专利名称：大转矩高效轴向柱塞液压马达的制作方法
技术领域：
本发明大转矩高效轴向柱塞液压马达属于机械工程领域中的液压技术范畴，具体而言是一种液压马达。
迄今，轴向柱塞液压马达有斜盘式、斜轴式以及连杆式的结构(何存兴.液压元件.机械工业出版社.1982；贾铭新，曹诚明.液压传动与控制.哈尔滨船舶工程学院出版社.1991；聂崇嘉.液压传动与液力传动.西南交通大学出版社.1991)，还有发明专利87203008单斜**轴向柱塞液压马达，它们的工作原理和转矩输出性能是相同的。这类液压马达的主要工作件柱塞受液压力作用，其头部压紧在斜面上，连杆式的有所不同，但受力性质相同。对于斜盘式轴向柱塞液压马达，当斜盘中心线与缸体中心线相交一个倾角δM，柱塞直径为dM，柱塞分布圆半径为RM，若从某配油窗口输入压力为pM的油液，并设与此窗口相通的某柱塞所在位置与缸体垂直中心线夹角为θM时，液压马达输出的理论瞬时总转矩为M=π4dM2pMRMtgδMΣi=1Z0sin[θM+(i-1)2πZM].....(1)]]>式中 ZM-柱塞总数ZO-处在高压区的柱塞数由上式可见，输出转矩受两方面因素的影响，其一是柱塞所在位置与缸体垂直中心线间夹角的影响，当此夹角较小时，输出转矩很小，因此马达效率较低；其二是此夹角又随时间而变化，因此转矩是脉动的，所驱动的负载运动不平稳。目前，在要求大转矩的场合可用设计有双排柱塞的DZM型马达，见化学工业出版社.1989.机械设计手册[下册]第二版，但它是以增大马达的轴向尺寸及增加结构的复杂性和重量为代价的，而效率没有变化。
本发明的目的旨在使轴向柱塞液压马达的输出转矩不受上述两方面因素的影响；而输出转矩显著增大，脉动率减小，马达效率得到提高。
本发明大转矩高效轴向柱塞液压马达是由螺盘(1)、柱塞(2)、缸体(3)、配油盘(4)、马达轴(5)、壳体(6)、端盖(7)等件组成。柱塞按马达轴平行方向布置在缸体上均匀分布的柱塞孔中，缸体与马达轴用键连接，每个柱塞的外端亦即球形头部顶在螺盘上，螺盘的工作面由四段组成两段正圆柱螺旋面一段左旋，一段右旋，及两段过渡面，螺盘以销定位于一侧端盖上，配油盘以销定位于另一侧端盖上，两侧端盖与壳体均由螺栓连接在一起，马达轴在配油盘和螺盘两处都用滚动轴承支承。本发明的特征在于用螺盘取代了现有结构中的斜盘，改变了柱塞的受力方向，从而使产生转矩的各力之力臂相同，即受压力油作用的各柱塞产生的转矩相等，换言之就是某柱塞在与压油窗口相通期间所产生的转矩不随柱塞位置变化而变化，因此，马达输出的总转矩大大增加，转矩脉动率减小，马达的效率显著提高。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图2所示本发明的工作原理。工作中螺盘固定不动，螺盘左旋面和右旋面的螺旋升角均为δM，柱塞直径为dM，柱塞分布圆半径为RM，当压力为pM的油液通过配油盘上的配油窗口a输入到缸体中与窗口a相通的柱塞孔中时，压力油把孔中的柱塞顶出，使之压在螺盘的螺旋面上，螺盘对相应柱塞的反作用力F垂直于螺盘的螺旋面，作用在柱塞球头表面的法线方向上，其一个分量Fx与柱塞上的液压力相平衡；另一个分量Ft与缸体上柱塞分布圆的切线方向同向，并使每个与窗口a相通的柱塞都对缸体的回转中心产生同样大的转矩，换言之，某柱塞在与输油窗口相通期间产生的转矩不受位置变化的影响。在马达轴5上输出的理论瞬时总转矩为M=π4dM2pMRMZOtgδM.....(2)]]>式中 ZO-处在高压区的柱塞数由上式可见此转矩较背景技术中所述的大大增加，脉动率减小，从而效率显著提高。
为了进一步说明本发明的优越性，下面分别用式(1)和(2)进行计算比较。设以下各参数的意义同前所述，且当某柱塞位于缸体的垂直中心线上时1.若柱塞总数ZM＝7由式(1)得斜盘式轴向柱塞液压马达的理论瞬时总转矩M1＝2.190634M′式中M′=π4dM2pMRMtgδM]]>以下同，由式(2)得螺盘式轴向柱塞液压马达的理论瞬时总转矩M2＝3M′后者较前者相对增大M1-M2M1×100%=36.9461%]]>2.若ZM＝9则 M1＝2.835641M′M2＝4M′而M1-M2M1×100%=41.0616%]]>3.若ZM＝11则M1＝3.477576M′M2＝5M′而M1-M2M1×100%=43.7783%]]>将以上结果列于下表轴向柱塞液压马达的理论瞬时输出总转矩(π4dM2pMRmtgδM]]>)
从上表可见，同样规格尺寸的两种液压马达，当柱塞数由7个增加到9个，斜盘式液压马达的理论瞬时输出总转矩仅增加0.644998M′，而本发明的理论瞬时输出总转矩却增加1M′；柱塞数再由9个增加到11个，斜盘式液压马达的理论瞬时输出总转矩也仅增加0.641935又M′，而本发明的理论瞬时输出总转矩又增加1M′。因此本发明确实是大转矩高效液压马达。
本发明可通过以下几种选材方案实施1.柱塞材料用CrMn，热处理硬度达HRC60，缸体材料用耐磨铸铁，配油盘材料用氮化钢，螺盘材料用GCr15；
2.柱塞材料用9SiCr，缸体材料用ZQSn10-1，配油盘材料用Cr12MoV，螺盘材料用20Cr；3.柱塞材料用铍青铜，缸体材料用硬质合金钢，配油盘材料用石墨，螺盘材料用18CrMnTi。
对应上述三种方案，马达轴的材料都可用45号钢，壳体和端盖可用铸钢或铸铁，其余为标准件。
图1为大转矩高效轴向柱塞液压马达的主视剖面图，图中的标号为 1螺盘2柱塞3缸体4配油盘5马达轴6壳体7端盖图1为大转矩高效轴向柱塞液压马达的工作原理图，图中的标号为 1螺盘2柱塞3缸体4配油盘5马达轴
权利要求
1.一种大转矩高效轴向柱塞液压马达，主要由螺盘、柱塞(2)、缸体(3)、配油盘(4)、马达轴(5)、壳体(6)、端盖(7)等件组成。其特征在于柱塞(2)按马达轴平行方向布置在缸体(3)上的柱塞孔中，缸体(3)与马达轴(5)用键连接，每个柱塞(2)底部受压力油作用时外端顶在螺盘(1)上，螺盘(1)以销定位于一側端盖(7)上，配油盘(4)以销定位于另一側端盖(7)上，两侧端盖(7)与壳体(6)均由螺栓连接在一起，马达轴(5)在配油盘(4)和螺盘(1)两处都用滚动轴承支承。
2.按照权利要求1所述的大转矩高效轴向柱塞液压马达，其特征在于螺盘的工作面由四段组成两段正圆柱螺旋面，一段左旋，一段右旋及两段平面，这两段平面分别是左旋面至右旋面及右旋面至左旋面的过渡面。
3.按照权利要求1所述的大转矩高效轴向柱塞液压马达，其特征在于马达轴(5)上输出的理论瞬时总转矩为M=π4dM2pMRMZotgδM]]>式中dM为柱塞直径，pM为输入油液的压力，RM为柱塞分布圆半径，Zo为处于高压区的柱塞数，δM为螺盘左旋面和右旋面的螺旋升角。
4.按照权利要求1所述的大转矩高效轴向柱塞液压马达，其特征在于该结构中的螺盘还适用于轴向柱塞液压泵。
全文摘要
本发明大转矩高效轴向柱塞液压马达属于机械工程领域中的液压技术范畴,主要由螺盘(1)、柱塞(2)、缸体(3)、配油盘(4)、马达轴(5)、壳体(6)、端盖(7)组成。采用螺盘结构并使柱塞作用于其螺旋面上,柱塞在不同的工作位置受力方向不同,使某柱塞在与压油窗口相通期间产生的转矩不随柱塞位置的变化而变化,因此马达输出转矩大,脉动率小,效率高,可广泛用于工程机械、矿山机械及塑料机械等设备上,同时该技术也适用于液压泵。
文档编号F03C1/06GK1229170SQ99101670
公开日1999年9月22日 申请日期1999年2月11日 优先权日1999年2月11日
发明者宋桂珍 申请人:太原理工大学