CN104533740A - 伺服变量斜盘柱塞泵及其控制方法 - Google Patents

Abstract

伺服变量斜盘柱塞泵，包括壳体，其中，阀体安装于壳体下端，补油泵紧固安装于阀体上，主动轴上端安装有传动法兰，中部安装于壳体内，下端安装于滑动轴承内，且滑动轴承安装于阀体内；并在壳体上设置有用于安装斜盘的底部月牙轴承和顶部月牙轴承，柱塞组件通过压盘压在斜盘上，配油盘安装于阀体上，缸体压在配油盘上，变量缸体安装于壳体内，中心轴穿过变量缸体，变量缸体内的左复位组件与右复位组件关于滑块对称，伺服阀套套装于伺服阀芯上，且安装于伺服控制阀内，伺服控制阀安装于壳体上，而伺服反馈杆一端穿过壳体插入变量缸体内，另一端插入伺服阀套内，通过操纵伺服阀芯旋转角度实时调节柱塞泵的排量，此外，在阀体上还设置有安全控制装置。

Description

伺服变量斜盘柱塞泵及其控制方法

技术领域

本发明涉及柱塞泵控制技术领域，尤其涉及一种伺服变量斜盘柱塞泵及其控制方法。

背景技术

目前使用的柱塞泵主要依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封工作腔容积产生变化，当传动轴带动缸体旋转时，斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回，以完成吸油与压油；变量机构用来改变斜盘的倾角，通过调节斜盘的倾角改变柱塞泵的排量。然而现有的柱塞泵压力调节敏感性差，且其流量脉动大、工作压力不稳定性，易导致油液管路损坏，进而造成液压元件被损坏，难以保证负载变化能够实时调节柱塞泵的排量，系统特性较差；同时变量缸体在无外部操纵作用下，保持相对静止的稳定性较差，导致柱塞泵不能及时停止泵油，处于零排量的状态；而变量缸体内设置的组件在长时间运行后需要润滑，以维持正常运行，若在现有的柱塞泵上增加润滑功能势必增加生产成本，也将增加柱塞泵的负荷，且因柱塞泵是将机械能转换为液压能，运行过程中泵体内易产生过载，如何提高安全特性也是不容忽视的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种伺服变量斜盘柱塞泵及其控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

伺服变量斜盘柱塞泵，包括壳体，其中，阀体安装于壳体下端，补油泵紧固安装于阀体上，主动轴上端安装有传动法兰，用于传递动力带动主动轴旋转，中部通过滚珠轴承支撑安装于壳体内，下端安装于滑动轴承内，且滑动轴承通过滑动轴承座安装于阀体内；并在壳体上设置有用于安装斜盘的底部月牙轴承和顶部月牙轴承，斜盘通过底部月牙轴承和顶部月牙轴承安装于壳体上，柱塞组件通过压盘压在斜盘上，配油盘安装于阀体上，缸体压在配油盘上，变量缸体安装于壳体内，且在其两端设置有左端盖和右端盖，通过安装的左端盖和右端盖对变量缸体进行密封，中心轴穿过变量缸体，变量缸体内腔设置的左复位组件与右复位组件关于滑块对称，伺服阀套套装于伺服阀芯上，且安装于伺服控制阀内，伺服控制阀安装于壳体上，而伺服反馈杆一端穿过壳体插入变量缸体内，另一端插入伺服阀套内，用于反馈控制变量缸体的左右运动，此外，在阀体上还设置有安全控制装置。

在本发明中，补油泵通过补油泵紧固螺栓紧固安装于阀体上。

在本发明中，主动轴和壳体与外部接口处设置有用于密封的骨架油封。

在本发明中，中心轴一端安装在左端盖内，另一端安装在右端盖内，并通过紧固件锁紧。

在本发明中，左复位组件包括左复位弹簧、左弹簧座、左弹簧盖及左半圆挡圈，其中，左复位弹簧与左半圆挡圈套装于中心轴上，且左复位弹簧一端与左弹簧座连接，另一端与左弹簧盖连接。

在本发明中，右复位组件包括右复位弹簧、右弹簧座、右弹簧盖及右半圆挡圈，其中，右复位弹簧与右半圆挡圈套装于中心轴上，且右复位弹簧一端与右弹簧座连接，另一端与右弹簧盖连接。

在本发明中，伺服控制阀通过紧固件安装于壳体上。

在本发明中，安全控制装置包括设置在阀体上的低压溢流阀、顶部高压溢流阀及底部高压溢流阀，用于控制系统的安全。

在本发明中，中心轴上设置有台阶。

在本发明中，补油泵内设置有花键轴。

在本发明中，变量缸体的左端与右端分别设置有内部孔用挡圈。

伺服变量斜盘柱塞泵控制方法，具体步骤如下：

在外部动力作用下，通过传动法兰带动主动轴旋转，主动轴通过花键带动缸体及柱塞组件旋转，同时通过补油泵内设置的花键轴带动补油泵泵油，补油泵泵出的压力油经阀体和壳体上设置的油道输送至伺服控制阀入口，伺服控制阀为常闭状态，当外部无操纵时，压力油无法输送至后续相关执行元器件，补油泵的压力油经低压溢流阀卸荷，此时在右复位弹簧和左复位弹簧预紧力的作用下，变量缸体保持相对静止，并通过滑块控制斜盘处于相对左右无倾斜状态，此时泵排量为零，柱塞组件和缸体无相对运动，停止泵油；

当外部操纵控制伺服控制阀中的伺服阀芯左右旋转时，压力油经伺服阀套可分别进入变量缸体的左端型腔或右端型腔，当压力油进入右端型腔时，推动变量缸体左行，左端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体及其相关部件上，起到润滑作用，此时右复位弹簧的力卸在顶在中心轴台阶的右弹簧座上，变量缸体带着右端设置的内部孔用挡圈通过右弹簧盖压缩右复位弹簧左行，此时，变量缸体左端设置的内部孔用挡圈脱离对左弹簧盖的作用，左弹簧盖顶在安装在中心轴上的左半圆挡圈上，变量缸体通过左弹簧座压缩左复位弹簧左行；在变量缸体的作用下并通过滑块带动斜盘旋转过一定角度，与此同时，变量缸体带着伺服反馈杆旋转，并反馈带动伺服阀套旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯和伺服阀套的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体的推动，变量缸体停止对滑块及斜盘的作用，斜盘停在当前的倾斜位置，当实时操纵旋转伺服控制阀上的伺服阀芯旋转一定角度时，斜盘将实时旋转过相应的角度；同理，当压力油进入左端型腔时，推动变量缸体右行，右端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体及其相关部件上，起到润滑的作用，此时左复位弹簧的力卸在顶在中心轴台阶的左弹簧座上，变量缸体带着左端内部孔用挡圈通过左弹簧盖压缩左复位弹簧右行，此时，变量缸体右端设置的内部孔用挡圈脱离对右弹簧盖的作用，右弹簧盖顶在安装在中心轴上的右半圆挡圈上，变量缸体通过右弹簧座压缩右复位弹簧右行；在变量缸体的作用下并通过滑块带动斜盘旋转过一定角度，与此同时，变量缸体带着伺服反馈杆旋转，并反馈带动伺服阀套旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯和伺服阀套的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体的推动，变量缸体停止对滑块及斜盘的作用，斜盘停在当前的倾斜位置，当实时操纵旋转伺服控制阀上的伺服阀芯旋转一定角度时，斜盘将实时旋转过相应的角度；当变量缸体运行至相对位置时，补油泵持续泵油，以保障变量缸体的相对位置，且压力油由低压溢流阀卸荷；

斜盘的倾斜使得柱塞组件和缸体在旋转过程中产生相对运动，柱塞组件在缸体中来回往复运动，即完成吸压油过程，斜盘从顺时针旋转状态改变为逆时针旋转状态时，可对应将原吸油口改变为压油口，原压油口改变为吸油口，此即为双向泵油，两个油口分别安装有顶部高压溢流阀和底部高压溢流阀，用于压油时的过载保护。

有益效果：本发明中的柱塞泵可通过操纵改变伺服控制阀的伺服阀芯旋转角度，来实时调节柱塞泵的排量，操作简便，压力调节敏感性强；且压力油经油路返回由回油通道卸荷，并将油覆盖在变量缸体及其相关部件上，起到润滑作用，可有效延长液压元件的使用寿命；变量缸体内腔关于滑块对称设置有左复位组件与右复位组件，在弹簧预紧力的作用下，变量缸体保持相对静止，通过滑块控制变量斜盘处于相对左右无倾斜状态，及时控制柱塞泵停止泵油，处于零位状态；此外，在阀体上设置有安全控制装置，用于压油时的过载保护，阀体泵体内设置的各类油道，极大的降低了泵的体积，提高了泵的集成特性。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的左视图。

图2为本发明的较佳实施例的俯视图。

图3为本发明的较佳实施例的后视图。

图4为本发明的较佳实施例的剖视图。

图5为本发明的较佳实施例中的缸体剖视图。

图6为本发明的较佳实施例的原理图。

图7为本发明的较佳实施例中的斜盘顺时针倾斜极限示意图。

图8为本发明的较佳实施例中的斜盘逆时针倾斜极限示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图5的伺服变量斜盘柱塞泵，包括骨架油封1、底部月牙轴承2、斜盘3、压盘4、柱塞组件5、缸体6、配油盘7、传动法兰8、补油泵9、阀体10、伺服控制阀11、壳体12、变量缸体13、中心轴14、滑块15、顶部月牙轴承16、滚珠轴承17、主动轴18、左端盖19、右复位弹簧20、左复位弹簧21、右端盖22、右弹簧座23、顶部高压溢流阀24、阀体紧固螺栓25、底部高压溢流阀26、低压溢流阀27、补油泵紧固螺栓28、右弹簧盖29、伺服反馈杆30、左弹簧座31、左弹簧盖32、左半圆挡圈33、右半圆挡圈34、伺服阀芯35及伺服阀套36。

在本实施例中，泵的所有设计集成于壳体12上，下端的阀体10安装于壳体12上，且由阀体紧固螺栓25紧固，补油泵9通过补油泵紧固螺栓28紧固安装于阀体10上，主动轴18中部通过滚珠轴承17支撑安装于壳体12内，一端安装于滑动轴承内，且滑动轴承通过滑动轴承座安装于阀体10内，暴露在壳体12外部安装有传动法兰8，用于传递动力带动主动轴18旋转，并由相关组件紧固，斜盘3通过底部月牙轴承2和顶部月牙轴承16安装于壳体12上，柱塞组件5通过压盘4压在斜盘3上，配油盘7安装于阀体10上，缸体6通过相关组件被压在配油盘7上，主动轴18和壳体12与外部接口处通过骨架油封1密封，变量缸体13安装于壳体12内，且两端分别通过左端盖19和右端盖22安装密封，中心轴14穿过变量缸体13，一端装入左端盖19内，另一端装入右端盖22内，并通过紧固件锁紧，变量缸体13内腔关于滑块15对称，且在其左右设置有由左复位弹簧21、左弹簧座31、左弹簧盖32、左半圆挡圈33组成的左复位组件和由右复位弹簧20、右弹簧座23、右弹簧盖29、右半圆挡圈34组成的右复位组件，伺服阀套36套装于伺服阀芯35上，且安装于伺服控制阀11内，伺服控制阀11通过紧固件安装于壳体12上，且伺服反馈杆30一端穿过壳体12插入变量缸体13内，另一端插入伺服阀套36内，用于反馈控制变量缸体13的左右运动，安装于阀体10上的低压溢流阀27、顶部高压溢流阀24和底部高压溢流阀26用于系统的安全控制。

参见图6所示，外部动力通过传动法兰8带动主动轴18旋转，主动轴18通过花键带动缸体6及柱塞组件5旋转，同时通过补油泵9内设置的花键轴带动补油泵9泵油，补油泵9泵出的压力油经阀体10和壳体12上的油道输送至伺服控制阀11入口，伺服控制阀11为常闭状态，当外部无操纵时，压力油无法输送至后续相关执行元器件，补油泵9的压力油经低压溢流阀27卸荷，此时在右复位弹簧20和左复位弹簧21预紧力的作用下，变量缸体13保持相对静止，并通过滑块15控制斜盘3处于相对左右无倾斜状态，此时泵排量为零，柱塞组件5和缸体6无相对运动，停止泵油；

当外部操纵控制伺服控制阀11中的伺服阀芯35左右旋转时，压力油可经过伺服阀套36及相关油道分别进入变量缸体13的左端型腔或右端型腔，当压力油进入右端型腔时，推动变量缸体13左行，左端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体13及其相关部件上，起到润滑的作用，此时右复位弹簧20的力卸在顶在中心轴14台阶的右弹簧座23上，变量缸体13带着右端设置的内部孔用挡圈通过右弹簧盖29压缩右复位弹簧20左行，此时，变量缸体13左端设置的内部孔用挡圈脱离对左弹簧盖32的作用，左弹簧盖32顶在安装在中心轴14上的左半圆挡圈33上，变量缸体13通过左弹簧座31压缩左复位弹簧21左行；在变量缸体13的作用下并通过滑块15带动斜盘3旋转过一定角度，与此同时，变量缸体13带着伺服反馈杆30旋转，并反馈带动伺服阀套36旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯35和伺服阀套36的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体13的推动，变量缸体13停止对滑块15及斜盘3的作用，斜盘3停在当前的倾斜位置，当实时操纵旋转伺服控制阀11上的伺服阀芯35旋转一定角度时，斜盘3将实时旋转过相应的角度；同理，当压力油进入左端型腔时，推动变量缸体13右行，右端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体13及其相关部件上，起到润滑的作用，此时左复位弹簧21的力卸在顶在中心轴14台阶的左弹簧座31上，变量缸体13带着左端内部孔用挡圈通过左弹簧盖32压缩左复位弹簧21右行，此时，变量缸体13右端设置的内部孔用挡圈脱离对右弹簧盖29的作用，右弹簧盖29顶在安装在中心轴14上的右半圆挡圈34上，变量缸体13通过右弹簧座23压缩右复位弹簧20右行；在变量缸体13的作用下并通过滑块15带动斜盘3旋转过一定角度，与此同时，变量缸体13带着伺服反馈杆30旋转，并反馈带动伺服阀套36旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯35和伺服阀套36的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体13的推动，变量缸体13停止对滑块15及斜盘3的作用，斜盘3停在当前的倾斜位置，当实时操纵旋转伺服控制阀11上的伺服阀芯35旋转一定角度时，对应斜盘3将实时旋转过相应的角度。当变量缸体13运行至相对位置时，补油泵9持续泵油，以保障变量缸体13的相对位置，且压力油由低压溢流阀27卸荷；

参见图7和图8所示，斜盘3的倾斜使得柱塞组件5和缸体6在旋转过程中产生相对运动，柱塞组件5在缸体6中来回往复运动，即完成吸压油过程，斜盘3从顺时针旋转状态改变为逆时针旋转状态时，可对应将原吸油口改变为压油口，原压油口改变为吸油口，此即为双向泵油，两个油口分别安装有顶部高压溢流阀24和底部高压溢流阀26，用于压油时的过载保护。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.伺服变量斜盘柱塞泵，包括壳体，其特征在于，阀体安装于壳体下端，补油泵紧固安装于阀体上，主动轴上端安装有传动法兰，中部通过滚珠轴承支撑安装于壳体内，下端安装于滑动轴承内，且滑动轴承通过滑动轴承座安装于阀体内；并在壳体上设置有用于安装斜盘的底部月牙轴承和顶部月牙轴承，斜盘通过底部月牙轴承和顶部月牙轴承安装于壳体上，柱塞组件通过压盘压在斜盘上，配油盘安装于阀体上，缸体压在配油盘上，变量缸体安装于壳体内，且在其两端设置有左端盖和右端盖，中心轴穿过变量缸体，变量缸体内腔设置的左复位组件与右复位组件关于滑块对称，伺服阀套套装于伺服阀芯上，且安装于伺服控制阀内，伺服控制阀安装于壳体上，而伺服反馈杆一端穿过壳体插入变量缸体内，另一端插入伺服阀套内，用于反馈控制变量缸体的左右运动，此外，在阀体上还设置有安全控制装置。

2.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，主动轴和壳体与外部接口处设置有用于密封的骨架油封。

3.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，中心轴一端安装在左端盖内，另一端安装在右端盖内，并通过紧固件锁紧。

4.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，左复位组件包括左复位弹簧、左弹簧座、左弹簧盖及左半圆挡圈，其中，左复位弹簧与左半圆挡圈套装于中心轴上，且左复位弹簧一端与左弹簧座连接，另一端与左弹簧盖连接。

5.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，右复位组件包括右复位弹簧、右弹簧座、右弹簧盖及右半圆挡圈，其中，右复位弹簧与右半圆挡圈套装于中心轴上，且右复位弹簧一端与右弹簧座连接，另一端与右弹簧盖连接。

6.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，伺服控制阀通过紧固件安装于壳体上。

7.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，安全控制装置包括设置在阀体上的低压溢流阀、顶部高压溢流阀及底部高压溢流阀。

8.根据权利要求1所述的伺服变量斜盘柱塞泵，其特征在于，中心轴上设置有台阶。

9.伺服变量斜盘柱塞泵控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

在外部动力作用下，通过传动法兰带动主动轴旋转，主动轴通过花键带动缸体及柱塞组件旋转，同时通过补油泵内设置的花键轴带动补油泵泵油，补油泵泵出的压力油经阀体和壳体上设置的油道输送至伺服控制阀入口，伺服控制阀为常闭状态，当外部无操纵时，补油泵的压力油经低压溢流阀卸荷，此时在右复位弹簧和左复位弹簧预紧力的作用下，变量缸体保持相对静止，并通过滑块控制斜盘处于相对左右无倾斜状态，此时泵排量为零，柱塞组件和缸体无相对运动，停止泵油；

当外部操纵控制伺服控制阀中的伺服阀芯左右旋转时，压力油经伺服阀套可分别进入变量缸体的左端型腔或右端型腔，当压力油进入右端型腔时，推动变量缸体左行，左端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体及其相关部件上，起到润滑作用，此时右复位弹簧的力卸在顶在中心轴台阶的右弹簧座上，变量缸体带着右端设置的内部孔用挡圈通过右弹簧盖压缩右复位弹簧左行，此时，变量缸体左端设置的内部孔用挡圈脱离对左弹簧盖的作用，左弹簧盖顶在安装在中心轴上的左半圆挡圈上，变量缸体通过左弹簧座压缩左复位弹簧左行；在变量缸体的作用下并通过滑块带动斜盘旋转过一定角度，与此同时，变量缸体带着伺服反馈杆旋转，并反馈带动伺服阀套旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯和伺服阀套的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体的推动，变量缸体停止对滑块及斜盘的作用，斜盘停在当前的倾斜位置，当实时操纵旋转伺服控制阀上的伺服阀芯旋转一定角度时，斜盘将实时旋转过相应的角度；同理，当压力油进入左端型腔时，推动变量缸体右行，右端的压力油经油路返回并由相关油道卸荷，且将油覆盖在变量缸体及其相关部件上，起到润滑作用，此时左复位弹簧的力卸在顶在中心轴台阶的左弹簧座上，变量缸体带着左端内部孔用挡圈通过左弹簧盖压缩左复位弹簧右行，此时，变量缸体右端设置的内部孔用挡圈脱离对右弹簧盖的作用，右弹簧盖顶在安装在中心轴上的右半圆挡圈上，变量缸体通过右弹簧座压缩右复位弹簧右行；在变量缸体的作用下并通过滑块带动斜盘旋转过一定角度，与此同时，变量缸体带着伺服反馈杆旋转，并反馈带动伺服阀套旋转，逐步趋向关闭伺服阀芯和伺服阀套的进油通道，至此控制压力油停止对变量缸体的推动，变量缸体停止对滑块及斜盘的作用，斜盘停在当前的倾斜位置。

10.根据权利要求9所述的伺服变量斜盘柱塞泵控制方法，其特征在于，当实时操纵旋转伺服控制阀上的伺服阀芯旋转一定角度时，斜盘将实时旋转过相应的角度；当变量缸体运行至相对位置时，补油泵持续泵油，以保障变量缸体的相对位置，且压力油由低压溢流阀卸荷；斜盘的倾斜使得柱塞组件和缸体在旋转过程中产生相对运动，柱塞组件在缸体中来回往复运动，即完成吸压油过程，斜盘从顺时针旋转状态改变为逆时针旋转状态时，可对应将原吸油口改变为压油口，原压油口改变为吸油口，此即为双向泵油，并通过底部高压溢流阀和顶部高压溢流阀实现过载保护。