CN103256217B - 一种轴向柱塞泵回程机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向柱塞泵回程机构，其柱塞呈阶梯状，缸体的壁上沿缸体轴向设有阶梯状缸孔，该阶梯状缸孔沿缸体的周向间隔分布，柱塞置于阶梯状缸孔内，柱塞的大直径段与阶梯状缸孔的大直径段间隙配合，柱塞的小直径段与阶梯状缸孔的小直径段间隙配合；柱塞在阶梯状缸孔内往复移动时，柱塞的小直径段的端面与阶梯状缸孔的小直径段的底面之间始终形成一个油腔，柱塞的小直径段的外壁面与阶梯状缸孔的大直径段的内壁面之间始终形成一个环形区域，每个所述油腔一一对应地与缸体的一个腰形槽连通；缸体的壁上间隔地开设有第一油道，每个所述油腔一一对应地通过一个第一油道与一个环形区域连通，每个第一油道内设有液阻；各环形区域相互连通。

Description

一种轴向柱塞泵回程机构

技术领域

本发明涉及一种轴向柱塞泵回程机构，属于液压传动领域。

背景技术

轴向柱塞泵是利用柱塞在缸体的缸体孔内平行往复运动产生的容积变化进行工作的。工作时，驱动主轴驱动缸体旋转，在缸体旋转一周的过程中，滑动于缸体孔内的柱塞在斜盘的作用下做一次往复运动，实现一次吸油和压油。柱塞处于压油行程时，柱塞腔内高压油将柱塞顶出，使滑靴压紧斜盘；但当柱塞处于吸油行程时，柱塞腔内压力为负压，不足以使柱塞伸出，柱塞不能自动回程，导致轴向柱塞泵自吸能力差，严重时甚至会引起强烈的空化气蚀现象，产生较大的流量、压力脉动、液压冲击和噪声，导致轴向柱塞泵配流副，柱塞副和滑靴副的严重摩擦磨损，大大降低轴向柱塞泵的使用寿命。为解决柱塞的回程问题，通常有以下四种方法：

（1）辅助泵供油回程。柱塞在辅助泵补油压力作用下向外伸出，此时，轴向柱塞泵无自吸能力，而且需在液压系统中额外增加补油泵，增加了系统成本。

（2）在每个柱塞腔内安装弹簧，利用弹簧推力将柱塞压紧在斜盘上。此时弹簧承受交变应力，存在严重的疲劳问题，极大地缩短轴向柱塞泵的使用寿命。

（3）采用中心弹簧压紧回程盘。目前国内定型生产的CY14型和ZB型泵均采用此种结构。由于受到轴向柱塞泵空间的限制，弹簧设计困难，只能提供部分柱塞回程力，无法完全解决柱塞回程问题。

（4）滑靴夹在回程盘和斜盘之间并具有一定的间隙，回程盘和斜盘固定连接，即机械强制回程。这种结构较为复杂，使斜盘尺寸加大，此外，滑靴副需要承受高频交变拉压应力，滑靴副松动、拉脱甚至碎裂的现象时有发生，拉脱的滑靴碎片会造成柱塞泵瞬时失效，严重影响整个液压系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是针对现有轴向柱塞泵回程机构的不足，提供一种轴向柱塞泵回程机构，以克服现有技术的全部或部分缺陷。

为实现上述目的，本发明所采用的技术手段是：本发明的柱塞呈阶梯状；缸体的壁上沿缸体的轴向设有多个阶梯状缸孔，且阶梯状缸孔沿缸体的周向间隔分布，所述柱塞置于阶梯状缸孔内，柱塞的大直径段与阶梯状缸孔的大直径段形成间隙配合，并且柱塞的小直径段与阶梯状缸孔的小直径段形成间隙配合；当柱塞在阶梯状缸孔内往复移动时，在柱塞的小直径段的端面与阶梯状缸孔的小直径段的底面之间始终形成一个油腔，并且，在柱塞的小直径段的外壁面与阶梯状缸孔的大直径段的内壁面之间始终形成一个环形区域，每个所述油腔一一对应地与缸体的一个腰形槽连通；在所述缸体的壁上还间隔地开设有第一油道，每个所述油腔一一对应地通过一个所述第一油道与一个环形区域连通，每个第一油道内设有液阻；各所述环形区域之间相互连通。

进一步地，本发明所述柱塞的大直径段的头部呈球形，所述柱塞的小直径段的端面为平面，所述柱塞开设有轴向通孔，所述轴向通孔的一端与对应的油腔连通、另一端与滑靴的中心通孔连通。

进一步地，本发明所述第一油道由第一分油道、第二分油道和第三分油道组成，第一分油道通过第三分油道与第二分油道连通，其中，第一分油道与对应的环形区域连通，第二分油道与对应的油腔连通，所述液阻置于第三分油道内。

进一步地，本发明的每相邻的两个环形区域之间通过一个第四油道连通。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

（1）当柱塞位于吸油行程时，作用于柱塞的阶梯面上的液压油压力约为该轴向柱塞泵的排油压力的一半，对柱塞产生向外伸出的推力，强制柱塞回程，提高了轴向柱塞泵的自吸能力，避免空化气蚀现象，延长轴向柱塞泵的使用寿命。

（2）本发明回程机构中的柱塞滑靴球面副仅承受压应力，避免了机械强制回程机构中的柱塞滑靴球面副承受高频拉压应力的现象，消除了柱塞滑靴球面副松动、拉脱甚至碎裂的现象；此外，本发明回程机构不需弹簧的辅助，避免了因弹簧承受高频交变应力而使轴向柱塞泵寿命下降的现象。

附图说明

图1为本发明的柱塞的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明的缸体的一个实施例的结构示意图。

图3为本发明轴向柱塞泵回程机构的一个实施例的剖视图。

图4为图3中F部的放大图。

图5为图3沿A-A方向的剖视图。

图6为图5中G部的放大图。

图中：1.柱塞，2.柱塞的大直径段的头部，3.柱塞的大直径段，4.柱塞的小直径段，5.柱塞的阶梯面，6.轴向通孔，7.柱塞的小直径段的端面，8.柱塞的小直径段的外壁面，11.缸体，12.阶梯状缸孔，13.阶梯状缸孔的大直径段，14.阶梯状缸孔的小直径段，15.阶梯状缸孔的阶梯面，16.阶梯状缸孔的小直径段的底面，17.环形区域，18.油腔，19.腰形槽，20.第一分油道，21.第二分油道，22.第三分油道，23.内螺纹，24.第一油道，25.第四油道，26.阶梯状缸孔的大直径段的内壁面，27.阶梯状缸孔的小直径段的内壁面，28.缸体配流面，31.滑靴，32.斜盘，33.配流盘，34.液阻，35.堵头。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明的柱塞1呈阶梯状，柱塞的大直径段的头部2呈球形，柱塞的小直径段的端面7为平面，柱塞1开设有轴向通孔6。

如图2所示，本发明的缸体11的壁上沿缸体11的轴向设有多个阶梯状缸孔12，各阶梯状缸孔12沿缸体11的周向间隔分布。

如图3、图4所示，柱塞1置于缸体11的阶梯状缸孔12内，柱塞的大直径段3与阶梯状缸孔的大直径段13形成间隙配合，并且柱塞的小直径段4与阶梯状缸孔的小直径段14形成间隙配合。当柱塞1在阶梯状缸孔12内往复移动时，柱塞的小直径段的端面7与阶梯状缸孔的小直径段的底面16之间始终存在间隙，因此在柱塞的小直径段的端面7、阶梯状缸孔的小直径段的底面16、阶梯状缸孔的小直径段的内壁面27之间始终形成一个油腔18；柱塞的阶梯面5与阶梯状缸孔的阶梯面15之间始终存在间隙，因此在柱塞的阶梯面5、阶梯状缸孔的阶梯面15、阶梯状缸孔的大直径段的内壁面26、柱塞的小直径段的外壁面8之间始终形成一个环形区域17。每个油腔18与缸体11的一个腰形槽19连通，油腔18与腰形槽19之间形成一一对应的关系。

柱塞的大直径段的头部2与滑靴31配合形成球铰，该球铰位于缸体11的阶梯状缸孔12的外部，柱塞1的轴向通孔6的一端与对应的油腔18连通，轴向通孔6的另一端与滑靴31的中心通孔连通，因此油腔18中的油液依次通过柱塞1的轴向通孔6、滑靴31的中心通孔进入滑靴31底部的支承面，提供静液压支承。

在缸体11的壁上间隔地开设有第一油道24，每个油腔18一一对应地通过一个第一油道24与一个环形区域17连通。作为本发明的一种实施方式，如图2和图4所示，第一油道24可由第一分油道20、第二分油道21和第三分油道22构成。第一分油道20在缸体11的壁上沿缸体的径向开设，每个第一分油道20与对应的环形区域17相通,各第一油道20在靠近缸体11的壁面处与堵头35密封联接，以防止油液泄露。第二分油道21在缸体11的壁上沿缸体11的径向开设，每个第二分油道21与对应的油腔18相通,各第二分油道21在靠近缸体11的壁面处与堵头35密封联接，以防止油液泄露。第一分油道20与对应的第二分油道21之间通过第三油道22连通，第三油道22在缸体11的配流面28沿缸体11的轴线方向开设。各第三油道22在靠近对应的第二油道21处设有内螺纹23，在第三油道22内于内螺纹23处联接有液阻34，以限制油液流量；各第三油道22在靠近缸体11的配流面28处与堵头35密封联接，以防止油液泄露。

如图5、图6所示，在缸体11的壁面上开设有若干个第四油道25，每相邻的两个环形区域17之间通过一个第四油道25连通，因此所有环形区域17互相连通，第四油道25在靠近缸体11的壁面处与堵头35密封联接，以防止油液泄露。

本发明工作时，轴向柱塞泵的柱塞1随缸体11一起旋转并在阶梯状缸孔12中往复运动，在缸体11旋转一周的过程中，柱塞1在斜盘32的作用下做一次往复运动，实现一次吸油和压油，油液经配流盘33流出，实现轴向柱塞泵的功能；在缸体旋转过程中，缸体11中有约一半的柱塞1位于排油行程，对应的油腔18中的压力为轴向柱塞泵的出口压力；其余柱塞1位于吸油行程，对应的油腔18中的压力为轴向柱塞泵的吸油压力。由于液阻网络分压，环形区域17中的压力约为轴向柱塞泵的出口压力的一半，环形区域17中的压力作用于柱塞的阶梯面5上，对柱塞1产生向外伸出的推力。当柱塞1位于吸油行程时，对应的油腔18压力为负压，此处的液压推力不足以使柱塞1向外伸出，但由于柱塞的阶梯面5上作用的较高液压力，使柱塞1获得足够的回程推力，强制使柱塞1迅速回程，提高轴向柱塞泵的自吸性能。

Claims (5)

1.一种轴向柱塞泵回程机构，其特征在于：它的柱塞（1）呈阶梯状，它的缸体（11）的壁上沿缸体（11）的轴向设有阶梯状缸孔（12），且阶梯状缸孔（12）沿缸体（11）的周向间隔分布，所述柱塞（1）置于阶梯状缸孔（12）内，柱塞的大直径段（3）与阶梯状缸孔的大直径段（13）形成间隙配合，并且柱塞的小直径段（4）与阶梯状缸孔的小直径段（14）形成间隙配合；当柱塞（1）在阶梯状缸孔（12）内往复移动时，在柱塞的小直径段的端面（7）与阶梯状缸孔的小直径段的底面（16）之间始终形成一个油腔（18），并且，在柱塞的小直径段的外壁面（8）与阶梯状缸孔的大直径段的内壁面（26）之间始终形成一个环形区域（17），每个所述油腔（18）一一对应地与缸体（11）的一个腰形槽（19）连通；在所述缸体（11）的壁上还间隔地开设有第一油道（24），每个所述油腔（18）一一对应地通过一个所述第一油道（24）与一个环形区域（17）连通，每个第一油道（24）内设有液阻（34）；各所述环形区域（17）之间相互连通。

2.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵回程机构，其特征在于：所述柱塞（1）的大直径段（3）的头部呈球形，所述柱塞的小直径段的端面（7）为平面，所述柱塞（1）开设有轴向通孔（6），所述轴向通孔（6）的一端与对应的油腔（18）连通、另一端与滑靴（31）的中心通孔连通。

3.根据权利要求1或2所述的轴向柱塞泵回程机构，其特征在于：所述第一油道（24）由第一分油道（20）、第二分油道（21）和第三分油道（22）组成，第一分油道（20）通过第三分油道（22）与第二分油道（21）连通，其中，第一分油道（20）与对应的环形区域（17）连通，第二分油道（21）与对应的油腔（18）连通，所述液阻（34）置于第三分油道（22）内。

4.根据权利要求1或2所述的轴向柱塞泵回程机构，其特征在于：每相邻的两个环形区域（17）之间通过一个第四油道（25）连通。

5.根据权利要求3所述的轴向柱塞泵回程机构，其特征在于：每相邻的两个环形区域（17）之间通过一个第四油道（25）连通。