CN101418784A - 一种正反转轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

一种正反转轴向柱塞泵，缸体固定于壳体后端的敞口处，在缸体的后方安装阀块，该阀块中开设有与出油口相通的压出腔；传动轴支承于壳体及缸体上，在传动轴的轴身上套装斜盘，斜盘的后端设置有后止推板；柱塞穿设于缸体上的柱塞孔中，各柱塞前端的球头上套装滑靴，该滑靴与后止推板相抵接。在柱塞上还开设有过油通道，容积腔通过过油通道能与壳体的内腔相通，且容积腔的后端口能与压出腔相通。本发明中传动轴能随时进行正反转，不会改变液流方向，即进出口保持不变。柱塞只作往复滑动，简化了各运动件运动的复杂性，降低了运动件的磨损速度。本发明具有结构巧妙紧凑、零件少、工艺性好、成本低，单位功率体积小、重量轻、振动小、噪音低等特点。

Description

一种正反转轴向柱塞泵

技术领域

本发明属于轴向柱塞泵领域，尤其是涉及一种允许传动轴正反转，但不改变液体介质流动方向，并保持进出口不变的轴向柱塞泵。

背景技术

轴向柱塞泵是液压系统中重要的动力元件和执行元件，广泛地应用在船舶、武器装备、工程机械等工业液压领域。传统轴向柱塞泵一般为两种：一种是斜轴式轴向柱塞泵，由配油盘、缸体、球头柱塞、滑靴、中心轴、主轴、壳体等零件组成；另一种是斜盘式轴向柱塞泵，由配油盘、缸体、球头柱塞、滑靴、传动轴、斜盘、壳体等零件组成。其原理为：缸体随传动轴的旋转，滑靴作用在斜盘上，使柱塞沿缸体柱塞孔作轴向往复运动产生封闭容积的变化，通过配油盘的配油窗口将液体介质吸入并进行加压排出，达到所需液体压力的目的。采用以上传统结构形式的轴向柱塞泵存在以下不足：

1、传动轴不能随时进行正反转。

2、如果进行正反转，将改变液体流动方向。

3、配油盘与缸体间存在高速的滑动摩擦副，且相互间具有极大的轴向力，使配油盘和缸体均易损坏，容易出现“烧盘”现象。

4、柱塞在缸体柱塞孔内既作轴向往复滑动，又作绕传动轴中心的高速旋转运动，容易使柱塞和缸体柱塞孔间形成偏磨损坏。

5、柱塞、滑靴、缸体均作绕传动轴中心的高速旋转运动，惯性大，使用环境受到限制。

6、存在配油盘吸油和排油窗口交界处的上下死点，会发生负压和超压，形成油液的冲击力，加剧了泵的振动和噪音。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可实现传动轴正反转、且不改变液体介质流动方向、保持进出口不变的轴向柱塞泵。

本发明的技术方案如下：一种正反转轴向柱塞泵，包括传动轴、壳体、斜盘、缸体、阀块、柱塞和滑靴，在壳体的顶部开设有与之内腔相通的进油口，阀块上开设有出油口，其关键在于：

A、所述缸体固定于壳体后端的敞口处，在缸体的后方安装阀块，该阀块中开设有与出油口相通的压出腔；

B、所述传动轴通过轴承支承于壳体及缸体上，该传动轴的前端从壳体的前端面穿出，在传动轴的轴身上套装斜盘，斜盘的后端设置有倾斜布置的后止推板；

C、所述柱塞穿设于缸体上的柱塞孔中，并在缸体上呈圆周均匀分布，各柱塞的前端伸入壳体的内腔中，柱塞前端的球头上套装滑靴，该滑靴与后止推板相抵接，在柱塞的前部固套压块，该压块通过压缩弹簧与缸体相抵接；

D、在所述柱塞上还开设有过油通道，每个柱塞的过油通道对应一个容积腔，该容积腔通过对应的过油通道能与壳体的内腔相通，且过油通道的开闭由吸入单向阀组件控制；

E、所述容积腔的后端口能与压出腔相通，该容积腔的后端口由压出单向阀组件密封，压出单向阀组件位于压出腔中。

采用以上技术方案，液体介质通过进油口流入壳体的内腔中，当吸入单向阀组件和压出单向阀组件处于打开状态时，壳体的内腔依次通过过油通道和容积腔，能与压出腔连通。吸入单向阀组件保证液体介质从过油通道向容积腔单向流动，压出单向阀组件保证液体介质从容积腔向压出腔单向流动。传动轴在动力源的带动下可作正反向旋转，斜盘随传动轴一起转动的同时，通过后止推板推动各滑靴，使与滑靴对应的柱塞沿缸体柱塞孔作轴向往复滑动，这样柱塞后方的容积腔形成为一个容积循环变化的腔室，即容积逐渐扩大→容积逐渐缩小→容积逐渐扩大→容积逐渐缩小……。当容积逐渐扩大时，在压缩弹簧回弹力的作用下，对应的柱塞向前运动，液体介质在容积腔负压的作用下从柱塞过油通道的进口吸入，流经过油通道，冲开吸入单向阀组件后充满容积腔；当容积腔逐渐缩小时，压缩弹簧被压缩，对应的柱塞向后运动，由于液体介质的不可压缩性，就使得容积腔内的液体介质压力升高，容积腔内的液体介质打开压出单向阀组件，进入到压出腔中，再通过出油口向外流出。各柱塞随着斜盘连续旋转作轴向往复滑动，达到连续吸油和压油的目的。

由于传动轴带动斜盘旋转时，缸体固定不动，柱塞只做轴向滑动，不作绕传动轴的旋转运动，从而简化了运动件运动的复杂性，增强了正反转轴向柱塞泵的可靠性。同时，在柱塞上开设过油通道，传动轴进行正反转时，液体介质也不会改变流动方向。

在上述斜盘的前方设置前止推板，该前止推板与斜盘前端的垂直面之间安装钢球和保持架，组成轴承结构；在斜盘后端的斜面与后止推板之间也安装钢球和保持架，同样组成轴承结构，这样能承受很大的轴向力，增强了平衡柱塞产生的轴向力的可靠性。后止推板处于可绕其轴线自转的浮动结构，确保了后止推板的均匀磨损，且便于更换维修。

上述柱塞上的过油通道由斜孔和直孔组成，其中斜孔位于柱塞前端球头的根部，该斜孔的外端在柱塞的圆周面上，斜孔的内端与直孔的前端相连，所述直孔沿柱塞的轴线分布，直孔的后端贯通至柱塞的后端面。柱塞前端的球头顶处保持球面，不打中心孔，增强承载大负荷的能力。

为了使结构更紧凑，上述过油通道的直孔为前小后大的台阶孔，在该台阶孔的大直径段内安装吸入单向阀组件。

为了简化结构、方便装配，并保障对过油通道打开、关闭控制的可靠性，上述吸入单向阀组件由第一钢球、第一小弹簧和十字叉构成，其中十字叉固定在过油通道直孔的大直径段内，第一小弹簧的后端套装在十字叉上，第一小弹簧的前端与第一钢球相抵接，所述第一钢球的部分球身嵌入过油通道直孔的小直径段内。

在上述缸体的前端面开设有数目与柱塞孔相对应的环槽，各环槽环绕在对应柱塞孔的外面，所述压缩弹簧嵌入环槽中，压缩弹簧的前端伸出环槽外，并与压块相抵接。以上结构保证了压缩弹簧的回弹力在轴向方向上，这样柱塞的轴向滑动更灵活、可靠。

为了简化结构、方便装配，并保障对容积腔打开、关闭控制的可靠性，上述压出单向阀组件由第二钢球、第二小弹簧和定位销构成，其中定位销固定于压出腔的腔壁上，第二小弹簧的后端套装在定位销上，第二小弹簧的前端与第二钢球相抵接，所述第二钢球的部分球身嵌入容积腔内。

本发明的有益效果是：

1、传动轴能随时进行正反转。

2、传动轴进行正反转后，不会改变液流方向，即进出口保持不变。

3、斜盘与前、后止推板组成的端面轴承结构能承受很大的轴向力，增强了平衡柱塞产生的轴向力的可靠性。

4、柱塞只作往复滑动，不作绕传动轴中心的旋转运动，简化了各运动件运动的复杂性，降低了运动件的磨损速度。

5、大质量的缸体与壳体连在一起，固定不动，不作旋转运动，并去除了传统轴向柱塞泵所需的配油盘，彻底解决了缸体与配油盘间的“烧盘”现象。

6、设计结构巧妙紧凑、零件少、工艺性好、成本低，单位功率体积小、重量轻，且不存在传统轴向柱塞泵的上下死点问题，没有配油盘进出窗口处强烈的冲击力，故振动小，噪音低。

7、组装、拆卸方便，高精度零件数量少，互换性强，易于维修。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中斜盘与前、后止推板的装配示意图。

图3为本发明中钢球和保持架的结构示意图。

图4为本发明中阀块的结构示意图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为本发明中柱塞和滑靴的装配示意图。

图7为发明中吸入单向阀组件和压出单向阀组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图4和图5所示，壳体2为后端敞口的盒状结构，在壳体2的顶部开设有与之内腔2b相通的进油口2a。壳体2后端的敞口处设置缸体4，缸体4的后方设置阀块5，壳体2、缸体4和阀块5三者之间通过圆周上均匀分布的多颗内六角螺栓拉紧固定。在缸体4的中心开设有贯通其前后端面的第一泄压孔21，阀块5的中心开设有与第一泄压孔21相对接的第二泄压孔22，该第二泄压孔22的后端口由端盖23封口，端盖23通过螺栓固定于阀块5的后端面。

从图1、图2和图3中可知，传动轴1的后端伸入第一泄压孔21中，并通过无内圈滚针轴承支承在缸体4上。传动轴1的中部偏前的位置通过无内圈滚针轴承支承在壳体2上，且传动轴1的前端从壳体2的前端面穿出。在传动轴1的中部偏后的位置套装斜盘3，该斜盘3与传动轴1花键配合，两者能一起转动。在所述斜盘3的前方设有前止推板12，该前止推板12套装在壳体2前端内壁延伸出的凸台上。在斜盘3与前止推板12之间设有保持架14，且斜盘3前端的垂直面和前止推板12的后端面上各开有三圈按圆周均匀分布的凹槽，由保持架14定位的三圈钢球13与斜盘3及前止推板12上的凹槽配合，组成端面轴承结构。在所述斜盘3的后方设有后止推板8，该后止推板8套装在斜盘3后端斜面向后延伸出的中心环形凸台上。后止推板8与斜盘3的后端斜面平行，并相对于传动轴1的轴线倾斜，倾角的大小根据流量大小而定。在斜盘3与后止推板8之间设有保持架，且斜盘后端的斜面和后止推板8的前端面上各开有三圈按圆周均匀分布的凹槽，由保持架定位的三圈钢球与斜盘3及后止推板8上的凹槽配合，也组成端面轴承结构。

如图1、图4、图5和图6所示，在缸体4上绕第一泄压孔21的外围开设有多个按圆周均匀分布的柱塞孔，各柱塞孔贯通至缸体4的前、后端面，并在各柱塞孔中穿设柱塞6，且柱塞孔的中心线与传动轴1的轴线相平行。在所述缸体4的前端面开设有数目与柱塞孔相对应的环槽，各环槽环绕在对应柱塞孔的外面，每个环槽中嵌设有压缩弹簧10，该压缩弹簧10的前端伸出环槽外，并与柱塞6前部固套的压块9相抵接，压块9位于壳体2的内腔2b中。在柱塞6前端的球头上套装滑靴7，该滑靴7与柱塞6的球头球面配合，滑靴7可沿柱塞球头自由旋转。所述滑靴7的前端面与后止推板8的后端面相抵接，在压缩弹簧10回弹力的作用下，当斜盘3随传动轴1转动时，滑靴7的前端面与后止推板8的后端面动配合，可推动柱塞6在缸体4上的柱塞孔中作轴向滑动，而前止推板12的前端面与壳体2前端的内壁静配合。

如图1、图6和图7所示，在每一个柱塞6上还开设有过油通道6a，该过油通道6a由斜孔和直孔组成，其中斜孔位于柱塞6前端球头的根部，该斜孔的外端在柱塞6的圆周面上，斜孔的内端与直孔的前端相连，所述直孔在柱塞6的中心并沿柱塞6的轴线分布，直孔的后端贯通至柱塞6的后端面。所述过油通道6a的直孔为前小后大的台阶孔，在该台阶孔的大直径段内安装吸入单向阀组件，吸入单向阀组件控制过油通道6a的打开或关闭。所述吸入单向阀组件由第一钢球15、第一小弹簧16和十字叉17构成，其中十字叉17固定在过油通道6a直孔的大直径段内，第一小弹簧16的后端套装在十字叉17上，第一小弹簧16的前端与第一钢球15相抵接，所述第一钢球15的小部分球身嵌入过油通道6a直孔的小直径段内。

从图1、图4和图5中可知，在每个柱塞6的后方设有一个与过油通道6a对应的容积腔A，该容积腔A的容积随柱塞6的轴向滑动而变化，且容积腔A通过对应的过油通道6a能与壳体2的内腔2b相通。当柱塞6向后滑动到极限位置，即柱塞6的后端面与缸体4的后端面平齐时，嵌件11的内孔为容积腔A，所述嵌件11嵌设于阀块5前端的凹槽中，并且一个柱塞6对应一个嵌件11；除柱塞6向后的极限位置以外，在其它位置柱塞6未填充满对应的柱塞孔，即柱塞孔的后端具有一小段空隙，此时容积腔A由该段空隙和嵌件11的内孔组成。所述每个嵌件11的后方均配备一个压出单向阀组件，各压出单向阀组件位于菱形压出腔5b中，压出单向阀组件控制嵌件11内孔的后端口打开或关闭，当嵌件11内孔的后端口打开时，压出腔5b与容积腔A相通。在阀块5的顶部开设有出油口5a，该出油口5a与压出腔5b相通。

从图1、图7中进一步可知，所述压出单向阀组件由第二钢球18、第二小弹簧19和定位销20构成，其中定位销20固定于压出腔5b的腔壁上，第二小弹簧19的后端套装在定位销20上，第二小弹簧19的前端与第二钢球18相抵接，所述第二钢球18的小部分球身嵌入嵌件11的内孔中。

本发明的工作原理如下：

液体介质通过进油口2a流入壳体2的内腔2b中，传动轴1在动力源的带动下可作正反向旋转，斜盘3随传动轴1一起转动的同时，通过后止推板8推动各滑靴7，使与滑靴7对应的柱塞6沿缸体4柱塞孔作轴向往复滑动，这样每个柱塞6后方的容积腔A形成为一个容积循环变化的腔室，即容积逐渐扩大→容积逐渐缩小→容积逐渐扩大→容积逐渐缩小……。以一个柱塞6的运动为例，当与之对应的容积腔A容积逐渐扩大时，在压缩弹簧10回弹力的作用下，柱塞6向前运动，液体介质在容积腔A负压的作用下从柱塞过油通道6a的进口吸入，流经过油通道6a，克服第一小弹簧16的弹力后冲开第一钢球15，并充满容积腔A；当容积腔A逐渐缩小时，压缩弹簧10被压缩，柱塞6向后运动，由于液体介质的不可压缩性，就使得容积腔A内的液体介质压力升高，此时第一钢球15始终将油通道6a关闭，而容积腔内的液体介质克服第二小弹簧19的弹力，冲开第二钢球18后，进入到压出腔5b中，再通过出油口5a向外流出。各柱塞6相配合，随着斜盘3连续旋转作轴向往复滑动，从而达到了连续吸油和压油的目的。

Claims (7)

1、一种正反转轴向柱塞泵，包括传动轴(1)、壳体(2)、斜盘(3)、缸体(4)、阀块(5)、柱塞(6)和滑靴(7)，在壳体(2)的顶部开设有与之内腔(2b)相通的进油口(2a)，阀块(5)上开设有出油口(5a)，其特征在于：

A、所述缸体(4)固定于壳体(2)后端的敞口处，在缸体(4)的后方安装阀块(5)，该阀块(5)中开设有与出油口(5a)相通的压出腔(5b)；

B、所述传动轴(1)通过轴承支承于壳体(2)及缸体(4)上，该传动轴(1)的前端从壳体(2)的前端面穿出，在传动轴(1)的轴身上套装斜盘(3)，斜盘(3)的后端设置有倾斜布置的后止推板(8)；

C、所述柱塞(6)穿设于缸体(4)上的柱塞孔中，并在缸体(4)上呈圆周均匀分布，各柱塞(6)的前端伸入壳体(2)的内腔(2b)中，柱塞(6)前端的球头上套装滑靴(7)，该滑靴(7)与后止推板(8)相抵接，在柱塞(6)的前部固套压块(9)，该压块(9)通过压缩弹簧(10)与缸体(4)相抵接；

D、在所述柱塞(6)上还开设有过油通道(6a)，每个柱塞(6)的过油通道(6a)对应一个容积腔(A)，该容积腔(A)通过对应的过油通道(6a)能与壳体(2)的内腔(2b)相通，且过油通道(6a)的开闭由吸入单向阀组件控制；

E、所述容积腔(A)的后端口能与压出腔(5b)相通，该容积腔(A)的后端口由压出单向阀组件密封，压出单向阀组件位于压出腔(5b)中。

2、根据权利要求1所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：在所述斜盘(3)的前方设置前止推板(12)，该前止推板(12)与斜盘(3)前端的垂直面之间安装钢球(13)和保持架(14)，组成轴承结构；在斜盘(3)后端的斜面与后止推板(8)之间也安装钢球和保持架，同样组成轴承结构。

3、根据权利要求1或2所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：所述柱塞(6)上的过油通道(6a)由斜孔和直孔组成，其中斜孔位于柱塞(6)前端球头的根部，该斜孔的外端在柱塞(6)的圆周面上，斜孔的内端与直孔的前端相连，所述直孔沿柱塞(6)的轴线分布，直孔的后端贯通至柱塞(6)的后端面。

4、根据权利要求3所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：所述过油通道(6a)的直孔为前小后大的台阶孔，在该台阶孔的大直径段内安装吸入单向阀组件。

5、根据权利要求4所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：所述吸入单向阀组件由第一钢球(15)、第一小弹簧(16)和十字叉(17)构成，其中十字叉(17)固定在过油通道(6a)直孔的大直径段内，第一小弹簧(16)的后端套装在十字叉(17)上，第一小弹簧(16)的前端与第一钢球(15)相抵接，所述第一钢球(15)的部分球身嵌入过油通道(6a)直孔的小直径段内。

6、根据权利要求1所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：在所述缸体(4)的前端面开设有数目与柱塞孔相对应的环槽，各环槽环绕在对应柱塞孔的外面，所述压缩弹簧(10)嵌入环槽中，压缩弹簧(10)的前端伸出环槽外，并与压块(9)相抵接。

7、根据权利要求1所述的正反转轴向柱塞泵，其特征在于：所述压出单向阀组件由第二钢球(18)、第二小弹簧(19)和定位销(20)构成，其中定位销(20)固定于压出腔(5b)的腔壁上，第二小弹簧(19)的后端套装在定位销(20)上，第二小弹簧(19)的前端与第二钢球(18)相抵接，所述第二钢球(18)的部分球身嵌入容积腔(A)内。

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