专利名称：步进旋转活塞流体马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体马达，特别是涉及一种步进旋转活塞流体马达。
现有技术中常见的流体马达主要有活塞式、滑片转子式、柱塞式、齿轮式及涡轮式等几种，由于这些流体马达各自都有其特点和优点，故分别用于不同埸合。其中，不足之处在于效率较低，滑片转子式、活塞式、柱塞式等流体马达的滑动配合面易磨损，需经常检修，而涡轮式及活塞式流体马达结构复杂，加工和装配精度要求高，制造成本高，体积大。<凿岩机械气动工具>1995(3)报导了一种旋转气缸径向活塞式气动马达，它包括缸体、设置在缸体上的四个圆筒形气缸，两气缸的中心线处在同一直线上，另两汽缸的中心线处在与其垂直且不相交的另一直线上，活塞的两端分别插入四个气缸内。偏心轴上有两个相隔壁180°的偏心轮，偏心轮伸出壳体为功率输出轴，两活塞的中心圆孔与两偏心轮配合，可在其上转动。
本发明目的在于提供一种结构简单，成本低且效率高的步进旋转活塞流体马达。
本发明步进旋转活塞流体马达是这样实现的，它包括外壳、主轴及安装在主轴上的转动机构。外壳由左、右支撑板，与支撑板连接其上设置有流体进入口和流体出口的左右壳体构成。壳体内缘上有棘轮，可为两个部件，也可为一个部件；转动机构包括安装在主轴上且由步进主盘和步进附盘构成的左右两个步进转子，安装在主轴上的左右两个恒动盘，安装在恒动盘与步进转子之间的内离合器，安装在步进转子与壳体间的外离合器，以及安装在壳体上且与步进附盘配合的减速储能机构。恒动盘外缘有棘轮，可由两个部件构成，也可为一个部件。其中，壳体上的进入口和排出口均为两个。步进转子由固定在主轴上的步进主盘，与步进主盘连接成一整体的步进附盘组成，步进主盘外缘上有一组对称的活塞，两个步进主盘上的活塞交叉分布在同一环形活塞缸内，环形活塞缸由四个缸构成，每个活塞缸均由左右壳体之间形成的环形空间内表面、步进主盘的外缘及活塞的一个侧面构成。步进主盘活塞上设置有防撞弹簧，均固定在活塞旋转方向一侧。主要功能是，当步进主盘旋转后，其上的防撞弹簧碰到另一静止的步进主盘的活塞时，进行第一次减速并将其动能储存于防撞弹簧内，并在下一转动冲程的初期将所储存的弹性势能施放给另一静止的步进主盘，推动它转动作功，同时也能防止第一次减速时活塞间的直接碰撞作用；减速储能机构由通过其上的转轴安装在壳体上的储能盘，安装在储能盘偏心凹槽内的储能弹簧，一端固定在壳体上，另一端绕在储能盘转轴上的复位涡卷弹簧，以及一端固定在步进附盘上，另一端与储能弹簧配合的碰撞柱组成。其主要功能是，在第一次减速储能之后，一个转动冲程将要结束时，能自动进行第二次减速储能，即当转动的步进主盘继续推动静止的步进主盘共同转动到某一位置时，后一步进附盘上的碰撞柱碰到储能弹簧时，进行第二次减速并将动能储存在储能弹簧内，在下一个转动冲程的初期将所储存的弹性势能施放给另一步进转子，推动它转动做功；内离合器由安装在步进附盘上且与恒动盘上的棘轮配合的偏心棘爪，其一端固定在步进附盘上，另一端固定在偏心棘爪上的压缩弹簧组成。其主要功能是，使步进附盘与恒动盘之间在一定的时间内自动结合或脱离，当结合时，步进附盘(连同步进主盘)进行步进转动，并带动恒动盘一起转动，当脱离时，步时附盘(连同步进主盘)静止不动；外离合器由安装在步进附盘上且与壳体上的棘轮配合的偏心棘爪，其一端固定在壳体上，另一端固定在偏心棘爪上的压缩弹簧组成。其主要功能是，能使步进附盘与壳体间在一定的时间内自动结合或脱离，当结合时，步进附盘(连同步进主盘)同壳体一起静止不动，当脱离时，步进附盘(连同步进主盘)进行步进转动；当做功介质为气体时，应在壳体上安装自动提前关闭阀，同时在步进附盘上固定一个凹凸轮，自动提前关闭阀由阀体，设置在阀体内的阀芯，与阀芯上连成一体并伸入壳体内且与步进附盘凹凸轮配合的转柄，及一端固定在转柄上，另一端固定在壳体上的复位弹簧组成。当步进附盘转到一定位置时，其上的凹凸轮开始拨动转柄转动，将该阀提前关闭，即提前切断高压气源，使已进入活塞缸内的气体在此之后能充分膨胀做功，达到节能目的。
本发明步进旋转活塞流体马达的工作原理是，每个工作循环分为四个转动冲程，第一个转动冲程为在高压流体的推动下，左步进转子静止而右步进转子转动至180度，第二个转动冲程为右步进转子静止而左步进转子转动180度，第三个冲程为左步进转子静止而右步进转子转动180度，第四个转动冲程为右步进转子静止而左步进转子转动180度，各转子复位至起始位置，完成一个工作循环。其工作过程如下高压流体从进入口流入，当左步进主盘上的活塞受高压流体的压力作用时，产生反向转动趋势，而左步进附盘通过左边的外离合器与壳体结合成固定不动的整体，即左步进转子静止，此时，左边的步进转子与壳体内腔组成高压环形活塞缸和低压环形活塞缸，在高压活塞缸内，不断流入的高压流体同时推动右步进主盘的活塞正向(顺时针)转动，右步进附盘随之转动，即右步进转子转动，并通过内离合器与右恒动盘结合，右恒动盘转动，经主轴向外输出动能。在转动做功的过程中，高压环形活塞缸逐渐增大，而低压活塞缸逐渐缩小。当右步进主盘上的活塞转到接近低压环形活塞缸的排出口时，其上的防撞弹簧与左步进主盘相遇，防撞弹簧被压缩并储能，右步进主盘减速，即第一次减速。当防撞弹簧被子压缩至极限时，右步进主盘通过该弹簧推动左步进主盘以较低的速度一起继续转动，当转动至该冲程的终点时，左步进主盘上的活塞封住了高压流体的进入口，右步进主盘上的活塞封住了低压流体的排出口，此时，高压流体不再做功，左右两步进转子靠其惯性仍以较低的速度继续转动，当左步进附盘上的碰撞柱与储能弹簧相遇时，储能弹簧被压缩、储能，右步进转子第二次减速，左步进转子随之减速，储能弹簧被压缩至极限时，第一转动冲程到达终点，该终点也为第二转动冲程的起点。此时，高压流体从进入口流入，同理，推动左步进主盘上的活塞，使左步进主盘转动，左步进附盘随之转动，即左步进转子由静止逐渐变为转动状态，而右步进转子则由转动状态变为静止状态，第二转动冲程的终点即第三转动冲程的起点。此时，高压流体从进入口流入，同理，推动右步进主盘上的活塞，使右步进主盘转动，右步进附盘随之转动，即右步进转子由静止逐渐变为转动状态，而左步进转子则由转动状态变为静止状态，第三转动冲程的终点即第四转动冲程的起点。此时，高压流体从进入口流入，同理，推动左步进主盘上的活塞，使左步进主盘转动，左步进附盘随之转动，即左步进转子由静止逐渐变为转动状态，而右步进转子则由转动状态变为静止状态，完成一个转动工作循环。第四转动冲程的终点即下一个转动工作循环中的第一转动冲程的起点。如此循环，使左、右两步进转子交替作功，推动左、右恒动盘转动，通过主轴不断将动能输出。
本发明步进旋转活塞流体马达的优点在于1)效率高且节能。流体作用在活塞上的力的方向与活塞转动方向一致，无分力；流体在马达内流动时，内漏损失、摩阻损失、涡流损失、静压能头损失及动压能头损失均较常规流体马达小；转子无轴向推力，故无侧摩擦损失；2)工艺性好，成本低。主要零部件为环形件，且以中心轴为基准，即是精度要求较高的型面也均为圆柱面或平面，故易加工，易装配；3)主要零部件使用寿命长，体积小，重量轻。主要用于空气动力汽车、新型小水电及新式鱼雷等设施上。
下面结合附图详细说明本发明实施例。
图1本发明结构示意2图1中的A-A剖视3图1中的B-B剖视图本发明步进旋转活塞流体马达包括外壳、主轴5及安装在主轴5上的转动机构。外壳由左右支撑板6、11，与左右支撑板6、11连接其上设置有流体进入口20和流体排出口19的左右壳体7、8构成，左、右壳体7、8内缘上有与其成一体棘轮27。转动机构包括安装在主轴5上的步进主盘1、2和与步进主盘连接固定为一体的步进附盘3、12构成的左右两个步进转子，安装在主轴5上的左右两个恒动盘4、15，安装在左右恒动盘4、15与步进转子之间的内离合器，安装在步进转子与左、右壳体7、8间的外离合器，以及安装在左、右壳体7、8上且与左、右步进附盘3、12配合的减速储能机构。左、右恒动盘4、15外缘有与其为一体的棘轮27。其中，左、右步进主盘1、2外缘上有一组对称的活塞28，左、右步进主盘1、2上的活塞28交叉分布在同一环形活塞缸内，环形活塞缸由四个缸构成，每个活塞缸均由左右壳体7、8之间形成的环形空间内表面、左、右步进主盘1、2的外缘及活塞28的一个侧面构成。左、右步进主盘1、2的活塞上28设置有防撞弹簧17，均固定在活塞28旋转方向一侧；减速储能机构由通过其上的转轴29安装在左、右壳体7、8上的储能盘9，安装在储能盘9偏心凹槽内的储能弹簧10，一端固定在左、右壳体7、8上，另一端绕在储能盘9转轴29上的复位涡卷弹簧26，以及一端固定在左、右步进附盘3、12上，另一端与储能弹簧10配合的碰撞柱13组成；内离合器由安装在左、右步进附盘3、15上且与左右恒动盘4、15上的棘轮27配合的偏心棘爪16，其一端固定在左、右步进附盘3、12上，另一端固定在偏心棘爪16上的压缩弹簧18组成；外离合器由安装在左、右步进附盘3、12上且与左、右壳体7、8上的棘轮27配合的偏心棘爪18，其一端固定在左、右壳体7、8上，另一端固定在偏心棘爪16上的压缩弹簧18组成，自动提前关闭阀包括阀体24，安装在阀体24内的阀芯25，与阀芯25连成一体并伸入壳体8内且与步进附盘12上的凹凸轮21配合的转柄23，以及一端固定在转柄23上，另一端固定在壳体形上的复位弹簧22。
权利要求
1.一种步进旋转活塞流体马达，包括外壳、主轴及安装在主轴上的转动机构，其特征在于外壳由左右支撑板，与支撑板连接其上设置有流体进入口和流体出口的左右壳体构成；转动机构包括安装在主轴上且由步进主盘和步进附盘构成的左右两个步进转子，安装在主轴上的左右两个恒动盘，安装在恒动盘与步进转子之间的内离合器，安装在涉进转子与壳体间的外离合器，以及安装在壳体上且与步进附盘配合的减速储能机构。
2.如权利要求1所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于步进转子由固定在主轴上的步进主盘，与主盘连接成一整体的步进附盘组成，步进主盘外缘上设置有一组对称的活塞，两个步进主盘上的活塞交叉分布在同一环形活塞缸内，步进主盘活塞上设置有防撞弹簧；步进附盘上固定有凹凸轮。
3.如权利要求1所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于内离合器由安装在步进附盘上且与恒动盘上的棘轮配合的偏心棘爪，其一端固定在步进附盘上，另一端固定在偏心棘爪上的压缩弹簧组成。
4.如权利要求1所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于外离合器由安装在步进附盘上且与壳体上的棘轮配合的偏心棘爪，其一端固定在壳体上，另一端固定在偏心棘爪上的压缩弹簧组成。
5.如权利要求1所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于减压储能机构由通过其上的转轴安装在壳体上的储能盘，安装在储能盘偏心凹槽内的储能弹簧，一端固定在壳体上，另一端绕在储能盘转轴上的复位涡卷弹簧，以及一端固定在步进附盘上，另一端与储能弹簧配合的碰撞柱组成。
6.如权利要求1所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于壳体上安装有自动提前关闭阀。
7.如权利要求6所述的步进旋转活塞流体马达，其特征在于自动提前关闭阀的阀芯上有与其连成一体且伸入壳体内与步进附盘上的凹凸轮相配合的转柄。
全文摘要
本发明提供一种步进旋转活塞流体马达,包括由左右支撑板,与支撑板连接其上设置有流体进入口和流体出口的左右壳体组成的外壳;由安装在主轴上且由步进主盘和步进附盘构成的左右两组步进转子,安装在主轴上的左右两恒动盘,安装在恒动盘与步进转子之间的内离合器,安装在步进转子与壳体间的外离合器,以及安装在壳体上且与步进附盘配合的减速储能机构。使用寿命长,效率高,成本低。主要用于空气动力汽车、新型小水电及新式鱼雷等设施上。
文档编号F03C2/00GK1321830SQ01107279
公开日2001年11月14日 申请日期2001年3月26日 优先权日2001年3月26日
发明者庄海航 申请人:庄海航