CN103216406B - 一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵 - Google Patents

一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵 Download PDF

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Abstract

一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵，定子内壁为椭圆柱面，转子外圆柱面上均匀分布有球塞腔并装有球塞，定子两侧安装有第一、第二泵端盖，并开有轴向油孔，油孔与配油盘的配油槽连通，传动轴带动转子高速转动，球塞在离心力、液压力和定子反作用力的作用下沿定子内壁做椭圆周运动，球塞与球塞腔容积周期性变化，通过配油盘上的油槽和油孔实现吸油和压油，并实现转子轴向自平衡，第一泵端盖直接安装在电机壳体上，实现泵、电机的一体化设计，电机壳体上开有冷却油道，并与泵内的油路连通，泵运转时冷却油道内形成液流，带走电机产生的热量达到冷却的目的，本发明具有尺寸小、散热性好、转子可实现轴向自平衡和易于实现转速高等优点。

Description

一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵
技术领域
本发明属于球塞液压泵技术领域，具体涉及一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵。
背景技术
液压泵是液压技术领域的核心部件，用于为系统提供具有稳定流量和压力的高压油液。液压泵性能的好坏对液压系统的性能起着至关重要的作用，目前最常用的液压泵是轴向柱塞液压泵和径向柱塞液压泵。
轴向柱塞液压泵，依靠柱塞的轴向运动使柱塞腔容积周期性变化，实现吸油和压油动作，其配油方式通常为配油盘配油。轴向柱塞液压泵具有较小的径向尺寸，且能够达到较高的输出压力，但是内部构造复杂，摩擦副较多，转子质量较大，故存在着成本较高，磨耗大，不宜实现高转速的缺点。
径向柱塞液压泵，依靠柱塞的径向运动使柱塞腔的容积周期性变化，完成吸油和压油动作，配油方式为阀配油或者配油轴配油。径向柱塞液压泵具有较小的轴向尺寸，和较高的排量，但是其体积通常较大，配流轴或配流阀结构复杂，同样存在成本高，不宜实现高转速的缺点，另外对于采用轴配流方式的径向柱塞液压泵，轴内的油孔对轴的强度有削弱作用，影响泵的使用寿命。
球塞液压泵，同径向柱塞液压泵工作原理类似，是通过球塞的径向运动来改变球塞腔容积实现吸油和压油动作的，球塞液压泵具有体积小、转速高的优点。在现有公开的技术中，采用轴配流的球塞液压泵，由于在其加工和装配过程中存在的误差，使得球塞液压泵在工作过程中配流副会产生磨损并逐渐扩大磨损，且轴配流的球塞液压泵工作时，内部产生的不平衡的径向液压力也严重影响其使用寿命及工作的稳定性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵，具有尺寸小、构件少、结构紧凑、磨耗低、双向泵油和易于实现转速高的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵,包括电机壳体26，电机定子25通过过盈配合安装在电机壳体26内部，定子线圈24缠绕在电机定子25上，电机端盖23和第一泵端盖1安装在电机壳体26的两端，电机壳体26上开有两个以上的轴向的冷却通道16，第一泵端盖1的端面上的冷却通道汇入孔29与电机壳体26上的其中一个冷却通道16连通，第一泵端盖1上还有两个以上的第二冷却通道连接槽28，每个槽能够将电机壳体26上相邻的两个冷却通道16连通，电机端盖23上的第二进油口18与电机壳体26上的一个冷却通道16连通，所连通的这个冷却通道16与第一泵端盖1上冷却通道汇入孔29所连通的冷却通道16相邻，电机端盖23上还有两个以上的第一冷却通道连接槽17，每个槽能够将电机壳体26上相邻的两个冷却通道16连通，通过第二冷却通道连接槽28和第一冷却通道连接槽17的连接，将电机壳体26上的各个冷却通道16首尾相接连成一条通路，通路的一端连接到第二进油口18，另一端连接到冷却通道汇入孔29，组成电机的冷却通路，第一进油口15和冷却通道汇入孔29共同汇入吸油通道14；电机端盖23和第一泵端盖1上分别安装有第二轴承组19和第一轴承组13，传动轴27安装在第二轴承组19和第一轴承组13上，并通过传动轴27的第一台肩20和第二台肩12轴向定位，电机转子21通过过盈配合安装在传动轴27上，转子线圈22缠绕在电机转子21上，转子6安装在传动轴27上，用轴端压盖10压紧在传动轴27的第三台肩11上，转子6的径向上均布有两个以上的球塞腔7，球塞5安装在球塞腔7内部，球塞5与球塞腔7直径相同，能够自由滚动和径向运动，每个球塞腔7底部还有轴向的转子通油孔8，定子4安装在第一泵端盖1和第二泵端盖3之间，第一泵端盖1和第二泵端盖3通过销2对中，定子4的内圆柱面为椭圆柱面，第一泵端盖1的端面上有压油平衡槽30和吸油槽31，压油平衡槽30和吸油槽31均由跨度为四分之一圆周的不同半径的一个或者两个以上弧段连接而成，并且，它们都通过各自的小半径弧段与转子通油孔8相连通，吸油槽31还与吸油通道14连通，同理，第二泵端盖3上有压油槽32和吸油平衡槽33，压油槽32与出油口9连通。
所述的吸油平衡槽33与吸油槽31的面积相同或相近。
所述的压油平衡槽30与压油槽32的面积相同或相近。
本发明提出的新型泵结构具有以下优点：
（1）尺寸小，结构紧凑。该泵具有轴向柱塞液压泵的径向尺寸和径向柱塞液压泵的轴向尺寸，结构十分紧凑。又因为可达高转速，无须庞大复杂的减速机构，可以实现一体化设计。
（2）构件少，可靠性高。该泵没有轴向柱塞液压泵的滑履和斜盘等构件，也没有径向柱塞液压泵柱塞上的滚轮和轮轴机构，减少了关键零件的数目和摩擦副，从而大幅提高了工作可靠性。
（3）零件加工难度低，成本低、寿命长。该泵采用配油盘配油方式，吸油和压油分别通过第一泵端盖1和第二泵端盖3上的配油孔及配油槽实现，区别于采用配油轴配油的方式，无需在传动轴27上加工配油孔道，制造难度低，且减少了对传动轴27的削弱，故在降低成本的同时延长了泵的使用寿命。
（4）磨耗低。由于球塞5与定子4内壁之间和球塞5与球塞腔7内壁之间都处于滚动或半滚动状态，且由于球塞5自身的结构特点，该两对关键摩擦副在高速状态下易产生润滑水膜，实现动压支撑，降低了整个泵的磨耗。
（5）易实现大排量高转速。该泵的转子6的周向完全对称，结构紧凑，径向尺寸小，同时取消了对线速度比较敏感的斜盘与滑履摩擦副，故可轻易实现高转速(>3600rpm)。并且这种转速的提高可不受排量限制，因为增大排量可以通过增加球塞5列数来解决。该泵的这种特点,可使它的转矩、转速在大范围内变化，适合作为大功率动力源。
（6）散热性能良好，可长时间连续工作。该泵的电机壳体26上开有冷却通道16，该冷却通道16与泵的吸油通道14连通，泵运转时一部分液压油从冷却通道16吸入，带走电机工作时产生的热量，达到散热的目的，利于系统的长时间连续工作。
（7）转子6可以实现轴向自平衡。泵工作时，传动轴27所受力矩小，振动小、噪声低，利于增长泵的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的轴向剖视图。
图2为本发明图1中所示A-A截面的剖视图。
图3为本发明图1中所示B-B截面的剖视图。
图4为电机端盖23的示意图，其中图4-1为左视图，图4-2为右视图，图4-3为图4-1的C-C截面的剖视图。
图5为第一泵端盖1的示意图，其中图5-1为左视图，图5-2为图5-1的D-D截面的剖视图，图5-3为右视图。
图6为第二泵端盖3的示意图，其中图6-1为左视图，图6-2为6-1的E-E截面的剖视图。
图7为该泵冷却油路的液压原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
参照图1、图2，一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵,包括电机壳体26，电机定子25通过过盈配合安装在电机壳体26内部，定子线圈24缠绕在电机定子25上，电机端盖23和第一泵端盖1分别用螺钉安装在电机壳体26的两端，电机壳体26上开有两个以上的轴向的冷却通道16，第一泵端盖1的端面上的冷却通道汇入孔29与电机壳体26上的其中一个冷却通道16连通，如图1所示，图1中该孔与电机壳体26上最下端的冷却通道16连通，这样布置的目的是利于表达该发明的内部结构，同时此种方法也利于在实际生产中油管的连接，第一泵端盖1上还有两个以上的第二冷却通道连接槽28，每个槽能够将电机壳体26上相邻的两个冷却通道16连通，如图5所示；电机端盖23上的第二进油口18与电机壳体26上的一个冷却通道16连通，所连通的这个冷却通道16与第一泵端盖1上冷却通道汇入孔29所连通的冷却通道16相邻，电机端盖23上还有两个以上的第一冷却通道连接槽17，每个槽能够将电机壳体26上相邻的两个冷却通道16连通，如图4所示，通过第二冷却通道连接槽28和第一冷却通道连接槽17的连接，将电机壳体26上的各个冷却通道16首尾相接连成一条通路，通路的一端连接到第二进油口18，另一端连接到冷却通道汇入孔29，组成电机的冷却通路，其液压原理如图7所示；第一进油口15和冷却通道汇入孔29共同汇入吸油通道14；电机端盖23和第一泵端盖1上分别安装有第二轴承组19和第一轴承组13，传动轴27安装在第二轴承组19和第一轴承组13上，并通过传动轴27的第一台肩20和第二台肩12轴向定位，电机转子21通过过盈配合安装在传动轴27上，转子线圈22缠绕在电机转子21上，转子6安装在传动轴27上，用轴端压盖10压紧在传动轴27的第三台肩11上，并通过键对其周向定位，转子6的径向上均布有两个以上的球塞腔7，球塞5安装在球塞腔7内部，球塞5与球塞腔7直径相同，能够自由滚动和径向运动，每个球塞腔7底部还有轴向的转子通油孔8，定子4安装在第一泵端盖1和第二泵端盖3之间，三者用螺栓拉紧，第一泵端盖1和第二泵端盖3通过销2对中，定子4通过键作周向的定位，定子4的内圆柱面为椭圆柱面，如图3所示，第一泵端盖1的端面上有压油平衡槽30和吸油槽31，压油平衡槽30和吸油槽31均由跨度为四分之一圆周的不同半径的一个或者两个以上弧段连接而成，并且，它们都通过各自的小半径弧段与转子通油孔8相连通，吸油槽31还与吸油通道14连通，如图5所示，同理，第二泵端盖3上有压油槽32和吸油平衡槽33，压油槽32与出油口9连通，如图6所示。
所述的吸油平衡槽33与吸油槽31的面积相同或相近。
所述的压油平衡槽30与压油槽32的面积相同或相近。
本发明的工作原理为：
转子6按照如图3所示方向转动，由于定子4内壁为椭圆柱面，当转子6高速转动时，球塞5在离心力、液压力和定子4内壁反作用力的作用下，沿定子4内壁做椭圆周运动，于是在随转子6转动时，球塞腔7的容积发生周期性变化，依此可将圆周划分为两个吸油区和两个压油区，如图3所示，处在吸油区的球塞腔7，通过转子通油孔8和吸油槽31与吸油通道14连通，在转动过程中，其容积由小变大，球塞腔7内形成一定的真空度，因此能够将液压油经过第一泵端盖1上的吸油槽31和转子通油孔8吸入柱塞腔，参照图5和图1；吸油槽31中的油液压力低于大气压，所以转子6有被压向第一泵端盖1的趋势，在本发明中，第二泵端盖3上有吸油平衡槽33，其与吸油槽31的面积大致相同，且由于通过转子通油孔8与吸油槽31连通，所以其中的油液压力与吸油槽31中大致相同，因此吸油平衡槽33能够将转子6的倾斜趋势平衡；处在压油区的球塞腔7，通过转子通油孔8和压油槽32与出油口9连通，在转动过程中，其容积由大变小，球塞腔7内油液压力升高，将油液从球塞腔7压出，通过压油槽32，最终从出油口9压出；压油槽32中的油液压力高于大气压，所以转子6有被压向第一泵端盖1的趋势，在本发明中，第一泵端盖1上有压油平衡槽30，其与压油槽32的面积大致相同，且由于通过转子通油孔8与压油槽32连通，所以其中的油液压力与压油槽32中大致相同，因此转子6的倾斜趋势能够被平衡；电机壳体26上的冷却通道16通过第一冷却通道连接槽17和第二冷却通道连接槽28连接成一条油液冷却通路，通路的一端接油箱，另一端汇入吸油通道14，液压原理图参照图7，本发明的液压原理特点为：油箱中的油液通过两条油路进入吸油孔道14，一条为主油路，由第一进油口15组成，它直接汇入吸油孔道14，另一条为冷却油路，由第二进油口18、冷却通道16、第一冷却通道连接槽17和第二冷却通道连接槽28组成，这条通道依照蛇形环绕电机壳体26后，再汇入吸油孔道14，当柱塞腔内压力低于大气压时，上述冷却油路中就会形成液流，流动的液流将带走电机产生的热量，实现冷却的目的。

Claims (3)

1.一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵,包括电机壳体(26)，其特征在于：电机定子(25)通过过盈配合安装在电机壳体(26)内部，定子线圈(24)缠绕在电机定子(25)上，电机端盖(23)和第一泵端盖(1)安装在电机壳体(26)的两端，电机壳体(26)上开有两个以上的轴向的冷却通道(16)，第一泵端盖(1)的端面上的冷却通道汇入孔(29)与电机壳体(26)上的其中一个冷却通道(16)连通，第一泵端盖(1)上还有两个以上的第二冷却通道连接槽(28)，每个槽能够将电机壳体(26)上相邻的两个冷却通道(16)连通，电机端盖(23)上的第二进油口(18)与电机壳体(26)上的一个冷却通道(16)连通，所连通的这个冷却通道(16)与第一泵端盖(1)上冷却通道汇入孔(29)所连通的冷却通道(16)相邻，电机端盖(23)上还有两个以上的第一冷却通道连接槽(17)，每个槽能够将电机壳体(26)上相邻的两个冷却通道(16)连通，通过第二冷却通道连接槽(28)和第一冷却通道连接槽(17)的连接，将电机壳体(26)上的各个冷却通道(16)首尾相接连成一条通路，通路的一端连接到第二进油口(18)，另一端连接到冷却通道汇入孔(29)，组成电机的冷却通路，第一进油口(15)和冷却通道汇入孔(29)共同汇入吸油通道(14)；电机端盖(23)和第一泵端盖(1)上分别安装有第二轴承组(19)和第一轴承组(13)，传动轴(27)安装在第二轴承组(19)和第一轴承组(13)上，并通过传动轴(27)的第一台肩(20)和第二台肩(12)轴向定位，电机转子(21)通过过盈配合安装在传动轴(27)上，转子线圈(22)缠绕在电机转子(21)上，泵转子(6)安装在传动轴(27)上，用轴端压盖(10)压紧在传动轴(27)的第三台肩(11)上，泵转子(6)的径向上均布有两个以上的球塞腔(7)，球塞(5)安装在球塞腔(7)内部，球塞(5)与球塞腔(7)直径相同，能够自由滚动和径向运动，每个球塞腔(7)底部还有轴向的转子通油孔(8)，定子(4)安装在第一泵端盖(1)和第二泵端盖(3)之间，第一泵端盖(1)和第二泵端盖(3)通过销(2)对中，定子(4)的内圆柱面为椭圆柱面，第一泵端盖(1)的端面上有压油平衡槽(30)和吸油槽(31)，压油平衡槽(30)和吸油槽(31)均由跨度为四分之一圆周的不同半径的两个以上弧段连接而成，并且，它们都通过各自的小半径弧段与转子通油孔(8)相连通，吸油槽(31)还与吸油通道(14)连通，第二泵端盖(3)上有压油槽(32)和吸油平衡槽(33)，压油槽(32)和吸油平衡槽(33)均由跨度为四分之一圆周的不同半径的两个以上弧段连接而成，并且，它们都通过各自的小半径弧段与转子通油孔(8)相连通，压油槽(32)与出油口(9)连通。
2.根据权利要求1所述的一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵,其特征在于：所述的吸油平衡槽(33)与吸油槽(31)的面积相同或相近。
3.根据权利要求1所述的一种采用配油盘配油的泵电机一体化的球塞液压泵,其特征在于：所述的压油平衡槽(30)与压油槽(32)的面积相同或相近。
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