专利名称：基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转叶马达。
技术背景相对于往复式舵机，转叶舵机具有设计紧凑、安装方便、占用空间小等优 势，在许多大型艉机型船舶和军舰上得到了广泛的应用，是很有前景的舵机形 式。现有转叶舵机上广泛使用的转叶马达，其动叶片与静叶片(定子)之间的密封通常采用铸铁密封条密封的结构形式，如图11所示，以铸铁密封条62作 为摩擦副材料，铸铁密封条62与转叶马达摩擦表面64接触，依靠铸铁密封条 62后面的压縮弹簧61产生密封压力，这种密封形式具有耐磨性好、摩擦阻力小、 磨损后能自动补偿，使用寿命长的特点，可以做到与转叶马达同寿命；由于铸 铁材料包容性差，当液压介质中存在杂质时，容易划伤密封面，使得密封性能 变差。而且，弹簧61产生的密封压力有限，最终使得转叶马达的工作压力不超 过6MPa，限制了它在大功率舵机中的应用。 发明内容本发明的目的是为解决现有舵机转叶马达的动叶片与定子之间、定子与壳 体之间的密封采用铸铁密封条密封，密封性能差以及弹簧产生的密封压力小， 限制了转叶马达在大功率舵机中应用的问题，提供一种基于自补偿复合密封技 术的低摩擦高压转叶马达。本发明包括壳体、下端盖、止推轴承、定子、螺栓、转子体、上端盖、两 个滑动轴承、下压装置、防松板、四个单向阀组和四个密封条，转子体由转子 轴和动叶片组成，从转子轴的截面方向看动叶片均布在转子轴的外圈上，动叶 片与转子轴制成一体，动叶片的两侧面分别设有第一阀槽，两个第一阀槽之间 设有第一油道，动叶片与壳体接触的一侧端面设有两个第一直槽，两个第一直 槽与第一油道之间设有第一油孔，两个单向阀组分别设置在动叶片两侧面的第 一阀槽中，两个密封条分别设置在两个第一直槽中，两个滑动轴承分别设置在 转子体的上、下端外表面上，止推轴承设置在壳体内的底部，转子体和滑动轴 承的组件设置在壳体内止推轴承的上端面，定子的一侧面固定在壳体的内侧壁上，定子的另一侧面与转子轴贴合，上端盖设置在下壳体的上端面上，下压装 置设置在转子体的上端面上，防松板设置在下压装置的上方，螺栓穿过防松板 和下压装置固定在转子体的上端面上，下端盖设置在壳体的下端面上，定子与 转子体贴合的侧面上设有两个第二直槽，定子的两侧面上分别设有第二阀槽， 两个第二阀槽之间设有第二油道，两个第二直槽与第二油道之间设有第二油孔， 两个单向阀组分别设置在定子两侧面的第二阀槽中，两个密封条分别设置在两个第二直槽中。本发明的优点是 一、本发明的动叶片与壳体之间、定子与转子轴之间采 用单向阀组和密封条密封，实现了径向密封，且密封性能更加可靠、密封压力大，使得转叶马达密封压力达到10MPa以上，扩大了转叶马达的应用范围，为 其在大功率舵机上的使用奠定了基础。二、本发明适于作为转叶舵机的执行元 件。
图1是本发明的高压转叶马达的整体结构示意图，图2是图1的俯视图(去 掉上端盖8、两个滑动轴承9、下压装置IO、防松板ll、两个密封装置12、两 个单向阀13和螺栓6)，图3是转子体7的结构示意图，图4是图3的A-A剖 视图，图5是图3的B-B剖视图，图6是定子5的外部结构立体图，图7是图 6的C-C剖视图，图8是密封条16的结构示意图。图9是图1的I局部放大图， 图10是图1的II局部放大图，图11是现有动叶片与定子之间的密封采用铸铁 密封条密封的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图l-图7说明本实施方式，本实施方式包括壳体l、 下端盖2、止推轴承4、定子5、螺栓6、转子体7、上端盖8、两个滑动轴承9、 下压装置IO、防松板ll、四个单向阀组15和四个密封条16，转子体7由转子 轴7-1和动叶片7-2组成，从转子轴7-1的截面方向看动叶片7-2均布在转子轴 7-1的外圈上，动叶片7-2与转子轴7-1制成一体，动叶片7-2的两侧面分别设 有第一阀槽7-2-1，两个第一阀槽7-2-1之间设有第一油道7-2-2，动叶片7-2与 壳体1接触的一侧端面设有两个第一直槽7-2-3，两个第一直槽7-2-3与第一油 道7-2-2之间设有第一油孔7-2-4，第一油孔7-2-4使第一直槽7-2-3与第一油道 7-2-2相通，两个单向阀组15分别设置在动叶片7-2两侧面的第一阀槽7-2-1中，两个密封条16分别设置在两个第一直槽7-2-3中，两个滑动轴承9分别设置在 转子体7的上、下端外表面上，止推轴承4设置在壳体1内的底部，转子体7 和滑动轴承9的组件设置在壳体1内止推轴承4的上端面，定子5的一侧面固 定在壳体1的内侧壁上，定子5的另一侧面与转子轴7-1贴合，上端盖8设置 在下壳体1的上端面上，下压装置10设置在转子体7的上端面上，防松板11 设置在下压装置10的上方，螺栓6穿过防松板11和下压装置10固定在转子体 7的上端面上，下端盖2设置在壳体1的下端面上，定子5与转子体7贴合的侧 面上设有两个第二直槽5-1，定子5的两侧面5-2上分别设有第二阀槽5-3，两 个第二阀槽5-3之间设有第二油道5-4，两个第二直，曹5-1与第二油道5-4之间 设有第二油孔5-5，第二油孔5-5使第二直槽5-3与第二油道5-4相通，两个单 向阀组15分别设置在定子5两侧面的第二阀槽5-3中，两个密封条16分别设 置在两个第二直槽5-l中。当转叶马达工作时，动叶片7-2或定子5两侧之一的 单向阀组15通有高压油，另一侧则为回油。单向阀组15的作用是为了保证转 叶马达工作时，总能保证与系统工作压力相同的油压作用在密封条16上，使得 密封条16紧密地贴合在转子轮毂或壳体上上，实现径向可靠密封，有效提高密 封能力。动叶片7-2与转子轴7-1制成一体，可以减少泄露通道并增加转子强度。 上端盖8和壳体1具有足够的厚度并铸有加强筋，防止它们在高压强作用下发 生变形，使得马达泄漏量增大。上端盖8与壳体1通过30个圆周均布的12.9 级螺钉连接。转子体7在壳体1内定位通过止推轴承4和滑动轴承9实现，止 推轴承4和滑动轴承9是转叶马达的心脏，止推轴承4和滑动轴承9采用加拿 大生产的型号为thordon HPSXL的赛龙轴承，该轴承取代了传统的青铜轴承， 该轴承摩擦系数在0.06 0.12之间，耐磨性好、具有良好的耐腐蚀性，而且液压 介质中少量杂质也不会划伤转子轴表面，减少拆机维修的几率。
具体实施方式
二结合图5、图7和图8说明本实施方式，本实施方式的密 封条16由密封外条16-1、底座16-2和两个弹簧16-3组成，密封外条16-1上对 应第一油孔7-2-4或第二油孔5-5 —侧设有一排弹簧安装孔16-1-1，每个弹簧安 装孔16-1-1内嵌有底座16-2，弹簧16-3设置在弹簧安装孔16-1-1内并套在底座 16-2上，密封条16除弹簧安装孔16-1-1所在的侧面外，其余三面均开有均压槽 16-1-2,均压槽16-1-2可以降低通过密封条的压降，有利于提高密封效果。密 封条16切割后与定子5上的直槽5-6配研而成，底座16-2选用45号钢。
具体实施方式
三结合图8说明本实施方式，本实施方式的每个底座16-2 的顶端与密封外条16-1的顶端距离相等。这样设计使得每个弹簧16-3的压縮量 相同且对中，使得密封条16能很好的与所摩擦转子轴7-1的面贴合。
具体实施方式
四结合图l、图9和图IO说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
三的不同点是它还增加有两个密封装置12和两个单向阀13，壳体 1内与转子轴7-1的端面对应处设有第一凹槽1-2、第二螺纹凹槽1-3和第一油 槽1-4，上端盖8的底面8-1上设有第三凹槽8-2、第四螺纹凹槽8-3和第二油 槽8-4，两个密封装置12分别设置在壳体1上的第一凹槽1-2和上端盖8上的 第三凹槽8-2内，两个单向阀13分别设置在壳体1上的第二螺纹凹槽1-3和上 端盖8上的第四螺纹凹槽8-3内。壳体1上的第一油槽1-4与第一凹槽1-2相通, 上端盖8上的第二油槽8-4与第三凹槽8-2相通。密封装置12和单向阀13为动 压复合密封设计，单向阀13的作用是转叶马达工作时，总能保证与系统工作压 力相同的油压作用在密封装置12内侧且马达高低压腔室互不连通，使得转子轴 端能保证可靠的密封。转子轴7-l两端的密封装置12可以自动补偿磨损量，避 免了转子轴端面密封不好而引起的泄漏，导致舵效慢、跑舵、滞舵等现象，从 而杜绝了舰船事故。(现有转叶舵机的转子轴端面密封磨损后不能自动补偿，容 易引起泄漏，导致舵效慢、跑舵、滞舵等现象，甚至没有舵效，引发舰船事故)。 其它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五结合图9和图IO说明本实施方式，本实施方式的密封装 置12由凹形密封圈12-1和O型密封圈12-2组成，凹形密封圈12-1的外表面上 设有环形凹槽12-1-1， O型密封圈12-2设置在凹形密封圈12-1上的环形凹槽 12-1-1内。O型密封圈12-2在上端盖8与壳体1连接后有15%的压縮量，为密 封装置12提供初始压力。凹形密封圈12-1在压力油和O型密封圈12-2的作用 下有效地保证了端面的密封且能自动补偿，消除了安全隐患，免除更换密封所 带来的舵效慢、跑舵、滞舵、停船的损失，有效克服现有转叶马达泄漏和卡死 的现象。
具体实施方式
六结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
五的不同点是它还增加有橡胶密封条17，定子5与壳体1接触的一侧端面上设 有环形槽5-6，橡胶密封条17设置在环形槽5-6中，密封圈17设置在沟槽5-7 中，橡胶密封条17选用O型密封圈。这样设计为防止液压油从定位销孔和螺纹孔泄漏到壳体1的外面。其它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
七结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的转子轴 7-1上的动叶片7-2数量为2~4个，定子5的数量与动叶片7-2的数量相同。每 个定子5设置在两个动叶片7-2之间。上述数值范围内的动叶片7-2和定子5 使得转叶马达传动效果好。
具体实施方式
八结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式的转子轴 7-1上的动叶片7-2数量为3个，定子5的数量为3个。每个定子5设置在两个 动叶片7-2之间。这个数量的动叶片7-2和定子5使得转叶马达能满足摆动角度 要求且输出扭矩最大。根据使用条件的不同，这个数量可以不同。
具体实施方式
九结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
二的不同点是它还增加有翅形密封圈3，翅形密封圈3设置在壳体1下端与下端 盖2之间。这样设计使得下端盖2的密封效果更好。其它组成及连接关系与具 体实施方式三相同。
权利要求
1、一种基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达，它包括壳体(1)、下端盖(2)、止推轴承(4)、定子(5)、螺栓(6)、转子体(7)、上端盖(8)、两个滑动轴承(9)、下压装置(10)、防松板(11)、四个单向阀组(15)和四个密封条(16)，转子体(7)由转子轴(7-1)和动叶片(7-2)组成，从转子轴(7-1)的截面方向看动叶片(7-2)均布在转子轴(7-1)的外圈上，其特征在于动叶片(7-2)与转子轴(7-1)制成一体，动叶片(7-2)的两侧面分别设有第一阀槽(7-2-1)，两个第一阀槽(7-2-1)之间设有第一油道(7-2-2)，动叶片(7-2)与壳体(1)接触的一侧端面设有两个第一直槽(7-2-3)，两个第一直槽(7-2-3)与第一油道(7-2-2)之间设有第一油孔(7-2-4)，两个单向阀组(15)分别设置在动叶片(7-2)两侧面的第一阀槽(7-2-1)中，两个密封条(16)分别设置在两个第一直槽(7-2-3)中，两个滑动轴承(9)分别设置在转子体(7)的上、下端外表面上，止推轴承(4)设置在壳体(1)内的底部，转子体(7)和滑动轴承(9)的组件设置在壳体(1)内止推轴承(4)的上端面，定子(5)的一侧面固定在壳体(1)的内侧壁上，定子(5)的另一侧面与转子轴(7-1)贴合，上端盖(8)设置在下壳体(1)的上端面上，下压装置(10)设置在转子体(7)的上端面上，防松板(11)设置在下压装置(10)的上方，螺栓(6)穿过防松板(11)和下压装置(10)固定在转子体(7)的上端面上，下端盖(2)设置在壳体(1)的下端面上，定子(5)与转子体(7)贴合的侧面上设有两个第二直槽(5-1)，定子(5)的两侧面(5-2)上分别设有第二阀槽(5-3)，两个第二阀槽(5-3)之间设有第二油道(5-4)，两个第二直槽(5-1)与第二油道(5-4)之间设有第二油孔(5-5)，两个单向阀组(15)分别设置在定子(5)两侧面的第二阀槽(5-3)中，两个密封条(16)分别设置在两个第二直槽(5-1)中。
2、 根据权利要求1所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于密封条(16)由密封外条(16-1)、底座(16-2)和两个弹簧(16-3) 组成，密封外条(16-1)上对应第一油孔(7-2-4)或第二油孔(5-5) —侧设有 一排弹簧安装孔(16-1-1)，每个弹簧安装孔(16-1-1)内嵌有底座(16-2)，弹 簧(16-3)设置在弹簧安装孔(16-1-1)内并套在底座(16-2)上，密封条(16) 除弹簧安装孔(16-1-1)所在的侧面外，其余三面均开有均压槽(16-1-2)。
3、 根据权利要求2所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达，其特征在于每个底座(16-2)的顶端与密封外条(16-1)的顶端距离相等。
4、根据权利要求3所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于它还含有两个密封装置(12)和两个单向阀(13)，壳体(1)内与 转子轴(7-1)的端面对应处设有第一凹槽(1-2)、第二螺纹凹槽(1-3)和第一 油槽(1-4)，上端盖(8)的底面(8-1)上设有第三凹槽(8-2)、第四螺纹凹槽 (8-3)和第二油槽(8-4)，两个密封装置(12)分别设置在壳体(1)上的第一 凹槽(1-2)和上端盖(8)上的第三凹槽(8-2)内，两个单向阀(13)分别设 置在壳体(1)上的第二螺纹凹槽(1-3)和上端盖(8)上的第四螺纹凹槽(8-3) 内。
5 、根据权利要求4所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于密封装置(12)由凹形密封圈(12-1)和O型密封圈(12-2)组成， 凹形密封圈(12-1)的外表面上设有环形凹槽(12-1-1), O型密封圈(12-2) 设置在凹形密封圈(12-1)上的环形凹槽(12-1-1)内。
6、 根据权利要求5所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于它还含有橡胶密封条(17)，定子(5)与壳体(1)接触的一侧端面 上设有环形槽(5-6)，橡胶密封条(17)设置在环形槽(5-6)中，密封圈(17) 设置在沟槽(5-7)中。
7、 根据权利要求6所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于转子轴(7-1)上的动叶片(7-2)数量为2 4个，定子(5)的数量 与动叶片(7-2)的数量相同。
8、 根据权利要求7所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于转子轴(7-1)上的动叶片(7-2)数量为3个，定子(5)的数量为 3个。
9、 根据权利要求8所述的基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达， 其特征在于它还含有翅形密封圈(3)，翅形密封圈(3)设置在壳体(1)下端 与下端盖(2)之间。
全文摘要
基于自补偿复合密封技术的低摩擦高压转叶马达，本发明涉及一种转叶马达。本发明为解决现有转叶马达的动叶片与定子、定子与壳体之间的密封用铸铁密封条，密封性能差及密封压力小，限制了转叶马达在大功率舵机中应用的问题。本发明的两个单向阀组分别设置在动叶片两侧面的第一阀槽中，两个密封条分别设置在两个第一直槽中，转子体和滑动轴承的组件设置在壳体内止推轴承的上面，定子的一侧固定在壳体的内侧壁上，另一侧与转子轴贴合，下端盖设置在壳体的下端面上，两个单向阀组分别设置在定子两侧面的第二阀槽中，两个密封条分别设置在两个第二直槽中。本发明采用单向阀组和密封条实现径向密封，密封性能可靠、压力大，扩大了转叶马达的应用范围。
文档编号F15B15/08GK101328858SQ20081013686
公开日2008年12月24日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者刘庆和, 姜继海, 苏文海 申请人:哈尔滨工业大学