轴向配流摆线液压马达结构设计

　　在工程机械、农业装备、船舶甲板机械这类需要低速大扭矩输出的作业场景里，摆线结构的液压执行元件一直是配套选型的高频选项，这次完成的三维结构设计，针对的就是轴向配流形式的摆线液压马达，从结构布局到安装边界都做了适配常规主机配套的考量。先从实际用途说起，这类马达主要是把液压系统的压力能转化为旋转机械能，和高速马达搭配减速箱的方案比，它本身就能在低转速下输出大扭矩，不需要额外加装大减速比的减速机构，能大幅缩小整套驱动单元的安装空间，像小型挖掘机的回转驱动、装载机的附属机具驱动、输送带的辊筒驱动、农机的行走轮驱动，都能直接用这类马达做动力输出端。设计的时候最先敲定的是配流结构，选轴向配流而不是传统的轴配流，主要是考虑到轴向配流的密封长度更短，

　　内泄漏量能控制在更低的水平，容积效率比同规格轴配流结构高8%左右，而且配流盘和转子端面的磨损可以通过碟簧的预紧力自动补偿，长期使用的效率衰减更慢，适合在野外作业、维护不便的场景下长期运行。结构布局上，把输出轴的支撑做了双轴承跨距布置，前轴承选深沟球轴承承受径向载荷，后轴承搭配滚针轴承承受工作时的轴向反力，这样马达直接驱动轮式结构或者带链轮、带轮的时候，不需要额外加装外部支撑座，能直接承受传动带来的径向力，减少主机的配套加工成本。转子和定子副用的是摆线针轮啮合副，定子的针齿孔做了等距修形，既能保证啮合的时候有足够的接触面积降低接触应力，又能给高压油膜留出足够的形成空间，减少啮合面的磨损，设计的时候特意把啮合的重合度做到了1.7以上，

　　保证扭矩输出的脉动率控制在5%以内，低速运行的时候不会出现明显的爬行现象，哪怕在每分钟几转的转速下，输出扭矩也能保持平稳。外形尺寸和安装边界这块，输出轴端做的是标准的平键连接，轴伸长度和直径匹配行业通用的安装尺寸，安装法兰用的是菱形两孔安装法兰，止口尺寸和市面上同排量的主流马达完全互换，用户替换旧件的时候不需要改动主机的安装位，直接就能装上去用。油口的位置做在马达的侧上方，两个油口的螺纹规格选常用的英制管螺纹，油口的朝向预留了45度的调整余量，安装的时候可以根据管路的走向调整配流盘的角度，避免管路出现急弯造成的压损。壳体的材质选的是高强度球墨铸铁，壁厚做了等强度设计，在进出油道的位置做了局部加厚，能承受25MPa以上的峰值压力，

　　不会因为系统的压力冲击出现壳体开裂的问题。后盖和壳体的连接用内六角螺栓均匀布置，密封槽开在壳体的端面上，用O型圈加挡圈的组合密封，高压侧的挡圈放在O型圈的低压侧，避免高压的时候O型圈被挤入间隙造成密封失效。设计的时候还特意考虑了泄油通道，壳体内部的泄油道直接通到轴端的密封腔，把内部的泄漏油引到低压侧，同时给轴封提供背压润滑，延长轴封的使用寿命，避免长期运行出现轴封漏油的问题。整个结构做三维建模的时候，所有的配合间隙都按实际加工的公差带做了预留，转子和针齿的间隙、配流盘和转子端面的间隙、输出轴和轴承的配合公差都按行业成熟的工艺要求设定，建模完成后做了干涉检查，所有运动部件在全行程转动的时候都没有干涉，配流窗口的位置和转子的油槽位置做了相位匹配，保证正反转的时候配流 timing 准确，不会出现困油造成的噪音和振动。