CN107842537B - 端盖总成、液压设备及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种端盖总成、液压设备及工程机械，端盖总成包括：端盖本体(10)和升压泵(1)，升压泵(1)安装在端盖本体(10)内，端盖本体(10)能够与液压泵或液压泵马达(4)的壳体进行装配，且端盖本体(10)上设有第一油口(S)和第二油口(S1)，第一油口(S)用于与油箱连通，第二油口(S1)用于与液压泵的进油口或液压泵马达(4)在泵工况下的进油口连通，升压泵(1)的进油口(C1)和排油口(C2)分别与第一油口(S)和第二油口(S1)连接，能够对从第一油口(S)吸入的液压油进行升压，并排向液压泵的进油口或液压泵马达(4)在泵工况下的进油口。本发明能够改善与端盖总成装配的液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油能力。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种端盖总成、液压设备及工程机械。
背景技术
液压技术是以液体为工作介质，利用封闭系统中液体的静压能实现信息、运动和动力的传递及工程控制的技术。由于液压技术在功率质量比、结构组成、响应速度、调速范围、过载保护及电液整合等方面的独特技术优势，使其成为现代传动与控制的重要技术手段和不可替代的关键基础技术之一。
工程机械上使用的液压泵/马达多为斜盘轴向柱塞式，是靠柱塞在缸孔内往复运动改变柱塞缸内的容积来实现吸液和压液的。斜盘柱塞式液压泵/马达主要由壳体组件、变量机构以及端盖总成三大部分组成，而端盖总成是液压泵/马达的密封和集成功能的重要部件。但是，在现有的液压泵产品或者液压泵/马达产品中，存在着吸油能力差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提出一种端盖总成、液压设备及工程机械，能够改善与端盖总成装配的液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油能力。
为实现上述目的，本发明提供了一种端盖总成，包括：端盖本体和升压泵，所述升压泵安装在所述端盖本体内，所述端盖本体能够与液压泵或液压泵马达的壳体进行装配，且所述端盖本体上设有第一油口和第二油口，所述第一油口用于与油箱连通，所述第二油口用于与所述液压泵的进油口或所述液压泵马达在泵工况下的进油口连通，所述升压泵的进油口和排油口分别与所述第一油口和所述第二油口连接，能够对从所述第一油口吸入的液压油进行升压，并排向所述液压泵的进油口或所述液压泵马达在泵工况下的进油口。
在一个实施例中，所述端盖本体上还设有第三油口和第四油口，所述第三油口用于与所述液压泵的排油口或所述液压泵马达在泵工况下的排油口连通，所述第四油口与所述第三油口连通，并用于与作业单元的负载油路连通。
在一个实施例中，所述升压泵由所述液压泵或者所述液压泵马达的驱动轴进行驱动。
在一个实施例中，所述端盖总成还包括限压单元，所述限压单元设置在与所述升压泵的排油口连通的油路上，能够限定所述升压泵的升压压力。
在一个实施例中，所述限压单元包括单向阀，所述单向阀安装在所述端盖本体内，并且所述单向阀的进油口和出油口分别与所述升压泵的排油口和进油口连通。
在一个实施例中，所述单向阀的正向开启压力是可调的。
在一个实施例中，所述端盖总成还包括溢流补油阀，所述溢流补油阀安装在所述端盖本体内，并且所述溢流补油阀的两端分别与所述第四油口和所述第一油口连通，在所述第四油口与所述第一油口之间的压差超过所述溢流补油阀的设定压力时，所述第四油口的液压油通过所述溢流补油阀流向所述第一油口，在所述第四油口产生负压时，所述第一油口的液压油通过所述溢流补油阀流向所述第四油口。
在一个实施例中，所述端盖本体内的各个内部油道均设置成光滑流道。
在一个实施例中，所述第四油口的数量为至少两个，且各个所述第四油口分布在所述端盖本体的不同方向的表面上。
在一个实施例中，在所述端盖本体上还设有第一测压口和第二测压口，所述第一测压口和所述第二测压口分别与所述升压泵的进油口和排油口连通。
在一个实施例中，在所述端盖本体上还设有至少两个第三测压口，与所述第四油口连通。
在一个实施例中，所述端盖总成还包括轴承，所述轴承设置在所述端盖本体用于与所述壳体装配的一侧，用于在所述升压泵与所述液压泵或所述液压泵马达的驱动轴连接时提供所述驱动轴的支撑作用。
在一个实施例中，所述第一油口的截面积大于所述第一油口内侧的油道的截面积。
在一个实施例中，在所述端盖本体上还设有安装孔和在所述安装孔上可装卸的盖板。
在一个实施例中，所述端盖本体与所述壳体之间和/或所述盖板与所述安装孔之间通过密封圈进行封油。
在一个实施例中，所述单向阀采用插装式结构。
在一个实施例中，所述溢流补油阀采用插装式结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种液压设备，包括前述的端盖总成。
在一个实施例中，所述液压设备还包括多个相同规格的液压泵或液压泵马达，多个所述液压泵或液压泵马达与所述端盖总成串联连接。
为实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械，包括前述的液压设备。
基于上述技术方案，本发明实施例在端盖本体内集成安装升压泵，利用升压泵对吸入的液压油进行升压，并提供给液压泵或者液压泵马达在泵工况下的进油口，提高液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油压力，从而改善与端盖本体装配的液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明端盖总成的一实施例的原理示意图。
图2为采用本发明端盖总成实施例的液压设备实施例的原理示意图。
图3为本发明端盖总成的一实施例的正视角度的结构示意图。
图4为图3中A-A截面的结构示意图。
图5-图8分别为图3实施例的左视、右视、后视和俯视角度的结构示意图。
图9为图8中B-B截面的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，为本发明端盖总成的一实施例的原理示意图。结合图3-图9所示的端盖总成实施例的内部和外部结构，本实施例的端盖总成包括：端盖本体10和升压泵1。端盖本体10的结构形式可参考图3-图9所举例子，而端盖本体10能够与液压泵或液压泵马达4(参考图2)的壳体进行装配。这里的液压泵马达4也可被称为液压泵/马达，其可以工作在泵工况，也可以工作在马达工况。当其工作在泵工况时相当于作为动力元件的液压泵，而工作在马达工况时相当于作为执行元件的液压马达。液压泵马达4可采用图2中示出的斜盘轴向柱塞式的结构，该结构可依靠柱塞在缸孔内的往复运动来改变柱塞缸内的容积来实现吸液和压液动作。而通过控制斜盘倾角变化可以进行泵工况和马达工况的切换。
需要说明的是，本实施例的端盖总成也适用于液压马达，即端盖本体10也可以与液压马达的壳体进行装配。
前述的升压泵1可以安装在端盖本体10内，而端盖本体10上可设置第一油口S和第二油口，第一油口S用于与油箱连通，第二油口S1用于与液压泵的进油口或液压泵马达4(例如图2所示的例子)在泵工况下的进油口连通。升压泵1的进油口C1和排油口C2分别与第一油口S和第二油口S1连接，能够对从第一油口S吸入的液压油进行升压，并排向液压泵的进油口或液压泵马达4在泵工况下的进油口。
升压泵能够对吸入的液压油进行升压，并提供给液压泵或者液压泵马达在泵工况下的进油口，这样就能够提高液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油压力，从而改善与端盖本体装配的液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油能力。
升压泵1运行的动力可以来自独立的电机，也可以来自于与端盖本体10进行装配的液压泵或者液压泵马达4的电机。在一个实施例中，使升压泵1由液压泵或者液压泵马达4的驱动轴13进行驱动，从而简化控制，节省空间占用。
为了对升压泵1的运行情况进行检测，可以在端盖本体10上设置第一测压口MS和第二测压口MS1，该第一测压口MS和第二测压口MS1分别与升压泵1的进油口C1和排油口C2连通，使升压泵1的压力信号的采集和检测更加便利。
升压泵1所提供的升压压力极限虽然会受到自身的结构限制，但为了提高升压泵1的升压压力的控制性能，还可以在端盖总成中包括限压单元。将限压单元设置在与升压泵1的排油口C2连通的油路上，以限定升压泵1的升压压力。限压单元可包括溢流阀或者其他可限制升压泵1的升压压力过高的控制阀，依赖于限压单元的设定压力可以实现升压泵1的升压压力的阈值限定。
在图1所示的例子中，限压单元可以包括单向阀2，单向阀2安装在端盖本体10内，并且单向阀2的进油口和出油口分别与升压泵1的排油口C2和进油口C1连通。使用单向阀2不仅可以降低成本，而且通过设定自身弹簧的弹力还能够实现正向开启压力的可调。当经过升压泵1升压后的油液压力超过单向阀2的设定压力时，该油液就会通过单向阀2流向升压泵1的进油口C1一侧。
对于液压泵或者泵工况下的液压泵马达4来说，其排油可以不通过端盖总成进行。而为了提高管路布置以及安装的便利性，可以在端盖本体10上进一步设置第三油口B和第四油口B1、B2。第三油口B用于与液压泵的排油口或液压泵马达4在泵工况下的排油口连通，第四油口B1，B2与第三油口B连通，并用于与作业单元的负载油路连通。这样在进行液压系统的设计和安装时，可以利用端盖总成连接油箱和作业单元的负载油路。
在端盖本体10上的第四油口可以只设置一个，而为了方便连接负载油路，优选第四油口B1，B2的数量为至少两个，且各个第四油口B1，B2分布在端盖本体10的不同方向的表面上，例如图8示出的上表面的第四油口B1和图6示出的右侧表面的第四油口B2。
参考图1和图2，在另一实施例中，端盖本体10还可以包括溢流补油阀3。溢流补油阀3安装在端盖本体10内，并且溢流补油阀3的两端分别与第四油口B1，B2和第一油口S连通。溢流补油阀3的设定压力可以根据实际情况进行调整，例如调整为图1中所示的300bar等。
当第四油口B1、B2与第一油口S之间的压差超过溢流补油阀3的设定压力时，第四油口B1，B2的液压油通过溢流补油阀3流向第一油口S。在第四油口B1，B2产生负压时，第一油口S的液压油通过溢流补油阀3流向第四油口B1，B2。相应的，可以在端盖本体10上设置至少两个第三测压口MB1、MB2，与第四油口B1、B2连通，以使负载侧的压力信号的采集和检测更加便利。此外，第三测压口MB1可以与第四油口B1处于端盖本体10的同一侧或不同侧平面，第三测压口MB2可以与第四油口B2处于端盖本体10的同一侧平面或不同侧平面。
对于图1所示的端盖总成实施例来说，当将其装配在液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)的壳体上时，油箱中的液压油通过第一油口S吸入，经过升压泵1进行增压后，油液经第二油口S1流向液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)的进油口。第二油口S1的压力(相当于升压泵1的升压压力)可通过单向阀2限定，当第二油口S1的压力超过单向阀2的限定压力时，第二油口S1的油液通过单向阀2流向第一油口S。
液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)的输出油液经第三油口B流向第四油口B1或B2，第四油口B1或B2的压力可通过溢流补油阀3限定。当第四油口B1或B2的压力超过溢流补油阀3限定的溢流压力时，第四油口B1或B2的油液通过溢流补油阀3溢流至第一油口S。并且，当第四油口B1或B2出现负压时，第一油口S的油液会通过溢流补油阀4给第四油口B1或B2补油，而无需经过液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)，从而防止吸空现象的产生，实现防气蚀的功能。
当将图1所示的端盖总成实施例装配在液压马达(或者处于马达工况的液压泵马达4)的壳体上时，液压油流向和配在液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)上的方向相反。高压油从第四油口B1或B2进入，一部分进入液压马达(或者处于马达工况的液压泵马达4)的进油口，驱动液压马达运转，另一部分流向溢流补油阀3。当第四油口B1或B2的压力超过溢流补油阀3的设定压力时，溢流补油阀3打开，第四油口B1或B2的油液会通过溢流补油阀3溢流至第一油口S。
当液压马达(或者处于马达工况的液压泵马达4)的出油口的压力超过单向阀3的设定压力时，油液会依次经过单向阀2和第一油口S流向油箱。当液压马达(或者处于马达工况的液压泵马达4)在高速运动时突然停止，马达由于惯性的作用依然要向前运动，此时第四油口B1或B2会产生真空负压，第一油口S的油液会通过溢流补油阀4给第四油口B1或B2补油，而无需经过液压泵(或者处于泵工况的液压泵马达4)，从而防止吸空现象的产生，实现防气蚀的功能。
下面结合图3-图9所示的例子说明一下端盖总成所涉及的实体结构。在图3-图9中，可以看到采用插装式结构的单向阀2，这种插装式结构不仅使端盖总成的结构更加紧凑，更节省空间，而且加工成本更低，安装维护简便，重量也更轻。而溢流补油阀3也可以采用插装式结构，除了节省空间等作用之外，还能够保护系统，防止系统压力过高，并且还能够防止气穴现象产生，提高元件的使用寿命。
在端盖本体10的内部设有多个内部油道，用以连通各个液压元件以及油口，为了减少内部油道造成的压力损失，优选将端盖本体10内的各个内部油道均设置成光滑流道。另外，第一油口S尽量采用大尺寸设计，以便在端盖总成与液压泵或者泵工况下的液压泵马达组合使用时增加自吸能力。具体来说，可以使第一油口S的截面积大于第一油口S内侧的油道的截面积。第一油口S可设置在下表面，而第四油口B1、B2可以分布设置在端盖本体10的上表面和侧表面，在整机安装使用时可以自由选择合适的第四油口进行连接，从而简化管路布置，方便安装。
前面的实施例中曾提到升压泵1可由液压泵或者液压泵马达4的驱动轴13进行驱动。相应的，在升压泵1与液压泵或液压泵马达4的驱动轴13连接时，端盖总成还可以包括轴承9，并将轴承9设置在端盖本体10用于与壳体装配的一侧，用于提供驱动轴13的支撑作用。轴承9可采用圆柱满滚子轴承或者圆锥滚子轴承等。
在图4中，端盖本体10上还可以设置安装孔12和在安装孔12上可装卸的盖板8。在将升压泵1安装完毕后，再将盖板8固定在安装孔12上。固定时可使用密封圈11进行封油。
参考图3和图4，在端盖本体10与液压泵、液压马达或者液压泵马达的壳体连接的一侧可以设置配流盘，并利用配流盘定位销14与配流盘进行定位安装。结合轴承9的轴承套的中心定位作用和配流盘定位销12的定位作用可以确保端盖本体10与壳体的装配位置准确。另外，端盖本体10与壳体之间也可以通过密封圈11进行封油。
上述端盖总成的各实施例可适用于液压泵、液压马达以及液压泵马达等液压设备。相应的，本发明也提供了一种液压设备，包括前述任一种的端盖总成的实施例。在液压设备中，端盖总成可以与液压泵、液压马达以及液压泵马达的壳体进行装配，并连接液压系统中的低压油路(例如回油油路或油箱等)和高压油路(例如作业单元的负载油路等)。
在本发明的液压设备中可以包括多个相同规格的液压泵或液压泵马达4，多个液压泵或液压泵马达4与端盖总成串联连接，利用同一个驱动轴13进行同轴驱动。
上述液压设备可适用于各类工程机械，例如起重机、高压作业车、水泥泵车等。因此，本发明也提供了一种工程机械，包括前述的液压设备实施例。
下面对图2所示液压设备实施例在起重机上的应用实例进行说明。
当需要使液压泵马达4工作在泵工况下时，可以控制比例电磁阀6的电磁铁a得电，此时比例电磁阀6工作在左位，来自X1口的先导液压油进入变量缸5的左侧，变量缸5的缸杆控制液压泵马达4的斜盘倾角变化，并切换到泵工况。此时，液压油通过第一油口S吸入升压泵1内，增压后进入液压泵马达4的缸体，排出的压力油通过第四油口B1或B2进入作业单元的负载油路(例如主卷扬或者变幅机构)。
当第四油口B1或B2产生气蚀现象时，经过第一油口S的液压油可以直接通过溢流补油阀3进入第四油口B1或B2。而当第四油口B1或B2压力高于溢流补油阀3的设定压力时，第四油口B1或B2的压力油又会通过溢流补油阀回到第一油口S。
当需要使液压泵马达4工作在马达工况下时，可以控制比例电磁阀6的电磁铁b得电，此时比例电磁阀6工作在右位，来自X2口的先导液压油进入变量缸5的右侧，变量缸5的缸杆控制液压泵马达4的斜盘倾角变化，并切换到马达工况。此时，压力油通过第四油口B1或B2进入液压泵马达4的缸体，排出的液压油通过第一油口S进入油箱。当第四油口B1或B2的压力高于溢流补油阀3的设定压力时，压力油通过溢流补油阀3回到第一油口S。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (18)
1.一种端盖总成，其特征在于，包括：端盖本体(10)和升压泵(1)，所述升压泵(1)安装在所述端盖本体(10)内，所述端盖本体(10)与液压泵或液压泵马达(4)的壳体进行装配，且所述端盖本体(10)上设有第一油口(S)和第二油口(S1)，所述第一油口(S)用于与油箱连通，所述第二油口(S1)用于与所述液压泵的进油口或所述液压泵马达(4)在泵工况下的进油口连通，所述升压泵(1)的进油口(C1)和排油口(C2)分别与所述第一油口(S)和所述第二油口(S1)连接，对从所述第一油口(S)吸入的液压油进行升压，并排向所述液压泵的进油口或所述液压泵马达(4)在泵工况下的进油口，以提高液压泵或液压泵马达在泵工况下的吸油压力；
其中，所述端盖总成还包括限压单元，所述限压单元设置在与所述升压泵(1)的排油口(C2)连通的油路上，能够限定所述升压泵(1)的升压压力；
所述限压单元包括单向阀(2)，所述单向阀(2)安装在所述端盖本体(10)内，并且所述单向阀(2)的进油口和出油口分别与所述升压泵(1)的排油口(C2)和进油口(C1)连通。
2.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，所述端盖本体(10)上还设有第三油口(B)和第四油口(B1，B2)，所述第三油口(B)用于与所述液压泵的排油口或所述液压泵马达(4)在泵工况下的排油口连通，所述第四油口(B1，B2)与所述第三油口(B)连通，并用于与作业单元的负载油路连通。
3.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，所述升压泵(1)由所述液压泵或者所述液压泵马达(4)的驱动轴(13)进行驱动。
4.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，所述单向阀(2)的正向开启压力是可调的。
5.根据权利要求2所述的端盖总成，其特征在于，还包括溢流补油阀(3)，所述溢流补油阀(3)安装在所述端盖本体(10)内，并且所述溢流补油阀(3)的两端分别与所述第四油口(B1，B2)和所述第一油口(S)连通，在所述第四油口(B1，B2)与所述第一油口(S)之间的压差超过所述溢流补油阀(3)的设定压力时，所述第四油口(B1，B2)的液压油通过所述溢流补油阀(3)流向所述第一油口(S)，在所述第四油口(B1，B2)产生负压时，所述第一油口(S)的液压油通过所述溢流补油阀(3)流向所述第四油口(B1，B2)。
6.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，所述端盖本体(10)内的各个内部油道均设置成光滑流道。
7.根据权利要求2所述的端盖总成，其特征在于，所述第四油口(B1，B2)的数量为至少两个，且各个所述第四油口(B1，B2)分布在所述端盖本体(10)的不同方向的表面上。
8.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，在所述端盖本体(10)上还设有第一测压口(MS)和第二测压口(MS1)，所述第一测压口(MS)和所述第二测压口(MS1)分别与所述升压泵(1)的进油口(C1)和排油口(C2)连通。
9.根据权利要求7所述的端盖总成，其特征在于，在所述端盖本体(10)上还设有至少两个第三测压口(MB1，MB2)，与所述第四油口(B1，B2)连通。
10.根据权利要求3所述的端盖总成，其特征在于，还包括轴承(9)，所述轴承(9)设置在所述端盖本体(10)用于与所述壳体装配的一侧，用于在所述升压泵(1)与所述液压泵或所述液压泵马达(4)的驱动轴(13)连接时提供所述驱动轴(13)的支撑作用。
11.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，所述第一油口(S)的截面积大于所述第一油口(S)内侧的油道的截面积。
12.根据权利要求1所述的端盖总成，其特征在于，在所述端盖本体(10)上还设有安装孔(12)和在所述安装孔(12)上可装卸的盖板(8)。
13.根据权利要求12所述的端盖总成，其特征在于，所述端盖本体(10)与所述壳体之间和/或所述盖板(8)与所述安装孔(12)之间通过密封圈(11)进行封油。
14.根据权利要求1或4所述的端盖总成，其特征在于，所述单向阀(2)采用插装式结构。
15.根据权利要求5所述的端盖总成，其特征在于，所述溢流补油阀(3)采用插装式结构。
16.一种液压设备，其特征在于，包括权利要求1～15任一所述的端盖总成。
17.根据权利要求16所述的液压设备，其特征在于，还包括多个相同规格的液压泵或液压泵马达(4)，多个所述液压泵或液压泵马达(4)与所述端盖总成串联连接。
18.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求16或17所述的液压设备。
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