CN104612926A - 一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构 - Google Patents

Abstract

一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，包括斜盘式变量轴向柱塞泵，变量机构壳体安装在斜盘式变量轴向柱塞泵的泵体端部，端面凸轮变量操纵杆和弹簧安装在变量机构壳体内部，斜盘的球头插入端面凸轮变量操纵杆，端面凸轮变量驱动杆和端面凸轮变量操纵杆端面配合连接，端面凸轮变量驱动杆通过滚动轴承支撑在变量机构壳体内，伺服电机输出轴和减速器连接，减速器输出轴，即变量输入轴和端面凸轮变量驱动杆连接，端面凸轮变量驱动杆与端面凸轮变量操纵杆相对的端面均为曲面，变量传动机构由两个对接在一起的端面凸轮组成，结构简单，工作平稳，能够直接等角度地控制斜盘倾角。

Description

一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构

技术领域

本发明属于轴向柱塞泵技术领域，具体涉及一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构。

背景技术

轴向柱塞泵是一种容积式液压泵，它具有结构紧凑、工作压力高和容积效率高等优点，因此，被广泛用于锻压、冶金、船舶等领域的液压系统中。

在液压系统中，需要对液压执行器的运动速度进行调节，根据液压回路的构成方式，可以分为节流调速和容积调速两类。采用变量泵，通过改变泵的排量来控制泵的输出流量，进而控制进入执行器的液压油量的控制方式属于容积调速方式。相对于节流调速，容积调速具有油液温升小、能量利用率高的优点。为了改变泵的排量就需要泵内有一定的变量机构。目前常见的变量方式是用螺杆或滚珠丝杠与斜盘上的球头杆铰接，将手轮或者电机的旋转转化为斜盘的倾斜，通过改变斜盘的倾角，达到调节泵排量的目的。这种变量结构中，由手轮或电机输入的转角与斜盘的倾角之间是正切函数关系，因此，对斜盘倾角控制时需要进行转换，也无法直接获知斜盘的倾角。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，具有结构简单，工作平稳，能够直接等角度地控制斜盘倾角的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，包括斜盘式变量轴向柱塞泵5，变量机构壳体10安装在斜盘式变量轴向柱塞泵5的泵体端部，端面凸轮变量操纵杆13和弹簧6安装在变量机构壳体10内部，端面凸轮变量操纵杆13底部压在弹簧6上，斜盘7的球头8插入端面凸轮变量操纵杆13的销孔9内，端面凸轮变量操纵杆13上安装有导向键11，导向键11和沿变量机构壳体10内的导向槽12配合，端面凸轮变量驱动杆14和端面凸轮变量操纵杆13端面配合连接，端面凸轮变量驱动杆14通过第一滚动轴承3和第二滚动轴承4支撑在变量机构壳体10内，伺服电机16输出轴和减速器15连接，减速器15输出轴，即变量输入轴1和端面凸轮变量驱动杆14连接，端面凸轮变量驱动杆14与端面凸轮变量操纵杆13相对的端面均为曲面17。

所述的曲面17沿圆周方向展开均为分段的曲线，且有周期，整个圆周有两个以上的周期，在每个周期内，曲线由三段组成，两端为正切曲线的一部分，中间为平台过渡部分，平台过渡部分将其两侧的正切曲线平滑的连接起来，每个周期内的曲线都关于各自的中轴对称，其中，左侧正切函数曲线的表达式为：y＝h·tanθ，θ∈(0°,20°)，其中h为斜盘7的转动中心与端面凸轮变量操纵杆13的轴心之间的距离，右侧曲线与左侧正切函数曲线关于中轴对称。

本发明具有以下优点：

1)结构紧凑，传动简单。该泵的变量传动机构由两个对接在一起的端面凸轮组成，结构简单，不需要螺杆和滚珠丝杠等部件，简化了变量机构的结构。

2)端面凸轮沿轴向的展开线为由正切函数组成的分段函数，当其推动斜盘7的球头8时，斜盘7的倾角与伺服电机16输入的转角相等，因而便于对斜盘7倾角进行控制控制。

附图说明

图1为本发明的轴向剖视图。

图2为端面凸轮的曲面17示意图。

图3为图2的曲面17的周向展开曲线图。

图4为两端面凸轮错开一定角度的局部放大图。

图5为图1中变量输入轴1转动一定角度后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参照图1，一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，包括斜盘式变量轴向柱塞泵5，变量机构壳体10安装在斜盘式变量轴向柱塞泵5的泵体端部，端面凸轮变量操纵杆13和弹簧6安装在变量机构壳体10内部，端面凸轮变量操纵杆13底部压在弹簧6上，斜盘7的球头8插入端面凸轮变量操纵杆13的销孔9内，端面凸轮变量操纵杆13上安装有导向键11，导向键11和沿变量机构壳体10内的导向槽12配合，端面凸轮变量驱动杆14和端面凸轮变量操纵杆13端面配合连接，端面凸轮变量驱动杆14通过第一滚动轴承3和第二滚动轴承4支撑在变量机构壳体10内，第一滚动轴承3和第二滚动轴承4的内圈分别压在端面凸轮变量驱动杆14的台肩上，第二滚动轴承4的外圈压在变量机构壳体10内的台肩上，电机座2安装在变量机构壳体10上，其止口压住第一滚动轴承3的外圈，伺服电机16及减速器15安装在电机座2上，伺服电机16输出轴和减速器15连接，减速器15输出轴，即变量输入轴1和端面凸轮变量驱动杆14的键槽孔内实现键连接。

参照图1和图2，端面凸轮变量驱动杆14与端面凸轮变量操纵杆13相对的端面均为曲面17。

参照图2和图3，所述的曲面17沿圆周方向展开均为分段的曲线，且有周期，整个圆周有两个以上的周期，在每个周期内，曲线由三段组成，两端为正切曲线的一部分，中间为平台过渡部分，它将其两侧的正切曲线平滑的连接起来，每个周期内的曲线都关于各自的中轴对称，其中，左侧正切函数曲线的表达式为：y＝h·tanθ，θ∈(0°,20°)，其中h为斜盘7的转动中心与端面凸轮变量操纵杆13的轴心之间的距离，右侧曲线与左侧正切函数曲线关于中轴对称。

本发明工作原理为：参照图3和图4，当变量输入轴1驱动端面凸轮变量驱动杆14转动时，端面凸轮变量操纵杆13也按照图3所示规律沿直线运动，设变量输入轴1转角为θ，则端面凸轮变量操纵杆13的直线运动的位移、斜盘7的倾角有如下关系式：

s＝h·tanθ

$\tan \mathrm{\γ}=\frac{s}{h}=\tan \mathrm{\θ}$

因此：γ＝θ，

其中：s——端面凸轮变量操纵杆13的直线位移；

γ——斜盘7倾角，

即：斜盘7的倾角与变量输入轴1的转角相等。

参照图1、图4和图5，当泵需要变量时，控制器向伺服电机16发送信号，伺服电机16经过减速机15的变量输入轴1驱动端面凸轮变量驱动杆14转动，由于端面凸轮变量驱动杆14与端面凸轮变量操纵杆13接触面为曲面17，且端面凸轮变量操纵杆13不可转动，因此端面凸轮变量操纵杆13在驱动下沿直线运动，并通过球头8带动斜盘7相对于转动中心转动一定角度，进而改变柱塞行程，达到调节泵排量的目的，由于曲面17的结构，斜盘7的摆角与变量输入轴1的转角相同。

Claims (2)

1.一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，包括斜盘式变量轴向柱塞泵(5)，其特征在于：变量机构壳体(10)安装在斜盘式变量轴向柱塞泵(5)的泵体端部，端面凸轮变量操纵杆(13)和弹簧(6)安装在变量机构壳体(10)内部，端面凸轮变量操纵杆(13)底部压在弹簧(6)上，斜盘(7)的球头(8)插入端面凸轮变量操纵杆(13)的销孔(9)内，端面凸轮变量操纵杆(13)上安装有导向键(11)，导向键(11)和沿变量机构壳体(10)内的导向槽(12)配合，端面凸轮变量驱动杆(14)和端面凸轮变量操纵杆(13)端面配合连接，端面凸轮变量驱动杆(14)通过第一滚动轴承(3)和第二滚动轴承(4)支撑在变量机构壳体(10)内，伺服电机(16)输出轴和减速器(15)连接，减速器(15)输出轴，即变量输入轴(1)和端面凸轮变量驱动杆(14)连接，端面凸轮变量驱动杆(14)与端面凸轮变量操纵杆(13)相对的端面均为曲面(17)。

2.根据权利要求1所述的一种采用端面凸轮传动的斜盘式轴向柱塞泵伺服变量机构，其特征在于：所述的曲面(17)沿圆周方向展开均为分段的曲线，且有周期，整个圆周有两个以上的周期，在每个周期内，曲线由三段组成，两端为正切曲线的一部分，中间为平台过渡部分，平台过渡部分将其两侧的正切曲线平滑的连接起来，每个周期内的曲线都关于各自的中轴对称，其中，左侧正切函数曲线的表达式为：y＝h·tanθ，θ∈(0°,20°)，其中h为斜盘7的转动中心与端面凸轮变量操纵杆13的轴心之间的距离，右侧曲线与左侧正切函数曲线关于中轴对称。