专利名称：双余弦活齿柱塞泵或马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种容积式流体泵或马达，尤其涉及一种双余弦活齿柱塞泵或马达。
背景技术：
在流体传动及传送等领域，作为动力元件的容积式泵或作为执行元件的容积式马达，其内部机械传动形式基本一致，主要有齿轮传动、偏心圆传动、斜盘传动、摆动传动、曲柄连杆传动等。所有利用这些传动形式设计出来的泵或马达，总存在受力不平衡的零件，装置必须克服各种附加力或力矩，并存在较大的滑动摩擦，使得装置的工作转速无法进一步提高，也导致了泵或马达的机械效率和总效率难以提高，尤其是启动时的机械效率难以提高。对马达而言，一般希望有较高的机械效率，特别是启动时的机械效率，目前，工作总效率最高的马达是轴向柱塞马达，达85％～95％，但由于这种柱塞马达的柱塞与缸筒之间存在较大的侧向压力，其启动时机械效率只有80％～90％。
另外，像齿轮传动等由于必须保证有足够的传动间隙，这就导致了较低的容积效率，也直接降低了总工作效率和马达的制动性能。
较低的总工作效率，容易导致液(气)压系统发热严重，零部件寿命降低，渗漏、噪声大、系统稳定性和可靠性降低等问题发生。
大多数情况下，马达的输出转速都较高，很难直接用来驱动工作机构，必须通过减速装置减速增力后才能驱动工作及够。而减速机构的效率一般在80％～95％之间，为了减少能量的损失，人们开发出低速大扭矩马达，以便用马达直接驱动工作机构。但目前即使是设计最好的低速大扭矩马达，仍然存在较大的滑动摩擦，使其无法作为泵来使用；其摆动的径向缸体增加了结构的复杂性和运动的平稳性；其做偏心运动的转臂轴承构成设计上的最薄弱环节。
发明内容
本发明的目的，在于实现一种高性能的流体柱塞泵或马达，其内部的机械传动采用实现了纯滚动传动的广义双余弦活齿传动机构，尤其是“任意齿差数平面活齿传动”技术。
本发明的技术方案是充分利用广义双余弦活齿传动中活齿的径向或轴向或二者的合成往复运动，将该往复运动关联到与之相联的柱塞缸，即可实现泵或马达的功能。为此，双余弦活齿柱塞泵或马达中的活齿机构一般应作抽齿处理，柱塞缸数量为活齿机构抽齿后的活齿数，另外还必须增加配流机构。
为了保证泵或马达工作的平稳性，一般采用齿差数(即激波数)n＝2，固齿数为偶数的平面活齿传动机构，为保证活齿机构的受力平衡，柱塞缸通过配流块联为一体构成柱塞缸组，并布置在中部，各柱塞缸的另一端与活齿相连，活齿传动机构的数个固齿轮、传力盘和激波轮有效地保证活齿及柱塞缸的受力平衡。配流盘固联在激波轮上并与配流块精密贴合，完成类似传统轴向柱塞泵或马达的配流盘功能。
理论上和实际上，激波轮、固齿轮和传力盘均可作为机械能的输入或输出端，三者相互间作恒等速比旋转运动，所以本发明在一定程度上将减(增)速器与泵或马达高度紧凑地合二为一。
作为泵使用时，在固齿轮与激波轮二者之间任选其一作为动力输入，则可通过控制另一个的转速轻松实现排量大小的变化。
本发明内部传动采用实现了纯滚动传动的广义双余弦活齿传动传动机构，机械效率可达99％以上，故启动时机械效率与运行时机械效率几乎无差别，而流体能与机械能的转换机构采用容积效率极高的柱塞缸，其垂直于柱塞轴向方向的力完全被活齿机构所承担，所以柱塞与缸筒之间的侧压力为零，故极大地提高了泵或马达的总工作效率，无论是启动或正常工作时均可达97％以上。中心对称结构的活齿传动，使得本发明泵活或马达工作过程中受力平衡，运行平稳，脉动小，噪音小。而在活齿机构中巧妙设置的配流机构，采用端面密封的结构，当配流面发生磨损时可在弹力的作用下自动实现补偿。所以，本发明双余弦活齿泵或马达可显著地提高工作效率，降低发热量和噪声，减小零件磨损，延长使用寿命，可显著提高旋转式柱塞泵或马达的最高转速。
同时，本发明的泵或马达，除可高速输入或输出外，也可实现低速输入或输出，在一定程度上可将减(增)速器与泵或马达高度紧凑地合二为一，可有效地使设备减小体积，提高效率，降低成本。
本发明作为低速大扭矩马达输出直接驱动工作机构时，其上述性能远优于目前国内外市场上任何一款低速大扭矩马达。
图一为本发明平面活齿泵或马达实施例的装配爆炸示意图；图二为本发明平面活齿泵或马达实施例的主剖视图；图三为本发明平面活齿泵或马达实施例的侧剖视图；图四为本发明平面活齿泵或马达实施例的件6配流块三维零件图；图五为本发明平面活齿泵或马达实施例的件7配流盘与件4激波轮固联为一体的三维零件图；图中1、传力盘，2、激波轮轴，3、固齿轮，4、激波轮，5、活齿组件，6、配流块，7、配流盘，8、缸筒，9、柱塞，10、流道具体实施方式
下面结合附图及实施例详细介绍本发明。
图一、图二、图三、图四及图五为双余弦平面活齿泵或马达的工作原理图。八个柱塞9通过螺纹连接固定在配流块6上与八个缸筒8共同构成柱塞缸组，柱塞9中心为空心，直接与配流块6上的流道连通，流体沿该通道进出缸筒8。缸筒8的封闭端与活齿组件5通过滚动轴承连接，保证柱塞9相对缸筒8作往复直线运动时无摆动、无滑动摩擦且侧向压力为零。两片传力盘1、两片固齿轮3及两片激波轮4对称地布置在柱塞缸组两侧，保证机构中各零件的受力平衡，无任何附加力或力矩。配流盘7与一个激波轮4固联，并按图五示意严格保证流道相位与激波轮相位一致，配流盘7与配流块6通过配流面精密贴合密封，实现配流功能。
当泵或马达旋转起来后，活齿组件5远离配流块6时，流体被吸入或压入缸筒8，活齿组件5靠近配流块6时，流体被推出或排出缸筒8，通过配流盘7，这些或出或入的流体被汇集到统一的入口或出口，从而实现泵或马达的功能。理论和实际上，激波轮4、固齿轮3及传力盘1均可作为输入或输出端，所以本实施例实际上除了可以实现泵或马达的功能外，还同时可实现减速或增速的功能，将泵或马达与减(增)速器高度紧凑地融为一体。若在配流盘6外侧施加一弹性力，当配流面发生磨损时可在弹力的作用下自动实现补偿。
本实施例中，激波数n＝2，固齿数z＝14，理论活齿数Zh＝16，抽去一半活齿后Zh＝8，所以共有8个柱塞缸，工作时，时刻有4个吸入流体，4个排出流体，吸入与排出的柱塞缸呈中心对称布置，又由于机械传动部分为纯滚动，柱塞与缸筒无侧压力，所以其性能异常优越。
权利要求
1.一种双余弦活齿柱塞泵或马达，利用广义双余弦活齿传动机构作为其机械传动装置，利用柱塞缸作为流体能与机械能的转换装置，其特征是各柱塞缸一端通过配流块联为一体构成柱塞缸组，并布置在活齿机构中部，各柱塞缸的另一端与各活齿组件相连，配流盘与一个激波轮固联，配流盘与配流块通过配流面精密贴合密封并完成配流功能，活齿传动机构的数个固齿轮、传力盘和激波轮合理布置并有效地保证各零件的受力平衡。
2.按权利要求1所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是活齿机构可以为平面活齿、柱面活齿或锥面活齿。
3.按权利要求1所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是固联在激波轮上的配流盘与固联在柱塞缸上的配流块精密贴合，完成类似传统轴向柱塞泵或马达的配流盘功能。
4.按权利要求1所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是柱塞与缸筒之间的侧向压力为零，机构中垂直于柱塞缸轴向的力完全由活齿传动机构承担。
5.按权利要求1所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是其活齿机构中的激波器、固齿轮及传力盘均可作为机械能的输入或输出端，在完成泵或马达的功能的同时，还可完成减速或增速的功能。
6.按权利要求4所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是若允许柱塞与缸筒之间存在一定的侧向压力，则可取消活齿机构中的传力盘。
7.按权利要求1所述的双余弦活齿柱塞泵或马达，其特征是可广泛运用于液压传动、气压传动、石油化工食品等行业的流体输送、制冷制热领域的压缩机等具体机构。
全文摘要
本发明公开了一种双余弦活齿柱塞泵或马达，其内部机械传动部分为纯滚动的广义双余弦活齿机构，流体能与机械能的转换机构为高容积效率的柱塞缸，数个柱塞缸对称地布置在活齿机构中部，通过配流盘控制流体的流动，柱塞与缸筒之间的侧向力完全由活齿机构承担，侧向压力为零，可显著提高旋转式柱塞泵或马达的最高转速，具有高效率、小脉动、低噪声，小磨损，长寿命等特点，同时还可实现减或增速的功能。可广泛运用于液压传动、气压传动、石油化工食品等行业的流体输送、制冷制热领域的压缩机等。
文档编号F03C1/00GK1664313SQ200510065329
公开日2005年9月7日 申请日期2005年4月6日 优先权日2005年4月6日
发明者陈贤湘 申请人:陈贤湘