CN103899506A - 一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，采用一体式泵体结构，将传统轴向柱塞泵中的体与壳体合二为一；传动轴兼具配流作用，取消了传统轴向柱塞泵的配流盘结构；该泵的一体式泵体固定，安装在其内部的柱塞组也固定，不随传动轴转动，从而减小了泵的转动惯量，利于用在需要对泵频繁调速的场合；驱动凸轮能够实现多作用，泵的排量大，该泵中的柱塞组在驱动凸轮的作用下往复运动，由于驱动凸轮上的曲面设计成具有两个以上的周期，因此传动轴转动一周，柱塞组可以往复运动两次以上，其往复次数与曲面的周期数相同，本发明具有结构紧凑，传动简单，转动惯量小，转速高，排量大的优点。

Description

一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵

技术领域

本发明属于轴向柱塞泵技术领域，具体涉及一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵。

背景技术

轴向柱塞泵是一类常用的液压泵，它具有结构简单、体积小、噪音低、效率高、有自吸能力等优点，被广泛用于锻压、冶金、船舶等领域的液压系统中。

传统的轴向柱塞泵的工作原理是：传动轴直接或间接带动缸体转动，通过柱塞与斜盘或者传动轴与缸体之间的角度，将传动轴的转动转化为柱塞的往复运动，从而周期性的改变柱塞腔的容积，实现吸油和压油的动作。由于缸体随传动轴一起转动，因此泵的总转动惯量较大，泵的启停和调速响应速度较慢，不利于通过控制转速直接调节泵的输出流量；由于油液随缸体高速转动，油液内部容易产生气蚀和温升，从而不利于提高泵的容积效率和能量利用率；且泵体内相对运动的零件较多，造成泵内的结构比较复杂，加工成本高而可靠性低；由于柱塞的运动是靠柱塞与斜盘或者传动轴与缸体之间的夹角实现的，因此，传动轴转动一周，柱塞只能完成一次吸油和压油动作，因此泵的排量有限。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明在于提出一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，具有结构紧凑，传动简单，转动惯量小，转速高，排量大的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括一体式泵体4，第一泵端盖17和第二泵端盖5分别固定安装在一体式泵体4的两侧，传动轴7安装在一体式泵体4的内部，并通过第一滚动轴承15和第二滚动轴承9支承在第一泵端盖17和第二泵端盖5上，且传动轴7的轴伸端在第二泵端盖5一侧，驱动凸轮10安装在传动轴7上，驱动凸轮10上的台肩压在传动轴7的台肩上，第一轴端压盖16安装在第一泵端盖17上，压紧第一滚动轴承15的外圈，第一滚动轴承15的内圈压在传动轴7的台肩上，第二轴端压盖8安装在第二泵端盖5上，压紧第二滚动轴承9的外圈，第二滚动轴承9的内圈压在驱动凸轮10上；

一体式泵体4上设有两个以上的柱塞孔1，每个柱塞孔1内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组11，弹簧22将柱塞组11压紧在驱动凸轮10上；

每个柱塞组11包括柱塞2，滚珠压盖3固定安装在柱塞2的头部，将滚珠6压在柱塞2头部的球形槽内，滚珠6能够自由滚动，柱塞2的中心开有轴向的细孔；

驱动凸轮10面向柱塞组11的一侧是一个凸轮曲面23，凸轮曲面23形状为：以驱动凸轮10中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面23的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期，凸轮曲面23上还开有一圈沟槽24，沟槽24的半径与柱塞组11的分布半径相同，沟槽24截面为弧形，弧形半径与滚珠6半径相同，在弹簧22的作用下，滚珠6压在沟槽24内，当传动轴7转动时，滚珠6沿沟槽24运动；

传动轴7上还分别开有数目与凸轮曲面23周期数相同的吸油轴孔12和压油轴孔20，其分布半径都与柱塞组11的分布半径相同，在传动轴7转动时，吸油轴孔12和压油轴孔20分别动态地与每个柱塞孔连通孔21连接或者断开，吸油轴孔12和压油轴孔20相间分布，且吸油轴孔12和压油轴孔20的分布与凸轮曲面23有关，具体是：在凸轮曲面23驱动柱塞组11向柱塞孔1内压入时，柱塞孔连通孔21与压油轴孔20相通，在柱塞组11随凸轮曲面23运动出柱塞孔1时，柱塞孔连通孔21与吸油轴孔12相通；

传动轴7上还开有周向的吸油汇油环槽13和压油汇油环槽14，吸油汇油环槽13与各个吸油轴孔12连通，压油汇油环槽14与各个压油轴孔20连通，相应的，一体式泵体4上开有总进油口19和总出油口18，总进油口19与吸油汇油环槽13连通，总出油口18与压油汇油环槽14连通。

相邻的吸油轴孔12和压油轴孔20在圆周上的距离不小于柱塞孔连通孔21的直径。

本发明具有以下优点：

1）结构紧凑，传动简单。该泵采用一体式泵体4结构，将传统轴向柱塞泵中的体与壳体合二为一；传动轴7兼具配流作用，取消了传统轴向柱塞泵的配流盘结构；从而大大减少了泵的零件数量，简化了力的传递，提高了可靠性。

2）转动惯量小，动作灵敏。该泵的一体式泵体4固定，安装在其内部的柱塞组11也固定，不随传动轴7转动，从而减小了泵的转动惯量，利于用在需要对泵频繁调速的场合。

3）驱动凸轮10能够实现多作用，泵的排量大。该泵中的柱塞组11在驱动凸轮10的作用下往复运动，由于驱动凸轮10上的曲面23设计成具有两个以上的周期，因此传动轴7转动一周，柱塞组11可以往复运动两次以上，其往复次数与曲面23的周期数相同。

附图说明

图1为本发明的轴向剖视图。

图2为本发明图1的A-A截面的剖视图。

图3为本发明图1的B-B截面的剖视图。

图4为本发明图1的C-C截面的剖视图。

图5为本发明中凸轮曲面23的示意图；其中，图5（a）是凸轮的结构示意图；图5（b）是凸轮曲面与同轴圆柱面交线的函数曲线图。

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、图3和图4，一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括一体式泵体4，第一泵端盖17和第二泵端盖5分别固定安装在一体式泵体4的两侧，传动轴7安装在一体式泵体4的内部，并通过第一滚动轴承15和第二滚动轴承9支承在第一泵端盖17和第二泵端盖5上，且传动轴7的轴伸端在第二泵端盖5一侧，驱动凸轮10安装在传动轴7上，通过键连接实现与传动轴7的周向固定，驱动凸轮10上的台肩压在传动轴7的台肩上，第一轴端压盖16安装在第一泵端盖17上，压紧第一滚动轴承15的外圈，第一滚动轴承15的内圈压在传动轴7的台肩上，第二轴端压盖8安装在第二泵端盖5上，压紧第二滚动轴承9的外圈，第二滚动轴承9的内圈压在驱动凸轮10上，上述结构共同实现传动轴7和驱动凸轮10的轴向固定；

参照图1和图4，一体式泵体4上设有两个以上的柱塞孔1，每个柱塞孔1内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组11，弹簧22将柱塞组11压紧在驱动凸轮10上；

参照图1，每个柱塞组11包括柱塞2，滚珠压盖3固定安装在柱塞2的头部，将滚珠6压在柱塞2头部的球形槽内，滚珠6能够自由滚动，柱塞2的中心开有轴向的细孔，在该泵工作时，可以将柱塞孔1内的少量油液导出，对滚珠6起到一定的润滑作用；

参照图5，驱动凸轮10面向柱塞组11的一侧是一个凸轮曲面23，凸轮曲面23形状为：以驱动凸轮10中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面23的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期，本实施例中以三个周期为例，凸轮曲面23上还开有一圈沟槽24，沟槽24的半径与柱塞组11的分布半径相同，沟槽24截面为弧形，弧形半径与滚珠6半径相同，在弹簧22的作用下，滚珠6压在沟槽24内，当传动轴7转动时，滚珠6沿沟槽24运动；

参照图1、图2和图3，传动轴7上还分别开有数目与凸轮曲面23周期数相同的吸油轴孔12和压油轴孔20，其分布半径都与柱塞组11的分布半径相同，在传动轴7转动时，吸油轴孔12和压油轴孔20分别动态地与每个柱塞孔连通孔21连接或者断开，吸油轴孔12和压油轴孔20相间分布，相邻的吸油轴孔12和压油轴孔20在圆周上的距离不小于柱塞孔连通孔21的直径，从而使它们在工作时能够实现完全隔离，且吸油轴孔12和压油轴孔20的分布与凸轮曲面23有关，具体是：在凸轮曲面23驱动柱塞组11向柱塞孔1内压入时，柱塞孔连通孔21与压油轴孔20相通，在柱塞组11随凸轮曲面23运动出柱塞孔1时，柱塞孔连通孔21与吸油轴孔12相通；

参照图1、图2和图3，传动轴7上还开有周向的吸油汇油环槽13和压油汇油环槽14，吸油汇油环槽13与各个吸油轴孔12连通，压油汇油环槽14与各个压油轴孔20连通，相应的，一体式泵体4上开有总进油口19和总出油口18，总进油口19与吸油汇油环槽13连通，总出油口18与压油汇油环槽14连通。

本发明的工作原理为：

参照图1，当驱动凸轮10随传动轴7转动时，柱塞组11在液压力、弹簧力和驱动凸轮10上的凸轮曲面23的压力的作用下，在柱塞孔1内做直线往复运动。当柱塞组11被压入柱塞孔1时，柱塞孔1、柱塞孔连通孔21、压油轴孔20、压油汇油环槽14以及总出油口18相互连通，油液在柱塞组11的压力下按照上述连通的油路从总出油口18排出；当柱塞组11弹出柱塞孔1时，柱塞孔1、柱塞孔连通孔21、吸油轴孔12、吸油汇油环槽13以及总进油口19相互连通，油液按照上述连通油路从总进油口19被吸入柱塞孔1。当传动轴7连续转动时，所有柱塞组11同时工作，即实现连续不断的从总进油口19吸入油液并从总出油口18排出。

Claims (2)

1.一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括一体式泵体（4），其特征在于：第一泵端盖（17）和第二泵端盖（5）分别固定安装在一体式泵体（4）的两侧，传动轴（7）安装在一体式泵体（4）的内部，并通过第一滚动轴承（15）和第二滚动轴承（9）支承在第一泵端盖（17）和第二泵端盖（5）上，且传动轴（7）的轴伸端在第二泵端盖（5）一侧，驱动凸轮（10）安装在传动轴（7）上，驱动凸轮（10）上的台肩压在传动轴（7）的台肩上，第一轴端压盖（16）安装在第一泵端盖（17）上，压紧第一滚动轴承（15）的外圈，第一滚动轴承（15）的内圈压在传动轴（7）的台肩上，第二轴端压盖（8）安装在第二泵端盖（5）上，压紧第二滚动轴承（9）的外圈，第二滚动轴承（9）的内圈压在驱动凸轮（10）上；

一体式泵体（4）上设有两个以上的柱塞孔（1），每个柱塞孔（1）内都安装有一个弹簧（）22和一个柱塞组（11），弹簧（22）将柱塞组（11）压紧在驱动凸轮（10）上；

每个柱塞组（11）包括柱塞（2），滚珠压盖（3）固定安装在柱塞（2）的头部，将滚珠（6）压在柱塞（2）头部的球形槽内，滚珠（6）能够自由滚动，柱塞（2）的中心开有轴向的细孔；

驱动凸轮（10）面向柱塞组（11）的一侧是一个凸轮曲面（23），凸轮曲面（23）形状为：以驱动凸轮（10）中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面（23）的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期，凸轮曲面（23）上还开有一圈沟槽（24），沟槽（24）的半径与柱塞组（11）的分布半径相同，沟槽（24）截面为弧形，弧形半径与滚珠（6）半径相同，在弹簧（22）的作用下，滚珠（6）压在沟槽（24）内，当传动轴（7）转动时，滚珠（6）沿沟槽（24）运动；

传动轴（7）上还分别开有数目与凸轮曲面（23）周期数相同的吸油轴孔（12）和压油轴孔（20），其分布半径都与柱塞组（11）的分布半径相同，在传动轴（7）转动时，吸油轴孔（12）和压油轴孔（20）分别动态地与每个柱塞孔连通孔（21）连接或者断开，吸油轴孔（12）和压油轴孔（20）相间分布，且吸油轴孔（12）和压油轴孔（20）的分布与凸轮曲面（23）有关，具体是：在凸轮曲面（23）驱动柱塞组（11）向柱塞孔（1）内压入时，柱塞孔连通孔（21）与压油轴孔（20）相通，在柱塞组（11）随凸轮曲面（23）运动出柱塞孔（1）时，柱塞孔连通孔（21）与吸油轴孔（12）相通；

传动轴（7）上还开有周向的吸油汇油环槽（13）和压油汇油环槽（14），吸油汇油环槽（13）与各个吸油轴孔（12）连通，压油汇油环槽（14）与各个压油轴孔（20）连通，相应的，一体式泵体（4）上开有总进油口（19）和总出油口（18），总进油口（19）与吸油汇油环槽（13）连通，总出油口（18）与压油汇油环槽（14）连通。

2.根据权利要求1所述的一种缸体与壳体一体化的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，其特征在于：相邻的吸油轴孔（12）和压油轴孔（20）在圆周上的距离不小于柱塞孔连通孔（21）的直径。

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