CN103939329A - 一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，包括滑靴本体，滑靴本体一端为球窝梯形凹槽和滑靴球窝，另一端为与斜盘相接触的端面，端面中部设有开有阻尼孔的凹形环槽，滑靴本体内部设有2个互相垂直且呈十字交叉的沟通油道，沟通油道与阻尼孔垂直连通；端面上的凹形环槽周围均匀分布设有4个辅助支撑腔，各辅助支撑腔均设有与沟通油道垂直连通的阻尼孔，沟通油道的～端与辅助支承腔相连通，另一端与螺堵相配合组成密封组件，工作时，油液通过阻尼孔引入沟通油道，最后流入凹形环槽和辅助支撑腔中，建立辅助静压支承。本发明能够实现滑靴副密封间隙的自动补偿，减小滑靴与斜盘的摩擦力，加工方便，实用性强。

Description

一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴

技术领域

本发明属于机械工程的液压元件技术领域，涉及一种柱塞式液压泵用滑靴，尤其是涉及一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴。

背景技术

滑靴是柱塞式柱塞泵中最关键的零件之一，滑靴的结构设计直接影响柱塞式柱塞泵的磨损失效。因此，柱塞式液压泵滑靴与斜盘之间需保证形成有效的支承润滑膜，从而减小滑靴与斜盘的磨损，增加滑靴的使用寿命，同时提高泵的容积效率。所以，滑靴的结构设计对柱塞式液压泵的容积效率和使用寿命有着重要的影响。

液压泵作为机械驱动的主要动力元件，最早起源于十六世纪初，Rame1li设计出皮革密封式轴向柱塞泵，1905年Wi11iam等设计的端面配流式斜盘泵马达静液传动装置、1930年Thoma设计的斜轴式柱塞泵、1950年美国Denison

公司设计出轴承支承缸体式斜盘泵以及21世纪荷兰Innas公司设计出浮杯式轴向柱塞泵，从最初的低压排水到现在的高压驱动方式，柱塞式液压泵性能获得巨大提升。随着工程机械、塑料机械、机床和农业机械等领域对柱塞式液压泵的需求逐渐增大，迫切需要提高轴向柱塞泵的使用寿命和可靠性。柱塞泵的性能提升面临最大困境在于结构的抗磨损性无法满足实际工况的要求，因此研制寿命长、综合性能好的柱塞式液压泵，首先需要解决轴向柱塞泵核心部件磨损失效问题。从轴向柱塞泵的发展历程中可知，柱塞式液压泵中滑靴副始终没有发生较大变化。但是，它是吸油、压油、配流完成柱塞泵工作的核心部件，也是产生能量耗散和泄漏的主要来源，改进滑靴结构成为解决柱塞式液压泵耐磨延寿的关键问题之一。

如图1所示为现有技术滑靴的结构示意图，该滑靴包括滑靴本体1a，滑靴本体1a的一端设有与柱塞球头相配合的球形收口2a，另一端设有与斜盘相接触的大端面7a，所述大端面7a的中部设有凹形环槽5a，凹形环槽5a的中部设有阻尼孔6a，阻尼孔6a与球形收口2a相连通，所述大端面7a设有内支承环4a和外支承环3a，内支承环4a和外支承环3a设有环形油槽，环形油槽通过支承环上的槽口与泵壳体内腔相通。

目前，现有的滑靴结构主要存在以下缺点：

1.滑靴端面(与斜盘的接合面)设有油池，斜盘对滑靴端面的支撑力与球头对球窝的作用力之间的力间距比较大，而滑靴中心腔强度较弱，因此，在柱塞压油行程中，柱塞底部的液压力，促使柱塞球头对滑靴球窝处产生较大的作用力，从而导致滑靴发生变形，造成松靴。

2.滑靴在工作过程中容易发生倾斜，滑靴与斜盘之间形成楔形间隙易使滑靴与斜盘之间出现较大泄漏，致使滑靴油池缺乏由柱塞腔输入的油液，滑靴端面发生偏磨，易产生烧靴现象，且柱塞泵的容积效率明显降低。

3.滑靴球窝面的加工精度要求较高，使滑靴内球面与柱塞球头的外球面很难充分粘合，接触比压较高，局部磨损加剧。滑靴球窝部分在拉推柱塞球头的过程中，受到回程盘的摆动影响，对滑靴产生拉应力，滑靴收口处易产生松靴现象。

申请号为201210496220.9的中国发明专利公布了一种柱塞式液压泵用滑靴，其包括滑靴本体，滑靴本体的一端设有与柱塞球头相配合的球形收口，另一端设有与斜盘相接触的平面，所述平面的中部设有凹槽，凹槽的中部设有阻尼孔，阻尼孔与球形收口相连通，所述凹槽的边缘设有环形内支撑带，环形内支撑带上设有第一油口，环形内支撑带的外围设有环形密封带，环形密封带与环形内支撑带之间设有环形内油槽；环形密封带的外围设有环形外支撑带，环形外支撑带上设有第二油口和第三油口，环形外支撑带和环形密封带设有环形外油槽。虽然，上述专利所述的结构在对滑靴的耐磨性、抗倾覆能力以及减少内部泄漏等方面做出改善，但是，其不能完全解决滑靴在工作过程中因倾覆所产生的内部泄漏、偏磨以及间隙补偿密封问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，该滑靴包括滑靴本体，所述滑靴本体一端为与柱塞球头尺寸相匹配的球窝梯形凹槽和滑靴球窝，另一端为与斜盘相接触的端面，端面中部设有凹形环槽，凹形环槽中部设有阻尼孔b，阻尼孔b通过球窝梯形凹槽与滑靴球窝相连通，所述的球窝梯形凹槽的轴线与滑靴本体的中心线重合，所述滑靴本体内部设有2个互相垂直且呈十字交叉的沟通油道，所述沟通油道与阻尼孔b垂直连通；所述端面上的凹形环槽周围均匀分布设有4个辅助支撑腔，所述的各辅助支撑腔中部均设有阻尼孔a，所述阻尼孔a与沟通油道垂直连通；沟通油道的一端与辅助支承腔相连通，另一端与螺堵相配合组成密封组件，工作时，油液通过阻尼孔b引入沟通油道，最后流入凹形环槽和辅助支撑腔中，建立辅助静压支承。

所述滑靴球窝和球窝梯形凹槽之间设有圆台。

所述的各辅助支承腔均为环形，各辅助支承腔以凹形环槽的圆心为对称中心均匀分布在滑靴的端面上，各辅助支承腔之间的夹角互成90。。

所述的沟通油道为高压润滑孔，呈十字交叉结构，沟通油道的直径为1.5-3mm。

所述的滑靴在工作时通过阻尼孔a、阻尼孔b、沟通油道、凹形环槽和辅助支承腔接通油液并建立润滑油膜和辅助静压支承，实现滑靴副密封间隙的自动补偿。

当辅助支承腔受载时，油液通过沟通油道与辅助支承腔连通，建立辅助静压支承，减小了滑靴端面的径向压力梯度，液压油在凹形环槽与辅助支承腔形成环形密封，进一步提高滑靴副的密封效果。加载时高压油由阻尼孔b和球窝梯形凹槽通过沟通油道进入辅助支承腔和凹形环槽，使凹形环槽和辅助支承腔外周的端面受载变形；卸载时凹形环槽和辅助支承腔的高压油由滑靴端面而流出，使得凹形环槽和辅助支承腔外周的端面不受载而恢复到原来形状。同时，滑靴球窝梯形凹槽设有圆台，由于受到柱塞球头内侧压力的作用，滑靴球窝处的剩余油液向柱塞球头外侧四周扩张，起到包裹密封柱塞球头的作用，避免柱塞球头与滑靴球窝之间的金属接触。

滑靴在工作时通过阻尼孔a、阻尼孔b、沟通油道、凹形环槽和辅助支承腔接通油液并建立润滑油膜和辅助静压支承，实现滑靴副密封间隙的自动补偿。通过所述滑靴端面上的辅助支承腔，当滑靴处于柱塞压油行程时，辅助支承腔压力与凹形环槽压力相等，从而建立起辅助静压支承，减小了滑靴端面的径向压力梯度，有效避免由于液压撞击导致滑靴产生表面变形；油液在凹形环槽与辅助支承腔形成环形密封，实现微量泄漏，解决滑靴副的密封问题，提高了柱塞泵的容积效率。当滑靴处于柱塞吸油行程时，能够增大滑靴与斜盘之间的间隙，减小滑靴表面磨损，提高柱塞泵的可靠性。同时，为了防止滑靴与斜盘之间摩擦热积累而导致两者产生热楔效应，滑靴本体内设有的沟通油道与凹形环槽及辅助支承腔相连通，当滑靴运动时，阻尼孔内油液通过沟通油道进入凹形环槽和辅助支承腔，扩大油液流动范围，油液温度从凹形环槽和辅助支承腔的中部向滑靴边缘扩散，从而带走滑靴与斜盘之间的摩擦热。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1.油液间隙补偿密封凹形环槽与辅助支承腔，作为存油容腔形成环形密封，扩大滑靴底面油液的流动范围，提高滑靴副的油液密封效果。

2.抗磨损沟通油道为十字交叉结构，均匀分布在凹形环槽四周，建立辅助静压支承，降低接触比压，增大工作间隙，减小滑靴表面磨损。

3.抗倾覆沟通油道与凹形环槽及辅助支承腔相连通，辅助支承与凹形环槽的压力相等，减小滑靴端面的径向压力，抵消滑靴所受的倾覆力矩，提高滑靴的抗倾覆能力。

附图说明

图1为现有技术滑靴的结构示意图；

图中标记说明：

1a-滑靴本体、2a-球形收口、3a-外支承环、4a-内支承环、5a-凹形环槽、6a-阻尼孔、7a-大端面；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图中标记说明：

1-滑靴本体、2-球窝梯形凹槽、3-滑靴球窝、4-辅助支撑腔、5-阻尼孔a、6-凹形环槽、7-阻尼孔b、8-端面、9-沟通油道、10-螺堵、11-圆台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图2所示为本发明的结构示意图，一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，该滑靴包括滑靴本体1，所述滑靴本体1一端为与柱塞球头尺寸相匹配的球窝梯形凹槽2和滑靴球窝3，另一端为与斜盘相接触的端面8，端面8中部设有凹形环槽6，凹形环槽6中部设有阻尼孔b7，阻尼孔b7通过球窝梯形凹槽2与滑靴球窝3相连通，所述的球窝梯形凹槽2的轴线与滑靴本体1的中心线重合，所述滑靴球窝3和球窝梯形凹槽2之间设有圆台11，所述滑靴本体1内部设有两个互相垂直且呈十字交叉的沟通油道9，所述沟通油道9与阻尼孔b7垂直连通；所述端面8上的凹形环槽6周围均匀分布设有四个辅助支撑腔4，所述的各辅助支承腔4均为环形，各辅助支承腔4以凹形环槽6的圆心为对称中心均匀分布在滑靴的端面8上，各辅助支承腔4之间的夹角互成90°，各辅助支撑腔4中部均设有阻尼孔a5，所述阻尼孔a5与沟通油道9垂直连通；所述的沟通油道9为高压润滑孔，呈十字交叉结构，沟通油道9的直径为1.5-3mm，沟通油道9的一端与辅助支承腔4相连通，另一端与螺堵10相配合组成密封组件，工作时，油液通过阻尼孔b7引入沟通油道9，最后流入凹形环槽6和辅助支撑腔4中，建立辅助静压支承。滑靴在工作时通过阻尼孔a5、阻尼孔b7、沟通油道9、凹形环槽6和辅助支承腔4接通油液并建立润滑油膜和辅助静压支承，实现滑靴副密封间隙的自动补偿。

本发明相对于传统的滑靴增加了诸如沟通油道9、螺堵10、辅助支承腔4及圆台11这些结构，在柱塞式液压泵工作时，当柱塞处于压油行程时，油液可经过滑靴内部设置的沟通油道9、凹形环槽6及辅助支承腔4相连通，促使滑靴的辅助支承腔4与凹形环槽6的压力相等，建立辅助静压支承，减小滑靴端面8的径向压力梯度，提高滑靴的抗倾覆能力，同时，油液在凹形环槽6与辅助支承腔4形成环形密封，实现油液间隙补偿，解决滑靴副的密封失效问题；当滑靴处于柱塞的吸油行程时，滑靴的凹形环槽6和辅助支承腔4作为存油容腔，降低接触比压，增大滑靴与斜盘之间的工作间隙，减小滑靴表面磨损，提高柱塞泵的可靠性。

然而，如图1所示的现有技术柱塞液压泵的滑靴结构在大端面7a除设有凹形环槽5a及阻尼孔6a，还设有内支承环4a、外支承环3a和环形油槽，用以避免滑靴出现倾斜而导致密封带产生偏磨，其缺点是滑靴中心油腔以及内外辅助支承面所形成的油槽空间较小，沟槽处的存油能力较弱，不利于滑靴端面7a形成较稳定的工作间隙。虽然，上述结构在对滑靴的耐磨性，抗倾覆能力以及减少内部泄漏等方面做出改善，但是不能完全解决滑靴在工作过程中因倾覆所产生的内部泄漏和偏磨以及间隙补偿密封问题。

下面结合图2～3对本发明进行进一步说明，在使用时，当柱塞泵处于高压状态，高压油液的一部分经过球窝梯形凹槽2和圆台11进入阻尼孔b7，高压油液的另一部分留在滑靴球窝3，在柱塞球头外侧四周扩张形成球形密封，减小滑靴球窝3与柱塞球头之间的表面磨损。流入阻尼孔b7的高压油液的一部分进入滑靴端面8上凹形环槽6形成润滑油膜，在凹形环槽6内部建立静压支承，平衡了滑靴对斜盘的作用力；另一部分高压油液通过沟通油道9经过阻尼孔a5进入辅助支承腔4形成润滑油膜，在辅助支承腔内部建立辅助静压支承，滑靴所受正向压紧力趋于受力平衡，滑靴与斜盘之间的间隙增大，摩擦力减小，从而减小滑靴端面磨损；油液经过滑靴端面8上的凹形环槽6和辅助支承腔4流到泵体内部；由于辅助支承腔4的存在，对滑靴进行辅助润滑，可以有效减弱滑靴倾斜时对滑靴端面8的磨损，从而保证凹形环槽6和辅助支承腔4处润滑油膜的稳定，减少由于滑靴端面8磨损而导致的泄漏，达到了保护滑靴不被早期磨损的目的；在柱塞泵工作中，滑靴端面8容易受到液压冲击的影响，辅助支承腔4降低滑靴端面8径向压力梯度，有效避免由于液压撞击导致滑靴产生表面变形；在滑靴做圆周运动过程中，防止滑靴与斜盘之间因摩擦热积累而导致两者产生热楔效应，滑靴本体1内设有沟通油道9，与凹形环槽6及辅助支承腔4相连通，当滑靴运动时，阻尼孔b7内液压油通过沟通油道9进入凹形环槽6和辅助支承腔4，扩大油液流动范围，油液温度从凹形环槽6和辅助支承腔4的中部向滑靴端面8的边缘扩散，从而带走滑靴与斜盘之间的摩擦热。

本实施例中，沟通油道9的直径为1.5mm。

实施例2

本实施例中，沟通油道9的直径为3mm，其余同实施例1。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，该滑靴包括滑靴本体(1)，所述滑靴本体(1)一端为与柱塞球头尺寸相匹配的球窝梯形凹槽(2)和滑靴球窝(3)，另一端为与斜盘相接触的端面(8)，端面(8)中部设有凹形环槽(6)，凹形环槽(6)中部设有阻尼孔b(7)，阻尼孔b(7)通过球窝梯形凹槽(2)与滑靴球窝(3)相连通，所述的球窝梯形凹槽(2)的轴线与滑靴本体(1)的中心线重合，其特征在于，所述滑靴本体(1)内部设有2个互相垂直且呈十字交叉的沟通油道(9)，所述沟通油道(9)与阻尼孔b(7)垂直连通；所述端面(8)上的凹形环槽(6)周围均匀分布设有4个辅助支撑腔(4)，所述的各辅助支撑腔(4)中部均设有阻尼孔a(5)，所述阻尼孔a(5)与沟通油道(9)垂直连通；沟通油道(9)的一端与辅助支承腔(4)相连通，另一端与螺堵(10)相配合组成密封组件，工作时，油液通过阻尼孔b(7)引入沟通油道(9)，最后流入凹形环槽(6)和辅助支撑腔(4)中，建立辅助静压支承。

2.根据权利要求1所述的一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，其特征在于，所述滑靴球窝(3)和球窝梯形凹槽(2)之间设有圆台(11)。

3.根据权利要求1所述的一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，其特征在于，所述的各辅助支承腔(4)均为环形，各辅助支承腔(4)以凹形环槽(6)的圆心为对称中心均匀分布在滑靴的端面(8)上，各辅助支承腔(4)之间的夹角互成90°。

4.根据权利要求1所述的一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，其特征在于，所述的沟通油道(9)为高压润滑孔，呈十字交叉结构，沟通油道(9)的直径为1.5-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种柱塞式液压泵用间隙补偿式环形油槽滑靴，其特征在于，所述的滑靴在工作时通过阻尼孔a(5)、阻尼孔b(7)、沟通油道(9)、凹形环槽(6)和辅助支承腔(4)接通油液并建立润滑油膜和辅助静压支承，实现滑靴副密封间隙的自动补偿。