CN101205876A - 多作用恒流轴向柱塞液压泵 - Google Patents

Abstract

一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，它包括泵体、主轴、缸体和柱塞等组件，缸体组件的缸体前端设配流盘，后端设多作用盘，柱塞组件包括前柱塞、柱塞弹簧和滚轮组件，滚轮组件包括后柱塞和柱塞滚轮，柱塞滚轮分别与多作用盘上的柱塞导轨连续曲面单元配合转动；它采用多作用盘使主轴旋转一圈，带动其前柱塞和后柱塞依导轨连续曲面单元实现于缸体内的数次连续往复运动，从而实现系统多次吸排油的技术方案，克服了现有柱塞泵的缸体每旋转一圈，柱塞只往复运动一次并完成一次吸排油动作的流量脉动而引发系统压力与冲击增大，振动与噪声增加，系统误动作增多等损坏液压系统的缺陷。本发明可广泛用于液压传动与控制系统中的各种柱塞泵。

Description

多作用恒流轴向柱塞液压泵

技术领域

本发明涉及一种柱塞泵；尤其是一种多作用恒流轴向柱塞液压泵。

背景技术

现有柱塞泵分轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类，轴向柱塞泵又分为斜盘式和斜轴式两大类，斜盘式轴向柱塞泵包括斜盘、柱塞、缸体和配油盘等主要零件，斜盘和配油盘是不动的，传动轴带动缸体，柱塞一起转动，柱塞依靠机械装置或依靠低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按逆时钟方向旋转时，柱塞在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，产生局部真空，从而将油液经配油盘上的配油窗口吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从另一配油盘窗口向外排出，缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作，改变斜盘的倾角，则可改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。

因柱塞泵的这种可变化量的特点而成为液压传动与控制系统中的主要能源元件，但不论何种结构型式的柱塞泵都无一例外的存在流量脉动，即柱塞泵的瞬时输出流量呈周期性变化，流量脉动引起压力脉动，这是液压系统压力冲击、振动、噪声、系统误动作甚至整个液压系统损坏的根源，同时流量脉动也限制了高响应电液系统性能的提高。目前减小液压系统流量脉动的方法，一是在泵的出口设置蓄能器或在系统适当的位置外加液压滤波器；二是采用液压主动滤波技术，但该项技术仍在研究之中。这些技术只能限量减小而无法从根本上消除由泵引起的系统流量和压力脉动。系统流量脉动的完全消除不能依靠任何外部技术与装置，只能依靠液压泵自身。

另外，许多高压大流量液压传动与控制系统需要大流量泵源，而目前的轴向柱塞泵都是单作用泵，即主轴旋转一圈，每个柱塞只能实现吸排油一次，这就决定了目前增大系统流量无外乎两种方法，一是多台泵同时工作，二是增大泵的旋转速度或增大泵的排量以增大泵的输出流量，上述第一种方法将使系统变得复杂且成本高，第二种方法将使泵变得不仅复杂而且体积巨大。因此，在不提高液压泵驱动转速的情况下如何有效增大泵的排量而又不使液压泵变得复杂成了研究的重点。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，当主轴每旋转一圈，能使每个柱塞实现多次吸油或排油，并能确保任何瞬时泵的全部柱塞吸油或排油量相同，从而实现泵任何瞬时的排量恒定，主轴转速一定时泵的输出流量恒定。

为实现上述目的，一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，它主要包括由前泵体、中泵体和后泵盖组成的泵体组件，由经轴承组安装于前泵体与定位于后泵盖的主轴以及设在主轴后端的压块、压块弹簧和设在主轴前端的平键组成的主轴组件，由实现与中泵体、主轴固联且径向定位的缸体、热装于缸体上的缸体外套、缸体轴承以及设置于缸体前端的配流盘、设置于缸体后端的多作用盘组成的缸体组件和包括设置在缸体组件中的柱塞组件；所述柱塞组件主要包括滚轮组件、前柱塞和设置于缸体数个前柱塞孔内的柱塞弹簧；所述滚轮组件包括滚轮支架、轮轴、轮轴螺帽、轴承、轴承端盖、端盖螺钉、柱塞滚轮和后柱塞，此柱塞滚轮分别与多作用盘上的柱塞导轨连续曲面单元配合转动，从而当主轴旋转一圈，带动其前柱塞和后柱塞依导轨连续曲面单元实现于缸体内的数次连续往复运动。

为了实现结构优化，其进一步的措施是：

配流盘的后端面径向方向呈放射状布设Z个油孔及相应的腰形吸排油后油槽，该吸排油后油槽与缸体前柱塞孔连通，配流盘的前端面径向布设2条环形吸排油前油槽，该前油槽分别与油孔连通且同时与泵的吸排油口连通。

前油槽的两个环形油槽分别与油孔连通的个数为Z/2个。

多作用盘上的柱塞导轨连续曲面单元数为4个及4个以上。

后柱塞为方形体。

柱塞滚轮为球头表面。

本发明采用多作用盘使主轴旋转一圈，带动其柱塞于柱塞导轨连续曲面单元上的数次连续往复运动，从而实现系统多次吸排油的技术方案，克服了现有柱塞泵的缸体每旋转一圈，柱塞只往复运动一次并完成一次吸排油动作的流量脉动而引发系统压力与冲击增大，振动与噪声增加，系统误动作增多等损坏液压系统的缺陷。

本发明相比现有技术具有：

1)采用多作用盘柱塞导轨连续曲面单元，使主轴每旋转一圈，每个柱塞实现多次吸油或排油的系统液压流量输出过程，它与同排量液压泵相比，可以实现低转速驱动，而与同转速的泵相比，排量却能够成倍增长。

2)采用多作用盘柱塞导轨连续曲面单元，确保任何瞬时泵的全部柱塞吸油或排油的量相同，即实现了泵的排量恒定，主轴转速一定时泵的输出流量恒定，而使流量脉动为零。

3)多作用恒流轴向柱塞液压泵的工作介质可以是矿物油、水、化工流体等流体介质。

4)与现有轴向柱塞泵相比，本发明的多作用恒流轴向柱塞液压泵的加工制造成本并没有增加多少，但性价比却显著得到提高。

本发明可广泛用于液压传动与控制系统中的各种柱塞泵。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明多作用恒流轴向柱塞液压泵的结构主视图。

图2为图1中缸体组件、柱塞组件及泵体组件的结构主视图。

图3为图1中缸体组件与柱塞组件的透视图。

图4为本发明缸体结构剖视图。

图5为图4缸体中后柱塞孔为方形的左侧视图。

图6为多作用盘柱塞导轨连续曲面单元的展开图。

图7为多作用盘柱塞导轨连续曲面单元的主视图。

图8为图7的左侧剖视图。

图9为图8的左侧主视图。

图10为滚轮组件的主视图。

图11为配流盘的主视图。

图12为图11的左侧剖视图。

图13为图12的左侧主视图。

图中1、泵体组件，11、前泵体，12、中泵体，13、后泵盖，14、长螺栓，15、短螺栓，16、密封圈，17、前端盖，2、主轴组件，21、主轴，22、压块，23、压块弹簧，24、平键，25、轴承组，3、缸体组件，31、缸体，32、缸体外套，33、缸体轴承，3A、前柱塞孔，3B、后柱塞孔，4、柱塞组件，41、前柱塞，42、滚轮组件，421、滚轮支架，422、轮轴，423、轮轴螺帽，424、轴承，425、轴承端盖，426、端盖螺钉，427、柱塞滚轮，428、后柱塞，43、柱塞弹簧，5、配流盘，5A、油孔，5B、后油槽，5C、前油槽，6、多作用盘，6A、柱塞导轨连续曲面单元，6B、凸台，6C、定位孔，7、定位销。

具体实施方式

参照图1、图2，一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，它主要包括由前泵体11用长螺栓14紧固于中泵体12前面，由后泵盖13用短螺栓15紧固于中泵体12后面构成泵体组件1及内腔，内腔的各连接处采用密封圈16及前端盖17进行密封；主轴组件2、缸体组件3、柱塞组件4安装于泵体组件1的内腔。

结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9，主轴组件2包括安装在主轴21的前端实现与主轴21和前泵体11的径向与轴向定位的轴承组25，与动力装置的输出轴套连接传递动力的主轴前端平键24，实现与多作用盘6中心的凸台6B常接触定位的设在主轴21后端轴孔内的压块22及压块弹簧23，多作用盘6经定位孔6C、定位销7轴向固定于后泵盖13，多作用盘6的端面设4个及4个以上柱塞导轨连续曲面单元6A。

由图2、图1、图3、图4、图5、图6所示，缸体组件3包括缸体31、热装于缸体31上的缸体外套32，并通过缸体轴承33与中泵体12、主轴21实现固联和径向定位；缸体31前端设置配流盘5，缸体31后端设置多作用盘6。

结合图10及图2、图3，柱塞组件4安装在缸体组件3中，它包括柱塞41、滚轮组件42和安装在缸体31的8个前柱塞孔3A内的柱塞弹簧43、作用于柱塞弹簧43上的前柱塞41和连接于滚轮组件42的后柱塞428；滚轮组件42包括连接于后柱塞428的滚轮支架421，在滚轮支架421上经轮轴422、轴承424、轴承端盖425、端盖螺钉426、轮轴螺帽423将柱塞滚轮427固定，为了确保柱塞滚轮427与多作用盘6为线接触而不至于影响滚轮组件42的运动参数，柱塞滚轮427设为球头表面。为了保持柱塞滚轮427与柱塞导轨连续曲面单元6A转动的可靠性和柱塞滚轮427在柱塞导轨连续曲面单元6A上的定位，后柱塞428的柱塞体加工成方形体，缸体31上设置8个后柱塞孔3B，将此后柱塞孔3B加工成方形孔，以便后柱塞428的定向安装。

结合图11、图12、图13及图2、图3，配流盘5的后端面径向方向呈放射状布设Z个油孔5A及相应的腰形吸排油后油槽5B，该吸排油后油槽5B与缸体31前柱塞孔3A连通，配流盘5的前端面径向布设2条环形吸排油前油槽5C，前油槽5C分别与油孔5A连通且同时与泵的吸排油口连通；每条前油槽5C分别与油孔5A连通的个数为Z/2个，本实施方式的油孔5A个数Z为8，即每条前油槽5C分别与油孔5A连通的油孔5A数为4(8/2)个，达到实现主轴21旋转一圈，其前柱塞41和后柱塞428可往复运动数次。

由图3、图6、图7、图8、图9、图10及图1、图2、图4、图5所示，为了提高柱塞的做功效率，多作用盘6的端面设有4个及4个以上的柱塞导轨连续曲面单元6A，柱塞滚轮427在柱塞弹簧43的作用下运行于多作用盘6端面的柱塞导轨连续曲面单元6A上，实现8个前柱塞41和后柱塞428与8个油孔5A连续恒定的四次吸排油工作。

本发明的工作原理：

当柱塞滚轮427分别与多作用盘6上的柱塞导轨连续曲面单元6A配合转动时，其多作用盘6、缸体31、配流盘5三者存在严格的相对运动关系，缸体31由主轴21驱动，多作用盘6、配流盘5相对于缸体31静止。主轴21外伸端与动力源联接，通过平键24实现主轴21的动力输入，主轴21带动缸体31同步旋转，柱塞组件4中的滚轮组件42随缸体31旋转，在压块弹簧23的作用下，柱塞滚轮427紧贴多作用盘6的柱塞导轨连续曲面单元6A，并绕自身轴线在多作用盘6的柱塞导轨连续曲面单元6A上滚动，由于多作用盘6的柱塞导轨连续曲面单元6A的限制和柱塞弹簧43力的作用，安装于缸体31中的前柱塞41和后柱塞428在前柱塞孔3A和后柱塞孔3B中作轴向往复运动，并使前柱塞41和后柱塞428与缸体31构成的密封容腔呈周期性大小变化，完成吸排油过程；当密封容积增大时，密封容积中产生负压，通过与前柱塞孔3A连通的配流盘5的油孔5A及后油槽5B、前油槽5C经前泵体11油道从油箱吸油；当密封容积减小时，密封容积中产生高压，通过与缸体31前柱塞孔3A连通的配流盘5上的油孔5A及后油槽5B、前油槽5C经前泵体11油道向系统排油。由于多作用恒流轴向柱塞泵的柱塞数z和作用次数x均为偶数，且 $\frac{z}{x}=m\≥2,$ 同时吸油或排油的柱塞数均为每一瞬时同时吸排液压油的量的大小取决于多作用盘6柱塞导轨连续曲面单元6A的设置，当曲面曲线设为一定值时，每一瞬时同时吸排液压油的油量均相等，当主轴21旋转一圈带动其前柱塞41和后柱塞428依导轨连续曲面单元6A实现于缸体31内的数次连续往复运动时，即实现任何瞬时泵的输出流量恒定而没有流量脉动。

以上仅仅是本发明的较佳实施方式，根据本发明的上述构思，本领域的熟练人员还可对此作出各种修改和变换。例如，多作用盘的柱塞导轨连续曲面单元与配流盘油孔及相应的工艺和结构变换与修改等。然而，类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。

Claims (6)

1.一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于它主要包括由前泵体(11)、中泵体(12)和后泵盖(13)组成的泵体组件(1)，由经轴承组(25)安装于前泵体(11)与定位于后泵盖(13)的主轴(21)以及设在主轴(21)后端的压块(22)、压块弹簧(23)和设在主轴(21)前端的平键(24)组成的主轴组件(2)，由实现与中泵体(12)、主轴(21)固联且径向定位的缸体(31)、热装于缸体(31)上的缸体外套(32)、缸体轴承(33)以及设置于缸体(31)前端的配流盘(5)、设置于缸体(31)后端的多作用盘(6)组成的缸体组件(3)和包括设置在缸体组件(3)中的柱塞组件(4)；所述柱塞组件(4)主要包括滚轮组件(42)、前柱塞(41)和设置于缸体(31)数个前柱塞孔(3A)内的柱塞弹簧(43)；所述滚轮组件(42)包括滚轮支架(421)、轮轴(422)、轮轴螺帽(423)、轴承(424)、轴承端盖(425)、端盖螺钉(426)、柱塞滚轮(427)和后柱塞(428)，此柱塞滚轮(427)分别与多作用盘(6)上的柱塞导轨连续曲面单元(6A)配合转动，从而当主轴(21)旋转一圈，带动其前柱塞(41)和后柱塞(428)依导轨连续曲面单元(6A)实现于缸体(31)内的数次连续往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于配流盘(5)的后端面径向方向呈放射状布设Z个油孔(5A)及相应的腰形吸排油后油槽(5B)，该吸排油后油槽(5B)与缸体(31)前柱塞孔(3A)连通，配流盘(5)的前端面径向布设2条环形吸排油前油槽(5C)，该前油槽(5C)分别与油孔(5A)连通且同时与泵的吸排油口连通。

3.根据权利要求2所述的一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于前油槽(5C)的两个环形油槽分别与油孔(5A)连通的个数为Z/2个。

4.根据权利要求1所述的一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于多作用盘(6)上的柱塞导轨连续曲面单元(6A)数为4个及4个以上。

5.根据权利要求1所述的一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于后柱塞(428)为方形体。

6.根据权利要求1所述的一种多作用恒流轴向柱塞液压泵，其特征在于柱塞滚轮(427)为球头表面。

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