一种静力平衡式高水基液压马达及工作方法

技术特征：
1.一种静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：包括马达外壳，马达外壳中设有曲轴(12)，曲轴(12)中间部分为偏心端，曲轴(12)的偏心端上通过轴承滚子b(16)设有五星轮(17)，所述的五星轮(17)的外缘为正五边形结构，五星轮(17)的五条边上在马达外壳中分别设有柱塞腔，每个柱塞腔内分别设有一组弹簧柱塞，弹簧柱塞被压紧在五星轮(17)上，曲轴(12)偏心端左右安装有圆锥滚子轴承(15)，五星轮(17)与两侧圆锥滚子轴承(15)之间分别设有轴承挡圈c(18)，圆锥滚子轴承(15)的内圈套在曲轴(12)上，并由轴承挡圈a(13)固定限位，圆锥滚子轴承(15)的外圈通过轴承挡圈a(14)固定在马达外壳上并进行限位；曲轴(12)位于两个圆锥滚子轴承(15)的前后两侧分别设有回液配流机构和进液配流机构，曲轴(12)前端伸出马达外壳、后端被封闭在马达外壳内；进液配流机构包括设置在曲轴(12)后端，通过传力用的平键a(11)与曲轴(12)连接的进液端偏心轮(10)，沿进液端偏心轮(10)外圆通过进液端轴承滚子(9)安装有进液端配流五星轮(8)，进液端配流五星轮(8)的外缘为五边形结构，每边上在马达外壳上均对应设有配流阀安装腔室，每个配流阀安装腔室内安装有一组进液端配流阀(6)；回液配流机构包括设置在曲轴(12)前端，通过传力用的平键b(21)安装有回液端偏心轮(20)，回液端偏心轮(20)外侧通过回液端轴承滚子(22)安装有回液端配流五星轮(19)，回液端配流五星轮(19)的五条边在马达外壳上均对应设有配流阀安装腔室，每个配流阀安装腔室内安装有一组回液端配流阀(23)；所述进液端配流阀(6)与回液端配流阀(23)结构相同，均包含上下两个互相之间可以沟通或封闭的腔体，马达外壳中每个柱塞腔均分别设有流道分别与进液端配流阀(6)的下腔体以及回液端配流阀(23)的上腔体连接，进液端配流阀(6)的上腔体在马达外壳中开有与泵出口连接的流道，回液端配流阀(23)的下腔体在马达外壳中开有与油箱连接的流道；其中五组弹簧柱塞的位置分别与五组进液端配流阀(6)、回液端配流阀(23)位置对应且匹配；当一组进液端配流阀(6)连接的沿进液端偏心轮(10)位于最高位时，曲轴(12)中的偏心端与该进液端配流阀(6)的沿进液端偏心轮(10)同步位于最高位置，而对应的回液端配流阀(23)连接的回液端偏心轮(20)则处于最低位置，进液端偏心轮(10)与回液端偏心轮(20)之间差180
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。2.根据权利要求1所述静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：马达外壳包括前后两侧平行设置的壳体前端盖(24)以及包括匹配的壳体后端盖(7)，壳体前端盖(24)与壳体后端盖(7)之间设有壳体(5)，弹簧柱塞进液端配流阀(6)与回液端配流阀(23)均设置在壳体(5)中。3.根据权利要求1所述静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：弹簧柱塞包括柱塞套(2)和与之相匹配的弹簧导向(1)，弹簧导向(1)顶部在壳体(5)上设置并压住弹簧导向(1)的柱塞端盖(3)，弹簧导向(1)与柱塞套(2)之间设有回程弹簧(4)，弹簧导向(1)通过回程弹簧(4)将柱塞套(2)底部)压紧在五星轮(17)上，同时弹簧导向(1)同样被回程弹簧(4)压紧在柱塞端盖(3)内，且回程弹簧(4)的压缩行程保证当五星轮(17)随着曲轴(12)旋转始终保持柱塞套(2)在柱塞腔的安装位置中上下移动，柱塞套(2)底部通过柱塞端盖(3)安装有相互挤压的弹簧导向(1)和回程弹簧(4)，柱塞套(2)被回程弹簧(4)压紧在五星轮(17)上，五星轮(17)在曲轴(12)上旋转时依次挤压、松开柱塞套(2)内的回程弹簧(4)，从而使柱塞套(2)上下移动，在开闭进液端配流阀(6)与回液端配流阀(23)实现流道的状态下切换。
4.根据权利要求1所述静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：进液端配流阀(6)和回液端配流阀(23)结构相同，均包括内部设有通孔的阀套(605)，阀座(604)顶部通过螺纹连接有在插装阀体(601)，阀套(605)底部通过螺纹连接有密封螺堵(607)，阀套(605)内通孔中间部分设有阀座(604)，阀座(604)将阀套(605)内空间分为上腔和下腔；上腔和下腔的两侧分别设有通孔；上腔中设有与阀座(604)匹配的阀芯(602)，阀芯(602)与插装阀体(601)之间设有复位弹簧a(603)；密封螺堵(607)和阀座(604)中间设有导向孔，下腔中设有穿过密封螺堵(607)和阀座(604)开孔的平动顶杆(606)，平动顶杆(606)底部设置在进液端配流五星轮(8)或者回液端配流五星轮(19)上，平动顶杆(606)底部设有抵住密封螺堵(607)的复位弹簧b(608)，平动顶杆(606)根据连接的进液端偏心轮(10)或回液端偏心轮(20)的转动从而实现顶起或者在复位弹簧b(608)的作用下下降，当升起时上下腔体导通，当下降后上下两个腔体封闭。5.根据权利要求4所述静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：平动顶杆(606)为变径结构，平动顶杆(606)的上半部分穿过下阀座固定螺堵与阀座为细杆部分，细杆部分与下空腔内壁之间留有间隙，平动顶杆的下半部分为在密封螺堵内的部分，下半部分为完全充满密封螺堵开孔的粗杆部分。6.根据权利要求1所述静力平衡式高水基液压马达，其特征在于：进液端偏心轮(10)与回液端偏心轮(20)相差180
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相位安装，从而使进液配流阀(6)打开时，回液配流阀(23)关闭，乳化液通过进液配流阀(6)上腔进入下腔，并通过马达壳体的流道进入柱塞腔，产生压力推动柱塞套(2)沿着偏心轮中心产生径向力，偏心距为力臂，产生扭矩，产生扭矩；进液配流阀(6)关闭时，回液配流阀(23)打开，乳化液通过柱塞腔进入回液配流阀(23)上腔，并进入下腔，回到油箱，实现马达的进排液过程。7.一种权利要求1所述静力平衡式高水基液压马达的工作方法，其特征在于步骤为：通过流道向进液端配流五星轮(8)上的五组进液端配流阀(6)的上腔注入高压基液，此时由于进液端偏心轮(10)的结构，部分进液端配流阀(6)的平行顶杆(606)顶起阀芯(602)从而使上下腔导通的开启状态，部分进液端配流阀(6)的平行顶杆(606)处于低位，阀芯(602)封闭上下腔，处于关闭状态；高压基液通过开启状态的进液端配流阀(6)流向对应的弹簧柱塞，弹簧柱塞在高压基液的作用下处于进油过程并产生扭矩，通过五星轮(17)推动曲轴(12)转动，并驱动进液端偏心轮(10)和回液端偏心轮(20)产生偏心距并跟随转动，使对应开启进液端配流阀(6)的回液端配流阀(23)中的平行顶杆(606)顶住阀芯(602)从低位上升，从关闭状态向开启状态转变，开启的进液端配流阀(6)转而向关闭状态转变；当一组进液端配流阀(6)完成关闭同时对应位置的回液端配流阀(23)完成开启，回液端配流阀(23)将流道中的高压基液排入油箱，完成一次弹簧柱塞的做功；五组弹簧柱塞依次在高压基液的推动下使曲轴(12)持续运转，从而使对应的五组进液端配流阀(6)和回液端配流阀(23)依次顺序转换开闭状态，使马达实现持续的工作。8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：马达工作时需保证总有三组相邻的进液端配流阀(6)处于开启状态，两组相邻的进液端配流阀(6)处于关闭状态。

技术总结
本发明公开了一种静力平衡式高水基液压马达及工作方法，属于马达配流应用的领域。包括弹簧柱塞与五星轮，以及与五星轮匹配的多个配流阀与进出两组配流五星轮，以及轴承滚子、偏心轮。工作时，部分进液配流阀开启，相对应的回液配流阀关闭，柱塞进液产生扭矩后，曲轴旋转，带动偏心轮转动，在轴承滚子的作用下，将曲轴转动转化为五星轮的平动，推动配流阀顶杆上下运动，实现进回液配流阀启闭，从而实现配流。其密封性好，容积效率高；结构紧凑，可提高马达功重比；五星轮配流代替曲轴配流，将曲轴转动转化为五星轮的平动，推动平动顶杆，减少了顶杆带来的的液压冲击，减少摩擦距离，解决顶杆自旋卡死问题。自旋卡死问题。自旋卡死问题。


技术研发人员：赵继云 于鸣泉 满家祥 王云飞 张鹤 李冉 王浩
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2022/11/11