曲轴连杆式低速大扭矩液压马达无级变量机构 【技术领域】
本发明涉及的是一种无级变量机构，具体地说，是一种曲轴连杆式低速大扭矩液压马达无级变量机构。属于机械工程技术领域。
背景技术
目前，曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的变量机构分为两种，一种是两级变排量机构，缺点是只能在两级排量之间转换，冲击大，应用范围有限；另一种是在两级变排量调节机构的基础上增加液压回路，根据负载压力的变化瞬时改变液压马达的排量，实现液压马达输出功率的恒功率调节，缺点是要增加液压回路和传感器，部件、环节多，只是依据负载压力进行液压马达输出功率的有限调节，而不能根据需要无级改变液压马达的排量，使得一台液压马达的实际应用范围受到限制。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN1322900Y，公开日为2001年11月21日，该发明名称为：一种自动变量的曲轴连杆式径向柱塞泵，该专利上泵的曲柄呈一盘簧状，在传动过程中曲柄随负载压力的大小自动弹性扩散或收缩，用它无须改变原动机的设定输出就能实现自动无级变量及液压系统的自动无级变速，且结构简单、成本低、制造容易。此专利同样是基于泵的恒功率输出，随压力信号的变化改变泵的输出流量，而且该专利无法直接应用在液压马达上。在进一步的文献检索中，尚未发现与本发明主题“曲轴连杆式低速大扭矩液压马达无级变量机构”相同或者类似的报道。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种曲轴连杆式低速大扭矩液压马达无级变量机构，使其可以根据外来压力信号(或与该压力信号相对应的电信号)地变化来改变液压马达的偏心距，进而改变液压马达的排量，实现液压马达的无级变量，并通过位置机械负反馈，使变量机构在压力波动的情况下也能稳定工作。本发明结构简单，控制精度高。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：偏心轴、滑阀腔、偏心套、阀套、阀套复位弹簧、阀芯、螺母，其中阀套、阀套复位弹簧、阀芯、螺母组成液压伺服控制装置，在偏心轴上设有滑阀腔、两条流道、一条泄漏油道，所述的两条流道，其中第一流道与液压马达的进油口相通，第一流道通过液压伺服控制装置分别与偏心轴上的大变量活塞腔、小变量活塞腔相连，第二流道与液压马达的输出控制压力油的装置相通，第二流道与滑阀腔的封闭端相连，所述的泄漏油道与液压马达的本体腔相通，在滑阀腔内设有阀套、阀套复位弹簧，在阀套的开口端设有阀套复位弹簧，在阀套内设有阀芯，阀芯通过螺母和阀芯上外伸的轴的台阶与偏心套联接，滑阀腔的开口端通过阀套复位弹簧与阀套的开口端联接。
所述的滑阀腔的腔体内侧的中间部位设有五道环形的油槽，滑阀腔有两端，其中一端封闭，该端与第二流道相连，另一端设有开口，该开口通过阀芯的轴。
所述的五道油槽，在阀套的有效行程内，始终与阀套上的五对圆孔一一对应，第一油槽、第二油槽与泄漏油道连接，对应本体腔内的泻油压力为p0，第三油槽与第一流道连接，对应进油压力为ps，第四油槽与小变量活塞腔相通，第五油槽与大变量活塞腔相通。
所述的阀套有两端，其中一端封闭，另一端设有开口，阀芯的轴从此开口伸出， 阀套上另设有五对圆孔，在阀套的有效行程内，第一对圆孔和第一油槽始终接通，第二对圆孔和第二油槽始终接通，第三对圆孔和第三油槽始终接通，第四对圆孔和第四油槽始终接通，第五对圆孔和第五油槽始终接通。
所述的阀芯上设有三处轴肩，阀芯的轴分为三段，该三处轴肩通过其中两段阀芯的轴连接，另外一段阀芯的轴为悬臂状态，该段阀芯的轴上设有螺纹，阀芯的中间设有一个通孔，使部分泄漏油由此通到本体腔。
在来自于封闭端外侧控制油压力的作用下，阀套在滑阀腔内可以轴向运动。阀芯可以沿着阀套轴向运动，阀套复位弹簧作用在阀套的开口端，使阀套处于一个极限位置。
大变量活塞所在的活塞腔通回油，大变量活塞完全缩进其所在的活塞腔，小变量活塞所在的活塞腔通液压马达的进油，在进油压力ps和小变量活塞弹簧的作用下使偏心套的偏心距最大，液压马达处于最大排量。滑阀腔、阀套、阀芯形成五个油腔，第一油腔连通第二流道，引入控制压力油pc，第二油腔为阀套、阀芯之间形成的死腔，里面积存的油液可以通过阀芯的中间通孔流入本体腔，不会有困油，第三油腔使小变量活塞腔接通压力为ps的液压马达进油或向压力为p0的本体腔泻油，第四油腔使大变量活塞腔接通压力为ps的液压马达进油或向压力为p0的本体腔泻油，第五油腔内有阀套复位弹簧，积存的油液可以通过阀芯上外伸阀芯轴与滑阀腔开口的配合间隙流入本体腔。
本发明无级变量的第1种情况：
当偏心套处于最大偏心位置，液压马达的排量最大，如果要减小排量，通过第二流道提高进入第一油腔的控制油压力pc，阀套在控制压力油的作用下克服阀套复位弹簧下移，阀套复位弹簧受挤压，直到弹簧力和作用在阀套上的压力平衡，阀套停在一个新的平衡位置。由于摩擦力很小，阀芯的运动独立于阀套，阀套下移使得第四油腔接通第三对圆孔，也就连通了第三油槽，压力为ps的液压马达进油通过第三油槽、第三对圆孔、第四油腔、第五对圆孔、第五油槽进入大变量活塞腔，大变量活塞下移，推动偏心套下移，偏心距减小，偏心套带动阀芯同时下移，当偏心套带动阀芯下移到阀套所在的新的平衡位置时，油路关闭，曲轴连杆式液压马达就工作在新的平衡位置。在大变量活塞腔接通压力为ps的液压马达进油时，小变量活塞腔通过第四油槽、第四对圆孔、第三油腔、第一对圆孔、第一油槽向压力为p0的本体腔泻油，这2个油路同时打开和关闭。由于控制压力pc可以连续设定，所以可以实现连续改变曲轴连杆式液压马达的偏心距，即使现了无级变量。
本发明无级变量的第2种情况：
当偏心套处于1个中间偏心位置时，如果要增大液压马达的排量，则通过第二流道减小进入第一油腔的控制油压力pc，阀套在阀套复位弹簧的作用下上移，弹簧力减小，直到弹簧力和作用在阀套上的压力平衡，阀套停在一个新的平衡位置。阀套上移使得第三油腔接通第三对圆孔，也就连通了第三油槽，压力为ps的液压马达进油通过第三油槽、第三对圆孔、第三油腔、第四对圆孔、第四油槽进入小变量活塞腔，小变量活塞上移，推动偏心套上移，偏心距增大，偏心套带动固联的阀芯同时上移，当偏心套带动阀芯上移到阀套所在的新的平衡位置时，油路关闭，曲轴连杆式液压马达就工作在新的平衡位置。在小变量活塞腔接通压力为ps的液压马达进油时，大变量活塞腔通过第五油槽、第五对圆孔、第四油腔、第二对圆孔、第二油槽向压力为p0的本体腔泻油，这2个油路同时打开和关闭。
当控制压力pc为0时，曲轴连杆式液压马达处于最大排量，当阀套复位弹簧处于最大压缩量时，曲轴连杆式液压马达处于最小排量，理论上曲轴连杆式液压马达偏心套的偏心距可以减少到0。
本发明抗冲击的第1种情况：
当液压伺服控制装置处于1个稳定的工作位置时，油路是锁死的。如果此时液压马达受到的压力冲击是使偏心距减小，或者是大、小变量活塞腔泄漏使偏心距减小，则偏心套下移，由于机械固联的关系，阀芯也下移，这就给了液压伺服控制装置1个机械反馈信号。阀芯相对阀套下移形成的油路如同前面液压马达无级变量第2种情况，小变量活塞腔通压力为ps的液压马达进油，小变量活塞推动偏心套上移，阀芯上移，直到油路重新锁死，液压马达回到稳定工作状态。
本发明抗冲击的第2种情况：
如果此时液压马达受到的压力冲击是使偏心距增大，则偏心套上移，由于机械固联的关系，阀芯也上移，这就给了液压伺服控制装置1个机械反馈信号。阀芯相对阀套上移形成的油路如同前面液压马达无级变量第1种情况，大变量活塞腔通压力为ps的液压马达进油，大变量活塞推动偏心套下移，阀芯下移，直到油路重新锁死，液压马达回到稳定工作状态。
本发明的有益效果是：只增加阀套、阀芯、阀套复位弹簧、螺母四个零件，偏心轴和偏心套稍加改动，结构简单，加工容易，成本低。阀芯与偏心套相联，使偏心套受到压力扰动后的信号通过机械方式反馈到液压伺服控制装置，通过液压调节使偏心套迅速稳定，抗干扰能力强，可靠性好。通过外控压力信号的连续变化或与该压力信号相对应的电信号即可实现连续改变曲轴连杆式低速大扭矩液压马达排量的无级变量调节，外控压力油通过轴套压缩弹簧，即可实现无级变量的精确定位，和曲轴连杆式低速大扭矩液压马达的工况无关。
【附图说明】
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的液压伺服控制装置结构示意图
【具体实施方式】
如图1、图2所示，本发明包括：偏心轴1、滑阀腔2、偏心套3、阀套4、阀套复位弹簧5、阀芯6、螺母7，其中阀套4、阀套复位弹簧5、阀芯6、螺母7组成液压伺服控制装置，在偏心轴1上设有滑阀腔2、两条流道9和12、一条泄漏油道8，其中第一流道9与液压马达的进油口相通，第一流道9通过液压伺服控制装置分别与偏心轴1上的大变量活塞腔10、小变量活塞腔11相连，第二流道12与液压马达的输出控制压力油的装置相通，第二流道12与滑阀腔2的封闭端相连，所述的泄漏油道8与液压马达的本体腔13相通，在滑阀腔2内设有阀套4、阀套复位弹簧5，在阀套4的开口端设有阀套复位弹簧5，在阀套4内设有阀芯6，阀芯6通过螺母7和阀芯6上外伸的轴的台阶与偏心套3联接，滑阀腔2的开口端通过阀套复位弹簧5与阀套4的开口端联接。
所述的滑阀腔2的腔体内侧的中间部位设有五道环形的油槽14、15、16、17、18，滑阀腔2的两端，其中一端封闭，该端与第二流道12相连，另一端设有开口，该开口通过阀芯6的轴。
所述的五道油槽14、15、16、17、18，在阀套4的有效行程内，始终与阀套4上的五对圆孔19、20、21、22、23一一对应，第一油槽14、第二油槽15与泄漏油道8连接，第三油槽16与第一流道9连接，第四油槽17与小变量活塞腔11相通，第五油槽18与大变量活塞腔10相通。
所述的阀套4有两端，其中一端封闭，另一端设有开口，阀芯6的轴从此开口伸出，阀套4上另设有五对圆孔19、20、21、22、23，在阀套4的有效行程内，第一对圆孔19和第一油槽14始终接通，第二对圆孔20和第二油槽15始终接通，第三对圆孔21和第三油槽16始终接通，第四对圆孔22和第四油槽17始终接通，第五对圆孔23和第五油槽18始终接通。
所述的阀芯6上设有三处轴肩24，阀芯的轴分为三段，该三处轴肩24通过其中两段阀芯6的轴连接，另外一段阀芯6的轴为悬臂状态，该段阀芯6的轴上设有螺纹，阀芯6的中间设有一个通孔25。