CN102434415A - 一种基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵，它主要包括：主轴、轴承、壳体、螺栓组件、联接体、斜盘、回程盘、柱塞、配流盘、缸体、滑靴。此轴向柱塞泵具有两套由滑靴、柱塞、缸体和配流盘组成的转子结构，两转子结构共用吸油口和排油口，因为两个转子结构存在转位角，所以两个转子结构各自的排油量动态变化存在固定的相位差，当两股流量在出油口处合流时产生平均效应，轴向柱塞泵的实际出口流量脉动将降低50%以上，由流量脉动作为激振源的流体噪声将大幅度降低。

Description

一种基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵

技术领域

 本发明涉及一种轴向柱塞泵，尤其涉及一种基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵。

背景技术

轴向柱塞泵由于具有工作压力高、功率密度大、变量控制方便等优点，是液压传动系统中应用最广泛的核心动力元件，但是也存在噪声大等显著缺点，随着绿色环保成为社会发展的一大主题，对于降低轴向柱塞泵工作噪声等级的要求日益迫切。轴向柱塞泵的噪声分为流体噪声和结构噪声，流体噪声的激振源是泵出口的流量脉动，轴向柱塞泵几何流量脉动随着柱塞个数增加而降低，但是受结构限制，现有轴向柱塞泵的柱塞个数普遍为9个，最多为11个，而且在配流盘结构、油液压缩性以及摩擦副泄漏量的影响下，泵出口实际流量脉动远大于理想值；结构噪声的激振源是轴向柱塞泵内部压力冲击，其外在可测变现形式是主轴转矩的脉动幅值。

根据降噪原理，现有轴向柱塞泵减振降噪方法可以分为降低激振源幅值和阻断激振源传递路径。前者集中在配流结构研究，达到实际应用的主要是配流盘结构过渡区优化，包括各种形式的阻尼槽、阻尼孔和错配角等，以及最新应应用于部分轴向柱塞泵的预压缩容腔。后者主要是结构优化提高壳体刚度，以及在泵出口增加流量脉动吸收器。但是轴向柱塞泵满载时的噪声等级依然维持在80分贝左右，作为一种噪声污染，极大限制了其应用场合，而且部分新型配流结构和流量脉动吸收器极大增加了轴向柱塞泵结构复杂程度及成本，所以关于轴向柱塞泵减振降噪依然是相关研究机构研究难点和重点，亟需设计一种结构简单而且能大幅度降低轴向柱塞泵噪声等级的减振降噪结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于串联泵转位角的低噪声轴向柱塞泵，本发明能够显著降低轴向柱塞泵的流量脉动，从而降低轴向柱塞泵噪声等级。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于串联泵转位角的轴向柱塞泵，它包括：主轴、壳体、联接体、以及两套转子结构（包括配流盘、缸体、斜盘、回程盘、若干滑靴和柱塞）等；其中，两部分壳体螺栓连接固定在联接体上，主轴通过轴承和壳体及联接体固定在一起，配流盘通过销固定在壳体内侧，缸体端部紧压在配流盘上，缸体周向均匀分布若干个柱塞腔，柱塞插入柱塞腔中，柱塞和滑靴通过球铰连接，主轴和缸体之间通过花键连接，两个缸体在圆周方向错开一个转位角，滑靴在回程盘作用下紧压在斜盘上。主轴带动缸体旋转，在回程盘作用下，柱塞在缸体的柱塞腔内往复运动，实现吸油和排油，两套转子结构输出油液在出口处实现合流。

本发明具有的有益的效果是：通过本发明的配流结构，两个缸体在圆周方向错开一转位角，两套转子的柱塞实现均匀间隔分布，相当于通过间接方式增加了轴向柱塞泵柱塞个数。两套转子结构的输出油液在出口处实现合流，由于单轴向柱塞泵出口流量波峰波谷值周期性分布，而通轴式连接保证两套转子结构周期保持一致，转位角保证合流时波峰波谷实现叠加效应，极大降低了轴向柱塞泵出口流量脉动，流体噪声激振源大幅度降低，将实现轴向柱塞泵减振降噪。

附图说明

图1是轴向柱塞泵出口流量脉动示意图；

图2是本发明基于串联泵转位角轴向柱塞泵原理示意图；

图3是本发明降低轴向柱塞泵流量脉动效果图；

图中：主轴1、轴承2、壳体3、螺栓组件4、联接体5、斜盘6、回程盘7、柱塞8、配流盘9、缸体10、滑靴11。

具体实施方式

轴向柱塞泵出口流量动态变化规律如图1所示，波峰波谷间隔周期性分布，存在较大流量脉动。本发明中轴向柱塞泵采用两套执行吸排油过程的转子结构，转子结构由滑靴、柱塞、缸体及配流盘组成，由于两个缸体并非镜像关系，而是在圆周方向存在转位角，因此两套转子机构产生的排油量动态变化曲线存在固定相位差，当两个排油量在出口合流时产生平均效应，轴向柱塞泵实际出口流量脉动将大幅度降低，噪声等级降低。

下面结合附图对本发明作进一步说明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图2所示，本发明基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵包括：主轴1、轴承2、壳体3、螺栓组件4、联接体5、斜盘6、回程盘7、柱塞8、配流盘9、缸体10、滑靴11。其中，两部分壳体3通过螺栓组件4固定在联接体5上，联接体5上加工有出油口和排油口，主轴1通过轴承2与壳体3及联接体5连接在一起，主轴1与缸体10通过花键连接，配流盘9通过销轴连接固定在联接体5上，配流盘9上加工的吸油腰型槽和排油腰型槽分别与联接体5上的吸油口和排油口接通，缸体10紧压在配流盘9上，缸体10周向均匀分布若干个柱塞腔，柱塞8插入柱塞腔中，滑靴11和柱塞8之间球铰连接，在回程盘7作用下，滑靴11被紧压在斜盘6表面，斜盘6与壳体3连接，根据轴向柱塞泵是定量泵或者变量泵，此连接可采用非可调式固定连接或者可调式铰接。当主轴1转动时，带动缸体10旋转，在周期性旋转过程中柱塞腔分别与吸油腰型槽和排油腰型槽接通，由于滑靴11和柱塞8被回程盘7紧压在斜盘6表面，随着缸体10旋转，柱塞8在柱塞腔中形成轴向运动，产生吸排油过程。

由于两个缸体10在圆周方向存在如图2所示的转位角θ，两个缸体10的柱塞腔均匀间隔分布，两个转子结构如图1所示的出口流量存在相位差θ，所有柱塞腔的排油量在联接体5上排油口合流时，一个转子结构出口流量的波峰值与另一个转子结构的波谷值重合，轴向柱塞泵实际出口流量脉动幅值大幅度降低。图3为关于基于串联泵转位角轴向柱塞泵和传统单柱塞泵出口流量脉动理论分析对比，把传统的大排量单轴向柱塞泵以两个小排量转子结构代替，存在转位角θ的两个小排量转子结构出口流量通过合流，流量脉动幅值和流量脉动率都降低50%以上，因此在流量脉动激励下轴向柱塞泵流体噪声等级将大幅度降低，而且此降噪效果基本不受轴向柱塞泵工作参数影响。

Claims (2)

1.一种基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵，其特征在于，它包括：主轴（1）、轴承（2）、壳体（3）、螺栓组件（4）、联接体（5）、斜盘（6）、回程盘（7）、柱塞（8）、配流盘（9）、缸体（10）和滑靴（11）等；其中，两部分壳体（3）通过螺栓组件（4）固定在联接体（5）上，联接体（5）上加工有出油口和排油口，主轴（1）通过轴承（2）与壳体（3）及联接体（5）连接在一起，主轴（1）与缸体（10）通过花键连接，配流盘（9）通过销轴连接固定在联接体（5）上，配流盘（9）上加工的吸油腰型槽和排油腰型槽分别与联接体（5）上的吸油口和排油口接通，缸体（10）紧压在配流盘（9）上，缸体（10）周向均匀分布若干个柱塞腔，柱塞（8）插入柱塞腔中，滑靴（11）和柱塞（8）之间球铰连接，在回程盘（7）作用下，滑靴（11）被紧压在斜盘（6）表面，斜盘（6）固定连接在壳体（3）上，两个缸体（5）在圆周方向存在转位角θ。

2.根据权利要求1所述基于串联泵转位角的低噪音轴向柱塞泵，其特征在于，所述两部分壳体（3）通过螺栓组件（4）固定在联接体（5）上，主轴（1）通过轴承（2）与壳体（3）及联接体（5）连接在一起，两个缸体（5）在圆周方向存在转位角θ。

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