专利名称：复合轮齿式液压马达的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压马达。
传统的齿轮液压马达的工作原理是在左右端盖与壳体所围成的密闭空腔内安装了一对同齿数、同模数相同齿轮副共同相互啮合，啮合点K把密闭空腔分成了两个部分，在啮合点的两边分别设有高低压进出油道，当高压油从高压油口进入到高压腔后，高压油就推动齿轮旋转，并从输出轴输出转矩，低压油从低压腔和低压油口流出。
液压马达的输出功率与压力成正比，同时也与排量成正比。当马达的体积一定时，在相同压力下谁的排量大，谁输出的功率就高，因为齿轮马达的有效空间只有齿槽的部分，另一部分空间被齿所占据。所以要想在相同体积下增大功率就受到了很大的制约。同时齿轮上所受到的径向压力也随排量和压力的增高而增加。这就是造成扫膛磨损的主要原因，也降低了轴承的寿命。齿轮液压马达不适合在高压下工作，单点受力，低速性能差，调速范围窄，体积大等。
本实用新型的目的是设计一种结构简单紧凑、输出扭矩大、效率高、噪音低、调速范围大且容易反向的复合轮齿式液压马达。
本实用新型的基本技术原理是在由左端盖、壳体和右端盖所形成的密闭空间内，布置了由中心轮和圆周轮组成的多轮旋转复合轮齿齿轮副，圆周轮按等圆周对称布置于中心轮周边，输出轴与中心轮同轴，中心轮上的大齿使中心轮与壳体之间形成多个工作空间，且中心轮和圆周轮受壳体约束只能绕自身轴心旋转，在中心轮与圆周轮的啮合点K两边对称地布置有高压进液口a和低压回液口b，在旋转过程中，啮合点K又可将每个工作空间分隔成容积不断变化的高压腔和低压腔两个腔室，其中高压进液口a能与高压腔连通，低压回液口b能与低压腔连通。当高压进液口a与高压腔连通时，进入高压腔的液体将使高压腔周边产生处处相等的静压力，且指向作用面的法向。其中作用于中心轮大齿上的静压力的合力将使中心轮得到转动扭矩并迫使中心轮和周边轮啮合转动，静压力越大，转动扭矩就越大，静压力越小转动扭矩就越小，当液体压力恒定时，中心轮做恒扭矩输出。
当排量变化时，转速随之改变，当排量恒定时，中心轮就做匀速转动。
当压力与排量均恒定时，输出轴就输出恒定功率。
当高压液体作功推动复合轮齿齿轮副旋转一定角度后，由于啮合点K的位置及高压进液口a和低压排液口b的位置始终不会变化，而仅是啮合点K与大齿之间形成的高压腔和低压腔的容积在周期性地变化，使高压液体作功后与低压回液口连通并排出，而高压进液口a又与被排尽低压液体并旋转到高压进液口a处的前一个低压腔连通，使前一个低压腔变成高压腔，前一个高压腔变成低压腔。由此循环往复变化，复合轮齿齿轮副就会不断地转动，并根据高压液体压力的大小和排量的大小不同而输出相应的功率和转速。
为了使这种液体马达能够反转，在高压液体输入装置和低压液体回液装置之间设有可使高低压液体切换输入输出口的换向阀门，该阀门可以是滑阀，转阀等。
在本实用新型中，所述的复合轮齿齿轮副，是以中国专利申请号为97107754·1名称为“复合轮齿机构”的技术方案为基础，并结合了现有的其它复合轮齿机构。具体是指由一个中心轮和一个或多个圆周轮构成的齿轮轮系，其中中心轮与每个圆周轮均有一个啮合点K，圆周轮对称地分布于中心轮周边，在中心轮与圆周轮上设有共轭啮合的小齿，在中心轮上设有大齿，在圆周轮上也相应地设有能与大齿啮合的大齿槽。
本实用新型具体是这样实现的一种复合轮齿式液压马达，涉及由左端盖、壳体和右端盖所形成的密闭空间，其特征在于在密闭空间内布置了由一个中心轮和一个或多个圆周轮组成的多轮旋转复合轮齿齿轮副，其中A、圆周轮按等圆周对称地分布于中心轮周边，每个圆周轮与中心轮形成一个啮合点K；B、中心轮套于输出轴上，圆周轮置于壳体上的与直径略大于周边轮直径的圆周空间内；C、在中心轮和圆周轮上均设有可共轭啮合的小齿，在中心轮上还设有大齿和槽，在圆周轮上还设有与大齿啮合的大齿槽；D、大齿使中心轮与壳体之间形成多个工作空间；E、在每个啮合点K两边对称地布置有一组与工作空间连通的高压进液口a和低压回液口b。
进一步的方案是左端盖上掏有轴孔，输出轴通过该轴孔后伸出机体外，右端盖上开有高压环形液槽和低压环形液槽，其中高压环形液槽连通高压输液装置，并与每个高压进液口a连通，低压环形液槽连通低压回液装置，并与每个低压回液口b连通。
当然，输出轴也可通过右端盖后伸出机体外，高压进液口a和低压回液口b也可设于左端盖或壳体上，相应地高压环形液槽和低压环形低槽也可设于左端盖和壳体上。甚至也可不设高压环形液槽和低压环形液槽，而是将每个高压进液口a均直接与机外的高压输液装置连通，每个低压回液口b直接与机外的低压回液装置连通。
为了使复合轮齿式液压马达能够反转，在高压输液装置与高压环形液槽之间和低压回液装置与低压环形液槽之间装有换向阀门。
在该复合轮齿式液压马达中，还设计有内部泄液回路，以便将机体内液体泄漏通道中泄漏的液体引入低压回液装置。其具体设计可以是在右端盖之后之另侧设有一后盖，在后盖上设置有通过单向阀可与右端盖上的高压环形液槽和低压环形液槽连通的内部泄液回路，且该内部泄液回路通过空心螺栓连通机体内高压液体泄漏通道。
为了使这种液压马达能在高压下工作，设置有端面弹性补偿板，以消除端盖在高压下所产生的间隙增大所造成的损失。其补偿原理是当一个板两端固定时，在一面作用一个力P，则板便会发生弹性变形，在弹性极限范围内变形的大小与作用力成正比，变形方向与受力方向一致。若在板的两面同时施加两个大小相等，方向相反的力时，则这块板就不会发生变形。我们又知道液压马达的端盖在高压作用下会使端盖发生向外弯曲的弹性变形，使齿轮端面与端盖端面之间的间隙要增大。我们又知道在高压下，液马达的端面漏损是占整个漏损的80％左右，又知道漏损量与间隙的三次方成正比。端盖受力必然发生弹性，基于以上理由我们在齿轮端面与端盖之间增加一个弹性补偿板，并把高压油引向补偿板与端盖之间，形成一个双向受力状态，使弹性补偿板始终保持与齿轮端面的固有的间隙。为了考虑磨损后能够有所补偿，同时在低压时摩擦力矩不要增加得过大；在高压时间隙略有减少，以提高高压工作时容积和总效率，所以希望引入的高压面积要略大于齿轮端面的面积，这样来达到端面间隙补偿之目的。马达的端面补偿是把高压油引入到左(前)端盖、补偿板和内、外密封圈所围成的补偿空间M来实现的。只要在补偿板上钻两个孔，使它们分别与马达的高低压腔对应相通，并在此处装设一个翘瓣阀，这样既能实现把高压油流引到补偿空间M，实现补偿之目的，又能保证马达在正反向运转时均能得到补偿。
其具体实现方式是弹性补偿板与左端盖之间装有内密封圈和外密封圈，弹性补偿板和内、外密封圈及左端盖之间围成补偿空间M，在弹性补偿板上钻有两个小孔，两个小孔的一面通过翘瓣阀后连通补偿空间M，另一面分别与工作空间的高压腔和低压腔相通。
为了使啮合时的封闭空间内的液体能够排尽，在高压进液口a和低压回液口b处的右端盖与复合轮齿齿轮副接触的端面上还设有卸荷槽。
复合轮齿液压马达与传统的齿轮液压马达相比较具有很多突出优点和技术特性，这些特点是体积小、重量轻；输出扭矩大，公斤(千克)马力值大，效率高，噪音低。结构简单坚固，通轴结构，大滚动球轴承支撑，承载能力强；适应的排量范围宽，调速范围大；反向容易。具有端面和径向液压补偿，可以承受高压工作。以中心轮为基准，圆周轮等径均匀对称分布多个圆周轮的工作方式，中心轮多点对称受力所以低速起动容易，运转平衡，中心轮完全处于液压悬浮状态。
其应用领域是液压马达应用的领域与电动机的应用的领域可以同日而语，所以广大的用户将液压马达称之为“液动机”！由于液马达自身所具备的特点，在某些个别的领域内比电动机的使用还要方便和灵活。具体地讲复合轮齿液压马达的应用领域和范围是石油化工、交通运输、汽车机车、金属切削机床、矿山机械，食品化工机械，塑料成型机，与变量泵组合可制成液压无级变速，可用于起重建筑行业，纺织印染行业，环卫工程机械等部门使用，也可以用于军工系统和农业播种、收割机械，饲料加工等行业。
图1是本实用新型的结构原理图之一。
图2是
图1的径向截面投影图。
图3是本实用新型的受力分析图。
图4是本实用新型的进出油道连通径向截面示意图。
图5是本实用新型的进出油道连通轴向截面示意图。
图6是本实用新型的高低压油道端面布置图。
图7是本实用新型的高低压油道和卸荷槽布置图。
图8是图7的局部放大图。
图9是翘瓣阀工作状态之一的原理图。
图10是翘瓣阀工作状态之二的原理图。
图11是本实用新型的油道原理图。
下面，结合附图对本实用新型做详尽描述。
如
图1和图2，一种复合轮齿式液压马达，涉及由左端盖5、壳体6和右端盖7所形成的密闭空间，在密闭空间内布置了由1个中心轮16和6个圆周轮17组成的多轮旋转复合轮齿齿轮副，其中6个圆周轮17按等圆周对称地分布于中心轮16周边，每个圆周轮17与中心轮16形成一个啮合点K。
中心轮16套于输出轴1上，轴出轴1一端通过前轴承4坐于左端盖5上，另一端通过后轴承8坐于右端盖7上，圆周轮17设置于壳体6上的与直径略大于圆周轮17直径的圆周空间内。
在左端盖5的左端还设有套于输出轴1的联接法兰2，在联接法兰2与前轴承4之间还装有油封3，在左端盖5与复合轮齿齿轮副及壳体6之间装有弹性补偿板18，在弹性补偿板18与左端盖5之间还装有内O形密封圈12和外O形密封圈13，在右端盖7的右边设有高压环形油槽23和低压环形油槽24，右端盖7上还掏有连通高压环形油槽23及高压腔的高压进油孔a和连通低压环形油槽23及低压腔的低压回油孔b。在右端盖7上还设有后盖21，在后盖21上设置有一个单向阀9，单向阀9的一端通过空心螺栓11连通机体内的液体泄漏通道，另一端可与右端盖上的高压环形油槽23和低压环形油槽24连通。长螺栓10和螺栓14将左端盖5、壳体6和右端盖7及后盖21连成一体。在壳体6与圆周轮17之间还设有径向补偿油道19及O形密封圈15。
在中心轮16和圆周轮17上均设有可共轭啮合的小齿，在中心轮16上还设有8个大齿，在每个圆周轮17上还设有与大齿啮合的3个大齿槽。大齿使中心轮16与壳体6之间形成8个工作空间。
如图2、图3、图4、图5、图6和图7，啮合点K将工作分隔成高压腔和低压腔，高压进油孔a和低压回油孔b对称地分布在啮合点K两边的圆周上并分别连通高压腔和低压腔。
如图5、图7和图8，在右端盖7的端面上的高压进油孔a和低压回油口b处还设有卸荷槽22。
如图9、
图10和
图11，在弹性补偿板18上设有两个小孔25和26，在弹性补偿板18与左端盖5及O形密封圈12和13所围成的空间内装有与小孔25和26配合的翘瓣阀20。
这种复合轮齿式液压马达的工作原理和工作过程是当从高压进油口a输入高压液体时，高压腔的周边产生处处相等的静压力，且指向作用面的法向，其中作用在中心轮16大齿上的静压力的合力将迫使中心轮16得到转动扭矩并迫使中心轮16和圆周轮17啮合转动，其转矩M=SPL，式中S是大齿的投影面积，L是大齿中心距中心轮16轮心的距离，P是液体静压力(压强)，当中心轮16转动一定角度高压腔中的液体作功后，高压进油口a与前一个排尽液体的低压腔连通形成新的高压腔，而作功后的液体同时与低压回液口相通。由此往复循环，输出轴1就不断地输出转矩。作用于中心轮16周边的径向压力τ将因圆周轮17的对称分布而相互抵消。
当需要反向转动时，可通过机外的换向阀门使高压输液装置输出的液体进入
图1中的低压环形油槽24，而低压回液装置与
图1中的高压环形油槽23连通即实现反向转动。
设在右端盖7端面上低压回油孔b处的卸荷槽22的作用是保证封闭空间容积趋于零时能通过卸荷槽22将所困的液体排尽，设于高压进油孔a处的卸荷槽22的作用是当这种液压马达反转时能起到同样的排液效果。
在液压马达运转过程中，不可避免地会产生高压液体泄漏现象。为此而专门设计了一个内部泄油回路，该回路的油路运行路线是，泄漏的液体经空心螺栓后再通过单向阀9使液体泄漏回路在输出轴1无论正转还是反转时均始终与低压环形油槽24相通。
下面通过工作油路的运行过程对这种液压马达的工作过程做进一步说明和补充。
如
图1、图2、图4、图5和
图11，机外的高压输液装置将高压液体输入到高压环形液槽23后，再通过与高压环形液槽23和高压腔连通的6个高压进液口a将高压液体输入高压腔作功，当高压液体作功并迫使中心轮转动一定角度后，液体与低压回液口b相通，并通过低压环形液槽24后排至机外的低压回液装置。
此外，在图3、图4、图5、图6、图7和
图11中，为了能清楚地表明工作油路的运行路线，与高压进液口a连通的高压油路均标有“a”，与低压回液口b连能的低压油路均标有“b”。
权利要求1.一种复合轮齿式液压马达，涉及由左端盖(5)、壳体(6)和右端盖(7)所形成的密闭空间，其特征在于在密闭空间内布置了由一个中心轮(16)和一个或多个圆周轮(17)组成的多轮旋转复合轮齿齿轮副，其中A、圆周轮(17)按等圆周对称地分布于中心轮(16)周边，每个圆周轮(17)与中心轮(16)形成一个啮合点K；B、中心轮(16)装在输出轴(1)上，圆周轮(17)设置于壳体(6)上的直径略大于圆周轮(17)直径的圆周空间内；C、在中心轮(16)和圆周轮(17)上均设有可共轭啮合的小齿，在中心轮(16)上还设有大齿，在圆周轮(17)上还设有与大齿啮合的大齿槽；D、大齿使中心轮(16)与壳体(6)之间形成多个剩余工作空间；E、在每个啮合点K两边对称地布置有一组与剩余圆周空间连通的高压进液口a和低压回液口b。
2.根据权利要求1所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于左端盖(5)上设有轴孔，输出轴(1)通过该轴孔后伸出机体外，右端盖(7)上开有高压环形液槽(23)和低压环形液槽(24)，其中高压环形液槽(23)连通高压输液装置，并与每个高压进液口a连通，低压环形液槽(24)连通低压回液装置，并与每个低压回液口b连通。
3.根据权利要求2所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在高压输液装置与高压环形液槽(23)之间和低压回液装置与低压环形液槽(24)之间装有同步反向的换向阀门。
4.根据权利要求1或2所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在右端盖(7)上设有一个内部泄液回路，该回路一端连通机体内液体泄漏通道，另一端连通低压回液装置。
5.根据权利要求4所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在右端盖(7)上设有一后盖(21)，在后盖上设置有通过单向阀(9)可与右端盖上的高压环形液槽(23)和低压环形液槽(24)连通的内部泄液回路，且该内部泄液回路通过空心螺栓(11)连通机体内液体泄漏通道。
6.根据权利要求1所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在左端盖(5)与壳体(6)及中心轮(16)和圆周轮(17)之间设有一个弹性补偿板(18)。
7.根据权利要求1所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在高压进液口a和低压回液口b处还设有卸荷槽(22)。
8.根据权利要求7所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于卸荷槽(22)开于右端盖(7)与复合轮齿齿轮副接触的端面上。
9.根据权利要求6所述的复合轮齿式液压马达，其特征在于在弹性补偿板(18)与左端盖(5)之间装有内密封圈(12)和外密封圈(13)，弹性补偿板(18)和内、外密封圈(12、13)及左端盖(5)之间围成补偿空间M，在弹性补偿板(18)上钻有两个小孔(25、26)，两个小孔(25、26)的一面通过翘瓣阀(20)后连通补偿空间M，另一面分别与工作空间的高压腔和低压腔相通。
专利摘要本实用新型涉及一种复合轮齿式液压马达,其主要技术特征是在由左端盖5、壳体6和右端盖7所形成的密闭空间内布置了由一个有大齿和小齿的中心轮16,多个有大齿槽和小齿的圆周轮17,大齿使中心轮16与壳体6之间形成多个工作空间,而啮合点K又可将每个工作空间分隔成高压腔和低压腔,当高压液体进入高压腔后将推动中心轮16旋转输出转矩,高压液体作功后变成低压液体并通过低压回液装置输出,在机体内还设有内部泄油回路和补偿油路。
文档编号F03C2/00GK2427644SQ00222908
公开日2001年4月25日 申请日期2000年4月27日 优先权日2000年4月27日
发明者刘荣福, 刘基成, 江先泽 申请人:绵阳市奥神科技有限责任公司