CN109185040B - 一种高性能多叶片液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高性能多叶片液压马达，包括壳体、转子、叶片、配油块和导向块，壳体罩在转子外部，壳体内至少具有三片沿圆周方向均匀分布的拨块，相邻两个拨块之间构成滑槽，所述转子侧壁对中处开有一环槽，环槽内沿圆周方向均匀开有与拨块数量相同的定位槽，每个定位槽上安装一个叶片，相邻两个叶片、环槽表面以及壳体内壁之间形成一个容腔，叶片***滑槽中，使每个容腔内具有一个拨块，拨块将容腔分隔为第一腔室和第二腔室；转子的两端均连接有配油块；壳体的外壁的凸圆环J1安放在导向块的导向槽内；转子的轴线和壳体的轴线不重合；通过高压油驱动腔室的容积发生周期性的变大和减小，从而带动转子转动，实现动力的输出。

Description

一种高性能多叶片液压马达

技术领域

本发明涉及多叶片马达，尤其涉及一种一种高性能多叶片液压马达。

背景技术

现有的叶片式液压马达结构均为一转子偏心置于油缸体内，叶片径向或与转子半径成一定角度置于转子内，工作时叶片在弹簧或油压的作用下甩出，与油缸体形成密封腔。这种形式叶片式液压马达由于叶片和油缸体之间是靠一条接触线密封，因此密封性能较差，输出扭矩较低，加上旋转时叶片与转子及油缸体间产生很大摩擦，致使叶片式液压马达整体磨损快，寿命短，效率低。另外，旋转时为了保证叶片能在转子内安全进出，转子必须有相当的直径，这样势必体积大，比功率低，虽然有双叶片式液压马达，但由于只有两片叶片，输出扭矩脉动较大，输出扭矩也欠大。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能实现比功率大，输出扭矩大，输出扭矩脉动又小，全部密封处又均为面密封，不易磨损，并且可以调速的高性能多叶片液压马达。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种一种高性能多叶片液压马达，包括壳体、转子、叶片、配油块和导向块，转子位于中心，壳体罩在转子外部，壳体内至少具有三片沿圆周方向均匀分布的拨块，相邻两个拨块之间构成滑槽，所述转子侧壁对中处开有一环槽，环槽内沿圆周方向均匀开有与拨块数量相同的定位槽，每个定位槽上安装一个叶片，相邻两个叶片、环槽表面以及壳体内壁之间形成一个容腔，叶片***滑槽中，使每个容腔内具有一个拨块，拨块与叶片之间通过密封件进行密封，拨块将容腔分隔为第一腔室和第二腔室；转子上开有与容腔数量相同的第一油口和第二油口，第一油口位于环槽的左侧，一个第一油口与一个第一腔室相连通，第二油口位于环槽的右侧，一个第二油口与一个第二腔室相连通，转子的两端均连接有配油块；壳体的外壁具有一凸圆环J1，凸圆环J1安放在导向块的导向槽内；转子的轴线和壳体的轴线不重合；当高压腔的高压油通过配油块进入第一腔室时，就会产生扭矩，推动转子转动，转子带动叶片一起转动，叶片推动壳体绕其自身轴线转动，在转动过程中，拨块在两个叶片之间滑动，第一腔室的体积逐渐变大，直到达到最大时，第一腔室与高压腔断开，转而通过配油块与低压腔相通，再继续旋转时，第一腔室容积逐渐变小，通过配油块向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环；第二腔室的配油过程和第一腔室正好相反。

进一步的，所述转子当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上至少有三条槽B2，均分球台A2，槽B2的宽度与叶片的厚度相同，球台A2的两端是圆锥侧面C2和圆锥侧面D2，球台A2、圆锥侧面C2和圆锥侧面D2构成环槽；圆锥侧面C2上具有与槽B2数量相同的槽E2，槽E2均分圆锥侧面C2，圆锥侧面D2上具有与槽B2数量相同的槽F2，均分圆锥侧面D2，槽E2、槽B2和槽F2依次相连通，构成定位槽；槽E2和槽F2的宽度与叶片的厚度相同，圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间有一个孔K2，圆锥侧面D2上相邻两个槽F2之间均有一个孔K2’，与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，与圆锥侧面D2相连的面是球面H2，球面G2和球面H2的半径和球心均与壳体内球面A1的半径和球心相同，转子的两端面是圆环面I2和圆环面J2，圆环面I2上均布有与孔K2相对应的孔L2，圆环面J2上均布有与孔K2’相对应的孔L2’，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成第二油口，供进油或排油之用；孔L2’与与其对应的孔K2’相连通，形成第一油口，供进油或排油之用。

进一步的，所述壳体有内球面A1和外球面B1，内球面A1和外球面B1都是是两头平行截掉相同大小的球冠的腰鼓形球面，内球面A1的中部有一个圆环K1，该圆环K1两边是两个平行的圆环平面C1和D1，圆环K1中间是内圆球面E1，其直径与球台A2的直径相等，圆环K1上至少有三条沿内球面A1径向方向放置的长孔F1，长孔F1均分圆环K1，长孔F1即为滑槽，从而将圆环K1分割成若干拨块；外球面B1的中部向外凸出一圈圆环J1。

进一步的，所述叶片由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体内球面A1的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同。

进一步的，所述配油块为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A4的直径与转子两端圆面I2和J2的直径相等，圆柱体上开有两个腰形通孔B4和C4，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

进一步的，所述密封件包括垫块和弹性密封条，长孔F1的横截面的形状为由圆弧L1、直线、另一圆弧L1以及另一直线依次连接而成，每个圆弧L1上从里向外依次放置一条弹性密封条和一条垫块，两条垫块分别位于一片叶片的两边，且与叶片抵接；

或，所述垫块和弹性密封条也可合并为一体安放在圆弧L1内。

进一步的，所述垫块是长条形，其横截面为月牙形，其长度与长孔F1的长度相等；

所述弹性密封条是长条形，其横截面为半圆环形，其外圆半径与圆弧L1的半径相同，其内圆半径与垫块月牙形的半径相同，其长度与长孔F1的长度相等。

进一步的，所述转子球台面A2上没有槽B2，仅由槽E2和槽F2构成定位槽。

进一步的，所述圆环J1的厚度与圆环K1的厚度相同。

本发明具有的优点是：

1)所有密封处均为面密封；

2)体积小，扭矩大，效率高；

3)相比于传统的柱塞马达和叶片马达，本发明提供的叶片马达比功率大；

4)通过调节导向块的倾斜角度，也就是调节壳体内圆环K1的轴线与转子的轴线的夹角，便可调节马达的转速。

5)转子与壳体相对线速度很低，输出速度很高；

6)结构紧凑，加工相对容易；

7)成本较低，寿命长。

8)采用双作用的形式，要比当作用的形式输出扭矩更大。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2a是本发明的壳体结构示意图；

图2b是图2a的kk剖面示意图；

图2c是图2b的M-M剖面示意图；

图3a是转子结构示意图；

图3b是图3a的T-T剖面示意图；

图4a是本发明叶片结构示意图；

图4b是图4a的K向视图；

图5是本发明的配油块结构示意图；

图6是本发明的垫块纵向示意图；

图7是本发明的弹性密封条纵向示意图；

图8是本发明的壳体、叶片、垫块和弹性密封条局部示意图；

图9是垫块和弹性密封条偏心安置示意图；

图中：1.壳体，2.转子，3.叶片，4.配油块，5.垫块，6密封条，7导向块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本发明的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明实施例提供一种一种高性能多叶片液压马达，包括壳体1、转子2、叶片3、配油块4和导向块7，转子2位于中心，壳体1罩在转子2外部，壳体1内至少具有三片沿圆周方向均匀分布的拨块，相邻两个拨块之间构成滑槽，所述转子2侧壁对中处开有一环槽，环槽内沿圆周方向均匀开有与拨块数量相同的定位槽，每个定位槽上安装一个叶片3，相邻两个叶片3、环槽表面以及壳体1内壁之间形成一个容腔，叶片3***滑槽中，使每个容腔内具有一个拨块，拨块与叶片3之间通过密封件进行密封，拨块将容腔分隔为第一腔室和第二腔室；转子2上开有与容腔数量相同的第一油口和第二油口，第一油口位于环槽的左侧，一个第一油口与一个第一腔室相连通，第二油口位于环槽的右侧，一个第二油口与一个第二腔室相连通，转子2的两端均连接有配油块4；壳体1的外壁具有一凸圆环J1，凸圆环J1安放在导向块7的导向槽内；转子2的轴线和壳体1的轴线不重合；

当高压腔的高压油通过配油块4进入第一腔室时，就会产生扭矩，推动转子2转动，转子2带动叶片3一起转动，叶片3推动壳体1绕其自身轴线转动，在转动过程中，拨块在两个叶片3之间滑动，第一腔室的体积逐渐变大，直到达到最大时，第一腔室与高压腔断开，转而通过配油块4与低压腔相通，再继续旋转时，第一腔室容积逐渐变小，通过配油块4向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环；第二腔室的配油过程和第一腔室正好相反。

当转子2转动时，转子2带动叶片3一起转动，叶片3推动壳体1绕其自身轴线转动，在转动过程中，拨块在两个叶片3之间往复滑动，使得第一腔室和第二腔室的体积发生周期性变化，且两者的变化正好相反；第一腔室和第二腔室均周期性形成高压容腔和低压容腔，第一腔室中的低压容腔通过转子2左侧的配油块4吸油，第二腔室中的高压容腔通过转子2右侧的配油块4排油；第一腔室中的高压容腔通过转子2左侧的配油块4排油，第二腔室中的低压容腔通过转子2右侧的配油块4吸油。

需要说明的是，所述叶片3的数量至少是3个，定位槽、拨块以及滑槽的数量均与叶片3的数量相同，以下以叶片3的数量为9个为例，来进一步阐述本发明的具体方案，本领域技术人员根据以下的描述，也能毫无疑义的获得叶片3的数量为其他的实施例。

图2a-图2c为本发明的壳体1的形状。壳体1有内球面A1和外球面B1，内球面A1和外球面B1都是两头平行截掉相同大小的球冠的腰鼓形球面，内球面A1的中部有一个圆环K1，该圆环K1两边是两个平行的圆环平面C1和D1，圆环K1中间是内圆球面E1，其直径与转子2当中的球台A2的直径相等，圆环K1上有九条沿内球面A1径向方向放置的长孔F1，长孔F1均分圆环K1，长孔F1即为滑槽，从而将圆环K1分割成若干拨块；长孔F1的横截面的形状为由圆弧L1、直线、另一圆弧L1以及另一直线依次连接而成，如图2c所示。外球面B1的中部向外凸出一圈圆环J1，所述圆环J1的厚度与圆环K1的厚度相同，好似圆环K1向外的延伸部分，需要说明的是，圆环K1以及圆环J1构成大圆环，大圆环也可与壳体1分开，单独成为一斜盘，原壳体1左右两半紧贴固定在该斜盘上。

图3a和图3b所示为本发明的转子2的形状。所述转子2当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上有九条槽B2，均分球台A2，如同地球仪上的经线；槽B2的宽度与叶片3的厚度相同，球台A2的两端是圆锥侧面C2和圆锥侧面D2，球台A2、圆锥侧面C2和圆锥侧面D2构成环槽；圆锥侧面C2上具有与槽B2数量相同的槽E2，槽E2均分圆锥侧面C2，圆锥侧面D2上具有与槽B2数量相同的槽F2，均分圆锥侧面D2，槽E2、槽B2和槽F2依次相连通，构成定位槽；槽E2和槽F2的宽度与叶片3的厚度相同，圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间有一个孔K2，圆锥侧面D2上相邻两个槽F2之间均有一个孔K2’，与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，与圆锥侧面D2相连的面是球面H2，球面G2和球面H2的半径和球心均与壳体1内球面A1的半径和球心相同，转子2的两端面是圆环面I2和圆环面J2，圆环面I2上均布有与孔K2相对应的孔L2，圆环面J2上均布有与孔K2’相对应的孔L2’，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成第二油口，供进油或排油之用；孔L2’与与其对应的孔K2’相连通，形成第一油口，供进油或排油之用。当然孔L2、孔K2、孔L2’、孔K2’的形状均可以是圆形、矩形或梯形等。另外，所述转子球台面A2上也可以没有槽B2，仅由槽E2和槽F2构成定位槽。

图4a和图4b为本发明的叶片3的形状。共有相同的九片，所述叶片3由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体1内球面A1的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子2球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同。叶片3的一个侧面与槽E2底面抵接，另一个侧面与槽F2底面抵接。需要说明的是，所述转子2球台面A2上也可以没有槽B2，仅由槽E2和槽F2构成定位槽，柱面D3与球台A2表面抵接，柱面D3的半径和圆心分别与转子2球台A2的半径和圆心相同。

图5为本发明的配油块5的形状。所述配油块4为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A4的直径与转子2两端圆面I2和J2的直径相等，圆柱体上开有两个腰形通孔B4和C4，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

图6为本发明的垫块5的形状，图7为本发明的密封条6的形状。所述密封件包括垫块6和弹性密封条7，垫块5是长条形，其纵截面如图6所示，其横截面为月牙形，垫块5共有18条，其长度与壳体1上九条长孔F1的长度相等，长孔F1上每个圆弧L1上从里向外依次放置一条弹性密封条7和一条垫块6，两条垫块6分别位于一片叶片3的两边，且与叶片3抵接；

或，所述垫块6和弹性密封条7也可合并为一体安放在圆弧L1内。

弹性密封条6也是长条形，其纵截面如6所示，其横截面为半圆环形，其外圆半径与壳体1上九条长孔F1的横截面圆孔L1的半径相同，其内圆半径与垫块5月牙形横截面的半径相同，且同心(如图8)，当然也可以不同心(如图9)，弹性密封条6共有18条，其长度与壳体1上九条长孔F1的长度相等。

其余未做说明的技术，均为本领域技术人员悉知的技术方案，这里不再赘述。

本发明的运行工作原理如下：

如图1所示，相邻两个叶片3、环槽表面以及壳体1内壁之间形成一个封闭容腔，一共有9个容腔；叶片3***滑槽中，使每个容腔内具有一个拨块，拨块与叶片3之间通过密封件进行密封，拨块将容腔分隔为第一腔室和第二腔室；

现以液压马达的右端为例，如图1所示，在最上端，壳体1上的圆环K1位于最左边，这时该第二腔室容积最大。而在最下端，壳体1上的圆环K1位于最右边，这时该第二腔室容积最小。

所有的9个第二腔室都与马达的右侧配油块4相通，有的通过配油块4与高压腔相通，有的通过配油块4与低压腔相通。当马达的一个第二腔室位于最下端时，该腔室的容积最小。这时，第二腔室开始通过右侧的配油块4与高压腔相通，而与低压腔断开，当高压油通过配油块4进入该第二腔室时，就会产生扭矩，推动转子2转动，转子2带动叶片3一起转动，叶片3推动壳体1绕其自身轴线转动，使马达旋转；在转动过程中，拨块在两个叶片3之间滑动即圆环K1在两个叶片3之间往复滑动，第二腔室的体积发生周期性变化，当转子2在由最下端旋到最上端的过程中，该第二腔室始终与高压腔相通，由于该第二腔室容积不断增大，高压油持续不断进入该第二腔室，不断产生扭矩，使马达不断旋转。当该第二腔室转到最上端时，容积达到最大。这时，容腔与高压腔断开，转而通过配油块4与低压腔相通。再继续旋转时，该第二腔室容积逐渐变小，就会通过配油块4向低压腔排油。当转子4在该容腔由最上端旋到最下端的过程中，该第二腔室始终与低压腔相通，由于该第二腔室容积不断减小，所以不断向低压腔排油，直到该容腔又回到最下端。这就完成了一个循环。所有九个第二腔室都有相同的过程，于是马达就会周而复始，不断地旋转。

同理，在液压马达的左侧端，情况与右端相反，从而实现双作用。

通过调节导向块7的倾斜角度，也就是调节壳体1内圆环K1的轴线与转子2的轴线的夹角，便可调节马达的转速。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本方面进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本方面作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，包括壳体（1）、转子（2）、叶片（3）、配油块（4）和导向块（7），转子（2）位于中心，壳体（1）罩在转子（2）外部，壳体（1）内至少具有三片沿圆周方向均匀分布的拨块，相邻两个拨块之间构成滑槽，所述转子（2）侧壁对中处开有一环槽，环槽内沿圆周方向均匀开有与拨块数量相同的定位槽，每个定位槽上安装一个叶片（3），相邻两个叶片（3）、环槽表面以及壳体（1）内壁之间形成一个容腔，叶片（3）***滑槽中，使每个容腔内具有一个拨块，拨块与叶片（3）之间通过密封件进行密封，拨块将容腔分隔为第一腔室和第二腔室；转子（2）上开有与容腔数量相同的第一油口和第二油口，第一油口位于环槽的左侧，一个第一油口与一个第一腔室相连通，第二油口位于环槽的右侧，一个第二油口与一个第二腔室相连通，转子（2）的两端均连接有配油块（4）；壳体（1）的外壁具有一凸圆环J1，凸圆环J1安放在导向块（7）的导向槽内；转子（2）的轴线和壳体（1）的轴线不重合；当高压腔的高压油通过配油块（4）进入第一腔室时，就会产生扭矩，推动转子（2）转动，转子（2）带动叶片（3）一起转动，叶片（3）推动壳体（1）绕其自身轴线转动，在转动过程中，拨块在两个叶片（3）之间滑动，第一腔室的体积逐渐变大，直到达到最大时，第一腔室与高压腔断开，转而通过配油块（4）与低压腔相通，再继续旋转时，第一腔室容积逐渐变小，通过配油块（4）向低压腔排油，直到达到最小；这就完成了一个循环；第二腔室的配油过程和第一腔室正好相反。

2.根据权利要求1所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述转子（2）当中是两端平行截掉两个球冠的腰鼓形球台A2，球台A2上至少有三条槽B2，均分球台A2，槽B2的宽度与叶片（3）的厚度相同，球台A2的两端是圆锥侧面C2和圆锥侧面D2，球台A2、圆锥侧面C2和圆锥侧面D2构成环槽；圆锥侧面C2上具有与槽B2数量相同的槽E2，槽E2均分圆锥侧面C2，圆锥侧面D2上具有与槽B2数量相同的槽F2，均分圆锥侧面D2，槽E2、槽B2和槽F2依次相连通，构成定位槽；槽E2和槽F2的宽度与叶片（3）的厚度相同，圆锥侧面C2上相邻两个槽E2之间有一个孔K2，圆锥侧面D2上相邻两个槽F2之间均有一个孔K2’，与圆锥侧面C2相连的面是球面G2，与圆锥侧面D2相连的面是球面H2，球面G2和球面H2的半径和球心均与壳体（1）内球面A1的半径和球心相同，转子（2）的两端面是圆环面I2和圆环面J2，圆环面I2上均布有与孔K2相对应的孔L2，圆环面J2上均布有与孔K2’相对应的孔L2’，孔L2与与其对应的孔K2相连通，形成第二油口，供进油或排油之用；孔L2’与与其对应的孔K2’相连通，形成第一油口，供进油或排油之用。

3.根据权利要求1所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述壳体（1）有内球面A1和外球面B1，内球面A1和外球面B1都是两头平行截掉相同大小的球冠的腰鼓形球面，内球面A1的中部有一个圆环K1，该圆环K1两边是两个平行的圆环平面C1和D1，圆环K1中间是内圆球面E1，其直径与球台A2的直径相等，圆环K1上至少有三条沿内球面A1径向方向放置的长孔F1，长孔F1均分圆环K1，长孔F1即为滑槽，从而将圆环K1分割成若干拨块；外球面B1的中部向外凸出一圈凸圆环J1。

4.根据权利要求1所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述叶片（3）由前后两个平行平面A3、B3和上下两个柱面C3、D3及两个侧面围合而成；其中，柱面C3的半径和圆心分别与壳体（1）内球面A1的半径和圆心相同，柱面D3的半径和圆心分别与转子（2）球面上槽B2槽底面的半径和圆心相同。

5.根据权利要求1所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述配油块（4）为一圆柱体，圆柱体的外圆柱面A4的直径与转子（2）两端圆面I2和J2的直径相等，圆柱体上开有两个腰形通孔B4和C4，一个腰形通孔与高压腔相通，另一个腰形通孔与低压腔相通。

6.根据权利要求1所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述密封件包括垫块（5）和弹性密封条（6），长孔F1的横截面的形状为由圆弧L1、直线、另一圆弧L1以及另一直线依次连接而成，每个圆弧L1上从里向外依次放置一条弹性密封条（6）和一条垫块（5），两条垫块（5）分别位于一片叶片（3）的两边，且与叶片（3）抵接；

或，所述垫块（5）和弹性密封条（6）也可合并为一体安放在圆弧L1内。

7.根据权利要求6所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述垫块（5）是长条形，其横截面为月牙形，其长度与长孔F1的长度相等；

所述弹性密封条（6）是长条形，其横截面为半圆环形，其外圆半径与圆弧L1的半径相同，其内圆半径与垫块（5）月牙形的半径相同，其长度与长孔F1的长度相等。

8.根据权利要求2所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述转子（2）球台面A2上没有槽B2，仅由槽E2和槽F2构成定位槽。

9.根据权利要求2所述的一种高性能多叶片液压马达，其特征在于，所述凸圆环J1的厚度与圆环K1的厚度相同。

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