專利名稱:固定式球絞副結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)和泵的制作方法
本發(fā)明是液壓馬達(dá)和泵的改進(jìn)。
常用的液壓馬達(dá)和液壓泵有齒輪式、葉片式、柱塞式等。本發(fā)明只涉及具有三、五、七、九……等偏心式奇數(shù)缸多缸徑向柱塞液壓馬達(dá)和液壓泵。為敘述方便，以下僅以液壓馬達(dá)為例進(jìn)行敘述。
液壓馬達(dá)是將流動(dòng)液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能(扭矩或轉(zhuǎn)速)以驅(qū)動(dòng)負(fù)載?，F(xiàn)有低速大扭矩徑向柱塞液壓馬達(dá)有英國Staffa馬達(dá)、Ruston馬達(dá)、瑞典HAGGLUNDS馬達(dá)、日本系列生產(chǎn)的SH型馬達(dá)以及國內(nèi)蘭州石油機(jī)械研究所研制的GM1·3·9變量馬達(dá)等，其中SH型馬達(dá)的部份裝置已由日本向美國申請(qǐng)專利(March 16.1976.3943826)。這類馬達(dá)由五缸組成，其柱塞支承為一個(gè)部件，五星輪和偏心體之間是大孔配油窗口。為防止五星輪與殼體之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(或稱越位、或稱支承張口)，這類馬達(dá)上設(shè)置了機(jī)械同步器裝置，所以這類馬達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另部件多，且由于加工精度要求高，必須用專用設(shè)備加工制造，因而成本也高。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種結(jié)構(gòu)更簡單，工藝性能更好，易于加工制造的新型液壓馬達(dá)。
本發(fā)明因此提供了一種新型液壓馬達(dá)。該液壓馬達(dá)為殼體旋轉(zhuǎn)式，應(yīng)用已知技術(shù)亦可作成軸旋轉(zhuǎn)式。參照?qǐng)D1圖2，該馬達(dá)主要由殼體(1)、前端蓋(2)、后端蓋(3)、前蓋(4)、后蓋(5)、偏心軸(6)、五星輪(7)、五個(gè)柱塞支承組成。
所述殼體上布置了五個(gè)平面支承座(19)，它的平面是內(nèi)向的。五只平面支承座的垂直中心線必須徑向均勻地分布，並應(yīng)在同一個(gè)平面上。
所述偏心軸由直徑不同的兩個(gè)軸和偏心體組成，並用一對(duì)滾動(dòng)軸承(10)支承著它，使之得以轉(zhuǎn)動(dòng)。兩只滾動(dòng)軸承安裝在前后端蓋里，用螺釘(11)將前后蓋和調(diào)整檔圈(12)加以固定，在前蓋和前端蓋、后蓋和后端蓋之間各設(shè)密封圈(13)一道，在前蓋與調(diào)整檔圈之間設(shè)油封(14)一道，螺釘(15)將前后端蓋固定在殼體上，其間也設(shè)密封圈(13)一道。
所述五星輪安裝在殼體內(nèi)，在其徑向外側(cè)均勻分布五個(gè)園柱形油缸孔(16)，五星輪軸向中心有一個(gè)園柱形中心孔(17)，用以安裝偏心軸的偏心體，在每個(gè)油缸孔的徑向內(nèi)側(cè)和中心孔之間設(shè)有園柱形配油窗口(18)一個(gè)，每個(gè)油缸孔的中心線與每個(gè)配油窗口的中心線應(yīng)同心並在同一個(gè)平面上。配油窗口孔徑應(yīng)按油液流速設(shè)計(jì)，不必采用現(xiàn)有大孔配油窗口。
參照?qǐng)D2、圖3，本發(fā)明液壓馬達(dá)特征之一是馬達(dá)殼體內(nèi)每個(gè)平面支承座(19)上的柱塞支承為兩個(gè)相互契合的半球狀結(jié)構(gòu)，柱塞(8)為凸球，支承(9)為凹球，柱塞與支承用螺母(20)聯(lián)接，螺母的內(nèi)螺紋緊固在支承的外螺紋上，(柱塞與支承也可用其他已知的結(jié)構(gòu)形式聯(lián)接)。每一組柱塞與支承可在平面支承座上作平面直線運(yùn)動(dòng)，也僅能作平面直線運(yùn)動(dòng)，絕不允許支承與支承座之間有任何微小的離開或一個(gè)微小的張口角，這是馬達(dá)設(shè)計(jì)與工作的基本條件。上述柱塞的園柱形表面與五星輪油缸孔之間有較小的配合間隙，柱塞的園柱形表面開有多道環(huán)形油槽(21)。柱塞可在五星輪油缸孔作相對(duì)徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，亦僅能作和必須作相對(duì)徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在每個(gè)柱塞的中心空間內(nèi)設(shè)有螺旋壓簧(22)一只，以使凸球柱塞與凹球支承系為一體並壓緊在支承座上。柱塞的凸球球面在支承的凹球球面與螺母之間的空間內(nèi)應(yīng)有足夠的軸向和徑向間隙，在自由狀態(tài)下用手搬動(dòng)柱塞，可感到它在上述這個(gè)空間內(nèi)作軸向和徑向位移，還可自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。但是在自由狀態(tài)下，絕不允許它逃離上述這個(gè)空間。
所述柱塞與支承的球半徑應(yīng)采用同一數(shù)值，而且必須取足夠大的數(shù)值，以保證該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。柱塞的凸球球面和支承的凹球球面在車削和磨削加工后兩者必須互研，以保證高壓時(shí)的密封性能。
所述柱塞與支承的聯(lián)接方式稱為固定式內(nèi)向球絞副聯(lián)接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在馬達(dá)工作時(shí)沒有任何相對(duì)移動(dòng)(或運(yùn)動(dòng))，為剛性聯(lián)接。
參照?qǐng)D3圖5，在柱塞凸球端部的中心部位開有節(jié)流孔(23)，在支承的凹球中心部位開有一個(gè)比上述節(jié)流孔大一些的中心孔(24)，在支承靠近殼體支承座一側(cè)平面上開有平衡環(huán)槽，該平衡環(huán)槽由一個(gè)園形油槽(25)和兩個(gè)或多個(gè)直線形油槽(26)組成，直線油槽把凹球中心孔與園形油槽溝通。該平衡環(huán)槽的深度和寬度均為1毫米左右，該環(huán)槽是敞開式的，其形狀可以是半園形，三角形和矩形。這種有平衡環(huán)槽結(jié)構(gòu)的支承平面結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有馬達(dá)中間帶有凹槽的支承平面結(jié)構(gòu)相比，其支承平面面積增大，利于降低支承的比壓，延長支承的使用壽命。
所述的平衡環(huán)槽中的園形油槽與支承中心孔、柱塞節(jié)流孔應(yīng)是同心的，這樣通過節(jié)流孔可將馬達(dá)內(nèi)腔空間與支承平衡環(huán)槽溝通起來，有利于馬達(dá)的靜壓平衡。
參照?qǐng)D6，上述平衡環(huán)槽中的直線形油槽也可設(shè)計(jì)為單頭或多頭螺旋形曲線油槽(27)，亦能起到上述同樣作用。
本發(fā)明球絞副結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方案是固定式外向球絞副聯(lián)接結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D4，其支承(28)為凸球形，柱塞(29)為凹球形，柱塞與支承的聯(lián)接是通過特制螺釘(30)來完成的，螺釘上的外螺紋與柱塞中心孔的內(nèi)螺紋相配合，特制螺釘中心開有同心的小孔(31)和大孔(32)，小孔(31)為節(jié)流孔，支承平面上也設(shè)計(jì)有所述同樣的平衡環(huán)槽，平衡環(huán)槽通過特制螺釘中心兩孔與馬達(dá)內(nèi)腔溝通，並起到靜壓平衡作用。
所述特制螺釘(30)靠近支承平面一側(cè)與支承平面之間應(yīng)留有足夠大的間隙，支承中心部位根據(jù)特制螺釘形狀開有特制孔，該孔與螺釘(30)之間應(yīng)留有足夠大的軸向間隙和徑向間隙。在自由狀態(tài)下，有外力作用時(shí)支承相對(duì)于柱塞可作徑向和軸向位移，亦可轉(zhuǎn)動(dòng)。
參照?qǐng)D1圖2，本發(fā)明液壓馬達(dá)特征之二是前后端蓋內(nèi)側(cè)端面作為軸向止推面(33)，它們分別與五星輪兩側(cè)的軸向止推面(34)相配合，以消除各另部件因加工誤差引起的軸向推力，雖然這個(gè)推力數(shù)值不大，但必須考慮這個(gè)因素。在五星輪兩側(cè)平面(或端蓋內(nèi)側(cè)表面相應(yīng)位置)各開有五道(或多道)直線(或曲線)油槽(35)，以便油液充滿兩個(gè)止推面之間，改善止推面潤滑條件。
所述偏心軸的偏心體安裝在五星輪的園柱形孔內(nèi)，它們之間設(shè)有較小的裝配間隙，偏心軸可在五星輪內(nèi)作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，五星輪園心與偏心軸上的偏心體的園心即是馬達(dá)的偏心中心點(diǎn)O′(36)，偏心軸的另兩個(gè)軸和兩只滾動(dòng)軸承的園心應(yīng)同心，即馬達(dá)偏心軸(即殼體)的旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)O(37)。
參照?qǐng)D1圖2，本發(fā)明液壓馬達(dá)特征之三是為改善偏心體的強(qiáng)度和工藝性能，在偏心體上設(shè)有兩道園弧形配油流道(38)，該配油流道由兩個(gè)隔油凸緣(39)將其隔開，配油流道與隔油凸緣均應(yīng)相對(duì)于偏心中心點(diǎn)O′徑向軸線上下左右對(duì)稱地布置。配油流道為矩形斷面，矩形面積大小均應(yīng)以油液流速為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該配油流道與五星輪內(nèi)孔表面相配合，各自形成獨(dú)立的進(jìn)油或排油空間。為提高偏心體的使用壽命，上述園弧形配油流道的軸向?qū)挾葢?yīng)設(shè)計(jì)為較小。為改善五星輪內(nèi)孔表面和偏心體園柱形表面的受力狀態(tài)，在偏心體配油流道四周設(shè)有園弧形矩形平衡環(huán)槽(40)，該環(huán)槽是相互連通的，它還與配油流道的空間連通，以利五星輪與偏心體之間的靜壓平衡。為改善馬達(dá)內(nèi)部的泄漏損失，園弧形配油流道切向邊緣與隔油凸緣切向邊緣之間距離b應(yīng)給以足夠大的數(shù)值，其間用三角形油槽(41)連通起來，用以溝通配油流道與配油窗口，保證連續(xù)地給馬達(dá)輸入或排出油液。三角形油槽的剖面也為三角形，亦根據(jù)油液流速設(shè)計(jì)，三角形油槽也應(yīng)沿O′徑向軸線上下左右對(duì)稱布置。
所述馬達(dá)的偏心軸上開有長孔(42)兩個(gè)，偏心體上開有短孔(43)兩個(gè)，在旋轉(zhuǎn)過程中軸上長孔通過偏心體上短孔分別與兩個(gè)配油流道相通，以作馬達(dá)的進(jìn)油或排油通道。該偏心軸上還有半長孔(44)一個(gè)，並與垂直于半長孔的短孔(45)連通，以將馬達(dá)腔內(nèi)的泄漏油液引回油箱。
液壓馬達(dá)組裝完畢后，為保證它正常運(yùn)行，當(dāng)偏心體的偏心中心點(diǎn)O′處在上死點(diǎn)位置時(shí)(如圖2位置)，螺母(20)的通孔端面(46)與五星輪的徑向外端平面(47)之間應(yīng)留有足夠大的間隙，以使五星輪正常工作。
現(xiàn)有馬達(dá)其柱塞支承是一個(gè)部件，且設(shè)置有機(jī)械同步器裝置，這類馬達(dá)的加工需用專用設(shè)備，因此不利于推廣應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證明，機(jī)械同步器裝置是馬達(dá)上的多余機(jī)構(gòu)，而應(yīng)用本發(fā)明球絞副結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)可采用通用機(jī)械設(shè)備加工，利于大面積推廣應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)更合理簡單。
本發(fā)明所述液壓馬達(dá)可應(yīng)用在各種運(yùn)輸車輛的走輪、起重鋼繩滾筒等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，最宜于作機(jī)械設(shè)備或裝置的專用設(shè)備，即馬達(dá)本身是機(jī)械設(shè)備或裝置的一部份，它可使機(jī)械設(shè)備或裝置的結(jié)構(gòu)更為簡單。例如，設(shè)計(jì)走輪馬達(dá)，則馬達(dá)即是走輪，走輪亦是馬達(dá)。所以，起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶、港口機(jī)械、石油機(jī)械等各種旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均可采用本發(fā)明所述液壓馬達(dá)和泵。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求可以設(shè)計(jì)三、五、七、九……等不同缸數(shù)、不同缸徑、不同容量的各種液壓馬達(dá)和泵。所以本發(fā)明所述液壓馬達(dá)通用性強(qiáng)，適用面廣。
本發(fā)明液壓馬達(dá)的固定式內(nèi)向球絞副結(jié)構(gòu)與固定式外向球絞副結(jié)構(gòu)兩種實(shí)施方案相比較，固定式內(nèi)向球絞副結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)為佳。本發(fā)明人設(shè)計(jì)的五缸固定式內(nèi)向球絞副結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)已制成一臺(tái)，並作了性能試驗(yàn)，實(shí)踐證明了該馬達(dá)符合設(shè)計(jì)要求，試用效果良好。

圖1為液壓馬達(dá)的軸向剖面圖。它是從圖2的B-B線切取下來的軸向剖面圖。
圖2為液壓馬達(dá)的徑向剖面圖。它是從圖1的A-A線切取下來的徑向剖面圖。
圖3為圖1和圖2表示過的柱塞與支承球絞副聯(lián)接結(jié)構(gòu)圖。
圖4為球絞副聯(lián)接結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方案。
圖5為支承平面結(jié)構(gòu)圖，是圖3圖4的E向視圖。
圖6為支承平面結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方案。
以上各圖標(biāo)號(hào)說明如下
1.殼體 23.柱塞節(jié)流孔
2.前端蓋 24.支承中心孔
3.后端蓋 25.支承平面園形油槽
4.前蓋 26.支承平面直線形油槽
5.后蓋 27.支承平面螺旋形曲線油槽
6.偏心軸 28.凸球支承
7.五星輪 29.凹球柱塞
8.凸球柱塞 30.特制螺釘
9.凹球支承 31.螺釘(30)的節(jié)流孔
10.軸承 32.螺釘(30)的大孔
11.螺釘 33.端蓋軸向止推面
12.調(diào)整檔圈 34.五星輪軸向止推面
13.密封圈 35.五星輪直線油槽
14.油封 36.偏心中心點(diǎn)O′
15.螺釘 37.旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)O
16.油缸孔 38.園弧形配油流道
17.五星輪中心孔 39.隔油凸緣
18.配油窗口 40.園弧形矩形平衡環(huán)槽
19.平面支承座 41.三角形油槽
20.螺母 42.偏心軸長孔
21.柱塞環(huán)形油槽 43.偏心體短孔
22.螺旋壓簧 44.偏心軸半長孔
45.偏心軸垂直短孔 47.五星輪徑向外端平面
46.螺母20的通孔端面
a配油流道軸向?qū)挾?br> b配油流道切向邊緣與隔油凸緣切向邊緣之間距離
由于馬達(dá)每缸的缸徑、活塞支承組、平面支承座等的尺寸規(guī)格均完全相同，為使圖面表示更清晰，圖2上僅標(biāo)明上述一組的各部件的標(biāo)號(hào)。
權(quán)利要求
1、一種液壓馬達(dá)和泵，它主要由殼體(1)、前端蓋(2)、后端蓋(3)、前蓋(4)、后蓋(5)、偏心軸(6)、五星輪(7)、數(shù)組柱塞支承組成。本發(fā)明特征在于殼體內(nèi)每個(gè)平面支承座上的柱塞支承是兩個(gè)相互契合的半球狀結(jié)構(gòu)，兩者用螺母聯(lián)為一體，兩者球半徑相同。在自由狀態(tài)下，外力可使所述柱塞在支承和螺母的空間內(nèi)作軸向和徑向位移，並能轉(zhuǎn)動(dòng)，工作時(shí)為剛性聯(lián)接。
2、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述柱塞為凸球柱塞(8)，支承為凹球支承(9)，兩者用螺母(20)聯(lián)為一體。
3、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述柱塞為凹球柱塞(29)，支承為凸球支承(28)，兩者用特制螺釘(30)聯(lián)為一體。
4、根據(jù)權(quán)項(xiàng)2或3所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述支承在靠近平面支承座一側(cè)的平面上設(shè)置一組平衡環(huán)槽。
5、根據(jù)權(quán)項(xiàng)4所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述平衡環(huán)槽由一個(gè)園形油槽(25)和兩個(gè)或多個(gè)直線形油槽(26)組成。
6、根據(jù)權(quán)項(xiàng)5所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述直線形油槽也可設(shè)計(jì)為單頭或多頭的螺旋形曲線油槽(27)。
7、根據(jù)權(quán)項(xiàng)4、5、6所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述平衡環(huán)槽的油槽剖面為半園形、三角形或矩形。
8、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述前后端蓋內(nèi)側(cè)端面和五星輪的軸向兩側(cè)端面之間為止推軸瓦。
9、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、8所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述五星輪軸向兩側(cè)端面或前后端蓋內(nèi)側(cè)端面相應(yīng)位置各開有五道或多道直線或曲線形油槽。
10、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述五星輪每個(gè)油缸孔徑向內(nèi)側(cè)的配油窗口的直徑是根據(jù)油液流速設(shè)計(jì)的。
11、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述偏心軸的偏心體上設(shè)置兩個(gè)園弧形配油流道。
12、根據(jù)權(quán)項(xiàng)11所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述配油流道的斷面是矩形的。
13、根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、11所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述配油流道四周設(shè)有園弧形矩形平衡環(huán)槽。
14、根據(jù)權(quán)項(xiàng)11、12、13所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述配油流道由兩個(gè)隔油凸緣(39)相隔開。
15、根據(jù)權(quán)項(xiàng)14所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述配油流道和隔油凸緣之間用三角形油槽(40)連通。
16、根據(jù)權(quán)項(xiàng)15所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述三角形油槽的斷面是三角形的，其斷面面積數(shù)值根據(jù)油液流速設(shè)計(jì)。
17、根據(jù)權(quán)項(xiàng)11、14、15所述的液壓馬達(dá)和泵，其特征在于所述配油流道、隔油凸緣，三角形油槽均是相對(duì)于偏心中心點(diǎn)O′徑向軸線上下左右對(duì)稱布置。
專利摘要
本發(fā)明是液壓馬達(dá)和泵的改進(jìn)。 一種固定式球絞副結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)和泵，其球絞副結(jié)構(gòu)包括一個(gè)凹球支承(9)和一個(gè)同徑的凸球柱塞(8)，兩者用螺母(20)聯(lián)為一體，在自由狀態(tài)下，外力可使柱塞在支承內(nèi)作軸向和徑向位移，并能轉(zhuǎn)動(dòng)，工作狀態(tài)時(shí)為剛性聯(lián)接。 本發(fā)明所述液壓馬達(dá)可應(yīng)用在各種運(yùn)輸車輛的走輪、起重鋼繩滾筒等旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，最宜于作機(jī)械設(shè)備或裝置的專用設(shè)備，它可使機(jī)械設(shè)備或裝置的結(jié)構(gòu)更為簡單。
文檔編號(hào)F04B1/10GK85103508SQ85103508
公開日1986年10月29日 申請(qǐng)日期1985年5月1日
發(fā)明者齊茂林 申請(qǐng)人:新河船舶修造廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan