旋转推进液压缸的结构设计及工作原理

中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ ． ５ １ 文 献标 识码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． Ｉ ６ ７ ４ — ２ ８ ６ ９ ． ２ ０ ｉ ３ ． ０ １ ． ０ １ ７
０ 引 言
液 压传 动 的执行 元件 主 要 有液 压 马 达 和液 压 缸 两 大类 型 ， 在 液压 作 用 下 分别 实 现 正 反 旋 转 运 动或往 复直 线 运 动 ， 但 在 很 多 应 用 中需 要 上 述 两 种运 动 的复 合 形 式 ， 即 旋 转 推 进＿ １ ］ ， 目前 的旋 转 油缸 或摆 动 油缸 ， 都 只 能 实 现 液 压 作 用 下 的一 定 转角 范 围 内的 活 塞轴 或 缸体 的转 动 ， 多 用 于 旋 转 定位 功能 ， 而 不 能 实 现 具 有 一 定 负 载 能 力 的旋 转 往复 复合 运动 ． 而在 实 际使 用 中， 具有 负 载 能 力 的 旋转 往复 复 合 运 动 的 实 现 ， 都 需 要 相 互 独 立 的驱 动 机构组 合使 用 ， 系统结 构 复杂 ， 体 积庞 杂 ］ ．
针对 上述 应 用 问 题 ， 将 液 压 马 达 和 液 压 缸 的
和定 位 销 １ ０ ， 其 特 征 在 于 所述 的定 子 ６外 缘 与 缸
体 １ ８的 内表 面 紧 密 配 合 ， 所述的定子 ６ 、 配 油 盘 （ ４ 、 ７ ） 、 辅助 轴 连 接 块 ９和 辅 助 轴 １ ３通 过 定 位 销
缸 由缸 体 、 端盖、 工作轴、 定子 、 转子 、 配 油 盘 等 组 成， 定 子外缘 与缸 体 内表 面 紧密 配 合 ， 以 取代 油 缸 活塞 ， 转 子 与 工作 轴相 连 接 ， 定子 、 转 子 的 两 端 对 称 设置 有 配 油 盘＿ ７ ］ ． 液压 油 进 入 缸 体 ， 一 部 分 流 量作 用在 配 油盘 端 面 所 形 成 的 活 塞 面 上 ， 使 活 塞 作往 复运 动 ； 另 一 部分 流 量 通 过 配 油 盘 上 的开 孔
往 复 推 进 和 旋 转 的复 合 运 动 。 由于复合运 动基于 同一液压 源 ， 缸 内 的 液 压 油 可 自动 实 现柔 性 的 流 量 分 配 ， 使
液 压 缸 输 出 的旋 转 往 复 运 动 具 有 弹性 进 给 和能 量 互 补 的优 良的 自适 应 特 性 ．
关键 词 ： 旋转推进 ； 液压缸 ； 复合运动 ； 弹性 进 给
件——旋转推进液压缸． 将 传统 叶 片 式 液 压 马 达 和 液 压 缸 两 种 执 行 元 件 进 行 耦 合 ， 以液 压 马 达 的 回旋 运 动 部 件 取 代 液 压 缸 体 内 的活 塞 部 分 ， 在 同 一 液 压 源 的作 用 下 ， 在 单 一 缸 体 内 用 两 条 油 路 就 能 实 现 具 有 负 载 能 力 的
结 构特点 相 结 合 ， 设 计 了一 种 结 构 简 单 的旋 转 推 进 液压缸 ， 可 在 单 一 缸 体 内实 现 具 有 负 载 能 力 的 往 复推进 和旋 转 的复合 运动 ．
１ 旋 转 推 进 液 压 缸 结 构 设 计
旋 转 推 进液 压 缸 结 构 原 理 如 图 １所 示 ． 液 压
进入定 子 、 转子所 围成 的封 闭 空 间 ， 推 动 转 子带 动
图 １ 旋 转 推 进 液 压 缸 结 构 原 理
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ Ｒｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ＆ Ｐｒ ｏ ｐ ｕ ｌ ｓ ｉ ｖ ｅ
旋 转 推 进液 压 缸 的 结构 设 计 及 工 作 原 理
杨 红， 毕 雷， 陈文斌， 张 敏树
（ 武 汉工程 大 学机 电３ － 程 学院 ， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要： 针 对 现有 液 压 执 行 元 件 只 能 实 现 单 一 的 往 复 直 线 运 动 或 旋 转 运 动 ， 提 出 了 一 种 新 的 液 压 执 行 元
第 ３ ５ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ３年 ０ １月
武
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Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． １
Ｊ ． Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ．
Ｔｅ ｃ ｈ ．
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ６ ７ ４ —２ ８ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ —０ ０ ８ ０ —０ ３
１ ０连 接成 一个整 体形 成定 子模 块 ， 缸体 １ ８内壁 上
设 置有 限转 滑道 １ ７与定 子模 块 相 配 合 ， 以限制 定 子模块 转动 ， 所 述 的转 子 ５与 工 作 轴 １固定 连 接
为一个 整体 ， 其 连 接 处 的 两 端 Байду номын сангаас 时 通 过 一 对 平 面
推力轴 承 （ ３ 、 ８ ） 以及锁 紧 螺母 １ ５与定 子 模块 连 接 成一体 ．
按上述 方 案 ， 工作 轴 １和辅 助轴 １ ３分 别外 伸 到缸 体 １ ８的两 端并 与缸 体 两 侧端 盖 相 配合 ， 辅 助
轴上 还连 接有 辅 助轴 限转 块 １ ２以 限制 定 子 模 块
的转 动 ， 克服工 作轴 旋转 时产 生 的反作用 力矩 ．
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０ １１ １ ２
ｈｙ ｄｒ ａ ｕｌ ｉ ｃ ｃ ｙｌ ｉ ｎ ｄｅ ｒ
注 ：１ ——工作轴 ， ２ 、 １ ｌ ——进 出油口， ３ 、 ８ ——推力轴承 ， ４ 、 ７ ——配油盘 ， ５ ——转 子 ， ６ ——定 子 ， ９ ——辅 助轴 连接 块 ， ｌ ０ ——定位销 ， １ ２ ——辅助轴限转块 ， １ ３ ——辅 助轴 ， １ ４ —— 后 端 盖， １ ５ —— 锁 紧 螺 母 ， ｌ ６ ——定 位 套 筒 ， １ ７ —— 限 转 滑 道 ， １ ８ 一 缸体 ， １ ９ — — 工 作 轴 端 盖