

6.偏心轴    28.凸球支承

7.五星轮    29.凹球柱塞

8.凸球柱塞    30.特制螺钉

9.凹球支承    31.螺钉（30）的节流孔

10.轴承    32.螺钉（30）的大孔

11.螺钉    33.端盖轴向止推面

12.调整档圈    34.五星轮轴向止推面

13.密封圈    35.五星轮直线油槽

14.油封    36.偏心中心点O′

15.螺钉    37.旋转中心点O

16.油缸孔    38.园弧形配油流道

17.五星轮中心孔    39.隔油凸缘

18.配油窗口    40.园弧形矩形平衡环槽

19.平面支承座    41.三角形油槽

20.螺母    42.偏心轴长孔

21.柱塞环形油槽    43.偏心体短孔

22.螺旋压簧    44.偏心轴半长孔

45.偏心轴垂直短孔    47.五星轮径向外端平面

46.螺母20的通孔端面

a配油流道轴向宽度

b配油流道切向边缘与隔油凸缘切向边缘之间距离

由于马达每缸的缸径、活塞支承组、平面支承座等的尺寸规格均完全相同，为使图面表示更清晰，图2上仅标明上述一组的各部件的标号。

Claims (17)

1、一种液压马达和泵，它主要由壳体(1)、前端盖(2)、后端盖(3)、前盖(4)、后盖(5)、偏心轴(6)、五星轮(7)、数组柱塞支承组成。本发明特征在于壳体内每个平面支承座上的柱塞支承是两个相互契合的半球状结构，两者用螺母联为一体，两者球半径相同。在自由状态下，外力可使所述柱塞在支承和螺母的空间内作轴向和径向位移，並能转动，工作时为刚性联接。

2、根据权项1所述的液压马达和泵，其特征在于所述柱塞为凸球柱塞（8），支承为凹球支承（9），两者用螺母（20）联为一体。

3、根据权项1所述的液压马达和泵，其特征在于所述柱塞为凹球柱塞（29），支承为凸球支承（28），两者用特制螺钉（30）联为一体。

4、根据权项2或3所述的液压马达和泵，其特征在于所述支承在靠近平面支承座一侧的平面上设置一组平衡环槽。

5、根据权项4所述的液压马达和泵，其特征在于所述平衡环槽由一个园形油槽（25）和两个或多个直线形油槽（26）组成。

6、根据权项5所述的液压马达和泵，其特征在于所述直线形油槽也可设计为单头或多头的螺旋形曲线油槽（27）。

7、根据权项4、5、6所述的液压马达和泵，其特征在于所述平衡环槽的油槽剖面为半园形、三角形或矩形。

8、根据权项1所述的液压马达和泵，其特征在于所述前后端盖内侧端面和五星轮的轴向两侧端面之间为止推轴瓦。

9、根据权项1、8所述的液压马达和泵，其特征在于所述五星轮轴向两侧端面或前后端盖内侧端面相应位置各开有五道或多道直线或曲线形油槽。

10、根据权项1所述的液压马达和泵，其特征在于所述五星轮每个油缸孔径向内侧的配油窗口的直径是根据油液流速设计的。

11、根据权项1所述的液压马达和泵，其特征在于所述偏心轴的偏心体上设置两个园弧形配油流道。

12、根据权项11所述的液压马达和泵，其特征在于所述配油流道的断面是矩形的。

13、根据权项1、11所述的液压马达和泵，其特征在于所述配油流道四周设有园弧形矩形平衡环槽。

14、根据权项11、12、13所述的液压马达和泵，其特征在于所述配油流道由两个隔油凸缘（39）相隔开。

15、根据权项14所述的液压马达和泵，其特征在于所述配油流道和隔油凸缘之间用三角形油槽（40）连通。

16、根据权项15所述的液压马达和泵，其特征在于所述三角形油槽的断面是三角形的，其断面面积数值根据油液流速设计。

17、根据权项11、14、15所述的液压马达和泵，其特征在于所述配油流道、隔油凸缘，三角形油槽均是相对于偏心中心点O′径向轴线上下左右对称布置。

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