CN106762513A - 单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器 - Google Patents

单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，采用插装方式安装在泵体内，该液压驱动器的电机通过法兰连接转轴，转轴与泵芯之间通过高精度钢球浮动连接，使电机输出的转矩通过转轴传递给泵芯，泵芯的圆柱面上设有半圆形沟槽，泵套与泵芯之间通过泵芯的半圆形沟槽与泵套的球面中的钢球配合连接，泵芯的右端中心开有盲孔，泵芯的右端圆柱面d上设置有与盲孔相贯通的若干个吸油槽，盲孔和泵套以及泵体构成泵的封闭容腔；泵芯在泵套里旋转使泵芯的吸油槽与泵套的吸油孔交替通断，同时沿泵芯的半圆形沟槽作轴向往复运动交替改变封闭容腔的体积，实现从泵体的一个吸油口S吸油和一个出油口P排油，形成单排量输出。工作介质为液压油或者是水介质等流体。

Description

单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器
技术领域
本发明涉及一种液压泵，尤其是一种往复旋转式液压驱动器，工作介质为液压油或者是水介质等流体。
背景技术
柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。径向柱塞泵由于结构复杂、体积较大，在许多场合已经被轴向柱塞泵取代。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。传统常见的轴向柱塞泵的工作原理，当传动轴带动缸体转动时，缸体会带动活塞转动，通过改变柱塞和倾斜平面之间或与传动轴之间的角度，使得柱塞在腔内做往复运动。柱塞伸出，腔容积增大，腔内吸入油液，称吸油过程；柱塞缩回，腔容积减小，腔内排出油液，称排油过程。缸不断旋转实现连续地吸油和排油。
柱塞泵存在如下缺点：结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。结构中存在多个摩擦副，柱塞受侧向力作用，有一定的摩擦损失。传动轴带动缸体转动时，转动惯量大。集成性较差，每个泵都有独立的泵体，不便于插装安装，需要大流量输出的，只能进行多泵组合泵组布置；噪声和脉动较大。
发明内容
本发明是要提供一种的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，用于解决传统的液压柱塞泵存在的缺点，该液压驱动器具有单位功率重量轻、结构新颖、插装设计、工作时惯性小、压力脉动小，排量和效率高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，采用插装方式安装在泵体内，该液压驱动器具有一个泵套、转轴、泵芯、电机，所述电机通过法兰连接转轴，转轴与泵芯之间通过高精度钢球浮动连接，使电机输出的转矩通过转轴传递给泵芯，泵芯的圆柱面上设有半圆形沟槽，泵套与泵芯之间通过泵芯的半圆形沟槽与泵套的球面中的钢球配合连接，泵芯的右端中心开有盲孔，泵芯的右端圆柱面d上设置有与盲孔相贯通的若干个吸油槽，所述盲孔和泵套以及泵体构成泵的封闭容腔；所述泵芯在泵套里旋转使泵芯的吸油槽与泵套的吸油孔交替通断，同时沿泵芯的半圆形沟槽作轴向往复运动交替改变封闭容腔的体积，实现从泵体的一个吸油口S吸油和一个出油口P排油，形成单排量输出。
所述泵套由左泵套和右泵套组成，所述左泵套和右泵套上均设有若干个用于安装钢球的/的球面，所述左泵套和右泵套上分别设置用于钢球润滑的通油口，右泵套的圆周方向上设置有吸油孔。
所述浮动联轴结包括泵芯上的键槽、转轴上的键槽、高精度钢球，所述泵芯上的键槽内安装有高精度钢球，并与转轴上的键槽配合连接，可使泵芯在旋转的同时实现往复运动，并传递电机输出扭矩。
所述半圆形沟槽的径向形状轨迹S=，其中A为位移的幅值，n为泵的冲程数量， n=2或4或8，t为泵自转过的角度，即0~360°变化；或为圆弧线或为二次抛物线。
所述电机为伺服电机或高速电机，通过改变电机的转速和方向实现流量和方向的变化。
本发明的有益效果是：
1．该液压驱动器有一个容积变化腔，一个吸油口，一个排油口，通过泵芯的往复及旋转运动实现单排量流量输出。
2．体积小、单位功率的重量轻，突破现有的液压泵在航空航天及特殊使用场合的应用限制。
3．具有可逆性，可以通过改变电机的转速和方向方便的实现流量或方向的变化。
4.液压驱动器的高速转动轴即为泵芯本身，无偏载情况，转速可以达到5000转以上。
5、结构精度要求低、加工难度相对小，转动惯量小且均匀、结构体积小，可以实现高度集成化。
6、采用了浮动联轴结结构，取消了电机和泵之间的传统联轴器，结构紧凑，传动精度更高。
7．液压驱动器采用插装结构设计，便于实现液压系统的高度集成化和轻量化。
8．传统柱塞泵往往设计有6个柱塞，1个极靴，存在多个摩擦副，本发明仅存在泵芯-泵套一个摩擦副，可以提高泵的效率和寿命。
附图说明
图1为本发明的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器总体剖视图；
图2为左泵套结构立体示意图；
图3为右泵套结构立体示意图；
图4为泵芯结构立体示意图；
图5为泵芯结构主视图；
图6为泵芯结构剖视图；
图7为转轴结构立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图7所示，一种单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，包括泵套、转轴1、高精度钢球2、泵芯4、钢球5、电机7。
泵套由左泵套3和右泵套6组成，电机7通过法兰连接转轴1，转轴1与泵芯4之间通过高精度钢球2浮动连接，使电机7输出的转矩通过转轴1传递给泵芯4，泵芯4的圆柱面上设有半圆形沟槽13，泵套与泵芯4之间通过泵芯的半圆形沟槽13与泵套的球面中的钢球5配合连接，泵芯4的右端中心开有盲孔12，泵芯4的右端圆柱面d上设置有与盲孔12相贯通的若干个吸油槽14，所述盲孔12和泵套以及泵体构成泵的封闭容腔；泵芯4在泵套里旋转使泵芯4的吸油槽14与泵套的吸油孔交替通断，同时沿泵芯4的半圆形沟槽13作轴向往复运动交替改变封闭容腔的体积，实现从泵体的一个吸油口S吸油和一个出油口P排油，形成单排量输出。
单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器的具体连接结构如下：
（1）电机7通过转轴1用法兰结构进行连接。转轴1与泵芯4之间左端之间安装有高精度钢球2，形成浮动联轴结，转轴1通过钢球2带动泵芯4旋转。泵芯4与左泵套3、右泵套6用高精度钢球5进行连接。液压驱动器采用插装方式安装在泵体内（图1所示虚线部位），左泵套3、右泵套6与泵体之间用密封件进行密封。见图1。
（2）泵套由左泵套3和右泵套6组成。每个泵套上设有若干个高精度1/4的球面8，用于安装钢球5。左泵套3和右泵套6上分别设置有通油口9，用于给高精度钢球5进行润滑、并使泵芯4不受额外的附加液压力。右泵套6圆周方向上设置有n个吸油孔10，n=2、4、8。见图2和图3。
（5）泵芯4的结构示意图见图4，5，6。泵芯4的左端开有4个安装高精度钢球2的半圆形键槽11。泵芯的右端中心开有盲孔12，盲孔12和右泵套6、泵体构成泵的封闭容腔，并从泵体的出油口P进行泵的排油。
（6）泵芯4的圆柱面D上设计有半圆形沟槽13，与左泵套3、右泵套6上的1/4球面配合，用于安装钢球5。半圆形沟槽12沟槽的径向形状轨迹S=，其中A为位移的幅值，n为泵的冲程数量，即二冲程、四冲程或八冲程，t为泵自转过的角度，即0~360°变化。在电机7带动泵芯4旋转时，通过该钢球机构实现泵芯的轴向运往复运动。轨迹线可以根据需要进行设置，或圆弧曲线或二次抛物线。
（7）泵芯4的右端圆柱面d上设置有与盲孔12相贯通的n个吸油槽14，n=2、4、8。泵芯4旋转时，当泵芯4的吸油槽13与泵套6的吸油孔10接通时，泵处于吸油状态，当与泵套6的吸油口10不接通时，从体的出油口P进行排油。
（8）浮动联轴结：泵芯4的一轴端设置有均布键槽11，见图4，5，6，键槽内安装有高精度钢球2，与转轴1的键槽15配合后（图7），可在驱动泵芯4旋转的同时传递电机输出扭矩，并随着泵芯4的往复运动而滑动。
（9）泵芯4旋转使泵的吸、排油交替切换，同时在泵芯4和泵套间钢球机构的作用下泵芯4作轴向往复运动，交替改变油腔的体积，实现吸排油功能。

Claims (5)

1.一种单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，采用插装方式安装在泵体内，该液压驱动器具有一个泵套、转轴(1)、泵芯(4)、电机(7)，其特征在于：所述电机(7)通过法兰连接转轴(1)，转轴(1)与泵芯(4)之间通过高精度钢球(2)浮动连接，使电机(7)输出的转矩通过转轴(1)传递给泵芯(4)，泵芯(4)的圆柱面上设有半圆形沟槽(13)，泵套与泵芯(4)之间通过泵芯的半圆形沟槽(13)与泵套的球面中的钢球(5)配合连接，泵芯(4)的右端中心开有盲孔(12)，泵芯(4)的右端圆柱面d上设置有与盲孔(12)相贯通的若干个吸油槽(14)，所述盲孔(12)和泵套以及泵体构成泵的封闭容腔；所述泵芯(4)在泵套里旋转使泵芯(4)的吸油槽(14)与泵套的吸油孔交替通断，同时沿泵芯(4)的半圆形沟槽(13)作轴向往复运动交替改变封闭容腔的体积，实现从泵体的一个吸油口S吸油和一个出油口P排油，形成单排量输出。
2.根据权利要求1所述的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，其特征在于：所述泵套由左泵套(3)和右泵套(6)组成，所述左泵套(3)和右泵套(6)上均设有若干个用于安装钢球(5)的1/4的球面(8)，所述左泵套(3)和右泵套(6)上分别设置用于钢球(5)润滑的通油口(9)，右泵套(6)的圆周方向上设置有吸油孔(10)。
3.根据权利要求1所述的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，其特征在于：
所述浮动联轴结包括泵芯(4)上的键槽(11)、转轴(1)上的键槽（15）、高精度钢球（2），所述泵芯(4)上的键槽(11)内安装有高精度钢球（2），并与转轴(1)上的键槽（15）配合连接，可使泵芯（4）在旋转的同时实现往复运动，并传递电机输出扭矩。
4.根据权利要求1所述的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，其特征在于：
所述半圆形沟槽(13)的径向形状轨迹为S=，其中A为位移的幅值，n为泵的冲程数量，n=2或4或8；t为泵自转过的角度, 即0~360°变化；或为圆弧曲线或为二次抛物线。
5.根据权利要求1所述的单柱塞单排量往复旋转式液压驱动器，其特征在于：
所述电机(7)为伺服电机或高速电机，通过改变电机7的转速和方向实现流量和方向的变化。
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