本發(fā)明涉及一種機(jī)械工程領(lǐng)域低速大扭矩液壓馬達(dá)的配流機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

低速大扭矩液壓馬達(dá)因具有可直接驅(qū)動負(fù)載，結(jié)構(gòu)緊湊，加速和制動時間短，過載保護(hù)容易等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域中。但在應(yīng)用中因礦物油易燃、泄漏引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，且工作環(huán)境危險(xiǎn)、運(yùn)行空間狹小受限等，所以迫切需要以純水或高水基為介質(zhì)的低速大扭矩馬達(dá)。

目前應(yīng)用的各種高水基液壓柱塞式馬達(dá)按配流方式以端面配流居多，軸配流由于配合間隙過大，高水基作為工作介質(zhì)時容易泄漏，故很少在高水基液壓馬達(dá)中使用。端面配流存在一個面接觸的摩擦副，由于加工精度的影響，該摩擦副會有一定程度的泄漏，且應(yīng)用于高壓、低速工況時的泄漏更加嚴(yán)重。并且，由于外界污染物的侵入，摩擦副的結(jié)合面上會產(chǎn)生磨損，使得摩擦副結(jié)合面的間隙變大，密封效果變差，泄漏加大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)易泄漏，摩擦副的結(jié)合面易磨損的不足，而提供擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的目的在于針對上述存在的技術(shù)問題，提供一種擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用自平衡配流閥組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸配流、配流盤式配流機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，從根本上克服了傳統(tǒng)配流方式容積效率低的缺點(diǎn)，滿足馬達(dá)雙向旋轉(zhuǎn)需求，適用于高壓、低速、大扭矩工作場合。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)，包括端蓋、配流塊、排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組；端蓋與配流塊固聯(lián)，端蓋上設(shè)有高壓進(jìn)口P0和低壓出口PT，配流塊安裝于液壓馬達(dá)本體上，排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組分別環(huán)形均布于配流塊內(nèi)的兩個平行的圓周面平面內(nèi)；且排液配流閥組與進(jìn)液配流閥組沿配流塊軸向一一對應(yīng)設(shè)置，配流塊上開設(shè)有流道網(wǎng)，高壓進(jìn)口P0和低壓出口PT分別與流道網(wǎng)連通，高壓進(jìn)口PO通過流道網(wǎng)與進(jìn)液配流閥組的液壓腔相通，低壓出口PT通過流道網(wǎng)與排液配流閥組的液壓腔相通；位于同一軸向平面內(nèi)的排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組的啟閉狀態(tài)相反，兩者的液壓腔出口均與液壓馬達(dá)本體的柱塞腔相通，兩者共同控制位于同一軸向平面內(nèi)的柱塞的進(jìn)、排液。

配流塊內(nèi)通過軸承安裝有配流軸，配流軸與馬達(dá)曲軸相連，并隨著馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)動，配流軸上設(shè)有兩處偏心結(jié)構(gòu)，且兩處偏心結(jié)構(gòu)的相位差為π，兩處偏心結(jié)構(gòu)上分別安裝有Ⅰ號配流軸承和Ⅱ號配流軸承，排液配流閥組所有的導(dǎo)桿均與Ⅰ號配流軸承的外周面始終接觸，進(jìn)液配流閥組所有的導(dǎo)桿均與Ⅱ號配流軸承的外周面始終接觸。

所述的進(jìn)液配流閥組的進(jìn)液配流閥和排液配流閥組的排液配流閥具有相同的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)液配流閥包括導(dǎo)桿Ⅱ、閥座Ⅱ、閥導(dǎo)向Ⅱ、彈簧Ⅱ和閥芯Ⅱ，閥芯上腔Ⅱ的通徑d₂與閥芯下腔Ⅱ的通徑d₁相等；

排液配流閥包括導(dǎo)桿Ⅰ、閥座Ⅰ、閥導(dǎo)向Ⅰ、彈簧Ⅰ和閥芯Ⅰ，閥芯上腔Ⅰ的通徑d₄與閥芯下腔Ⅰ的通徑d₃相等，且d₁與d₃相等；

配流閥在啟閉狀態(tài)時閥芯Ⅱ和閥芯Ⅰ上下腔液壓力始終相等，配流軸隨馬達(dá)曲軸的轉(zhuǎn)動帶動導(dǎo)桿Ⅱ和導(dǎo)桿Ⅰ的移動來控制閥口的啟閉，從而控制柱塞的進(jìn)、排液。

配流塊包括兩個端面，靠近排液配流閥組的端面為Ⅰ面，靠近進(jìn)液配流閥組的端面為Ⅱ面，流道網(wǎng)包括設(shè)于Ⅰ面的出液網(wǎng)和設(shè)于Ⅱ面的進(jìn)液網(wǎng)；

出液網(wǎng)包括：外環(huán)道Ⅰ、內(nèi)環(huán)道Ⅰ、至少一條徑向道Ⅰ、上流道Ⅰ和下流道Ⅰ；外環(huán)道Ⅰ和內(nèi)環(huán)道Ⅰ同心設(shè)置，徑向道Ⅰ連通外環(huán)道Ⅰ和內(nèi)環(huán)道Ⅰ，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ為軸向設(shè)置的，上流道Ⅰ與外環(huán)道Ⅰ相通，下流道Ⅰ與內(nèi)環(huán)道Ⅰ相通，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ分別對應(yīng)排液配流閥組的閥芯上腔Ⅰ和閥芯下腔Ⅰ；

進(jìn)液網(wǎng)包括：外環(huán)道Ⅱ、內(nèi)環(huán)道Ⅱ、至少一條徑向道Ⅱ、上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高壓進(jìn)液流道；外環(huán)道Ⅱ和內(nèi)環(huán)道Ⅱ同心設(shè)置，徑向道Ⅱ連通外環(huán)道Ⅱ和內(nèi)環(huán)道Ⅱ，上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高壓進(jìn)液流道為軸向設(shè)置的，上流道Ⅱ與外環(huán)道Ⅱ相通，下流道Ⅱ與內(nèi)環(huán)道Ⅱ相通，上流道Ⅱ和下流道Ⅱ分別對應(yīng)進(jìn)液配流閥組的閥芯上腔Ⅱ和閥芯下腔Ⅱ，柱塞腔流道與進(jìn)液配流閥組的液壓腔出口相通，高壓進(jìn)液流道貫通配流塊，其一端與高壓進(jìn)口P0連接，另一端與徑向道Ⅱ相通。

排液配流閥組包括5個排液配流閥，進(jìn)液配流閥組包括5個進(jìn)液配流閥，排液配流閥組與進(jìn)液配流閥組分別與5個柱塞腔一一對應(yīng)。

通過高壓進(jìn)口P0與低壓出口PT互換，相應(yīng)柱塞的高、低壓狀況改變，可實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的雙向轉(zhuǎn)動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)應(yīng)用于擺缸式液壓馬達(dá)，使得擺缸式液壓馬達(dá)由傳統(tǒng)的盤配流方式轉(zhuǎn)變成為閥配流式。利用錐閥良好的密封特性，有效的克服了傳統(tǒng)配流方式下液壓馬達(dá)應(yīng)用于低速、高壓工況時泄漏嚴(yán)重的缺點(diǎn)，有利于提高馬達(dá)在高水基介質(zhì)中的容積效率。

本自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)與盤配流方式相比，其減少了一對摩擦副(缸體與配流盤之間的配流副)，這樣不僅減小了設(shè)計(jì)和制造的難度，而且增加的配流閥錐閥的結(jié)構(gòu)形式還具有良好的密封性能，使傳統(tǒng)的低速大扭矩液壓馬達(dá)在低速、高壓、高水基工況時具有較高的容積效率和機(jī)械效率。另外，結(jié)構(gòu)完全相同的自平衡配流閥組的中心對稱設(shè)計(jì)滿足馬達(dá)雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的工作需求。

附圖說明

圖1是具有自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)的擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)的主視圖；

圖2是具有自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)的擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)的工作原理；

圖3是排液配流閥組的剖視圖；

圖4是進(jìn)液配流閥組的剖視圖；

圖5是進(jìn)液配流閥組在配流塊中的A-A向視圖；

圖6是配流塊的B向Ⅰ面視圖；

圖7是配流塊的C向Ⅱ面視圖；

圖8是配流塊的D-D向剖視圖。

圖中：1、端蓋；2、配流軸；3、軸承；4、Ⅰ號配流軸承；5、Ⅱ號配流軸承；

6、排液配流閥組；

61、導(dǎo)桿Ⅰ；62、閥座Ⅰ；63、閥導(dǎo)向Ⅰ；64、彈簧Ⅰ；65、閥芯Ⅰ，6-A、閥芯上腔Ⅰ；6-B、閥芯下腔Ⅰ；

6-I、排液配流閥I；6-II、排液配流閥II；6-III、排液配流閥III；6-IV、排液配流閥IV；6-V排液配流閥V；

7、進(jìn)液配流閥組；

7-I、進(jìn)液配流閥I；7-II、進(jìn)液配流閥II；7-III、進(jìn)液配流閥III；7-IV、進(jìn)液配流閥IV；7-V、進(jìn)液配流閥V；

71、導(dǎo)桿Ⅱ；72、閥座Ⅱ；73、閥導(dǎo)向Ⅱ；74、彈簧Ⅱ；75、閥芯Ⅱ，7-A、閥芯上腔Ⅱ；7-B、閥芯下腔Ⅱ；

8、配流塊；

81、上流道Ⅰ；82、下流道Ⅰ；83、外環(huán)道Ⅰ；84、徑向道Ⅰ；85、內(nèi)環(huán)道Ⅰ；

86、高壓進(jìn)液流道；87、上流道Ⅱ；88、柱塞腔流道；89、下流道Ⅱ；810、外環(huán)道Ⅱ；811、徑向道Ⅱ；812、內(nèi)環(huán)道Ⅱ；

9、柱塞；

9-I、柱塞I；9-II、柱塞II；9-III、柱塞III；9-IV、柱塞IV；9-V、柱塞V；

10、馬達(dá)曲軸；P0、高壓進(jìn)口；PT、低壓出口。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1、5、6、7、8所示，一種擺缸式低速大扭矩高水基液壓馬達(dá)自平衡閥式配流機(jī)構(gòu)，包括端蓋、配流塊、排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組；端蓋與配流塊固聯(lián)，端蓋上設(shè)有高壓進(jìn)口P0和低壓出口PT，配流塊安裝于液壓馬達(dá)本體上，排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組分別環(huán)形均布于配流塊內(nèi)的兩個平行的圓周面平面內(nèi)；且排液配流閥組與進(jìn)液配流閥組沿配流塊軸向一一對應(yīng)設(shè)置，配流塊上開設(shè)有流道網(wǎng)，高壓進(jìn)口P0和低壓出口PT分別與流道網(wǎng)連通，高壓進(jìn)口PO通過流道網(wǎng)與進(jìn)液配流閥組的液壓腔相通，低壓出口PT通過流道網(wǎng)與排液配流閥組的液壓腔相通；位于同一軸向平面內(nèi)的排液配流閥組和進(jìn)液配流閥組的啟閉狀態(tài)相反，兩者的液壓腔出口均與液壓馬達(dá)本體的柱塞腔相通，兩者共同控制位于同一軸向平面內(nèi)的柱塞的進(jìn)、排液。

如圖1所示，配流塊內(nèi)通過軸承安裝有配流軸，配流軸與馬達(dá)曲軸相連，并隨著馬達(dá)曲軸轉(zhuǎn)動，配流軸上設(shè)有兩處偏心結(jié)構(gòu)，且兩處偏心結(jié)構(gòu)的相位差為π，兩處偏心結(jié)構(gòu)上分別安裝有Ⅰ號配流軸承和Ⅱ號配流軸承，排液配流閥組所有的導(dǎo)桿均與Ⅰ號配流軸承的外周面始終接觸，進(jìn)液配流閥組所有的導(dǎo)桿均與Ⅱ號配流軸承的外周面始終接觸。

如圖3、4所示，所述的進(jìn)液配流閥組的進(jìn)液配流閥和排液配流閥組的排液配流閥具有相同的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)液配流閥包括導(dǎo)桿Ⅱ、閥座Ⅱ、閥導(dǎo)向Ⅱ、彈簧Ⅱ和閥芯Ⅱ，閥芯上腔Ⅱ的通徑d₂與閥芯下腔Ⅱ的通徑d₁相等；排液配流閥包括導(dǎo)桿Ⅰ、閥座Ⅰ、閥導(dǎo)向Ⅰ、彈簧Ⅰ和閥芯Ⅰ，閥芯上腔Ⅰ的通徑d₄與閥芯下腔Ⅰ的通徑d₃相等，且d₁與d₃相等；配流閥在啟閉狀態(tài)時閥芯Ⅱ和閥芯Ⅰ上下腔液壓力始終相等，配流軸隨馬達(dá)曲軸的轉(zhuǎn)動帶動導(dǎo)桿Ⅱ和導(dǎo)桿Ⅰ的移動來控制閥口的啟閉，從而控制柱塞的進(jìn)、排液。

如圖1、6、7所示，配流塊包括兩個端面，靠近排液配流閥組的端面為Ⅰ面，靠近進(jìn)液配流閥組的端面為Ⅱ面，流道網(wǎng)包括設(shè)于Ⅰ面的出液網(wǎng)和設(shè)于Ⅱ面的進(jìn)液網(wǎng)；

如圖6所示，出液網(wǎng)包括：外環(huán)道Ⅰ、內(nèi)環(huán)道Ⅰ、至少一條徑向道Ⅰ、上流道Ⅰ和下流道Ⅰ；外環(huán)道Ⅰ和內(nèi)環(huán)道Ⅰ同心設(shè)置，徑向道Ⅰ連通外環(huán)道Ⅰ和內(nèi)環(huán)道Ⅰ，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ為軸向設(shè)置的，上流道Ⅰ與外環(huán)道Ⅰ相通，下流道Ⅰ與內(nèi)環(huán)道Ⅰ相通，上流道Ⅰ和下流道Ⅰ分別對應(yīng)排液配流閥組的閥芯上腔Ⅰ和閥芯下腔Ⅰ；

如圖7所示，進(jìn)液網(wǎng)包括：外環(huán)道Ⅱ、內(nèi)環(huán)道Ⅱ、至少一條徑向道Ⅱ、上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高壓進(jìn)液流道；外環(huán)道Ⅱ和內(nèi)環(huán)道Ⅱ同心設(shè)置，徑向道Ⅱ連通外環(huán)道Ⅱ和內(nèi)環(huán)道Ⅱ，上流道Ⅱ、下流道Ⅱ、柱塞腔流道和高壓進(jìn)液流道為軸向設(shè)置的，上流道Ⅱ與外環(huán)道Ⅱ相通，下流道Ⅱ與內(nèi)環(huán)道Ⅱ相通，上流道Ⅱ和下流道Ⅱ分別對應(yīng)進(jìn)液配流閥組的閥芯上腔Ⅱ和閥芯下腔Ⅱ，柱塞腔流道與進(jìn)液配流閥組的液壓腔出口相通，高壓進(jìn)液流道貫通配流塊，其一端與高壓進(jìn)口P0連接，另一端與徑向道Ⅱ相通。

如圖1、2、5所示，進(jìn)液配流閥組包括5個進(jìn)液配流閥，分別為進(jìn)液配流閥I、進(jìn)液配流閥II、進(jìn)液配流閥III、進(jìn)液配流閥IV、進(jìn)液配流閥V，進(jìn)液配流閥I、進(jìn)液配流閥II、進(jìn)液配流閥III、進(jìn)液配流閥IV、進(jìn)液配流閥V均布在配流塊的A-A向剖面內(nèi)，排液配流閥組包括5個排液配流閥，分別為排液配流閥I、排液配流閥II、排液配流閥III、排液配流閥IV、排液配流閥V，排液配流閥I、排液配流閥II、排液配流閥III、排液配流閥IV、排液配流閥V均布于與A-A剖面平行的平面內(nèi)，5個排液配流閥與5個進(jìn)液配流閥組一一對應(yīng)，每一對進(jìn)液配流閥與排液配流閥控制一個柱塞的進(jìn)、排液，柱塞包括5個，分別為柱塞I、柱塞II、柱塞III、柱塞IV和柱塞V。

如圖1、3、4、5、6、7、8所示，進(jìn)液配流閥組的閥芯上腔Ⅱ與閥芯下腔Ⅱ依次通過上流道Ⅱ、外環(huán)道Ⅱ、徑向道Ⅱ、內(nèi)環(huán)道Ⅱ和下流道Ⅱ相通，并通過配流塊上開設(shè)的高壓進(jìn)液流道與端蓋上開設(shè)的高壓進(jìn)口P0相通；排液配流閥組的閥芯上腔Ⅰ與閥芯下腔Ⅰ依次通過流道上流道Ⅰ、徑向道Ⅰ、下流道Ⅰ相通，并通過配流塊上開設(shè)的徑向道Ⅰ與低壓出口PT相通；進(jìn)液配流閥組與排液配流閥組的出口均通過柱塞腔流道與柱塞腔相通。

如圖3、4所示，閥芯上腔Ⅱ的通徑d₂與閥芯下腔Ⅱ的通徑d₁相等；閥芯Ⅱ上下腔所受液壓力始終相等；導(dǎo)桿Ⅱ與閥芯Ⅱ不接觸時，閥芯Ⅱ在彈簧Ⅱ的作用下與閥座Ⅱ接觸密封，閥口關(guān)閉；導(dǎo)桿Ⅱ上移推動閥芯Ⅱ的運(yùn)動，閥口開啟，控制柱塞腔與進(jìn)液口相通。通過進(jìn)、低壓出口的互換，原進(jìn)液配流閥組與排液配流閥組的作用也相應(yīng)的改變，柱塞腔的高、低狀態(tài)將隨之改變。

如圖1所示，所述的配流軸兩處偏心結(jié)構(gòu)的相位差為π，Ⅰ號配流軸承、Ⅱ號配流軸承安裝于偏心結(jié)構(gòu)處，Ⅰ號配流軸承與導(dǎo)桿Ⅰ始終接觸，Ⅱ號配流軸承與導(dǎo)桿Ⅱ始終接觸，導(dǎo)桿Ⅰ與導(dǎo)桿Ⅱ隨著配流軸的轉(zhuǎn)動而上下移動，且導(dǎo)桿Ⅰ與導(dǎo)桿Ⅱ的運(yùn)動方向始終相反，使得排液配流閥組與進(jìn)液配流閥組內(nèi)的閥口有規(guī)律的交替啟閉。

本實(shí)施實(shí)例的工作原理如圖1、2所示，以圖示的高壓進(jìn)口P0、低壓出口PT為例進(jìn)行說明。配流軸與馬達(dá)曲軸連接，并隨之轉(zhuǎn)動，當(dāng)柱塞I、柱塞II處于進(jìn)液狀態(tài)，柱塞III、柱塞IV、柱塞V處于排液狀態(tài)時，對應(yīng)配流軸的位置使得進(jìn)液配流閥I、進(jìn)液配流閥II以及排液配流閥III、排液配流閥IV、排液配流閥V的閥口開啟，其它配流閥組的閥口處于關(guān)閉狀態(tài)，馬達(dá)曲軸將依圖2所示逆時針轉(zhuǎn)動，隨馬達(dá)曲軸1的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，配流軸的轉(zhuǎn)動將改變配流閥組的啟閉狀態(tài)，柱塞I、柱塞II、柱塞III、柱塞IV、柱塞V順序的高、低通流，驅(qū)動馬達(dá)曲軸的轉(zhuǎn)動并輸出扭矩。高壓進(jìn)口P0與低壓出口PT互換時，相應(yīng)柱塞的高、低壓狀況改變，馬達(dá)將順時針旋轉(zhuǎn)。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。