專利名稱：基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種液壓馬達(dá)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于數(shù)字配流的調(diào)速 式液壓馬達(dá)。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)的配流方式分為兩種，徑向軸配 流和端面配流，實質(zhì)上都屬機(jī)械位置控制配流方式；并且，它們的結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜，尺寸要 求精度高，機(jī)械加工難度大，還不能實現(xiàn)液壓馬達(dá)的速度調(diào)節(jié)。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN2079226，
公開日為1991年6月 19日，該專利名稱為一種超高壓閥式配流軸向柱塞泵。中國專利公開號CN2221111，公開 日為1996年2月觀日，該專利名稱為新型閥配流式高壓軸向柱塞泵。這兩個專利無法直 接應(yīng)用在曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)上，因為曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)是徑向 柱塞液壓馬達(dá)。中國專利公開號CN2361871，
公開日為2000年2月2日，該專利名稱為閥 配流滾輪柱塞泵，此柱塞泵以組合偏心軸代替常用的曲軸，以滾輪代替常用的連桿，不再是 曲軸連桿式結(jié)構(gòu)，該專利無法直接應(yīng)用在曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)上。中國專利公 開號CN1800634，
公開日為2006年7月12日，該專利名稱為曲軸連桿式低速大扭矩液壓 馬達(dá)電控閥配流機(jī)構(gòu)。該專利提出了一種采用高速電磁開關(guān)閥配流機(jī)構(gòu)的原理方案，使用 的是兩位三通閥，在位置檢測上采用了十個電感式接近開關(guān)。采用兩位三通閥的配流機(jī)構(gòu) 在沒有附加剎車裝置的情況下，并不能在液壓馬達(dá)運(yùn)行過程中進(jìn)行緊急停止，不利于液壓 馬達(dá)的保護(hù)。此外，位置檢測上采用電感式接近開關(guān)，那么曲軸的角度不能精確獲取，給配 流表的實現(xiàn)帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬 達(dá)，集配流與調(diào)速功能一體，采用分布在柱塞腔端蓋上的高速電磁開關(guān)閥來取代傳統(tǒng)配流 軸或配流盤，形成的數(shù)字式配流與調(diào)速。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括高速電磁開關(guān)閥、電子控制單 元、角度編碼器、編碼器支架、彈性聯(lián)軸器、柱塞腔端蓋、馬達(dá)端面蓋板、角接觸球軸承和配 流連接軸，其中高速電磁開關(guān)閥以兩個為一組共十個分別設(shè)置于五個柱塞端蓋上，配流連 接軸與角度編碼器分別與彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器設(shè)置于編碼器支架上并與馬達(dá)端面 蓋板連接，馬達(dá)端面蓋板固定設(shè)置于液壓馬達(dá)本體，電子控制單元的輸入端與角度編碼器 連接并接收角度信號，電子控制單元的輸出端與高速電磁開關(guān)閥相連接并輸出PWM信號。所述的高速電磁開關(guān)閥為兩位二通高速電磁開關(guān)閥，該兩位二通高速電磁開關(guān)閥 斷電時常開，帶電時導(dǎo)通。每一組高速電磁開關(guān)閥控制一個對應(yīng)的液壓馬達(dá)柱塞腔進(jìn)回油，其中第一和第 二高速電磁開關(guān)閥分別控制第一柱塞腔，第三、第四高速電磁開關(guān)閥分別控制第二柱塞腔，第五、第六高速電磁開關(guān)閥分別控制第三柱塞腔，第七、第八高速電磁開關(guān)閥分別控制第四 柱塞腔，第九、第十高速電磁開關(guān)閥分別控制第五柱塞腔，第一、第三、第五、第七和第九高 速電磁開關(guān)閥控制對應(yīng)柱塞腔進(jìn)油，第二、第四、第六、第八和第十高速電磁開關(guān)閥控制對 應(yīng)柱塞腔回油。所述的角度編碼器為絕對值型角度編碼器實現(xiàn)液壓馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角的檢測，電子控 制單元通過角度信號決定高速電磁開關(guān)閥的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)有規(guī)律地控制液壓馬達(dá)各個柱 塞腔的進(jìn)油與回油。所述的馬達(dá)端面蓋板通過主進(jìn)出流道與供油系統(tǒng)的高壓進(jìn)油口和低壓回油口分 別連通。本發(fā)明將柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射系統(tǒng)的原理應(yīng)用于曲軸連桿式低速大扭矩 液壓馬達(dá)，集成電子控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)以及高速電磁開關(guān)閥技術(shù)來設(shè)計一種使用微 控制器或者計算機(jī)實現(xiàn)的數(shù)字式配流與調(diào)速液壓馬達(dá)，從而使曲軸連桿式低速大扭矩液壓 馬達(dá)由機(jī)械位置控制配流方式轉(zhuǎn)變成高速電磁開關(guān)閥控制配流方式，從根本上克服機(jī)械位 置控制配流方式機(jī)械效率和容積效率低的固有缺點，并提高液壓馬達(dá)的控制與調(diào)節(jié)特性。本發(fā)明的有益效果是此新型液壓馬達(dá)集微控制器技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字傳感檢測技術(shù) 以及高速電磁開關(guān)閥控制技術(shù)于一身，使傳統(tǒng)曲軸連桿式低速大扭矩液壓馬達(dá)由機(jī)械位置 控制配流方式轉(zhuǎn)變成數(shù)字式配流方式，簡化了結(jié)構(gòu)與加工工藝，并且，該配流機(jī)構(gòu)具有極高 的容積效率和機(jī)械效率，達(dá)到了節(jié)能目的，另外，通過控制高速電磁開關(guān)閥組的通電順序和 進(jìn)行PWM控制，可以很容易實現(xiàn)液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，增大了液壓馬達(dá)的使用 靈活性和應(yīng)用范圍。


圖1為本發(fā)明實施方案示意圖；圖2為本發(fā)明柱塞腔端蓋及端面蓋板局部放大圖；其中1-10高速電磁開關(guān)閥、11液壓站、12電子控制單元、13控制線、14-18柱塞 腔、19角度編碼器、20編碼器支架、21彈性聯(lián)軸器、22馬達(dá)端面蓋板、23配流連接軸、M角 接觸球軸承、25柱塞腔端蓋J6主進(jìn)油口、27主回油口、28回油流道、四進(jìn)油流道、30馬達(dá) 本體、31柱塞腔進(jìn)油流道、32開關(guān)閥回油口、33開關(guān)閥進(jìn)油口。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施 例。如圖1和圖2所示，本實施例包括第一至第十高速電磁開關(guān)閥1-10、電子控制單 元12、角度編碼器19、編碼器支架20、彈性聯(lián)軸器21、馬達(dá)端面蓋板22、配流連接軸23、角 接觸球軸承M和柱塞腔端蓋25，其中第一至第十高速電磁開關(guān)閥1-10以兩個為一組分 別設(shè)置在5個柱塞腔端蓋25上，配流連接軸23與角度編碼器19通過彈性聯(lián)軸器21連接， 角度編碼器19與編碼器支架20連接，編碼器支架20與馬達(dá)端面蓋板22連接，角接觸球軸 承M與編碼器支架20、彈性聯(lián)軸器21、配流連接軸23同軸設(shè)置在馬達(dá)端面蓋板22上，電子控制單元12與角度編碼器19連接并且接受角度信號，電子控制單元12分別與第一至第 十高速電磁開關(guān)閥1-10連接并輸出PWM信號。如圖加和圖2b所示，所述的高速電磁開關(guān)閥1-10均為兩位二通高速電磁開關(guān) 閥，十個兩位二通高速電磁開關(guān)閥兩個為一組，設(shè)置在5個柱塞腔端蓋上。每一組高速電磁 開關(guān)閥控制一個對應(yīng)的液壓馬達(dá)柱塞腔進(jìn)回油，其中第一和第二高速電磁開關(guān)閥1、2分 別控制第一柱塞腔141，第三、第四高速電磁開關(guān)閥3、4分別控制第二柱塞腔1511，第五、第 六高速電磁開關(guān)閥5、6分別控制第三柱塞腔16111，第七、第八高速電磁開關(guān)閥7、8分別控 制第四柱塞腔17IV，第九、第十高速電磁開關(guān)閥9、10分別控制第五柱塞腔18V，第一、第三、 第五、第七和第九高速電磁開關(guān)閥1、3、5、7、9控制對應(yīng)柱塞腔進(jìn)油，第二、第四、第六、第八 和第十高速電磁開關(guān)閥2、4、6、8、10控制對應(yīng)柱塞腔回油。所述的兩位二通高速電磁開關(guān)閥在沒有電信號時，閥口斷開，有電信號時，閥口連 通。所述的角度編碼器為絕對值型角度編碼器。本裝置通過以下方式進(jìn)行工作以18號柱塞腔為例，高壓油從液壓站出來后，進(jìn) 入馬達(dá)端面蓋板上的主進(jìn)油口，然后到達(dá)與主進(jìn)油口連通的環(huán)形腔內(nèi)，然后通過進(jìn)油流道 到達(dá)高速電磁開關(guān)閥9的進(jìn)油口，如果此時打開開關(guān)閥，那么油液進(jìn)入相應(yīng)的開關(guān)閥進(jìn)油 口，然后進(jìn)入對應(yīng)的柱塞腔內(nèi)；反之，當(dāng)18號柱塞腔回油處于回油區(qū)間時，油液通過高速開 關(guān)閥10的回油口，進(jìn)入回油流道，然后經(jīng)過回油環(huán)形腔到達(dá)主回油口，最后流回油箱。這種結(jié)構(gòu)的馬達(dá)與原傳統(tǒng)馬達(dá)相比，柱塞腔端蓋尺寸加大了，用于安裝高速電磁 開關(guān)閥；馬達(dá)本體上與柱塞腔連通的油路從1路變成兩路；此外，由馬達(dá)端面蓋板上的環(huán)形 槽連通主進(jìn)油口和回油口。如圖1所示，規(guī)定上死點處于I號柱塞腔位置時，角度定為起始零度，逆時針方向 角度增大，范圍為0 360°。當(dāng)液壓馬達(dá)曲軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞腔I、II、III通高 壓油(進(jìn)油)，柱塞腔IV、V通低壓油(回油)。所研究的液壓馬達(dá)屬于單作用液壓馬達(dá)，馬 達(dá)旋轉(zhuǎn)一周，五個柱塞各作一次往復(fù)運(yùn)動。并且，每個柱塞腔往復(fù)的角度區(qū)間大小相同，均 為180°，只是起始角度與終止角度不同。如果把柱塞腔進(jìn)油的角度區(qū)間稱為工作區(qū)間，那 么可以得到液壓馬達(dá)逆時針旋轉(zhuǎn)時，五個柱塞腔的工作區(qū)間表如表1所示。表1逆時針旋轉(zhuǎn)柱塞腔工作區(qū)間表
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，其特征在于，包括高速電磁開關(guān)閥、電子控 制單元、角度編碼器、編碼器支架、彈性聯(lián)軸器、柱塞腔端蓋、馬達(dá)端面蓋板、角接觸球軸承 和配流連接軸，其中高速電磁開關(guān)閥以兩個為一組共十個分別設(shè)置于五個柱塞端蓋上，配 流連接軸與角度編碼器分別與彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器設(shè)置于編碼器支架上并與馬達(dá) 端面蓋板連接，馬達(dá)端面蓋板固定設(shè)置于液壓馬達(dá)本體，電子控制單元的輸入端與角度編 碼器連接并接收角度信號，電子控制單元的輸出端與高速電磁開關(guān)閥相連接并輸出PWM信 號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，其特征是，所述的高速電 磁開關(guān)閥為兩位二通高速電磁開關(guān)閥，該兩位二通高速電磁開關(guān)閥斷電時常開，帶電時導(dǎo)號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，其特征是，每一組高速電 磁開關(guān)閥控制一個對應(yīng)的液壓馬達(dá)柱塞腔進(jìn)回油，其中第一和第二高速電磁開關(guān)閥分別 控制第一柱塞腔，第三、第四高速電磁開關(guān)閥分別控制第二柱塞腔，第五、第六高速電磁開 關(guān)閥分別控制第三柱塞腔，第七、第八高速電磁開關(guān)閥分別控制第四柱塞腔，第九、第十高 速電磁開關(guān)閥分別控制第五柱塞腔，第一、第三、第五、第七和第九高速電磁開關(guān)閥控制對 應(yīng)柱塞腔進(jìn)油，第二、第四、第六、第八和第十高速電磁開關(guān)閥控制對應(yīng)柱塞腔回油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，其特征是，所述的 角度編碼器為絕對值型角度編碼器實現(xiàn)液壓馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)角的檢測，電子控制單元通過角度 信號決定高速電磁開關(guān)閥的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)有規(guī)律地控制液壓馬達(dá)各個柱塞腔的進(jìn)油與回 油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，其特征是，所述的馬達(dá)端 面蓋板通過主進(jìn)出流道與供油系統(tǒng)的高壓進(jìn)油口和低壓回油口分別連通。
全文摘要
一種液壓馬達(dá)技術(shù)領(lǐng)域的基于數(shù)字配流的調(diào)速式液壓馬達(dá)，包括高速電磁開關(guān)閥、電子控制單元、角度編碼器、編碼器支架、彈性聯(lián)軸器、柱塞腔端蓋、馬達(dá)端面蓋板、角接觸球軸承和配流連接軸，高速電磁開關(guān)閥以兩個為一組共十個分別設(shè)置于五個柱塞端蓋上，配流連接軸與角度編碼器分別與彈性聯(lián)軸器連接，角度編碼器設(shè)置于編碼器支架上并與馬達(dá)端面蓋板連接，馬達(dá)端面蓋板固定設(shè)置于液壓馬達(dá)本體，電子控制單元的輸入端與角度編碼器連接并接收角度信號，電子控制單元的輸出端與高速電磁開關(guān)閥相連接并輸出PWM信號。本發(fā)明集配流與調(diào)速功能一體，采用分布在柱塞腔端蓋上的高速電磁開關(guān)閥來取代傳統(tǒng)配流軸或配流盤，形成的數(shù)字式配流與調(diào)速。
文檔編號F03C1/40GK102072079SQ20101059589
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月18日
發(fā)明者施光林, 楊鵬, 泮健 申請人:上海交通大學(xué)