CN103742379A - 一种张拉千斤顶高压电动油泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种张拉千斤顶高压电动油泵，包括水平设置的主轴，自所述主轴的左侧端部开始、依次配合设置在主轴上的油路接头、第一轴承座、叶片式摆动油缸、安装有柱塞的泵体、十字滑块联轴器和第二轴承座，配合安装在所述泵体与主轴之间的大偏心轮和小偏心轮，以及配合安装在所述大偏心轮与柱塞之间的连接环。本发明所述张拉千斤顶高压电动油泵，可以克服现有技术中灵活性差、适用范围小和能量转换效率低等缺陷，以实现灵活性好、适用范围大和能量转换效率高的优点。

Description

一种张拉千斤顶高压电动油泵

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体地，涉及一种张拉千斤顶高压电动油泵。

背景技术

张拉千斤顶是用于张拉钢铰线等预应力筋的专用千斤顶。张拉千斤顶需和张拉油泵配合使用，张拉和回顶的动力均由张拉油泵的高压油提供。根据结构的不同又分为前卡式千斤顶和穿心式千斤顶。张拉千斤顶结构紧凑，张拉时工作平稳，油压高，张拉力大，广泛应用于公路桥梁、铁路桥梁、水电坝体、高层建筑等预应力施工工程。

在建筑等工程领域中，需要张拉千斤顶给受拉构件中的钢筋施加预拉应力来提高构件的刚度和强度，张拉千斤顶的动力由高压电动油泵提供。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在灵活性差、适用范围小和能量转换效率低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种张拉千斤顶高压电动油泵，以实现灵活性好、适用范围大和能量转换效率高的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种张拉千斤顶高压电动油泵，包括水平设置的主轴，自所述主轴的左侧端部开始、依次配合设置在主轴上的油路接头、第一轴承座、叶片式摆动油缸、安装有柱塞的泵体、十字滑块联轴器和第二轴承座，配合安装在所述泵体与主轴之间的大偏心轮和小偏心轮，以及配合安装在所述大偏心轮与柱塞之间的连接环。

进一步地，所述叶片式摆动油缸，具体为双缸同轴对称的结构，双叶片式摆动油缸的叶片对称分布。

进一步地，所述叶片式摆动油缸，以牙嵌联轴器的方式驱动小偏心轮转动，与大偏心轮组合形成所需要的偏心距，调节柱塞的工作行程；

当张拉千斤顶进入加载状态使液压系统油压升高时，通过控制油路接头使叶片式摆动油缸带动小偏心轮转动，缩短柱塞的工作行程并降低油泵输出流量，保持液压系统压力在设定值内；

液压系统在低压状态时，通过控制油路接头使叶片式摆动油缸带动小偏心轮反转，增大柱塞的工作行程和油泵的输出流量。

进一步地，所述叶片式摆动油缸，包括水平套接在所述主轴外围的空心轴，配合设置在所述空心轴上方的叶片，竖直设置在所述空心轴下方的分隔板，以及位于所述叶片和分隔板外围、且配合安装在空心轴上的缸体。

进一步地，当液压系统的油压稳定时，叶片处于相对静止状态，当液压系统油压因流量变化升高或降低时，通过油缸控制回路的处理，向摆动油缸内腔一侧加压，使压力提高，推动叶片转动并通过空心轴带动偏心机构的小偏心轮转动。

本发明各实施例的张拉千斤顶高压电动油泵，由于包括水平设置的主轴，自主轴的左侧端部开始、依次配合设置在主轴上的油路接头、第一轴承座、叶片式摆动油缸、安装有柱塞的泵体、十字滑块联轴器和第二轴承座，配合安装在泵体与主轴之间的大偏心轮和小偏心轮，以及配合安装在所述大偏心轮与柱塞之间的连接环；可以满足千斤顶在施工过程中的低压大流量和高压小流量工况变化要求，适合作为预应力施工机具高压电动油泵的设计方案；从而可以克服现有技术中灵活性差、适用范围小和能量转换效率低的缺陷，以实现灵活性好、适用范围大和能量转换效率高的优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明张拉千斤顶高压电动油泵中轴向变量柱塞泵的结构示意图；

图2为本发明张拉千斤顶高压电动油泵中齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵的结构示意图；

图3为本发明张拉千斤顶高压电动油泵中螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵的结构示意图；

图4为本发明张拉千斤顶高压电动油泵中叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵的结构示意图；

图5为本发明张拉千斤顶高压电动油泵中叶片摆动油缸的结构原理图。

结合附图1，本发明实施例中附图标记如下：

1-斜盘；2-滑靴；3-柱塞；4-泵体；5-配油盘。

结合附图2，本发明实施例中附图标记如下：

1-油路接头；2-油缸；3-齿条；4-内齿轮；5-柱塞及泵体；6-十字滑块联轴器；7-大偏心轮；8-连接环；9-小偏心轮；10-轴承座及机架。

结合附图3，本发明实施例中附图标记如下：

1-油路接头；2-螺旋摆动油缸；3-导向轴；4-柱塞及泵体；5-十字滑块联轴器；6-主轴；7-大偏心轮；8-连接环；9-小偏心轮；10-弹簧；11-轴承座与机架。

结合附图4，本发明实施例中附图标记如下：

1-油路接头；2-轴承座；3-叶片式摆动油缸；4-柱塞及泵体；5-十字滑块联轴器；6-大偏心轮；7-连接环；8-小偏心轮。

结合附图5，本发明实施例中附图标记如下：

1-叶片；2-缸体；3-主轴；4-空心轴；5-分隔板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明实施例，如图1-图5所示，提供了一种张拉千斤顶高压电动油泵。

本实施例的张拉千斤顶高压电动油泵，需要实现张拉千斤顶高压电动油泵结构方案的选择，主要包括以下几个方面：

㈠建筑工程领域对高压电动油泵的要求

在建筑等工程领域中，在工程结构构件承受外荷载之前，对受拉构件中的钢筋施加预拉应力，可提高构件的刚度和强度，推迟钢筋混凝土构件裂缝出现的时间，并增加构件的耐久性，在同等强度和寿命条件下，可大大降低建设成本。

在预应力施工中，液压张拉千斤顶通常作为施加预应力的机具，这需要电动油泵（小型液压站）为其提供动力。国内现有电动油泵采用定量泵通过节流阀的控制来满足千斤顶低压大流量和高压小流量工况变化要求，能耗高，压力低，千斤顶比较笨重；国外有低压大流量和高压小流量两级组合泵形式的电动油泵，但该泵因组成环节多而易漏油，低压时的大流量不足，高压时的压力尚较低。因此，合理设计（高压）电动油泵，为液压张拉千斤顶提供70MPa以上的工作压力，使千斤顶在加载能力不变的情况下，体积更小，重量更轻，减轻作业人员的劳动强度并提高工作效率，提高千斤顶对施工现场狭窄空间条件的适应能力，是我们面临的重要课题。以下是设计高压电动油泵的结构方案的比较与选择。

㈡高压电动油泵的结构方案

高压电动油泵要具备给预应力施工的张拉千斤顶提供70MPa以上的工作压力的能力，并能快速地适应千斤顶低压大流量和高压小流量工况变化的要求。有可能满足这些要求的高压电动油泵的四种结构方案如下：

⑴轴向变量柱塞泵的结构方案

轴向变量柱塞泵结构方案如图1所示，主要由斜盘1、滑靴2、柱塞3、泵体4和配油盘5等部分组成。在预应力施工中，当千斤顶从空载逐步过渡到加载状态时，液压系统的压力将逐步升高，通过油泵自身的变量控制机构的控制，减少斜盘的倾斜角度和柱塞的工作行程，使油泵的输出流量将逐步降低，保持系统压力在设定值内，从而满足千斤顶的低压大流量和高压小流量的工况变化需求。

预应力施工千斤顶要求油泵最大流量达6-9L/ min，最高压力达70-80MPa，市场上的轴向变量柱塞泵中，没有足够大流量、高压力的产品可供选用，需要在主流轴向变量柱塞泵结构的基础上，针对张拉千斤顶高压电动油泵的最大流量和最高压力的要求进行专门的设计和定制。

这种方案是目前张拉千斤顶高压电动油泵所普遍采用的结构方案。

⑵齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案

齿轮齿条摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵，如图2所示，主要由油路接头1、油缸2、齿条3、内齿轮4、柱塞及泵体5、十字滑块联轴器6、大偏心轮7、小偏心轮8、连接环9和轴承座及机架10等部分组成，其中齿条为45°斜齿和内斜齿轮相互啮合。油缸活塞杆与齿条的连接可采用整体式，通过加大主轴的直径并将齿条槽开通至左端，装入齿条后再嵌入镶块的方法解决装配问题。

当千斤顶进入加载状态时，系统油压升高，通过控制油路使油缸2的活塞带动齿3左移，使与齿条啮合的内齿轮4带动小偏心轮9转动，缩短柱塞的工作行程并降低油泵的输出流量，保持系统压力在设定值内；液压系统在低压状态时，通过控制油路使油缸2的活塞带动齿条3右移，使内齿轮带动小偏心轮9转动，增大柱塞的工作行程并增加油泵的输出流量，满足液压系统的流量、压力变化要求。

⑶螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案

螺旋摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵，如图3所示，主要由油路接头1、螺旋摆动油缸2、导向轴3、柱塞及泵体4、十字滑块联轴器5、主轴6、大偏心轮7、连接环8、小偏心轮9和轴承座及机架11等部分组成。其中导向轴3与摆动油缸的螺旋轴采用花键等形式周向固定，保证活塞移动时螺旋轴能够通过螺旋套带动小偏心轮9转动，实现柱塞行程的调节使油泵的排量能根据工况的需要而变化。

当千斤顶进入加载状态时，系统油压升高，通过控制油路使螺旋摆动油缸2的活塞带动螺旋轴左移，使与螺旋轴啮合的螺旋套带动小偏心轮9转动，缩短柱塞的工作行程并降低油泵的输出流量，保持系统压力在设定值内；液压系统在低压状态时，通入摆动控制油路压力降低，在弹簧的作用下活塞带动螺旋轴右移，使螺旋套带动小偏心轮9转动，增大柱塞的工作行程并增加油泵的输出流量，满足液压系统的流量、压力变化要求。

⑷叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案

叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵，如图4所示，主要由油路接头1、轴承座2、叶片式摆动油缸3、柱塞及泵体4、十字滑块联轴器5、大偏心轮6、连接环7小偏心轮8等部分组成，其中叶片式摆动油缸为双缸同轴对称的结构，两油缸的叶片对称分布，可保证摆动油缸的质量中心与轴心基本重合，减小油泵运转时的振动。摆动油缸以牙嵌联轴器的方式驱动小偏心轮转动，与大偏心轮组合形成所需要的偏心距，调节柱塞的工作行程。

当千斤顶进入加载状态使系统油压升高时，通过控制油路使叶片摆动油缸3带动小偏心轮8转动，缩短柱塞的工作行程并降低油泵的输出流量，保持系统压力在设定值内；液压系统在低压状态时，通过控制油路使摆动油缸3带动小偏心轮8反转，增大柱塞的工作行程和油泵的输出流量。这种自身变量机构可自动调节油泵的输出流量，快速适应千斤顶的低压大流量和高压小流量的工况变化要求。

叶片式摆动油缸的结构原理如图5所示，由叶片1、缸体2、主轴3、空心轴4和分隔板5等组成，当液压系统的油压稳定时，P1=P2，叶片处于相对静止状态，当液压系统油压因流量变化升高或降低时，通过油缸控制回路的处理，向摆动油缸内腔一侧加压，使压力P1或P2提高，推动叶片1转动并通过空心轴4带动偏心机构的小偏心轮转动。

㈢高压电动油泵变量结构方案的特点比较

以上四种的高压电动油泵变量结构方案，具有各自的优缺点，现从能量效率、结构可行性两个方面对四种方案进行分析，如表1所示：

表1：高压电动油泵方案的能量效率比较

。

可见，除第一种方案外，其余方案都满足能量转换效率高的要求。

表2：高压电动油泵方案的工艺性和可靠性比较

。

从工作的可靠性分析比较可知，在四种方案中只有第四种方案比较适合作为高压电动油泵的设计方案。

通过以上比较可知，叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案具有组成环节少，结构简单，体积小，无动间隙密封结构，输出压力可达70MPa以上，能满足建筑工程等行业预应力施工的千斤顶小型化、轻量化要求。同时，这种变量泵没有配油盘、滑靴等大受力、大面积滑动摩擦副的新型径向变量柱塞泵，能量转换效率高、泵体发热量低；适合作为预应力施工机具的高压自变量电动油泵设计的方案。

在建筑等工程领域中，需要张拉千斤顶给受拉构件中的钢筋施加预拉应力来提高构件的刚度和强度，张拉千斤顶的动力由高压电动油泵提供。从能量转换效率、工艺性可靠性等方面对四种高压电动油泵结构方案进行比较，确认叶片摆动油缸驱动双偏心轮式径向变量柱塞泵方案综合性能较优，能满足千斤顶在施工过程中的低压大流量和高压小流量工况变化要求，适合作为预应力施工机具高压电动油泵的设计方案。

参考文献：

[1]袁柳樱，等.斜盘式轴向柱塞泵磨损与润滑分析[J].北京工商大学学报：自然科学版，2006，（05）:24-27.

[2]徐绳武.轴向柱塞泵和马达的发展动向[J].液压气动与密封，2003，(08):10-15.

[3]张力，等.斜盘式轴向柱塞泵摩擦副分析[J].机床与液压，2007，（06）:120-122.

[4]徐绳武.PCY恒压变量泵的改进和发展[J].液压气动与密封，2005，（01）:6-9.

[5]周天悦，等.恒压式径向柱塞泵定子的振动特性分析[J].振动与冲击，2009，（07）:162-165，220.

[6]覃日强，林若森，刘光浩，等. 双偏心轮式超高压自变量径向柱塞泵的设计[J].机床与液压，2012，（11）:97-99，62.

[7]覃日强，刘光浩，林若森，等. 基于双偏心结构的自变量泵的摆动油缸研究与设计[J]. 煤矿机械，2012，（04）:21-23.

[8]王强，李齐权.变频技术在恒压供水系统中的应用[J]. 节能技术，2009，(01):87-89.

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种张拉千斤顶高压电动油泵，其特征在于，包括水平设置的主轴，自所述主轴的左侧端部开始、依次配合设置在主轴上的油路接头、第一轴承座、叶片式摆动油缸、安装有柱塞的泵体、十字滑块联轴器和第二轴承座，配合安装在所述泵体与主轴之间的大偏心轮和小偏心轮，以及配合安装在所述大偏心轮与柱塞之间的连接环。

2.根据权利要求1所述的张拉千斤顶高压电动油泵，其特征在于，所述叶片式摆动油缸，具体为双缸同轴对称的结构，双叶片式摆动油缸的叶片对称分布。

3.根据权利要求1所述的张拉千斤顶高压电动油泵，其特征在于，所述叶片式摆动油缸，以牙嵌联轴器的方式驱动小偏心轮转动，与大偏心轮组合形成所需要的偏心距，调节柱塞的工作行程；

当张拉千斤顶进入加载状态使液压系统油压升高时，通过控制油路接头使叶片式摆动油缸带动小偏心轮转动，缩短柱塞的工作行程并降低油泵输出流量，保持液压系统压力在设定值内；

液压系统在低压状态时，通过控制油路接头使叶片式摆动油缸带动小偏心轮反转，增大柱塞的工作行程和油泵的输出流量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的张拉千斤顶高压电动油泵，其特征在于，所述叶片式摆动油缸，包括水平套接在所述主轴外围的空心轴，配合设置在所述空心轴上方的叶片，竖直设置在所述空心轴下方的分隔板，以及位于所述叶片和分隔板外围、且配合安装在空心轴上的缸体。

5.根据权利要求4所述的张拉千斤顶高压电动油泵，其特征在于，当液压系统的油压稳定时，叶片处于相对静止状态，当液压系统油压因流量变化升高或降低时，通过油缸控制回路的处理，向摆动油缸内腔一侧加压，使压力提高，推动叶片转动并通过空心轴带动偏心机构的小偏心轮转动。

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