CN103967731A - 一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵 - Google Patents

一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵 Download PDF

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Abstract

一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,采用通轴式结构,配流通过配流环实现,柱塞的运动由端面凸轮驱动,可以实现多作用,因而缸体受对称的轴向力,防止了发生偏斜,缸体被传动轴支承,悬浮在配流环内部,本发明具有结构紧凑,传动简单,受力平衡,工作平稳,配流副接触应力小,耐磨,使用寿命长的优点。

Description

一种采用配流环配油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,具体涉及一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵。
背景技术
轴向柱塞泵是工程液压系统中最常用的压力油源,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。
传统的轴向柱塞泵内部通常安装有一个斜盘,当缸体转动时,柱塞在斜盘的驱动下在缸体内往复运动,周期性的改变柱塞腔容积,从而实现吸油和排油,其配流通常通过配油盘实现。由于是斜盘驱动式因此有一半数目的柱塞处于压油状态,其余柱塞处于吸油状态,两种受力状态的柱塞将对缸体产生不平衡的力矩,从而恶化缸体的转动状态,加剧磨损。由于配油盘与缸体轴向垂直放置,当缸体在不平衡的力矩的作用下倾斜时,配油盘的吸油侧和压油侧与缸体的接触状态不稳定,当间隙过大时,将造成油液的泄露,当间隙过小时,则加剧配流盘的磨损。
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采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,具有结构紧凑,传动简单,受力平衡,工作平稳,配流副接触应力小,耐磨,使用寿命长的优点。
为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,包括泵壳体1,配流环16安装在泵壳体1内部,第一泵端盖11将配流环16压紧在泵壳体1内的台肩上,端面凸轮6安装在泵壳体1的内部另一侧,第二泵端盖2将端面凸轮6压紧在泵壳体1内的台肩上,配流环16、端面凸轮6分别与泵壳体1之间连接实现周向固定;
传动轴4安装在泵壳体1内部,传动轴4的两端分别通过第一滚动轴承12和第二滚动轴承5支承在第一泵端盖11和第二泵端盖2上,缸体8安装在传动轴4上,缸体8悬浮在配流环16内部,第一滚动轴承12的内圈将缸体8压紧在传动轴4的台肩上,安装在第一泵端盖11上的第一轴端压盖13压紧第一滚动轴承12的外圈,传动轴4的另一侧穿过端面凸轮6,它们之间不接触,第二滚动轴承5的内圈压在传动轴4在这一侧的台肩上,安装在第二泵端盖2上的第二轴端压盖3压紧第二滚动轴承5的外圈;
缸体8与配流环16之间接触并能够相对转动;
缸体8上设有两个以上的柱塞孔14,每个柱塞孔14内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组7,弹簧22将柱塞组7压紧在端面凸轮6上,每个柱塞孔14的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔15和一个柱塞孔出油孔21,所有的柱塞孔进油孔15在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布,所有的柱塞孔出油孔21在另一个与上述平面平行的平面上沿径向分布;
每个柱塞组7包括柱塞,滚珠压盖23固定安装在柱塞的头部,将滚珠24压在柱塞头部的球形槽内,滚珠24能够自由滚动,柱塞的中心开有轴向的细孔;
端面凸轮6面向柱塞组7的一侧是一个凸轮曲面25,凸轮曲面25形状如下:以端面凸轮6中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面25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25上还开有一圈沟槽26,沟槽26的半径与柱塞组7的分布半径相同,沟槽26截面为弧形,弧形半径与滚珠24半径相同,在弹簧22的作用下,滚珠24压在沟槽26内,当传动轴4转动时,滚珠24沿沟槽26运动;
配油环16上分别开有与凸轮曲面25周期数相同的进油窗口10和出油窗口20,所有的进油窗口10与缸体8上的柱塞孔进油孔15分布在同一平面上,所有的出油窗口20与缸体8上的柱塞孔出油孔21分布在同一平面上,进油窗口10和出油窗口20在周向上相间分布,保证缸体8旋转时,柱塞孔进油孔15与进油窗口10的之间的连接、柱塞孔出油孔21与出油窗口20之间的连接交替的连通,且进油窗口10和出油窗口20的分布与凸轮曲面25有关,具体是:在凸轮曲面25驱动柱塞组7向柱塞孔14内压入时,柱塞孔出油孔21与出油窗口20连通,柱塞孔进油孔15与进油窗口10断开,当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时,柱塞孔进油孔15与进油窗口10连通,柱塞孔出油孔21与出油窗口20断开;
配流环16的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽17和出油汇油环槽9,其深度小于配流环16厚度,进油汇油环槽17与各个进油窗口10位于同一平面并将它们连通,出油汇油环槽9与各个出油窗口20位于同一平面,并将它们连通;
泵壳体1上开有总进油口18和总出油口19,总进油口18与进油汇油环槽17连通,总出油口19与出油汇油环槽9连通。
相邻的进油窗口10和出油窗口20之间的间隔不小于柱塞孔进油孔15和柱塞孔出油孔21的宽度。
所述的配流环16采用耐磨材料制造。
所述的端面凸轮6的凸轮曲面25形状为一个与中轴线有一定夹角的平面,夹角范围在0°到60°之间,这样的凸轮曲面25依然能够驱动柱塞组7在柱塞孔14内往复运动,在此情况下,配流环16上的进油窗口10和出油窗口20均为一个。
本发明具有以下优点:
1)结构紧凑,传动简单。该泵采用通轴式结构,加工容易,配流通过配流环16实现,简单可靠,且能减小泵的轴向长度。
2)受力平衡,工作平稳。柱塞的运动由端面凸轮6驱动,可以实现多作用,因而缸体8受对称的轴向力,防止了发生偏斜。
3)配流副接触应力小,耐磨,使用寿命长。缸体8被传动轴4支承,悬浮在配流环16内部,它们之间的接触应力小,配流环16结构简单,采用耐磨材料制造,使得缸体8与配流环16摩擦副不易破坏,从而使该泵具有很长的使用寿命。
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25的示意图,其中图(a)为端面凸轮6的三维示意图,图(b)为凸轮曲面25与同轴圆柱面交线的函数曲线图,也是柱塞的运动规律函数曲线图。
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4,一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,包括泵壳体1,配流环16安装在泵壳体1内部,第一泵端盖11将配流环16压紧在泵壳体1内的台肩上,实现轴向固定,端面凸轮6安装在泵壳体1的内部另一侧,第二泵端盖2将端面凸轮6压紧在泵壳体1内的台肩上,实现轴向固定,配流环16、端面凸轮6分别与泵壳体1之间通过键连接实现周向固定;
参照图1,传动轴4安装在泵壳体1内部,传动轴4的两端分别通过第一滚动轴承12和第二滚动轴承5支承在第一泵端盖11和第二泵端盖2上,缸体8安装在传动轴4上,通过键连接实现周向固定,缸体8悬浮在配流环16内部,第一滚动轴承12的内圈将缸体8压紧在传动轴4的台肩上,安装在第一泵端盖11上的第一轴端压盖13压紧第一滚动轴承12的外圈,传动轴4的另一侧穿过端面凸轮6,它们之间不接触,第二滚动轴承5的内圈压在传动轴4在这一侧的台肩上,安装在第二泵端盖2上的第二轴端压盖3压紧第二滚动轴承5的外圈,上述连接方式共同实现传动轴4和缸体8的轴向定位;
参照图1、图2、图3和图4,缸体8与配流环16之间接触并可相对转动;
参照图1、图2和图3,缸体8上设有两个以上的柱塞孔14,每个柱塞孔14内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组7,弹簧22将柱塞组7压紧在端面凸轮6上,每个柱塞孔14的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔15和一个柱塞孔出油孔21,所有的柱塞孔进油孔15在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布,所有的柱塞孔出油孔21在另一个与上述平面平行的平面上沿径向分布;
参照图1,每个柱塞组7包括柱塞,滚珠压盖23固定安装在柱塞的头部,将滚珠24压在柱塞头部的球形槽内,滚珠24能够自由滚动,柱塞的中心开有轴向的细孔,可对滚珠24进行润滑;
参照图5,端面凸轮6面向柱塞组7的一侧是一个凸轮曲面25,凸轮曲面25形状如下:以端面凸轮6中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面25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25上还开有一圈沟槽26,沟槽26的半径与柱塞组7的分布半径相同,沟槽26截面为弧形,弧形半径与滚珠24半径相同,在弹簧22的作用下,滚珠24压在沟槽26内,当传动轴4转动时,滚珠24沿沟槽26运动;
参照图1、图2和图3,配油环16上分别开有与凸轮曲面25周期数相同的进油窗口10和出油窗口20,所有的进油窗口10与缸体8上的柱塞孔进油孔15分布在同一平面上,所有的出油窗口20与缸体8上的柱塞孔出油孔21分布在同一平面上,进油窗口10和出油窗口20在周向上相间分布,相邻的进油窗口10和出油窗口20之间的间隔不应小于柱塞孔进油孔15和柱塞孔出油孔21的宽度,从而使它们在工作时能够实现完全隔离,保证缸体8旋转时,柱塞孔进油孔15与进油窗口10的之间的连接、柱塞孔出油孔21与出油窗口20之间的连接交替的连通,且进油窗口10和出油窗口20的分布与凸轮曲面25有关,具体是:在凸轮曲面25驱动柱塞组7向柱塞孔14内压入时,柱塞孔出油孔21与出油窗口20连通,柱塞孔进油孔15与进油窗口10断开,当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时,柱塞孔进油孔15与进油窗口10连通,柱塞孔出油孔21与出油窗口20断开;
参照图1、图2和图3,配流环16的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽17和出油汇油环槽9,其深度应小于配流环16厚度,进油汇油环槽17与各个进油窗口10位于同一平面并将它们连通,出油汇油环槽9与各个出油窗口20位于同一平面,并将它们连通;
参照图1、图2和图3,泵壳体1上开有总进油口18和总出油口19,总进油口18与进油汇油环槽17连通,总出油口19与出油汇油环槽9连通。
所述的配流环16采用耐磨材料制造;
另外,端面凸轮6的凸轮曲面25形状也可为一个与中轴线有一定夹角的平面,夹角范围在0°到60°之间,这样的凸轮曲面25依然可以驱动柱塞组7在柱塞孔14内往复运动,在此情况下,配流环16上的进油窗口10和出油窗口20均为一个,其他的连接方式和连通原理不变。
本发明的工作原理为:
参照图1,当缸体8随传动轴4转动时,柱塞孔14内安装的柱塞组7在液压力、弹簧22作用力和端面凸轮6上的凸轮曲面25的压力的作用下,相对于缸体8沿轴向方向往复运动。通过配置端面凸轮6与配流环16的相对位置,可以使得当柱塞组7被压入柱塞孔14时,该柱塞孔14刚好转至出油窗口20所处的位置,此时,柱塞孔出油孔21通过出油窗口20与出油汇油环槽9连通,进而连通至总出油口19,油液经上述连通油路排出,而柱塞孔进油孔15则被配流环16封闭,从而使柱塞孔14内的油液不会逆流;当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时,该柱塞孔14刚好转至进油窗口10所处的位置,此时,柱塞孔进油孔15通过进油窗口10与进油汇油环槽17连通,进而连通至总进油口18,油液经上述连通油路被吸入柱塞孔14,而柱塞孔出油孔21则被配流环16封闭,从而使高压油液不会逆流进柱塞孔14。当传动轴4连续转动时,所有的柱塞组7同时工作,及实现不间断的从总进油口18吸入油液并从总出油口19排出。

Claims (4)

1.一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,包括泵壳体(1),其特征在于:配流环(16)安装在泵壳体(1)内部,第一泵端盖(11)将配流环(16)压紧在泵壳体(1)内的台肩上,端面凸轮(6)安装在泵壳体(1)的内部另一侧,第二泵端盖(2)将端面凸轮(6)压紧在泵壳体(1)内的台肩上,配流环(16)、端面凸轮(6)分别与泵壳体(1)之间连接实现周向固定;
传动轴(4)安装在泵壳体(1)内部,传动轴(4)的两端分别通过第一滚动轴承(12)和第二滚动轴承(5)支承在第一泵端盖(11)和第二泵端盖(2)上,缸体(8)安装在传动轴(4)上,缸体(8)悬浮在配流环(16)内部,第一滚动轴承(12)的内圈将缸体(8)压紧在传动轴(4)的台肩上,安装在第一泵端盖(11)上的第一轴端压盖(13)压紧第一滚动轴承(12)的外圈,传动轴(4)的另一侧穿过端面凸轮(6),它们之间不接触,第二滚动轴承(5)的内圈压在传动轴(4)在这一侧的台肩上,安装在第二泵端盖(2)上的第二轴端压盖(3)压紧第二滚动轴承(5)的外圈;
缸体(8)与配流环(16)之间接触并能够相对转动;
缸体(8)上设有两个以上的柱塞孔(14),每个柱塞孔(14)内都安装有一个弹簧(22)和一个柱塞组(7),弹簧(22)将柱塞组(7)压紧在端面凸轮(6)上,每个柱塞孔(14)的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔(15)和一个柱塞孔出油孔(21),所有的柱塞孔进油孔(15)在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布,所有的柱塞孔出油孔(21)在另一个与上述平面平行的平面上沿径向分布;
每个柱塞组(7)包括柱塞,滚珠压盖(23)固定安装在柱塞的头部,将滚珠(24)压在柱塞头部的球形槽内,滚珠(24)能够自由滚动,柱塞的中心开有轴向的细孔;
端面凸轮(6)面向柱塞组(7)的一侧是一个凸轮曲面(25),凸轮曲面(25)形状如下:以端面凸轮(6)中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面(25)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(25)上还开有一圈沟槽(26),沟槽(26)的半径与柱塞组(7)的分布半径相同,沟槽(26)截面为弧形,弧形半径与滚珠(24)半径相同,在弹簧(22)的作用下,滚珠(24)压在沟槽(26)内,当传动轴(4)转动时,滚珠(24)沿沟槽(26)运动;
配油环(16)上分别开有与凸轮曲面(25)周期数相同的进油窗口(10)和出油窗口(20),所有的进油窗口(10)与缸体(8)上的柱塞孔进油孔(15)分布在同一平面上,所有的出油窗口(20)与缸体(8)上的柱塞孔出油孔(21)分布在同一平面上,进油窗口(10)和出油窗口(20)在周向上相间分布,保证缸体(8)旋转时,柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)的之间的连接、柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)之间的连接交替的连通,且进油窗口(10)和出油窗口(20)的分布与凸轮曲面(25)有关,具体是:在凸轮曲面(25)驱动柱塞组(7)向柱塞孔(14)内压入时,柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)连通,柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)断开,当柱塞组(7)随凸轮曲面(25)运动出柱塞孔(14)时,柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)连通,柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)断开;
配流环(16)的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽(17)和出油汇油环槽(9),其深度小于配流环(16)厚度,进油汇油环槽(17)与各个进油窗口(10)位于同一平面并将它们连通,出油汇油环槽(9)与各个出油窗口(20)位于同一平面,并将它们连通;
泵壳体(1)上开有总进油口(18)和总出油口(19),总进油口(18)与进油汇油环槽(17)连通,总出油口(19)与出油汇油环槽(9)连通。
2.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,其特征在于:相邻的进油窗口(10)和出油窗口(20)之间的间隔不小于柱塞孔进油孔(15)和柱塞孔出油孔(21)的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,其特征在于:所述的配流环(16)采用耐磨材料制造。
4.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵,其特征在于:所述的端面凸轮(6)的凸轮曲面(25)形状为一个与中轴线有一定夹角的平面,夹角范围在0°到60°之间,这样的凸轮曲面(25)依然能够驱动柱塞组(7)在柱塞孔(14)内往复运动,在此情况下,配流环(16)上的进油窗口(10)和出油窗口(20)均为一个。
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