三从动轮并联齿轮马达的理论研究

　　1　引言

　　齿轮马达具有结构简单、体积小、重量轻、转动惯量小、制造容易、价格低廉、抗污染能力强等突出优点,因而得到了广泛的应用。但传统的只有1对齿轮结构型式的渐开线外啮合齿轮马达,存在着输出转速和转矩脉动率大和起动转矩小等缺点。从增加输出转矩的角度出发,可采用由3个或多于3个齿轮构成的多齿轮马达[1]。但这样的多齿轮马达只是增加了输出转矩,并未考虑如何改善齿轮马达的性能,致使该类型马达未得到推广使用。近期出现的具有4个外齿轮和1个内齿轮的平衡式复合齿轮马达,虽具有输出转矩大、输出转速和转矩的脉动率小、径向力平衡等突出优点,但该种马达的结构复杂、制造精度要求高、制造难度大、制造成本高,也不利于推广使用。具有3个空转齿轮和1个转矩输出齿轮结构的三从动轮并联齿轮马达,保留了齿轮马达的基本结构,本文对该种马达的性能作深入的分析、研究,以期引起业内人士的关注,利于其推广使用。

　　2　结构原理

　　该种马达的结构原理如图1所示,主要由中心齿轮(转矩输出齿轮)、3个对称布置的空转齿轮、壳体、前盖、后盖及配流盘等组成。转矩输出齿轮和3个空转齿轮分别构成3个外啮合齿轮马达(子马达);在壳体内3个子马达的进、出油口是分开的,而在端盖上开有3对进油孔和出油孔,通过配流盘分别相连后,汇集成总的进油口和排油口同外界相通。当从进油口输入压力油时,在各齿轮齿面上作用有不平衡液压力(作用方式同于普通齿轮马达),进而对转矩输出齿轮的回转中心产生驱动力矩,推动齿轮按图1所示方向旋转。随着齿轮的旋转,液压油被从高压侧带向低压侧,再通过排油口排出。马达的输出转矩应是3个齿轮所产生的液压力矩的叠加;输出转速同于转矩输出齿轮的转速。由于3个空转齿轮和转矩输出齿轮分别构成的3个子马达相互独立,进油口和出油口并联,并共用1个轴向外输出转速和转矩,故称之为并联齿轮马达。该种马达同普通齿轮马达的结构十分相似,保留了普通齿轮马达结构简单、制作容易,价格低廉的优点,便于设计、制造、安装和使用。

　　3　性能分析

　　研究齿数和齿轮参数相同,重叠系数大于1的标准渐开线齿轮马达。

　　3.1　功率密度

　　因该马达基本结构同三从动轮式复合齿轮泵相同,其功率密度也应相同,即在同样输出转矩和功率下,马达的外形尺寸约减少一半,功率密度约提高1倍[3]。

　　3.2　液压径向力

　　普通齿轮马达存在着较严重的径向力不平衡问题,加剧了齿轮轴和轴承的磨损,缩短了工作寿命,也降低了工作可靠性。该马达的进油口和出油口是对称布置在中心齿轮的周边(见图1),各齿轮承受的液压径向力不同,现分别进行分析。