專利名稱:旋轉(zhuǎn)活塞式液壓馬達(dá)的制作方法
本發(fā)明屬于液壓馬達(dá)類。
隨著液壓技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，對(duì)低速大扭矩液壓馬達(dá)的需求也迅速增加。迄今為止，低速大扭矩液壓馬達(dá)的主要類型的工作原理如圖1～圖4·圖1、圖2為多作用曲線液壓馬達(dá);圖3、圖4為單作用液壓馬達(dá)。圖中(1)-工作腔;(2)-工作柱塞;(3)-凸輪機(jī)構(gòu);(4)-滾輪;(5)-配流機(jī)構(gòu)。它們所遇到的問題是多作用曲線馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作部分接觸應(yīng)力大，側(cè)向力大，壽命低且凸輪加工成本高;而單作用的液壓馬達(dá)輪廓尺寸大，扭矩有脈動(dòng);兩者都需要有復(fù)雜的配流機(jī)構(gòu)。這就限制了低速大扭矩液壓馬達(dá)的發(fā)展。若采用高速液壓馬達(dá)，在使用時(shí)還須配置減速系統(tǒng)，增高了成本。
本設(shè)計(jì)的目的在于尋求低速大扭矩液壓馬達(dá)合理的結(jié)構(gòu)方式，克服上述技術(shù)問題，以滿足機(jī)械工程上大量的需要?，F(xiàn)利用了汪克爾旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理和運(yùn)動(dòng)特性，具體地解決了進(jìn)排油口的配置，設(shè)計(jì)了缸體內(nèi)凸點(diǎn)的徑向密封，進(jìn)一步克服扭矩的脈動(dòng)，這樣就構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)活塞式低速大扭矩液壓馬達(dá)。
汪克爾旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是由雙弧長(zhǎng)短幅外旋輪線作缸體，三角活塞裝在曲軸軸頸上，活塞上的內(nèi)齒輪在偏心的情況下與缸蓋上的外齒輪相嚙合，齒數(shù)比i1＝ 3/2 ，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)活塞既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，缸體型線的內(nèi)包絡(luò)線就是活塞的型線，因此活塞的三個(gè)頂點(diǎn)在任何時(shí)候都與缸體相接觸，活塞的
與缸體間的空間稱為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)腔體，活塞按固定的旋轉(zhuǎn)規(guī)律運(yùn)動(dòng)，各腔體的容積也做周期性的變化。若在缸體的兩對(duì)稱曲線上的適當(dāng)位置裝置兩組進(jìn)排油通道，兩進(jìn)油口與油泵的壓力油相通，排油口與油池相通。為了不使進(jìn)排油口串通，彌補(bǔ)活塞型線以近似圓代替內(nèi)包絡(luò)線的誤差，在缸體的兩內(nèi)凸點(diǎn)增加了彈性隨動(dòng)的徑向密封條，(見圖6中的(9))。密封條的背后空間與壓力油相通，油壓使得密封條壓向活塞，隨時(shí)都與活塞表面接觸。這樣，兩進(jìn)油口通入壓力油可驅(qū)動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，經(jīng)周轉(zhuǎn)輪系將活塞的公轉(zhuǎn)即曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。圖5是液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系示意圖，圖中(6)-曲軸;(7)-活塞的內(nèi)齒輪;(8)-裝在缸蓋上的外齒輪。圖6～圖9是液壓馬達(dá)部分工作過程的示意圖。它表示了曲軸轉(zhuǎn)一圈(活塞轉(zhuǎn)120度)的過程。圖中P1、P2為進(jìn)油口，Q1、Q2為排油口，在這情況下活塞將作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)曲軸亦作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。e為曲軸軸頸的偏心。當(dāng)活塞處于圖6位置時(shí)，Ⅰ腔與Q1相通可排油，Ⅱ腔與P2相通，油對(duì)活塞表面有推壓作用，Ⅲ腔被缸體的密封條(9)分成兩部分，后部與Q2相通可排油，前部與P1相通，壓力油對(duì)AC的前段亦有推壓作用Ⅱ腔和Ⅲ腔前段壓力的和形成使活塞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。在圖7位置時(shí)B°，'C兩端點(diǎn)將P2、Q2封閉，這時(shí)Ⅰ腔排油，Ⅱ腔封閉，Ⅲ腔與壓力油相通形成順時(shí)針轉(zhuǎn)矩。圖8位置時(shí)Ⅰ腔后部排油，前部壓力油對(duì)活塞有推壓作用，Ⅱ腔排油，Ⅲ腔與壓力油相通，有推壓作用，同樣兩部分壓力的和形成順時(shí)針的轉(zhuǎn)矩。圖9位置時(shí)C、A兩端點(diǎn)將P1、Q1封閉，Ⅲ腔封閉，Ⅱ腔排油，Ⅰ腔的壓力形成順時(shí)針轉(zhuǎn)矩。曲軸再轉(zhuǎn)就恢復(fù)到圖6位置，只不過是活塞的端點(diǎn)有變化，由于活塞的形狀是面對(duì)稱體，故其運(yùn)動(dòng)和受力情況完全相同。因此，送入壓力油后總會(huì)有一個(gè)力形成轉(zhuǎn)矩(如圖7、圖9)或兩個(gè)力形成轉(zhuǎn)矩(如圖6、圖8)，可見壓力油推動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)是可能的，但轉(zhuǎn)矩存在脈動(dòng)的變化。三個(gè)腔體的容積改變是不均勻的，壓力油的流量也存在著脈動(dòng)的變化。這轉(zhuǎn)矩和壓力油流量上的脈動(dòng)就影響著液壓馬達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
由推導(dǎo)得出單個(gè)腔體的容積為Vi=π3l2+ l R ［ 2 c o s φm a x-332S i n (23α +π6)］+(29R2+4α2)φm a x｝]]>其中e-曲軸的偏心距R-三角活塞的外接圓半徑φmax-最大擺動(dòng)角即三角活塞頂角與缸體接觸處缸體型線的法線與創(chuàng)成半徑R的夾角;b-活塞的寬度X-活塞公轉(zhuǎn)角。其中前四個(gè)參數(shù)在具體的實(shí)施例中有具體的數(shù)據(jù)，可見容積Vi是α的函數(shù)，現(xiàn)以圖象表示之，圖10是各腔體容積Vi變化曲線及總?cè)莘eV∑變化曲線的特性圖。從圖10可得出兩點(diǎn)推論1.主軸在α＝0～2π之間腔體的總?cè)莘e出現(xiàn)兩次波動(dòng)，容積的波動(dòng)即是進(jìn)排量的波動(dòng)，其波峰與波谷恰好相差 (π)/2 。2.若將液壓馬達(dá)做成雙排并使兩者工況錯(cuò)相90°則流量的脈動(dòng)可自動(dòng)補(bǔ)償。
扭矩變化的分析結(jié)果可以用圖象表示。圖11是各工作腔對(duì)活塞形成轉(zhuǎn)矩的變化曲線及總的累加轉(zhuǎn)矩T∑變化曲線的特性圖。圖中可見α＝0～2π過程中T∑有兩次波動(dòng)，其波峰波谷之間的相位差約為 (π)/2 ，因此做成雙排活塞的液壓馬達(dá)并使工況錯(cuò)相90°不僅流量脈動(dòng)自行補(bǔ)償，而且轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)也能自行補(bǔ)償，從而能使該液壓馬達(dá)平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)并輸出平穩(wěn)的扭矩。
經(jīng)以上分析計(jì)算，本設(shè)計(jì)是將兩個(gè)旋轉(zhuǎn)活塞式的液壓馬達(dá)并列，共用一根曲軸。圖12、圖13是并列雙排液壓馬達(dá)的示意圖。曲軸作成平面雙拐型式，如圖12所示。而兩缸體的長(zhǎng)軸互相垂直，如圖13所示。這樣安置不但流量及扭矩的脈動(dòng)能自行補(bǔ)償，而且曲軸及活塞運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性力也能自行補(bǔ)償。
本設(shè)計(jì)與同類別、同等級(jí)的液壓馬達(dá)相比可顯示如下優(yōu)點(diǎn)1.采用汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，增設(shè)進(jìn)排油裝置及缸體徑向密封裝置所形成的液壓馬達(dá)比現(xiàn)行的多作用曲線及單作用曲線的液壓馬達(dá)省去了復(fù)雜的配流機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。2.它體積小，比功率大。3.工藝性強(qiáng)，比較容易制造，成本低。4.采用雙排并列工況錯(cuò)相90°的結(jié)構(gòu)能得到扭矩、流量平穩(wěn)的低速大扭矩的液壓馬達(dá)。
本設(shè)計(jì)的實(shí)施例馬達(dá)的外形尺寸D＝250mm h＝200mmR＝100mm 三角轉(zhuǎn)子的創(chuàng)成半徑e＝16mm 曲軸偏心b＝67mm 活塞寬度進(jìn)排油口的位置當(dāng)活塞的對(duì)稱軸與缸體長(zhǎng)軸重合時(shí)，以另外兩端點(diǎn)將一側(cè)的進(jìn)出油口完全封閉為準(zhǔn)，根據(jù)具體設(shè)計(jì)而定。
若壓力油的壓力P＝150公斤/厘米2壓力油流量 200升/分則液壓馬達(dá)的輸出n＝84.27轉(zhuǎn)/分M＝533.8公斤、米W＝46瓩由于具備以上特性，故可廣泛地用于起重、運(yùn)輸、船舶、采礦等多種行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種采用汪爾克發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理，以雙弧長(zhǎng)短幅外旋輪線為缸體，內(nèi)包絡(luò)線為活塞的旋轉(zhuǎn)活塞式的液壓馬達(dá)，其特征是它是由雙排并列的工況錯(cuò)相90°的兩套結(jié)構(gòu)組成的，共用一個(gè)曲軸，在缸體兩內(nèi)凸點(diǎn)上裝有彈性隨動(dòng)徑向密封裝置，并在每個(gè)雙弧外旋輪線的缸體上裝有兩套進(jìn)排油口。
2.按照權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式的液壓馬達(dá)，其特征是它雙排并列的工況錯(cuò)相90°的兩套結(jié)構(gòu)是由兩缸體的長(zhǎng)軸方向相互垂直構(gòu)成的。
3.按照權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式的液壓馬達(dá)，其特征是它采用的曲軸是平面雙拐型。
4.按照權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式液壓馬達(dá)，其特征是它缸體上的彈性密封裝置是用壓力油在密封條的背后加壓的。
5.按照權(quán)利要求
1所述的旋轉(zhuǎn)活塞式的液壓馬達(dá)，其特征是在各缸體上開兩套進(jìn)排油口，其位置是以活塞的對(duì)稱軸與缸體長(zhǎng)軸方向重合時(shí)，另外兩端點(diǎn)將一側(cè)的進(jìn)排油口完全封閉而定。
專利摘要
本發(fā)明屬于液壓馬達(dá)類。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的低速大扭矩液壓馬達(dá)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作部件接觸應(yīng)力大，加工成本高等問題，采用汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，配置好進(jìn)排油口及缸體內(nèi)凸點(diǎn)上的徑向密封裝置，安排成雙排并列，共用一平面雙拐式的曲軸，且兩體長(zhǎng)軸的方向垂直，使得兩馬達(dá)的工況錯(cuò)相90°，從而解決了扭矩和壓力油流量的脈動(dòng)問題，形成平穩(wěn)的低速大扭矩液壓馬達(dá)。它省去配流裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，體積小，比功率大。可用于起重、運(yùn)輸、船舶、采礦等多種行業(yè)。
文檔編號(hào)F03C99/00GK86100403SQ86100403
公開日1987年8月5日 申請(qǐng)日期1986年1月18日
發(fā)明者劉曉軍, 陳密夏 申請(qǐng)人:天津理工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan