渐开线少齿差液压马达的研究

　　0 前言

　　液压马达是液压系统的执行元件。有高速小扭矩马达和低速大扭矩马达两种类型。在低速重载情况下,使用低速大扭矩马达,在结构的紧凑性和质量减轻等方面,要比高速小扭矩马达加齿轮减速器优越得多。因而各种低速大扭矩马达广泛应用与工程机械、船舶、冶金和采矿设备、起重机械等方面。常用的低速大扭矩马达为径向柱塞式内曲线马达。作者根据少齿差传动原理和内齿轮马达工作原理,设计了一种新型液压马达)))少齿差液压马达。本文介绍它的工作原理以及有关理论研究情况。

　　1 少齿差马达结构原理及排量

　　1.1 内齿轮马达工作原理

　　内齿轮马达的结构原理如图1所示,主要由内齿轮1、外齿轮2和月牙盘3及配流盘(图中虚线)组成。外齿轮、内齿轮、配流盘及端盖(图中未画出)构成密封容积,月牙盘将高、低压腔隔离开来。当配流盘P口接入高压油时,分析知液压力F=pHB(Ra-Rc)产生的力矩T =pHB2(R2a- R2C)使内、外齿轮沿图示(顺时针)方向转动。其中pH为进液腔压力,B为齿宽,Ra为齿顶圆半径,RC为啮合点C处半径。第II向限齿轮逐渐脱离啮合,密封容积不变大,高压液不断进入同时,第III向限的轮齿不断进入啮合,密封容积变小,低压油不断排出。这样外齿轮马达连续转动,以驱动负载,这就是内齿轮马达的工作原理。

　　1.2 少齿差马达的工作原理

　　在内齿轮马达中,设想固定内齿圈,解除外齿轮轴的固定约束,适当增大内齿轮和外齿轮齿数并控制其齿数之差,减小月牙盘的厚度并配置相应的配流和输出机构,则构成少齿差齿轮马达,结构原理如图2所示,在图2中当向进液腔供入高压液时,作用在圆周上的径向液压力F指向外齿轮的几何中心O2,由于O2和内齿轮几何中心O1之间偏心矩O1O2=e,F与e联合作用产生扭矩,使外齿轮与内齿轮产生相对运动。O2绕O1公转的同时,外齿轮绕自传。这样通过万向铰等机构将扭矩传输到负载。在外齿轮公转与自转过程中,高压腔齿轮总是逐渐脱离啮合,密封容积不断变大,高压液不断进入;在回液腔轮齿逐渐退出啮合,密封容积不断变小,将低压液排出。

　　1.3 几何排量

　　则少齿差液压齿轮马达的几何排量qM为:

　　式中 B-齿轮的宽度

　　m-齿轮的模数

　　Z1-内齿圈齿数

　　Z2-外齿轮齿数

　　1.4 输出转矩

　　在少齿差马达中,齿轮同低压腔所接触的区段(其夹角为U3~U4)受压力pT作用,同高压腔相接触的区段(其夹角为U1~U2)受压力pH的作用,从高压到低压过渡段分为上下两段(其夹角分别为U2~U3、U4~U1)所受压力是变化的(由pT升到pH或由pH降到pT),其压力分布如图3所示。