一种大扭矩叶片式液压马达的制作方法

1.本发明涉及液压马达领域，尤其涉及一种大扭矩叶片式液压马达。


背景技术：

2.液压马达的转速与液压油的流量正相关，扭矩和液压油压力有关，当液压油压力和流量一定时，其扭矩和转速通常也是确定的，不同的应用场景对液压马达的需求是不同的，不变的扭矩和转速难免会产生较多的浪费。
3.叶片式液压马达体积小、转动惯量小、动作灵敏，一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。由于叶片旋转时始终与定子内壁贴合，为了减少摩擦力通常叶片会设计的很薄，而为了获得较高的转速，即减少每旋转圈的流量，叶片也会设计的较窄，而在使用时，由于惯性的作用，负载在启动端和加速段需要较大的力才能驱动，这些条件都限制了叶片马达扭矩的增大。通常为了克服惯性，达到工作状态的转速，需要配备压力较高的液压克服初期惯性并获得适当的加速度，这无疑提高了使用成本。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中叶片式液压马达扭矩较小的问题，设计了一种大扭矩叶片式液压马达，可以不增加使用成本的情况下提高马达扭矩和转速。
5.本发明是通过以下技术方案实现：
6.一种大扭矩叶片式液压马达，包括马达壳体，所述马达壳体与设置在马达壳体两端的侧盖一起形成密封的马达内腔，所述马达内腔截面包括圆形主体和沿圆形主体圆周均匀分布且与圆形主体连通的渐变外凸部，所述马达内腔还设置有与外界连通的进油口和出油口，所述马达内腔内具有马达轴，所述马达轴沿马达内腔轴向设置且两端转动式穿设在马达壳体上，所述马达轴位于马达内腔内的部分固定设置有转子，所述转子外表面设置有均匀分布的叶片，所述叶片与转子的轴线平行且叶片所在平面位于转子径向延长线上，所述叶片与马达壳体内壁封闭式接触将转子与马达壳体内壁之间的马达内腔分割成相互独立的腔室，所述叶片通过联动机构成对设置，每个所述叶片可伸缩式连接在转子上，当转子旋转时，成对设置的其中一个叶片径向位移能带动另一个叶片径向位移。
7.进一步地，所述马达内腔具有至少三个渐变外凸部，所述叶片设置至少三组，每组包括两个弧形推杆和四个连续设置的叶片，每组叶片内不相邻的两个叶片通过弧形推杆连接，所述弧形推杆设置在所述转子两端的弧形凹槽内，两个弧形推杆的交叉处设置有卡槽使得弧形推杆移动互不干涉，所述弧形推杆两端与所述叶片连接。该方式一般应用于中压马达。
8.进一步地，所述马达内腔具有至少四个渐变外凸部，所述叶片至少设置四组，每组叶片包括两个摇臂和连续设置的四个叶片，每组叶片内不相邻的两个叶片与一个摇臂形成一个联动机构，每组叶片内的两个所述摇臂分别设置在所述转子的两端使得两个摇臂互不干涉，所述摇臂中部转动连接在所述转子两端的凹陷区内，所述摇臂的两端分别与直推杆
铰接，所述直推杆通过转子两端径向设置的通孔穿过转子至转子外表面。该方式一般应用于高压马达。
9.进一步地，所述叶片两端均与所述弧形推杆或直推杆连接，连接处设置有推杆销，所述推杆销可伸缩式插接在弧形推杆或直推杆内。
10.进一步地，所述马达壳体的顶部和底部设置顶盖，所述马达壳体位于所述马达轴轴向的两端设置有密封的侧盖，所述侧盖和所述马达壳体上对应设置槽口形成进油口和出油口。
11.进一步地，所述侧盖内设置有轴承，所述轴承内侧分别设置有挡圈和定距环，所述侧盖外侧固定设置密封端盖或密封压盖；所述密封端盖或密封压盖上设置有与马达内腔连通的泄油口，所述泄油口连接泄油管，泄油管延伸至底部并从顶盖引出。
12.进一步地，所述马达壳体底部或顶部还设置有放油口，所述顶盖上设置螺堵用于密封放油口。
13.进一步地，所述马达壳体位于马达轴轴向的一侧设置有控制面，所述控制面覆盖到所述侧盖上，使得所述进油口和所述出油口均位于控制面上，所述控制面安装设置控制器。
14.进一步地，所述密封端盖外侧设置有密封填料盖，所述密封填料盖上设置有油嘴。
15.进一步地，所述控制器内还设置有安全阀，所述安全阀包括阀体，所述阀体包括套筒，所述套筒一端旋合设置有调节螺钉，所述调节螺钉在所述套筒内部与所述压簧座固定连接，所述压簧座另一端依次连接压簧、阀杆和应急顶杆，所述应急顶杆从所述套筒另一端伸出，所述阀杆所在位置形成葫芦形腔体，靠近压簧一侧为高压腔，另一侧为低压腔，所述阀杆呈从高压腔向低压腔逐渐收缩的锥形状卡接在高压腔和低压腔之间，所述高压腔设置高压入口与所述进油口连通，所述低压腔设置低压出口与所述出油孔连通。
16.相对现有技术，本发明具有如下优点：
17.(1)马达内腔截面包括圆形主体和沿圆形主体圆周均匀分布且与圆形主体连通的渐变外凸部，同时叶片设置成联动结构，当转子旋转时，叶片能随马达内腔的形状变化而伸缩，这样可以大幅减小转子旋转时叶片所受到的摩擦力；
18.(2)叶片联动结构使得内部为叶片预留的运动空间相对减小，使得整体的尺寸得以减小，与同一转矩范围其他马达相比较，其最大直径小、轻便紧凑，单位重量驱动功率大；
19.(3)由于摩擦阻力小，在整个转速范围从零到最高转数，马达机械效率高，而且转速的变化对其扭转变动的影响很小，具有良好的回转性能；同时由于起动时的静摩擦力小，所以起动扭矩高，因此能得到和旋转时的扭矩大致相同的起动扭矩。
20.(4)联动的叶片形成一个压力平衡结构，所以对于马达的轴承，没有任何因油压力而引起的不平衡作用，延长了使用寿命，同时可以大胆地增加外部负荷，提高工作效能；
21.(5)进油口出油口集成设置在控制面上，方便与控制器连通，控制器包含各类切换阀，可以采用高低速度切换阀能进行2～3挡的速度切换，扭矩转换方便，可以有效地利用泵的功率，减小泵容量，并且可以降低装置总成本；
22.(6)由于可以两端设置输出端，而且自身摩擦阻力小，可以组成系统串联回路结构：在系统串联回路中，下一级的马达驱动压力可作为前一级马达的背压工作，不会象星型低速马达那样受结构限制，所以能够简单方便地设计系统回路。
附图说明
23.图1为本发明一种大扭矩叶片式液压马达第一个优选实施例中马达壳体及其内部结构(去除侧盖和马达轴)的正视图。
24.图2为图1的a-a剖面结构(含外部各盖板及马达轴)示意图。
25.图3为本发明一种大扭矩叶片式液压马达第二个优选实施例中马达壳体示意图。
26.图4为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例中推杆结构与叶片连接处的放大示意图。
27.图5为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例中两推杆结构交叉处的拆解结构示意图。
28.图6为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例中安全阀的结构示意图。
29.图7为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例中叶片与直推杆的连接示意图。
30.图8为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选第一个实施例的马达内腔结构示意图。
31.图9为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例的侧向外观结构示意图。
32.图10为本发明一种大扭矩叶片式液压马达优选实施例的正向外观示意图。
33.附图标记如下：
34.1、马达壳体；2、进油口；3、出油口；4、马达轴；5、转子；6、叶片；7、弧形推杆；8、推杆销；9、凹槽；10、侧盖；11、放油口；12、轴承；13、挡圈；14、定距环；15、密封端盖；16、密封压盖；17、输出端；18、泄油管；19、顶盖；20、螺堵；21、密封填料盖；22、油嘴；23、法兰板；24、支座；25、弹簧；26、套筒；27、调节螺钉；28、压簧座；29、压簧；30、阀杆；31、应急顶杆；32、高压腔；33、低压腔；34、摇臂；35、直推杆；36、马达内腔；37、控制器。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.如图1所示，一种大扭矩叶片式液压马达，包括马达壳体1，马达壳体1内壁形成具有横截面呈凸出的花瓣状结构的马达内腔36，马达壳体1上具有与内腔连通的进油口2和出油口3，马达内腔36内具有马达轴4，马达轴4一般沿马达内腔36的中轴线设置且两端转动式穿设在马达壳体1上，马达轴4位于马达内腔36内的部分固定设置有转子5，转子5呈圆柱状，与马达壳体1内壁之间有间隙，转子5外表面设置有均匀分布的叶片6，叶片6与转子5的轴线平行且叶片6所在平面位于转子5径向延长线上，一般来说转子5表面设置有卡槽，叶片6一部分位于卡槽内，另一端与马达壳体1内壁封闭式接触，将转子5与马达内壁之间的马达内腔36分割成相互独立的腔室，叶片6通过联动机构成对设置，每个叶片6可伸缩式连接在转子5上，当转子5旋转时，成对设置的其中一个叶片径向位移能带动另一个叶片径向位移。油液通过进油口2进入马达内腔36时，对叶片6直接施加油压使叶片6转动，并对马达轴4产生一定扭矩，叶片6沿着定子(即马达内腔36)的渐变曲面运动，每个叶片6的工作是随着定子转一圈，每转一圈，形成吸收-密封-排出-密封工作。
37.本发明的第一个优选实施例中，如图1所示，马达内腔36的截面由3段大圆弧、3段小圆弧和6段过渡曲线组成多作用曲面，叶片6对应的设置三组，每组包括连续设置的四个叶片6，每组叶片6内不相邻的两个叶片6通过弧形推杆7连接，弧形推杆7设置在转子5两端的弧形凹槽9内，两个弧形推杆7的交叉处分别设置有凹槽9使得弧形推杆7移动互不干涉，如图1、图4所示。形成6个供、排油腔，以进行3腔对称配油。油泵供油后，油液进入马达内腔36，以叶片p、q为例，叶片p的右侧为高压油，左侧为低压油，叶片q的两侧为高压油，由于叶片p的承压面积大，且受力处的回转半径大，于是使转子逆时针旋转的力矩大于使之顺时针旋转的力矩，其余叶片受力亦同理，这样，油液作用在叶片上，带动转子旋转，通过马达轴输出扭矩。弧形推杆7分别在叶片6两端与叶片6通过插接在弧形推杆7内的推杆销8连接，推杆销8外部设置有压簧25。当转子5在油压作用下旋转时，叶片6沿着马达内腔36的花瓣状内曲面运动，以图1中最左侧的一组叶片6为例，叶片m与下方不相邻的叶片n通过弧形推杆7连接，当马达正转(逆时针)时，叶片m向转子5内收缩，叶片n从转子5内伸出，叶片m受到的马达内腔36内曲面的压力通过弧形推杆7传递至另一侧需要伸出的叶片n，形成一个压力平衡结构，使得叶片6与马达内腔36的摩擦力保持一个较小且稳定的状态，从而达到减小整体运动阻力的作用。为了达到此效果，弧形推杆7的弧度和马达内腔36的花瓣状内曲面的尺寸需要匹配设置。压簧25可以起微调作用，减小匹配误差，同时可以起到缓冲作用，进一步减小摩擦力。该结构一般适用于中压马达。
38.本发明的第二个优选实施例中，如图2所示，马达内腔的截面由四段大圆弧、四段小圆弧和八段过渡曲线组成多作用曲面，叶片对应设置四组或者六组，每组叶片包括两个摇臂34和连续设置的四个叶片。该实施例的转子两端中部设置有凹陷区，凹陷区内设置四个绕转子轴线均匀分布的转轴，摇臂34中部转动连接在转轴上，转子上位于摇臂34的两端对应位置设置有径向的通孔，通孔内设置直推杆35，直推杆35一端与摇臂34端部铰接铰接，另一端穿过转子至转子外表面与叶片连接，每组叶片中不相邻的两个通过直推杆35与摇臂34连接形成联动机构，同一组内两个联动机构的摇臂34分别位于转子的两端防止干涉。该实施例的作用原理以及联动原理与第一个优选实施例相同，此处不再赘述。该结构一般适用于高压马达，扭矩范围是750～4500kg-m。
39.上述实施例中，如图7所示，叶片两端均与所述弧形推杆或直推杆35连接，连接处设置有推杆销，推杆销可伸缩式插接在弧形推杆或直推杆35内。
40.本发明的一个优选实施例中，马达壳体1位于马达轴4轴向的两端设置有密封的侧盖10，侧盖10和马达壳体1上对应设置槽口形成进油口2、出油口3及放油口11，侧盖10内设置有轴承12，所述轴承12内侧分别设置有挡圈13和定距环14，挡圈13和定距环14配合使用用于限定转子5的位置，侧盖10外侧固定设置密封端盖15或密封压盖16用于固定轴承12并密封。密封压盖16是圆饼装，而密封端盖15中心有孔可以供马达轴4穿过，该马达可以选装不同的输出轴以提供一个或两个输出端17，输出端17采用花键连接用于输出动力或与其他马达串联，当马达只有一个输出端17时，输出段一侧设置密封端盖15，另一侧设置密封压盖16，如图2所示；当马达有两个输出端17时，两端均设置密封端盖15。密封端盖15或密封压盖16上设置有与马达内腔连通的泄油口，马达壳体1的顶部和底部还设置顶盖19，泄油口连接泄油管18，泄油管18延伸至底部并从顶盖19引出然后与控制装配排泄管连接。
41.本发明的一个优选实施例中，马达壳体1底部或顶部均设置有放油口11，放油口11
一般为工艺孔，或者用作清洗口和观察口，顶盖19上设置螺堵20用于密封放油口11。
42.本发明的一个优选实施例中，密封端盖15外侧设置有密封填料盖21，所述密封填料盖21上设置有油嘴22，油嘴22的另一端贯穿至马达轴4上。马达组装完成后，从油嘴22里充分压入润滑油。
43.本发明的一个优选实施例中，马达壳体1位于马达轴4轴向的一侧设置有控制面，控制面覆盖到侧盖10上，使得进油口2和出油口3均位于控制面上，控制面安装设置控制器37，如图9、图10所示，图1中并未安装控制器37，控制面采用法兰板23密封，使用时将法兰板23拆下即可安装控制器37。控制器37一般选用各类的切换阀，为了充分发挥马达作为驱动装置的优越特性，可以选用自动切换型、自动张紧型、单速型、双平衡阀型等各种控制功能的标准型及大流量型控制器37，以供用户选用，阀体结构具体可参考现有技术。
44.本发明的一个优选实施例中，采用溢流阀来限制系统最高压力，主要起安全保护作用，所以也称安全阀。安全阀设置在控制器37内，可以选择常规的安全阀。
45.本发明的一个优选实施例中，提供一种安全阀，该安全阀包括阀体，阀体包括套筒26，套筒26一端旋合设置有调节螺钉27，调节螺钉27在套筒26内部与压簧座28固定连接，压簧座28另一端依次连接压簧29、阀杆30和应急顶杆31，应急顶杆31从所述套筒26另一端伸出，阀杆30所在位置形成葫芦形腔体，靠近压簧29一侧为高压腔32，另一侧为低压腔33，阀杆30呈从高压腔32向低压腔33逐渐收缩的锥形状卡接在高压腔32和低压腔33之间，高压腔32设置高压入口与所述进油口连通，低压腔33设置低压出口与所述出油孔连通。阀杆30在压簧29力的作用下，压在压簧座28上，这时安全阀呈关闭状态。高压油通过阀杆30上的小孔作用于阀杆30上，当油液对阀杆30上作用力超过压簧29的预紧力时，阀杆30移动，阀开启，高压油通过阀口流向低压侧，从而防止马达内部油压超调，调节调整螺钉可改变压簧29的预紧力，从而改变安全阀的开启压力。阀杆30在阀口处采用锥面密封，密封性能好，阀杆30带有导向部分，导向部分和锥面的同心度要求高，否则密封性会受影响。阀杆30上还有阻尼小孔，使之工作稳定性好。在马达工作中，有可能出现这样的情况：当马达旋转起升货物至空中时，由于停电或其他故障，泵停转，没有油液供应给马达，于是马达亦停转，货物悬吊空中。为安全起见，需旋动应急顶杆31，使之推动安全阀阀杆30，阀口开启，于是油液从高压侧流向低压侧，马达旋转将货物落下。通常，应急下落杆必须旋至最外端，当必要时，可缓慢向内转动同时观察货物下落速度，下落速度应缓慢平稳。
46.上述实施例中，密封压盖16、密封端盖15、顶盖19及侧盖10等均采用螺栓与马达壳体1连接，重要部位采用o形圈等必要的方式密封，螺栓处需要填满密封胶或密封漆。马达壳体1底部设置支座24，支座24可以选用法兰结构，用于与支撑平台连接，也可以选用梯形平台，方便直接放置在工作平台上。
47.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。