圆柱多齿轮式液压马达的参数化设计

　　齿轮液压马达因具有结构简单、体积小、质量轻、使用维护方便、工作可靠、价格低廉、转速和流量调节范围大,且对油液污染不敏感等优点,从而广泛应用于各种矿山机械和工程机械中^[1~4].但是,普通齿轮液压马达存在以下几个方面主要缺点:径向液压力不平衡,轴承磨损严重;输出转矩和旋转角速度脉动大;启动转矩小,低速稳定性差等^[5~8],故使用范围受到了相对限制.圆柱多齿轮式液压马达克服了上述问题,其除具有普通齿轮液压马达的优点外,还具有结构紧凑、单位体积排量与输出转矩大、流量均匀性好、静态径向液压力平衡等优点,因此具有很强的产品竞争能力.本文在简要分析圆柱多齿轮式液压马达结构和工作原理的基础上,推导了该类型液压马达的主要性能指标的计算公式,并完成了组成该类液压马达的核心部分-圆柱多齿轮机构的参数化设计,为其系列化设计与应用提供了理论依据.

　　1 圆柱多齿轮式液压马达的结构与工作原理

　　圆柱多齿轮式液压马达包括外啮合多齿轮式液压马达和平衡式多齿轮液压马达,外啮合多齿轮液压马达的核心机构为一定轴圆柱外齿轮机构,密封相对比较简单;平衡式多齿轮液压马达的核心机构为若干个圆柱外齿轮再加上1个圆柱内齿轮组成的行星齿轮机构,其中,中心轮和行星轮构成外啮合齿轮液压马达的核心机构,而行星轮又与内齿圈构成内啮合齿轮液压马达的核心机构.故在相同的条件下,平衡式多齿轮液压马达的排量比外啮合多齿轮式液压马达的排量大.但是,该类液压马达由于结构比较复杂,其密封相对复杂,要求加工精度也很高,故该类液压马达的成本要比外啮合多齿轮式液压马达的成本高.在具体的应用过程中,应综合考虑上述因素.

　　1.1 外啮合多齿轮式液压马达的工作原理

　　外啮合多齿轮式液压马达的结构如图1所示,该马达主要由中心齿轮A,空转齿轮B、马达壳体C及前后端盖等组成.其中齿轮A为转矩输出构件,齿轮B的数目k≥2,且呈对称布置.齿轮A,B及马达壳体C构成了该马达的核心机构.

　　该类型马达共有k对高、低压腔进行配油.其中,P腔为高压油腔,T腔为低压油腔.当压力油注入到该马达的高压油腔时,各齿轮在压力油的持续作用下,液压马达各齿轮沿如图1所示方向连续地旋转,带动连接在转矩输出齿轮A上的轴旋转.

　　1.2 平衡式多齿轮液压马达的工作原理

　　平衡式多齿轮液压马达的结构如图2所示,该马达主要由中心轮A,行星轮B,内齿轮C,密封块D以及前后端盖等组成.其中,中心齿轮A为转矩输出构件,与转矩输出轴连接在一起.P腔为高压油腔,T腔为低压油腔.密封块起密封和隔离高、低压油腔的作用.