旋转活塞式液压马达制造技术

本发明专利技术属于液压马达类．为解决现有技术中的低速大扭矩液压马达存在的结构复杂，工作部件接触应力大，加工成本高等问题，采用汪克尔发动机的结构原理，配置好进排油口及缸体内凸点上的径向密封装置，安排成双排并列，共用一平面双拐式的曲轴，且两体长轴的方向垂直，使得两马达的工况错相９０°，从而解决了扭矩和压力油流量的脉冲问题，形成平稳的低速大扭矩液压马达．它省去配流装置，结构简化，体积小，比功率大．可用于起重、运输、船舶、采矿等多种行业．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液压马达类。随着液压技术日益广泛地应用于各种工程领域，对低速大扭矩液压马达的需求也迅速增加。迄今为止，低速大扭矩液压马达的主要类型的工作原理如图1～图4·图1、图2为多作用曲线液压马达;图3、图4为单作用液压马达。图中(1)-工作腔;(2)-工作柱塞;(3)-凸轮机构;(4)-滚轮;(5)-配流机构。它们所遇到的问题是多作用曲线马达结构复杂，工作部分接触应力大，侧向力大，寿命低且凸轮加工成本高;而单作用的液压马达轮廓尺寸大，扭矩有脉动;两者都需要有复杂的配流机构。这就限制了低速大扭矩液压马达的发展。若采用高速液压马达，在使用时还须配置减速系统，增高了成本。本设计的目的在于寻求低速大扭矩液压马达合理的结构方式，克服上述技术问题，以满足机械工程上大量的需要。现利用了汪克尔旋转活塞发动机的结构原理和运动特性，具体地解决了进排油口的配置，设计了缸体内凸点的径向密封，进一步克服扭矩的脉动，这样就构成了旋转活塞式低速大扭矩液压马达。汪克尔旋转活塞发动机是由双弧长短幅外旋轮线作缸体，三角活塞装在曲轴轴颈上，活塞上的内齿轮在偏心的情况下与缸盖上的外齿轮相啮合，齿数比i1＝ 3/2 ，运转时活塞既公转又自转，缸体型线的内包络线就是活塞的型线，因此活塞的三个顶点在任何时候都与缸体相接触，活塞的 与缸体间的空间称为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个腔体，活塞按固定的旋转规律运动，各腔体的容积也做周期性的变化。若在缸体的两对称曲线上的适当位置装置两组进排油通道，两进油口与油泵的压力油相通，排油口与油池相通。为了不使进排油口串通，弥补活塞型线以近似圆代替内包络线的误差，在缸体的两内凸点增加了弹性随动的径向密封条，(见图6中的(9))。密封条的背后空间与压力油相通，油压使得密封条压向活塞，随时都与活塞表面接触。这样，两进油口通入压力油可驱动活塞旋转，经周转轮系将活塞的公转即曲轴的转动输出。图5是液压马达的运动关系示意图，图中(6)-曲轴;(7)-活塞的内齿轮;(8)-装在缸盖上的外齿轮。图6～图9是液压马达部分工作过程的示意图。它表示了曲轴转一圈(活塞转120度)的过程。图中P1、P2为进油口，Q1、Q2为排油口，在这情况下活塞将作顺时针旋转，推动曲轴亦作顺时针旋转。e为曲轴轴颈的偏心。当活塞处于图6位置时，Ⅰ腔与Q1相通可排油，Ⅱ腔与P2相通，油对活塞表面有推压作用，Ⅲ腔被缸体的密封条(9)分成两部分，后部与Q2相通可排油，前部与P1相通，压力油对AC的前段亦有推压作用Ⅱ腔和Ⅲ腔前段压力的和形成使活塞顺时针旋转的转矩。在图7位置时B°，'C两端点将P2、Q2封闭，这时Ⅰ腔排油，Ⅱ腔封闭，Ⅲ腔与压力油相通形成顺时针转矩。图8位置时Ⅰ腔后部排油，前部压力油对活塞有推压作用，Ⅱ腔排油，Ⅲ腔与压力油相通，有推压作用，同样两部分压力的和形成顺时针的转矩。图9位置时C、A两端点将P1、Q1封闭，Ⅲ腔封闭，Ⅱ腔排油，Ⅰ腔的压力形成顺时针转矩。曲轴再转就恢复到图6位置，只不过是活塞的端点有变化，由于活塞的形状是面对称体，故其运动和受力情况完全相同。因此，送入压力油后总会有一个力形成转矩(如图7、图9)或两个力形成转矩(如图6、图8)，可见压力油推动活塞旋转是可能的，但转矩存在脉动的变化。三个腔体的容积改变是不均匀的，压力油的流量也存在着脉动的变化。这转矩和压力油流量上的脉动就影响着液压马达的正常运转。由推导得出单个腔体的容积为Vi=π3l2+ l R ［ 2 c o s φm a x-332S i n (23α +π6)］+(29R2+4α2)φm a x｝]]>其中e-曲轴的偏心距R-三角活塞的外接圆半径φmax-最大摆动角即三角活塞顶角与缸体接触处缸体型线的法线与创成半径R的夹角;b-活塞的宽度X-活塞公转角。其中前四个参数在具体的实施例中有具体的数据，可见容积Vi是α的函数，现以图象表示之，图10是各腔体容积Vi变化曲线及总容积V∑变化曲线的特性图。从图10可得出两点推论1.主轴在α＝0～2π之间腔体的总容积出现两次波动，容积的波动即是进排量的波动，其波峰与波谷恰好相差 (π)/2 。2.若将液压马达做成双排并使两者工况错相90°则流量的脉动可自动补偿。扭矩变化的分析结果可以用图象表示。图11是各工作腔对活塞形成转矩的变化曲线及总的累加转矩T∑变化曲线的特性图。图中可见α＝0～2π过程中T∑有两次波动，其波峰波谷之间的相位差约为 (π)/2 ，因此做成双排活塞的液压马达并使工况错相90°不仅流量脉动自行补偿，而且转矩的脉动也能自行补偿，从而能使该液压马达平稳的运转并输出平稳的扭矩。经以上分析计算，本设计是将两个旋转活塞式的液压马达并列，共用一根曲轴。图12、图13是并列双排液压马达的示意图。曲轴作成平面双拐型式，如图12所示。而两缸体的长轴互相垂直，如图13所示。这样安置不但流量及扭矩的脉动能自行补偿，而且曲轴及活塞运转的惯性力也能自行补偿。本设计与同类别、同等级的液压马达相比可显示如下优点1.采用汪克尔发动机的结构原理，增设进排油装置及缸体径向密封装置所形成的液压马达比现行的多作用曲线及单作用曲线的液压马达省去了复杂的配流机构，结构简化。2.它体积小，比功率大。3.工艺性强，比较容易制造，成本低。4.采用双排并列工况错相90°的结构能得到扭矩、流量平稳的低速大扭矩的液压马达。本设计的实施例马达的外形尺寸D＝250mm h＝200mmR＝100mm 三角转子的创成半径e＝16mm 曲轴偏心b＝67mm 活塞宽度进排油口的位置当活塞的对称轴与缸体长轴重合时，以另外两端点将一侧的进出油口完全封闭为准，根据具体设计而定。若压力油的压力P＝150公斤/厘米2压力油流量 200升/分则液压马达的输出n＝84.27转/分M＝533.8公斤、米W＝46瓩由于具备以上特性，故可广泛地用于起重、运输、船舶、采矿等多种行业。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用汪尔克发动机结构原理，以双弧长短幅外旋轮线为缸体，内包络线为活塞的旋转活塞式的液压马达，其特征是它是由双排并列的工况错相９０°的两套结构组成的，共用一个曲轴，在缸体两内凸点上装有弹性随动径向密封装置，并在每个双弧外旋轮线的缸体上装有两套进排油口。

【技术特征摘要】
1.一种采用汪尔克发动机结构原理，以双弧长短幅外旋轮线为缸体，内包络线为活塞的旋转活塞式的液压马达，其特征是它是由双排并列的工况错相90°的两套结构组成的，共用一个曲轴，在缸体两内凸点上装有弹性随动径向密封装置，并在每个双弧外旋轮线的缸体上装有两套进排油口。2.按照权利要求1所述的旋转活塞式的液压马达，其特征是它双排并列的工况错相90°的两套结构是由两缸体的长轴方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓军，陈密夏，
申请(专利权)人：天津理工学院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]