CN105134475B - 一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达，包括缸体、配油盘、壳体和传动轴和压强微调装置，缸体内设有多排围绕同心圆周均分布的柱塞孔，所述的配油盘设有多排吸油口和排油口，所述的壳体将配油盘的每排排油口均连通接入到一个出油口，将配油盘的每排吸油口连通到一个进油口，将配油盘的外排吸油口或出油口连通到压强微调装置的出油口。本发明可以很好地保证双侧驱动轴向柱塞马达在高压大负载时的稳定性，同时可大大降低双侧驱动轴向柱塞马达的设计难度、增加其使用寿命，简单可行，具备良好的应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及轴向柱塞马达技术领域，具体涉及一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达。
背景技术
轴向柱塞马达是液压传动***中的重要液压执行元件之一，广泛应用于工程机械、煤矿机械、农业机械、航空航天等场合。
鉴于轴向现有轴向柱塞马达工作原理和结构特点，现有轴向柱塞马达在工作时，驱动力始终只存在于其缸体一侧，导致其缸体受力不平衡，配油盘、传动轴都存在较大的偏载力，偏磨现象严重。同时驱动力矩只存在于缸体的一侧，对传动轴的运动平稳性有着较大的影响。在启动和低速运行时不易稳定，常伴随爬行、间停现象，对设备的工作性能和寿命造成了不利的影响，严重制约了轴向柱塞马达的使用范围。由此可见：现有轴向柱塞马达始终存在轴向液压力不平衡、瞬态扭矩脉动量较大和低速稳定性差等问题。
随着液压传动技术的不断发展，尤其是压力的提高和流量的增大对轴向柱塞马达性能的要求也与日俱增，双侧驱动轴向柱塞马达就是在这种需求的指导下产生的。双侧驱动轴向柱塞马达由于其特有的多斜盘斜面结构，可在缸体两侧均能产生相同方向的驱动力矩，从而驱动传动轴带动负载转动。由于双侧驱动轴向柱塞马达的关键零部件如缸体、配油盘、斜盘、传动轴均双侧受力，能在一定程度上缓解轴向液压力不平衡的问题，改善了关键零部件的力学特性，提高轴向柱塞马达在低速大负载下的工作稳定性。但在双侧液压力相等的情况下，由于双侧驱动轴向柱塞马达的外排力臂必然要大于内排力臂，导致双侧驱动力矩大小不同。同时由于内排的液压力的作用面积也较外排要小，实际作用力的大小也存在一定程度的差异，也进一步导致了内、外排驱动力矩大小的差异。如通过改变双侧驱动轴向柱塞马达内、外排的结构尺寸，实现关键零部件的完全平衡，则使设计过程复杂，难度加大。
针对上述存在技术难题，有必要提出了一种新的结构措施，改变其双侧驱动液压力的大小，以此来实现双侧驱动轴向柱塞马达关键零部件的完全平衡或两侧驱动力矩的完全相等，从而降低设计难度，进一步提高双侧驱动轴向柱塞马达的性能。这也是本发明着力所要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达，可实时控制或采用与工况相匹配的控制策略，进一步提高双侧驱动轴向柱塞马达低速大负载下的工作稳定性。
技术方案
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来是实现:
一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达，包括缸体、配油盘、壳体和传动轴和压强微调装置，所述的缸体内设有多排围绕同心圆周均分布的柱塞孔，所述的配油盘设有多排吸油口和排油口，所述的壳体将配油盘的每排排油口均连通接入到一个出油口，将配油盘的每排吸油口连通到一个进油口，将配油盘的外排吸油口或出油口连通到压强微调装置的出油口，可以对配油盘的外排吸油口或排油口进行压强微调，使轴向柱塞马达双侧驱动力矩完全相等。
所述的压强微调装置后端连接有复位弹簧，复位弹簧另一端连接有调节手柄。
所述的所述的压强微调装置为比例阀的阀芯。
所述比例阀阀芯两端端面面积之比与马达内外排柱塞腔内液压力作用面积成比例。
所述比例阀阀芯两端端面面积之比与马达内外排柱塞腔内液压力作用面积和作用力臂之积成比例。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用一种两个进油口均设有压力调节装置，使内外排的液压力处于指定比例值下，可与内外排作用力臂和作用面积相匹配；同时采用内外排油口单独控制方式，连接其它阀组进行单独控制压力比值，可实时控制或采用与工况相匹配的控制策略，进一步提高双侧驱动轴向柱塞马达低速大负载下的工作稳定性；对进油口的双侧驱动液压力进行控制，实现关键零部件受力完全平衡或双侧驱动力矩相等，相比现有轴向柱塞马达和普通双侧驱动轴向柱塞马达，存在如下优势：一是采用阀芯控制内外排压力比例，配合微调弹簧，能真正实现双侧驱动力矩完全相等或受力完全平衡，从而最大程度的降低了输出扭矩脉动，提高了低速大负载工况下的稳定性。二是采用调整内外排进油口的压力的差异实现受力平衡或驱动力矩相等，不同于普通双侧驱动轴向柱塞马达采用内外结构尺寸差异实现受力平衡或驱动力矩相等，显著地降低了泵关键零部件的设计难度。三是预留外控液压口，一方面可以方便检测外排压力，另一方面可与其它阀组相配合，利用反馈控制进一步提高双侧驱动的效果。
附图说明
图1为本发明具有双排柱塞时的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的结构示意图；
图2为具有双排柱塞时的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的调控示意图；
图3为具有三排柱塞的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的一种状态调控示意图；
图4为具有三排柱塞的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的另一中状态调控示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1中，1.螺栓一；2.前壳体；3.前盖板；4.防尘圈；5.键；6.传动轴；7.螺栓二；8.轴承一；9.外接螺纹口及堵；10.轴套；11.比例阀芯；12.复位弹簧；13.调节手柄；14.左壳体；15.配油盘；16.右壳体；17.弹簧；18.柱塞；19.缸体；20.轴承二；21.斜盘；22.滑靴；23.中心支撑组件；24.后盖板；25.螺栓三；26.螺栓四；P1为进油口；P2为出油口；
图2中，1.比例阀芯；2.复位弹簧；3.调节手柄；4.传动轴；5.配油盘；6.缸体；7.外排柱塞；8.內排柱塞；9.外排滑靴；10.内排滑靴；11.斜盘；S1为内排柱塞进油口；S2为外排柱塞进油口。
图3中，1.比例阀芯；2.复位弹簧；3.调节手柄；4.传动轴；5.配油盘；6.缸体；7.外排柱塞；8.內排柱塞；9.中排柱塞；10.斜盘；S1为内排柱塞进油口；S2为中排柱塞进油口；S3为外排柱塞进油口；
图4中，1.比例阀芯；2.复位弹簧；3.调节手柄；4.传动轴；5.配油盘；6.缸体；7.外排柱塞；8.內排柱塞；9.中排柱塞；10.斜盘；S1为内排柱塞进油口；S2为中排柱塞进油口；S3为外排柱塞进油口。
实施例1参看图1，以具有双排柱塞驱动为例，可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达主要包括：比例阀芯11、复位弹簧12，调节手柄13、外接螺纹口及堵9、普通双侧轴向柱塞马达。当高压油液由进油口P1后分两路对柱塞腔进行供液：一部分高压油液经过A油口和配油盘15，直接对内排柱塞腔进行供液，产生驱动力和驱动力矩，在缸体19的一侧驱动其转动；另一部分高压油液经过比例阀芯11的降压之后，再经过B油口和配油盘15对外排柱塞腔进行供液，产生与内排相同方向驱动力和驱动力矩，在缸体的另一测对缸体19进行驱动。
参看图1和图2，可见可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的内排和外排的驱动力臂不相等，若内外排驱动力相等，则内外排的驱动力矩必然不相等，若内外排柱塞直径数目相等，外排柱塞直径大于内排柱塞，则驱动力也是外排较大。为实现双侧驱动轴向柱塞马达在低速大负载下更好的平稳性，可使内外排的驱动液压力不相等，内排压力大于外排压力且成比例。其实现原理如下：高压油液经P1口分别进入A口和B口，A口和B口的压力分别作用在比例阀芯11两端上，比例阀芯11处于平衡状态时，必然有pA·Af1+Ft＝pB·Af2的平衡方程，其中pA为A口的压力，Af1为pA在比例阀芯11上的作用面积，pB为B口的压力，Af2为pB在比例阀芯11上的作用面积，Ft为微调弹簧的作用力。当A口压力增大时，比例发型11向左移动，A口和B口通道增大，压降减小，B口压力随之升高，重新达到平衡，即满足pA·Af1+Ft＝pB·Af2。由于微调弹簧力远小于液压力，故该平衡方程也可表示为：pA：pB＝Af2：Af1，也就是A口和B口始终成比例。
参考图1和图2，设置Af1：Af2＝A1·l1：A2·l2，其中A1为内排驱动液压力pA的作用面积，l1为其对应的作用力臂，A2为排驱动液压力pB的作用面积，l2为其对应的作用力臂，此时必有p1·A1·l1＝p2·A2·l2，即内外排的驱动力矩完全相等，可使马达在低速大负载工况下的平稳性较好。
参考图1和图2，也可设置Af1：Af2＝A1：A2，则有p1·A1＝p2·A2，即内外排的作用力完全相等，缸体19的处于浮动状态，可使可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达关键零部件力学性能较好。
参看图1和图2，通过调节手柄13，改变复位弹簧12的压缩量，能进一步改善缸体的力学性能或驱动力矩的平衡性。通过外接螺纹口9外接压力表，可配合调节手柄13一起控制B口压力。将外接螺纹口9和进油口P1与其它阀组连接，可进一步精确控制A口和B口的压力值，同时也可实现实时控制。
实施例2参看图3、4为具有三排柱塞的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达的两种不同的调控示意图。
参看图3，油口A处的油液对中排柱塞腔S2供液，油口B处的油液对内排柱塞腔S1和外排柱塞腔S3供液。中排柱塞腔实际尺寸要比内排柱塞腔尺寸、外排柱塞腔尺寸都大一些，经过压力调控后，可保证中排柱塞处的力矩与内排、外排柱塞处的力矩之和保持平衡，使缸体完全浮动。当柱塞腔压力波动，使缸体6力矩不平衡时，通过调节手柄3对复位弹簧2进行调节，使缸体6恢复平衡状态。
图4，油口A处的油液对外排柱塞腔S3供液，油口B处的油液对内排柱塞腔S1和中排柱塞腔S2供液。外排柱塞腔压力作用力臂最大，内排、中排柱塞腔压力作用力臂较小，经过压力调控后，可保证外排柱塞处的力矩与内排、中排柱塞处的力矩之和保持平衡，使缸体完全浮动。当柱塞腔压力波动，使缸体6力矩不平衡时，通过调节手柄3对复位弹簧2进行调节，使缸体6恢复平衡状态。
本发明可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达是对其进油口处压力进行控制，这种控制方式同样可对其出油口处压力进行控制，使缸体所受背油压力力矩平衡，从而使缸体完全平衡。同时，这种压力调控方式也适用于多排轴向柱塞泵，使其缸体完全浮动。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达，包括缸体、配油盘、壳体和传动轴和压强微调装置，其特征在于：所述的缸体内设有多排围绕同心圆周均分布的柱塞孔，所述的配油盘设有多排吸油口和排油口，所述的壳体将配油盘的每排排油口均连通接入到一个出油口，将配油盘的每排吸油口连通到一个进油口，将配油盘的外排吸油口或出油口连通到压强微调装置的出油口，所述的压强微调装置后端连接有复位弹簧，复位弹簧另一端连接有调节手柄，所述的压强微调装置为比例阀的阀芯，所述比例阀阀芯两端端面面积之比与马达内外排柱塞腔内液压力作用面积成比例。
2.根据权利要求1所述的可调平衡的双侧驱动轴向柱塞马达，其特征在于：所述比例阀阀芯两端端面面积之比与马达内外排柱塞腔内液压力作用面积和作用力臂之积成比例。
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