CN104989636A - 一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘，其特征在于：缸体和配流盘的接触面为球面形状，球面配流盘的正面球面侧配流窗（3）在其背面平面侧的投影，与背面平面侧配流窗（4）是错位的，其正面配流窗与背面配流窗之间通过油道连通，背面配流窗的外侧直径（D1）大于正面配流窗的外侧直径（d1），背面配流窗的内侧直径（D2）大于正面配流窗的内侧直径（d2）；所述的配流盘为两体式结构，即配流盘与过渡板（5B）组成所述结构；所述的一种斜盘式柱塞泵的配流盘配合的缸体，其特征在于：缸体上连通球面配流窗与柱塞腔的油道，与缸体轴线形成一个夹角。本发明提高了产品容积效率和机械效率，提高了自吸能力，在同等吸油压力下泵的允许转速更高。

Description

一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体

技术领域

本发明属于液压领域，具体地涉及一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体。

背景技术

斜盘式柱塞泵、马达中的缸体和配流盘配流面（缸体和配流盘的接触面），有平面和球面两种结构。因球面配流对缸体具有自定心作用，在使用压力和使用转速相对较高的柱塞泵中采用较多。

现有技术的球面配流盘，其球面侧（与缸体球面接触）配流窗在其背面（平面侧）的投影，与其背面的配流窗是包容关系。如图1a-1c所示，球面侧配流窗1在其背面的投影，包容了背面的配流窗2。

现有技术的球面缸体，连通球面配流窗和柱塞腔的油道，与缸体轴线平行或形成一个角度很小的夹角。如图1d所示，θ很小甚至为零。

球面配流盘主要结构参数的设计依据，是缸体的受力分析。现有技术的球面配流盘，其结构参数的确定，不仅受制于缸体的受力分析数据，具体设计时还受制于轴承的外径Db。

图1d所示是缸体1A、配流盘2A、端盖3A和轴承4A的相互安装位置示意图，缸体1A球面与配流盘2A球面贴合，缸体1A球面上的配流窗口与配流盘2A球面上的配流窗口对齐，配流盘2A平面安装在端盖3A上，端盖3A上安装有轴承4A。为保证端盖3A上的油道壁具有足够的强度和刚度，壁厚t不能太小。受限于轴承4A的外径尺寸Db，故配流盘2A的配流窗分布圆直径Df需要设计得足够大。

由于配流盘的各主要结构参数，如球面半径R、球面配流窗宽度B、配流窗分布圆直径Df、内外密封带直径Dx和Dy等，对缸体的作用力和作用力矩影响都很大。为使缸体的整体受力符合设计需求，配流盘主要结构参数之间，还受制于一个多元的复杂关系式，各结构参数互相影响。其中任意一个参数的变动，会影响到其他多个结构参数的改变。

因此，当配流窗分布圆直径Df设计得比较大时，其他结构参数的设计也受到影响，比如需要加大球面半径R及内、外密封带直径Dx和Dy。

现有技术的球面缸体和配流盘，因球面侧配流窗分布圆直径较大，制约了产品传动效率和自吸性能的提升。当应用于常规用途的、中等或较大排量的柱塞泵、马达时，其不利影响相对较小；但当应用于一些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型柱塞泵、马达时，其缺陷就很明显。具体如下：

1、如图1d所示，受轴承4A外径Db的制约，配流盘2A的配流窗分布圆直径Df较大，故设计时配流盘2A的球面半径R也较大，缸体上的球面就会更加“平坦”（球面半径越大，缸体端面形状越接近于平面），对缸体1A的自定心效果变差。尤其对于使用在转速很高且同时处于高压的工况，其缺陷更加明显，性能上的直观反映是配流面内泄量的增加，导致容积效率下降。这种内泄量的增加对于中等排量到大排量的泵、马达而言，所占比例较小；但对于排量本来就很小的微型泵、马达，其影响会被放大。

2、由于配流盘2A的配流窗分布圆直径Df较大，相应地，内外密封带直径Dx和Dy也较大，因此，缸体和配流盘之间发生内泄的环带长度更长，导致内泄量的增加。这对于排量本来就很小的微型泵、马达，是不容忽视的。

3、缸体球面与配流盘球面贴合并相对旋转，会产生滑动摩擦功耗， Dx和Dy越大，缸体和配流盘相对滑动的平均线速度越大，则滑动摩擦功耗越大，产品机械效率越低。

4、如图1d所示，缸体1A的柱塞孔分布圆直径DF比配流盘2A的配流窗分布圆直径Df大，缸体1A上的配流窗分布圆相对于柱塞孔分布圆，是向内收缩的，这对提升泵的自吸性能有利，设计时可使缸体上连通柱塞腔与配流窗的油道与轴线形成的一个夹角θ。当缸体高速旋转时，此油道内的油液在离心力的作用下，可为吸油区柱塞腔增压，这对柱塞泵而言，实际上提升了泵的自吸能力，在同等吸油压力下允许的转速更高。油道倾斜角度θ越大，泵的自吸能力越强。

但按现有技术设计的产品，缸体1A的柱塞孔分布圆直径DF和配流盘2A的配流窗分布圆直径Df相差较小，不利于倾斜油道的设计，只能采用与轴线夹角很小或平行于轴线的油道（备注：为避免吸油过程中柱塞腔内的M点所在区域发生气蚀，此油道与柱塞腔的连通点N不能太靠近柱塞腔的外侧。换言之，不能随意将N点外移来增大油道倾斜角度θ，否则易导致局部气蚀的发生）。因油道倾斜角度θ很小，对于自吸能力的提升效果也就不明显，在同等吸油压力下泵允许的转速受到制约。这对于特殊用途的、特别是需要工作于很高转速的微型柱塞泵而言，是一个重大的缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体，主要针对某些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型柱塞泵、马达，让球面侧配流窗分布圆直径的设计摆脱轴承外径的制约，因而可大幅减小配流盘球面配流窗的分布圆直径，相应地，减小配流盘球面半径和内、外密封带直径，同时大幅增大缸体配流窗油道的倾斜角，达到提高容积效率、机械效率和自吸能力的目的。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘，其特征在于：缸体和配流盘的接触面为球面形状，球面配流盘的正面球面侧配流窗3在其背面平面侧的投影，与背面平面侧配流窗4是错位的，其正面配流窗与背面配流窗之间通过油道连通，背面配流窗的外侧直径D1大于正面配流窗的外侧直径d1，背面配流窗的内侧直径D2大于正面配流窗的内侧直径d2。

所述的配流盘可设计为两体式结构，即配流盘与过渡板5B组成所述结构。

所述的一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘配合的缸体，其特征在于,缸体上连通球面配流窗与柱塞腔的油道，与缸体轴线形成一个夹角θ1。

用所述的一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体制造的斜盘式柱塞泵、马达同时由本申请人另案申请《一种新型微型斜盘式柱塞泵、马达》。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明中的配流盘，其球面侧配流窗口的设计摆脱了轴承外径的制约，其球面侧的配流窗分布圆直径可以设计得更小，相关联地，缸体和配流盘的球面半径也因此可以设计得更小，配流盘球面侧内外密封带直径也更小。由此获得的有益效果包括：

高速运转时缸体自定心效果更好，缸体球面和配流盘球面贴合更好，因而容积效率更高；

球面上内外密封带直径的减小，使产生内泄的环带长度减小，也促使容积效率更高；

缸体球面和配流盘球面相对高速旋转时平均滑动线速度更低，因而滑动摩擦功耗更小，机械效率更高；

球面配流窗分布圆直径的减小，使缸体球面配流窗连通柱塞腔的油道，与缸体轴线的夹角更大，在离心力的作用下起到的增压效果更好，应用于柱塞泵时，提高了泵的自吸能力，在同等吸油压力下泵的允许转速更高；

作为一种附加的有益效果，缸体和配流盘球面配流窗直径的减小，有利于产品的减重，这对于特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型泵而言也极具实用意义。

上述有益效果对常规用途的、中等或较大排量的柱塞泵、马达也是适用的，但当应用于微型斜盘式柱塞泵、马达时，其有益效果更加明显。

附图说明

图1a是现有技术球面配流盘的平面侧正视图，

图1b是现有技术球面配流盘的剖视图，

图1c是现有技术球面配流盘的球面侧正视图，

图1d是现有技术的缸体、配流盘、轴承和端盖的装配关系示意图，

图2a 是本发明的球面配流盘的平面侧正视图，

图2b是本发明的球面配流盘的剖视图，

图2c是本发明的球面配流盘的球面侧正视图，

图2d是本发明的缸体、配流盘、轴承和端盖的装配关系示意图，

图3a是本发明的配流盘为一体式结构，

图3b是本发明的配流盘为两体式结构。

图中标记：

1A、缸体，2A、配流盘，3A、端盖，4A、轴承，

1B、缸体，2B、配流盘，3B、端盖，4B、轴承,5B、过渡板，

1、现有技术配流盘的球面侧配流窗，

2、现有技术配流盘的平面侧配流窗，

dz为缸体柱塞孔直径，

Db为轴承外径，

DF为缸体柱塞孔分布圆直径，

Df为现有技术配流盘球面配流窗的分布圆直径，

Dx为现有技术配流盘球面侧的内密封带直径，

Dy为现有技术配流盘球面侧的外密封带直径，

B为现有技术的配流盘的配流窗宽度，

t为现有技术的端盖上的油道与轴承孔之间的壁厚，

θ为现有技术的缸体上连通配流窗与柱塞腔的油道与缸体轴线的夹角，

R为现有技术的缸体、配流盘的球面半径，

M为柱塞腔底部靠近内侧孔壁的区域中的点

N为缸体上连通配流窗与缸体柱塞腔的油道中心线与柱塞底部平面的交点

3、本发明的配流盘的球面侧配流窗，

4、本发明的配流盘的平面侧配流窗，

d1为本发明的配流盘球面侧配流窗外侧直径

d2为本发明的配流盘球面侧配流窗内侧直径

D1为本发明的配流盘平面侧配流窗外侧直径

D2为本发明的配流盘平面侧配流窗内侧直径

Df1为本发明配流盘球面配流窗的分布圆直径，

θ1为本发明中的缸体上连通配流窗与柱塞腔的油道与缸体轴线的夹角，

R1为本发明中的缸体、配流盘的球面半径，

α为本发明的配流盘球面侧配流窗的包角，

β为本发明的配流盘平面侧配流窗的包角，

W为本发明的配流盘背面所开泄油槽的宽度。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

如图2a-2d所示，配流盘与缸体采用球面配流。配流盘正面（球面侧）配流窗3在其背面（平面侧）的投影，与背面的配流窗4是错位的，背面配流窗的外侧直径D1大于正面配流窗的外侧直径d1，背面配流窗的内侧直径D2大于正面配流窗的内侧直径d2。

为保证配流盘平面侧紧贴在端盖平面，不会被其平面侧所受的液压分离力推开，需要合理设计配流盘平面侧的有关参数，如减小背面配流窗包角。作为优选，配流盘球面侧配流窗的包角α大于背面配流窗的包角β；作为优选，在配流盘背面配流窗的两侧，开有宽度为W的泄油槽。

宽度为W的泄油槽，也可以开在与配流盘接触的端盖平面上。

当配流盘正面配流窗与背面配流窗错位量较大，连通两者之间的油道难于加工时，也可以将配流盘设计成两体式结构。将图3a的配流盘分解成图3b的配流盘和过渡板5B，配流盘和过渡板5B组合安装后获得与前述配流盘基本相同的使用效果。

缸体上连通球面配流窗口与柱塞腔的油道，与柱塞轴线形成一个较大的夹角θ1，充分利用离心力的作用为吸油区的柱塞腔增压。应用于泵的工况时，提高了泵的自吸能力，在同等吸油压力下，则提高了泵的最高工作转速。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘，其特征在于：缸体和配流盘的接触面为球面形状，球面配流盘的正面球面侧配流窗（3）在其背面平面侧的投影，与背面平面侧配流窗（4）是错位的，其正面配流窗与背面配流窗之间通过油道连通，背面配流窗的外侧直径（D1）大于正面配流窗的外侧直径（d1），背面配流窗的内侧直径（D2）大于正面配流窗的内侧直径（d2）。

2.如权利要求1所述的一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘，其特征在于：所述的配流盘为两体式结构，即配流盘与过渡板（5B）组成所述结构。

3.如权利要求1或2所述的一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘配合的缸体，其特征在于：缸体上连通球面配流窗与柱塞腔的油道，与缸体轴线形成一个夹角θ1。