專利名稱：軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，屬于液壓伺服驅(qū)動技術(shù)。
背景技術(shù)：
液壓驅(qū)動具有功率重量比大和力(力矩)質(zhì)量(慣量)比大的優(yōu)點，適合大功率 和大力(力矩)驅(qū)動。液壓伺服控制能夠?qū)崿F(xiàn)高頻響、寬調(diào)速和低穩(wěn)定速率的性能。因此 液壓驅(qū)動及其伺服控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船車輛、工程機械等領(lǐng)域。常規(guī)的柱塞馬達、葉片馬達、齒輪馬達等雖然可實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜轉(zhuǎn) 動慣量大、存在轉(zhuǎn)速和力矩脈動等缺點不適合伺服驅(qū)動。在旋轉(zhuǎn)運動的液壓伺服驅(qū)動場合 中通常采用擺動液壓馬達，例如在仿真轉(zhuǎn)臺、負載模擬器、機器人關(guān)節(jié)、舵機等應(yīng)用中?，F(xiàn)有的擺動液壓馬達的轉(zhuǎn)角范圍小于360度，增加放大轉(zhuǎn)角的傳動機構(gòu)必定會降 低伺服控制性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述擺動液壓馬達的轉(zhuǎn)角范圍小問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單緊湊、能夠直接驅(qū)動負載的軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角一周以上兩 周以下的液壓伺服驅(qū)動。本發(fā)明一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，包括初級定子、初級靜葉片、初級動 葉片、次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板；次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板構(gòu)成次級擺動馬達，次級動葉片 和次級靜葉片的截面為圓環(huán)形的一部分，次級定子中間設(shè)有貫通的孔C和不貫通的孔D，轉(zhuǎn) 軸安裝在次級定子的孔C中，次級動葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔D之間，并且與轉(zhuǎn)軸固定連接，次級 靜葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔D之間，并且與次級定子固定連接；蓋板與次級定子固定連接；轉(zhuǎn)軸、 次級定子和蓋板將轉(zhuǎn)軸和孔D之間的空間圍成密封腔，次級動葉片、次級靜葉片將該密封 腔分割為工作油腔A和工作油腔B ；初級定子、初級靜葉片、初級動葉片和次級擺動馬達構(gòu)成初級擺動馬達，次級擺動 馬達作為初級擺動馬達的轉(zhuǎn)子，初級靜葉片、初級動葉片的截面為圓環(huán)形的一部分，初級定 子設(shè)有貫通的孔A和不貫通的孔B，轉(zhuǎn)軸安裝在初級定子的孔A中，初級動葉片位于轉(zhuǎn)軸和 孔B之間，并且與次級定子固定連接，初級靜葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔B之間，并且與初級定子固 定連接；初級定子、轉(zhuǎn)軸和次級定子將轉(zhuǎn)軸和孔B之間的空間圍成密封腔，初級靜葉片、初 級動葉片將該密封腔分割為工作油腔C和工作油腔D ；所述的次級動葉片能夠帶動轉(zhuǎn)軸在孔D中旋轉(zhuǎn)，初級動葉片能夠帶動次級定子在 孔B中旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)軸中設(shè)有“n”形孔，第一油孔將初級定子外油路與工作油腔D連通，第二油孔將 “n”形孔的一端與初級定子外油路連通，“n”形孔的另一端與工作油腔A連通，次級定子中 設(shè)有第三油孔，工作油腔C和工作油腔B通過第三油孔相連通。
3
本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明中兩級擺動馬達軸向布置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊有利于減小轉(zhuǎn)動慣量，液壓回路 串聯(lián)，配油簡潔，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角的疊加，解決傳統(tǒng)擺動液壓馬達轉(zhuǎn)角小于360度的限制，適 用于要求轉(zhuǎn)角一周以上兩周以下的直接驅(qū)動液壓伺服動力機構(gòu)。


圖1是本發(fā)明軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的機構(gòu)示意圖；


圖2是本發(fā)明圖1中A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本發(fā)明圖1中B-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖, 圖中
1-初級定子 5-次級定子 9-孔A 13- “n”形孔 17-軸承 21-動密封件 25-工作油腔D
2-轉(zhuǎn)軸3-初級靜葉片
6_次級動葉片7-次級靜葉片 10-孑LB11-孔 C
14-第一油孔 15-第二油孔 18-凸肩19-鎖緊螺母
22-工作油腔A 23-工作油腔B
4_初級動葉片 8-蓋板
12-孔 D 16-第三油孔 20-調(diào)整墊片 24-工作油腔C
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，如圖1所示，包括初級定子1、初級靜 葉片3、初級動葉片4、次級定子5、次級靜葉片7、次級動葉片6、轉(zhuǎn)軸2和蓋板8。次級定子5、次級靜葉片7、次級動葉片6、轉(zhuǎn)軸2和蓋板8構(gòu)成次級擺動馬達，如圖 1、圖2所示，次級動葉片6和次級靜葉片7的截面為圓環(huán)形的一部分，次級定子5中間設(shè)有 貫通的孔C11和不貫通的孔D12，轉(zhuǎn)軸2安裝在次級定子5的孔C11中，次級動葉片6位于 轉(zhuǎn)軸2和孔D12之間，并且與轉(zhuǎn)軸2固定連接，次級靜葉片7位于轉(zhuǎn)軸2和孔D12之間，并 且與次級定子5固定連接。蓋板8通過螺釘與次級定子5固定連接。轉(zhuǎn)軸2、次級定子5和 蓋板8將轉(zhuǎn)軸2和孔D12之間的空間圍成密封腔，次級動葉片6、次級靜葉片7將該密封腔 分割為工作油腔A22和工作油腔B23，如圖2所示。初級定子1、初級靜葉片3、初級動葉片4和次級擺動馬達構(gòu)成初級擺動馬達，如圖 1、圖3所示，次級擺動馬達作為初級擺動馬達的轉(zhuǎn)子，初級靜葉片3、初級動葉片4的截面為 圓環(huán)形的一部分，初級定子1設(shè)有貫通的孔A9和不貫通的孔B10，轉(zhuǎn)軸2安裝在初級定子1 的孔A9中，初級動葉片4位于轉(zhuǎn)軸2和孔B10之間，并且與次級定子5固定連接，初級靜葉 片3位于轉(zhuǎn)軸2和孔B10之間，并且與初級定子1固定連接。初級定子1、轉(zhuǎn)軸2和次級定 子5將轉(zhuǎn)軸2和孔B10之間的空間圍成密封腔，初級靜葉片3、初級動葉片4將該密封腔分 割為工作油腔C24和工作油腔B23，如圖3所示。轉(zhuǎn)軸2中設(shè)有“n”形孔13，初級定子1中有第一油孔14和第二油孔15，第一油孔 14將初級定子1外油路與工作油腔D25連通，第二油孔15將“n”形孔13的一端與初級定 子1外油路連通，“n”形孔13的另一端連接工作油腔A22連通，次級定子5中設(shè)有第三油
4孔16，工作油腔C24和工作油腔B23通過第三油孔16相連通。初級定子1和蓋板8上分別安裝有兩個軸承17，用于支撐轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)軸2在蓋板8 的一端，設(shè)置凸肩18用于轉(zhuǎn)軸2的軸向定位，轉(zhuǎn)軸2在初級定子的一端，設(shè)置鎖緊螺母19 用于初級定子1和次級擺動馬達的軸向緊固。初級定子1與次級定子5連接的位置裝有軸 承17，次級定子5安裝于軸承17的內(nèi)孔，用于支撐次級定子5。次級定子5上有調(diào)整墊片 20，調(diào)整墊片20用于調(diào)整初級定子1和次級定子5配合端面之間的間隙。轉(zhuǎn)軸2與初級定子1、次級定子5、蓋板8接觸的位置安裝有動密封件21，用于轉(zhuǎn)軸 2的動密封。初級定子1和次級定子5配合端面之間安裝有動密封件21，用于該端面的動 密封。所述的軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的工作過程為當?shù)诙涂?5通入高壓油液，第一油孔14接通低壓回油，當工作油腔A22和工作 油腔B23中的油液的壓力差達到一定數(shù)值，次級動葉片6帶動與其固定連接的轉(zhuǎn)軸2相對 于次級定子5轉(zhuǎn)動，工作油腔C24和工作油腔D25中的壓力差達到一定數(shù)值，初級動葉片4 帶動與其固定連接的次級定子5相對于初級定子1，按照與轉(zhuǎn)軸2相同的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動。當?shù)谝?油孔14通入高壓油液，第二油孔15接通低壓回油，工作過程相同，次級定子5和轉(zhuǎn)軸2的 轉(zhuǎn)向相反。轉(zhuǎn)軸2相對于初級定子1的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和輸出力矩為設(shè)次級定子5相對與初級定子1的旋轉(zhuǎn)角度為a i，則0° < a < 360° ；轉(zhuǎn)軸2 相對于次級定子5的旋轉(zhuǎn)角度為a 2，則0° < a 2 < 360° ；初級擺動馬達排量為；次級 擺動馬達排量為q2 ；次級定子5相對與初級定子1的轉(zhuǎn)速為；轉(zhuǎn)軸2相對于次級定子5 的轉(zhuǎn)速為；第一油孔14的壓力為Pl ；第二油孔15的壓力為p2 ；第三油孔16的壓力為 Pk ；轉(zhuǎn)軸2輸出力矩為T ；串聯(lián)的兩級擺動馬達的連續(xù)流量為Q ；由第三油孔16連通的密閉 油腔的工作容積為Vk (不包含第三油孔16的容積)。由于兩級擺動馬達旋轉(zhuǎn)方向一致，轉(zhuǎn)軸2相對于初級定子1的轉(zhuǎn)角為 a = a a 2(1) 其中0° < a < 720° ； 轉(zhuǎn)軸2相對于初級定子1的轉(zhuǎn)速為
Q + Q Q ----=— 0) = 0)}+0)2 + ^ = ^ (2)軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的排量q滿足
———i----(3)
q 仏 <h由于兩級擺動馬達串聯(lián)，根據(jù)流量的連續(xù)性，兩級擺動馬達轉(zhuǎn)角的關(guān)系滿足a iqi = a 2q2(4)轉(zhuǎn)軸2的輸出力矩為T = (pk-p2) q2 = (prpk)(5)
其中A 一 “，因此
H\ 十 H2
T = (pl-p2)-^ = (pi-p2)q
如果兩級擺動馬達的排量相同，即= q2 = q0,由于串聯(lián)關(guān)系其轉(zhuǎn)角必定相同，當 兩級擺動馬達具有相同的、由機械結(jié)構(gòu)所限定的最大轉(zhuǎn)角maX(ai) =max(a2) = a Q時， 并且兩級擺動馬達能夠同時達到該最大值，則必須使充滿油液的工作容積為Vk= a0q0, 則此時轉(zhuǎn)軸2相對于初級定子1的轉(zhuǎn)角最大值為2 a ^，軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的 排量由式⑶和1 = q2 = q?？傻胵 =qo/2(7)由此可得，當本發(fā)明所述的軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達的初級和次級排量為 qi = q2 = q0時，轉(zhuǎn)軸2相對于初級定子1的轉(zhuǎn)角最大值達到2 a。。
權(quán)利要求
一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于包括初級定子、初級靜葉片、初級動葉片、次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板；次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板構(gòu)成次級擺動馬達，次級動葉片和次級靜葉片的截面為圓環(huán)形的一部分，次級定子中間設(shè)有貫通的孔C和不貫通的孔D，轉(zhuǎn)軸安裝在次級定子的孔C中，次級動葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔D之間，并且與轉(zhuǎn)軸固定連接，次級靜葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔D之間，并且與次級定子固定連接；蓋板與次級定子固定連接；轉(zhuǎn)軸、次級定子和蓋板將轉(zhuǎn)軸和孔D之間的空間圍成密封腔，次級動葉片、次級靜葉片將該密封腔分割為工作油腔A和工作油腔B；初級定子、初級靜葉片、初級動葉片和次級擺動馬達構(gòu)成初級擺動馬達，次級擺動馬達作為初級擺動馬達的轉(zhuǎn)子，初級靜葉片、初級動葉片的截面為圓環(huán)形的一部分，初級定子設(shè)有貫通的孔A和不貫通的孔B，轉(zhuǎn)軸安裝在初級定子的孔A中，初級動葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔B之間，并且與次級定子固定連接，初級靜葉片位于轉(zhuǎn)軸和孔B之間，并且與初級定子固定連接；初級定子、轉(zhuǎn)軸和次級定子將轉(zhuǎn)軸和孔B之間的空間圍成密封腔，初級靜葉片、初級動葉片將該密封腔分割為工作油腔C和工作油腔D；所述的次級動葉片能夠帶動轉(zhuǎn)軸在孔D中旋轉(zhuǎn)，初級動葉片能夠帶動次級定子在孔B中旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于轉(zhuǎn)軸中 設(shè)有“n”形孔，第一油孔將初級定子外油路與工作油腔D連通，第二油孔將“n”形孔的一端 與初級定子外油路連通，“n”形孔的另一端與工作油腔A連通，次級定子中設(shè)有第三油孔， 工作油腔C和工作油腔B通過第三油孔相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于初級定 子和蓋板上分別安裝有兩個軸承，用于支撐轉(zhuǎn)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于轉(zhuǎn)軸在 蓋板的一端，設(shè)置凸肩用于轉(zhuǎn)軸的軸向定位，轉(zhuǎn)軸在初級定子的一端，設(shè)置鎖緊螺母用于初 級定子和次級擺動馬達的軸向緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于初級定 子與次級定子連接的位置裝有軸承，次級定子安裝于軸承的內(nèi)孔，用于支撐次級定子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于次級定 子上有調(diào)整墊片，調(diào)整墊片用于調(diào)整初級定子和次級定子配合端面之間的間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，其特征在于轉(zhuǎn)軸與 初級定子、次級定子、蓋板接觸的位置安裝有動密封件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸向串聯(lián)式超全周擺動液壓馬達，包括初級定子、初級靜葉片、初級動葉片、次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板；次級定子、次級靜葉片、次級動葉片、轉(zhuǎn)軸和蓋板構(gòu)成次級擺動馬達，初級定子、初級靜葉片、初級動葉片和次級擺動馬達構(gòu)成初級擺動馬達。本發(fā)明中兩級擺動馬達軸向布置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊有利于減小轉(zhuǎn)動慣量，液壓回路串聯(lián)，配油簡潔，實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)角的疊加，解決傳統(tǒng)擺動液壓馬達轉(zhuǎn)角小于360度的限制，適用于要求轉(zhuǎn)角一周以上兩周以下的直接驅(qū)動液壓伺服動力機構(gòu)。
文檔編號F15B15/20GK101858369SQ201010152299
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者方守龍, 楊國有, 王亮, 胡永楊, 胡翔宇 申請人:北京航空航天大學(xué)