[发明专利]新型非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达

说明书

技术领域

本发明涉及机械工业基础零部件领域的基础液压元件：低速大扭矩液压马达，属于机械领域。

背景技术

目前，我国及世界上的机械设备大量采用液压系统。尤其是在工程机械、石油机械、塑料机械、机床设备、船舶机械、国防工业等领域应用最为广泛。非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达作为液压系统的主要执行元件被许多主机采用。

传统的非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达工作原理如下：

图一示出了传统的非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达的基本结构，它是由前机体1、四方齿轮2、三角齿轮3、后机体4、高压油流道5、集流环6、低压油流道7、分流环8、螺栓9、行星轮10、轴11、圆柱销35、低压油配流孔12、密闭工作腔13、高压油配流孔14等组成。高压油液经高压油流入非圆齿轮低速大扭矩液压马达，其油液经集流环6和分流环8以及位于后机体4上的流道5、高压配油孔14输入液压马达的密闭工作腔13内。当我们改变集流环6和分流环8的进油和排油方向，非圆齿轮液压马达的轴11即产生顺时针或逆时针旋转。

图二示出了该液压马达内设有7个密闭工作腔13，密闭工作腔13是由非圆齿轮行星轮系即三角齿轮3、四方齿轮2和7个行星齿轮10相互啮合的齿形曲线以及前机体1和后机体4的两个工作端面包围而成。密闭工作腔13内的压力油推动三角齿轮3旋转，当三角齿轮3旋转时，又推动行星齿轮10产生自转和公转。此时，三角齿轮3、四方齿轮2及行星齿轮10组成的密闭工作腔13内的密闭容积也在不断的发生变化，供油时密闭工作腔13的容积逐渐增大，排油时工作腔13的密闭工作腔的容积则逐渐减少，挤压出的油液经低压配流孔12、低压流道配油流道7、集流环6、分流环8流向回油管路，实现了吸油和排油的功能。随着三角齿轮3及输出轴11不间断的旋转，非圆齿轮液压马达也就不断的循环往复的输出扭矩了。

后机体上有四个高压配油孔14和四个低压配油孔12分别与集流环6和分流环8相通，当行星齿轮10公转时，行星齿轮10顺序封闭或接通高压配油孔14及低压配油孔12，构成了各自封闭的高、低压油液的运行路径。

压力油流量的大小与输出轴的转速成正比，控制压力油流量的大小，就能实现输出轴11转速的无级变速。工作压力油压力的大小以及非圆马达排量的大小与主轴11输出扭矩成正比。马达工作系统的回油背压大于0.2Mpa即可正常工作。

上述传统的非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达虽然具有许多优点，但当压力升高至中高压范围内时，易产生液压马达的咬死造成的早期损坏问题。其产生原因是：当非圆齿轮轮系中的三角齿轮3和行星齿轮10在工作过程中受到来自高压配流孔14中油液的强大液动力的不平衡扰动，不可避免的产生沿其自身轴线方向的摆动或串动，从而将三角齿轮3或行星齿轮10压向前机体1的工作端面(图1示出了这种三角齿轮3和行星齿轮10被压向前机体1的工作端面时产生的前机体1工作端面上无间隙的状态)，由于该推动力很大，会使三角齿轮3、行星齿轮10与前机体1的工作端面的配合间隙迅速减少并最终消失。由于摩擦力的作用，此间隙内在极短的时间里就可以产生高温、高压，造成前机体1工作端面上的油膜26迅速烧损，产生前机体1的工作端面与三角齿轮3和行星齿轮10的工作端面咬合、发生积瘤、刮伤的现象，这种现象的不断扩大将会使前机体1处的间隙被积瘤堵塞，且积瘤将会在极短的时间不断黏合扩大并最终还会导致后机体4工作断面处的间隙发生同样的问题，于是马达的容积效率急剧下降，压力不稳定，最终三角齿轮3和行星齿轮10的工作端面与前机体1和后机体4的工作端面相互咬合，抱轴咬死，使液压马达早期损坏、性能丧失，不能正常工作。

这种传统的非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达还存在配流装置即集流环和分流环体积太大，导致马达重量较重、无法满足用户要求的问题。由于传统的非圆齿轮液压马达的前机体和后机体上密布着各类不同用途的孔，图二示出了这些孔的位置紧凑又不可随意改变，所以，可用来减少非圆齿轮液压马达重量的部分很少。虽经多次改良但仍没有突破，设计结构一直没有质的突变。

非圆齿轮行星轮系低速大扭矩液压马达急需寻求更好的技术方案解决上述2个问题带来的困扰，用以提高产品的竞争优势。目前的解决方法是进一步提高零件加工精度，这就需要寻求四轴四联动的制齿设备(国内尚无此类机床)以及能进一步稳定提高零件硬度的热处理方法，但此类方案会使产品成本不断提高，竞争能力不断降低。为此，寻找简单易行的解决方法已成为科研与生产迫在眉睫的课题。

发明内容