CN108799036B - 可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,该泵采用四配流窗口配流盘和相应结构的泵盖,配流盘开设1个配流盘吸油窗口和3个配流盘排油窗口,泵盖相应开设1个吸油口和3个排油口。本发明公开的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵在不改变泵体结构的情况下,能够缓解柱塞腔与排油窗口前端的减震槽接通时产生的瞬时压力冲击;避免柱塞滑靴组件对变量斜盘产生不平衡单向力矩作用,从而提高非对称轴向柱塞泵的变量性能。

Description

可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵
技术领域
本发明属于轴向柱塞泵技术领域,具体涉及一种可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵。
背景技术
闭式泵控单活塞杆缸系统具有结构简单、体积小和效率高等优点,在工业设备、行走机械,以及航空航天等领域得到推广和应用。其中非对称轴向柱塞泵是闭式泵控单活塞杆缸系统的核心。
非对称轴向柱塞泵分为串联型(缸体设有单列柱塞)和并联型(缸体设有双列柱塞)两种,采用单列柱塞的非对称轴向柱塞泵,由于其配流盘的两个独立吸排油配流窗口之间的过渡区位于柱塞下降速度较快的区域,因此在其运行过程中不但会产生较大的压力冲击,降低非对称轴向柱塞泵的使用寿命,而且还会造成柱塞滑靴组件对轴向柱塞泵斜盘的合力作用点始终处于斜盘转轴的一侧,使斜盘受单向力矩作用,需要大直径的变量缸平衡其变量阻力矩,从而降低了非对称变量柱塞泵的响应性能;采用双列柱塞的非对称轴向柱塞泵结构复杂,同时并联的吸排油配流窗口结构大大减小了轴向柱塞泵配流盘吸排油口的面积,从而产生泵吸排油不畅、阻力较大等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,采用特殊结构的配流盘和泵盖结构,在不改变柱塞泵泵体结构的情况下,缓解柱塞腔与排油窗口前端的减震槽接通时柱塞腔内压缩的油液产生的压力冲击,避免柱塞滑靴组件对变量斜盘产生不平衡单向力矩作用,减小斜盘变量阻力矩,从而使非对称轴向柱塞泵具有优越的变量性能。
可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵包括:泵盖1、后滚动轴承2、配流盘3、螺塞4、缸体5、定隙回程机构6、前滚动轴承7、端盖8、传动轴9、轴瓦10、球绞11、斜盘12、泵壳14以及多个滑靴13和多个柱塞15;其中,泵盖和泵壳通过螺钉连接,泵壳上安装有螺塞,前滚动轴承安装在泵壳中,后滚动轴承安装在泵盖中,镶嵌在泵体里的端盖对前滚动轴承进行轴向限位,传动轴两端分别由采用前滚动轴承和后滚动轴承进行支撑,并与缸体连接;配流盘安装于泵盖中;球铰一端与缸体接触,另一端与定隙回程机构上的内圆配合构成球铰副;缸体内均匀分布有多个柱塞孔且每个柱塞孔下端开设腰形孔;每个柱塞孔内安装一个柱塞,柱塞的球头置于滑靴的球窝中,滑靴在定隙回程机构作用下紧贴在斜盘上;轴瓦与泵壳固连,并与斜盘构成斜盘-轴瓦旋转副。
所述的配流盘上开设配流盘吸油窗口3.1和3个配流盘排油窗口,其中,配流盘排油窗口包括:配流盘第Ⅰ排油窗口3.2、配流盘第Ⅱ排油窗口3.3和配流盘第Ⅲ排油窗口3.4;配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口均为两端为圆弧的腰形通孔,且顺序分布在以圆盘中心为圆心的同一圆周上,配流盘吸油窗口和3个配流盘排油窗口的分度圆直径及宽度均与缸体内柱塞孔下端腰形孔的分度圆直径及宽度相同,配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角分别为α、β1、β2和β3,其中,α大于β1、β2和β3,β1等于β3,β2大于等于β1;配流盘吸油窗口在逆着缸体转动方向的末端开设吸油窗口减震槽19,配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口在逆着缸体转动方向的末端均开设排油窗口减震槽18,吸油窗口减震槽和排油窗口减震槽的展角分别为γ1和γ2,γ1大于等于γ2;带有吸油窗口减震槽的配流盘吸油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅱ排油窗口的中心位于圆盘的y轴上,带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅰ排油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅲ排油窗口对称分布在圆盘y轴的两侧。
所述的泵盖是四角为圆弧形的方台,泵盖上开设吸油口1.1和3个排油口,其中,排油口包括:第Ⅰ排油口1.2、第Ⅱ排油口1.3和第Ⅲ排油口1.4,吸油口和排油口均为腰形通孔,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口顺序分布在同一圆周上,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口的分度圆直径、宽度及展角分别与前述配流盘上配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口的分度圆直径、宽度及展角相同,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口为贯穿泵盖的类漏斗形通道,并分别与配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口联通;第Ⅰ排油口与第Ⅲ排油口由通道1.5连通;泵盖上设有定位销孔16和4个安装通孔17,安装通孔分布在泵盖的四个圆弧角内侧;泵盖的中心开设与之同心的圆形配流盘安装槽22和后滚动轴承安装孔23。
所述的柱塞个数是至少为7的奇数。
所述配流盘吸油窗口的展角α为130°-160°。
所述配流盘吸油窗口减震槽的展角γ1为10°-20°。
所述配流盘第Ⅰ排油窗口的展角β1和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角β3为30°-50°。
所述配流盘第Ⅱ排油窗口的展角β2为60°-90°。
所述配流盘排油窗口减震槽的展角γ2为8°-15°。
所述配流盘第Ⅰ排油窗口与配流盘第Ⅱ排油窗口之间的过渡区20展角、配流盘第Ⅱ排油窗口与配流盘第Ⅲ排油窗口之间的过渡区21展角均大于等于缸体内每个柱塞孔下端腰形孔的展角。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明使配流盘的第Ⅱ排油窗口和第Ⅲ排油窗口之间的过渡区避开柱塞下压速度最快的区域,缓解了柱塞腔和3个配流盘排油窗口前端的减震槽接通时柱塞腔内压缩的油液产生的压力冲击,提高了非对称柱塞泵的使用寿命。
2、本发明使配流盘的第Ⅱ排油窗口、第Ⅰ排油窗口和第Ⅲ排油窗口关于斜盘旋转轴线对称分布,使得柱塞滑靴组件对变量斜盘的合力矩由单向力矩转变为正负脉动的力矩,减小了由处于高压区的柱塞滑靴组件对斜盘的力矩,提高了非对称轴向柱塞泵的动态性能。
3、本发明所采用的泵盖有两个对称的出油口,可根据液压系统的布置选择任意一个作为出油口,降低了管路的布置难度。
附图说明
图1为本发明可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵的结构示意图;
图2为本发明泵盖结构示意图;
图3为泵盖的B-B剖视图;
图4为泵盖的C-C剖视图;
图5为配流盘结构示意图。
图中:1-泵盖;1.1-吸油口;1.2-第Ⅰ排油口;1.3-第Ⅱ排油口;1.4-第Ⅲ排油口;1.5-通道;2-后滚动轴承;3-配流盘;3.1-配流盘吸油窗口;3.2-配流盘第Ⅰ排油窗口;3.3-配流盘第Ⅱ排油窗口;3.4-配流盘第Ⅲ排油窗口;4-螺塞;5-缸体;6-定隙回程机构;7-前滚动轴承;8-端盖;9-传动轴;10-轴瓦;11-球绞;12-斜盘;13-滑靴;14-泵壳;15-柱塞;16-定位销孔;17-安装孔;18-排油窗口减震槽;19-吸油窗口减震槽;20-第Ⅰ过渡区;21-第Ⅱ过渡区;22-配流盘安装槽;23-后滚动轴承安装孔。
具体实施方式
以下结合附图介绍本发明详细技术方案:
如图1所示,可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵包括:泵盖1、后滚动轴承2、配流盘3、螺塞4、缸体5、定隙回程机构6、前滚动轴承7、端盖8、传动轴9、轴瓦10、球绞11、斜盘12、泵壳14以及多个滑靴13和多个柱塞15;其中,泵盖和泵壳通过螺钉连接,泵壳上安装有螺塞,前滚动轴承安装在泵壳中,后滚动轴承安装在泵盖中,镶嵌在泵体里的端盖对前滚动轴承进行轴向限位,传动轴两端分别由采用前滚动轴承和后滚动轴承进行支撑,并与缸体连接;配流盘安装于泵盖中;球铰一端与缸体接触,另一端与定隙回程机构上的内圆配合构成球铰副;缸体内均匀分布有多个柱塞孔且每个柱塞孔下端开设腰形孔;每个柱塞孔内安装一个柱塞,柱塞的球头置于滑靴的球窝中,滑靴在定隙回程机构作用下紧贴在斜盘上;轴瓦与泵壳固连,并与斜盘构成斜盘-轴瓦旋转副。
如图5所示,所述的配流盘上开设配流盘吸油窗口3.1和3个配流盘排油窗口,其中,配流盘排油窗口包括:配流盘第Ⅰ排油窗口3.2、配流盘第Ⅱ排油窗口3.3和配流盘第Ⅲ排油窗口3.4;配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口均为两端为圆弧的腰形通孔,且顺序分布在以圆盘中心为圆心的同一圆周上,配流盘吸油窗口和3个配流盘排油窗口的分度圆直径及宽度均与缸体内柱塞孔下端腰形孔的分度圆直径及宽度相同,配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角分别为α、β1、β2和β3,其中,α大于β1、β2和β3,β1等于β3,β2大于等于β1;配流盘吸油窗口在逆着缸体转动方向的末端开设吸油窗口减震槽19,配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口在逆着缸体转动方向的末端均开设排油窗口减震槽18,吸油窗口减震槽和排油窗口减震槽的展角分别为γ1和γ2,γ1大于等于γ2;带有吸油窗口减震槽的配流盘吸油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅱ排油窗口的中心位于圆盘的y轴上,带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅰ排油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅲ排油窗口对称分布在圆盘y轴的两侧。
如图2-4所示,所述的泵盖是四角为圆弧形的方台,泵盖上开设吸油口和3个排油口,其中,排油口包括:第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口,吸油口和排油口均为腰形通孔,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口顺序分布在同一圆周上,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口的分度圆直径、宽度及展角分别与前述配流盘上配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口的分度圆直径、宽度及展角相同,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口为贯穿泵盖的类漏斗形通道,并分别与配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口联通;第Ⅰ排油口与第Ⅲ排油口由通道1.5连通;泵盖上设有定位销孔16和4个安装通孔17,安装通孔分布在泵盖的四个圆弧角内侧;泵盖的中心开设与之同心的圆形配流盘安装槽22和后滚动轴承安装孔23。
所述的柱塞个数是至少为7的奇数。
所述配流盘吸油窗口的展角α为130°-160°。
所述配流盘吸油窗口减震槽的展角γ1为10°-20°。
所述配流盘第Ⅰ排油窗口的展角β1和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角β3为30°-50°。
所述配流盘第Ⅱ排油窗口的展角β2为60°-90°。
所述配流盘排油窗口减震槽的展角γ2为8°-15°。
所述配流盘第Ⅰ排油窗口与配流盘第Ⅱ排油窗口之间的过渡区20展角、配流盘第Ⅱ排油窗口与配流盘第Ⅲ排油窗口之间的过渡区21展角均大于等于缸体内每个柱塞孔下端腰形孔的展角。
泵起动前,泵盖上的吸油口接单活塞杆液压缸的无杆腔,第Ⅰ排油口接蓄能器,第Ⅱ排油口接单活塞杆液压缸的有杆腔,封堵第Ⅲ排油口,通过螺塞向泵壳内注入液压油,使整个泵体的空腔均匀的充满液压油;泵工作时,液压油由泵盖的吸油口经过配流盘吸油窗口,由柱塞孔下端的腰形孔吸入柱塞孔内,当柱塞运动到斜盘上死点时,吸油过程结束。
柱塞转过上死点之后,柱塞开始排油。排油过程中,柱塞孔下端的腰形孔首先与配流盘第Ⅰ排油窗口接通,油液经配流盘第Ⅰ排油窗口排入泵盖的第Ⅰ排油口;转过一定角度后,柱塞腔孔下端的腰形孔与配流盘第Ⅱ排油窗口接通,油液经配流盘第Ⅱ排油窗口排入泵盖的第Ⅱ排油口;再次转过一定角度后,柱塞孔下端的腰形孔与配流盘第Ⅲ排油窗口接通,油液经配流盘第Ⅲ排油窗口、通道1.5排入第Ⅰ排油口。
以上所述仅为本发明的一个实施例而已,并不足以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,包括:泵盖(1)、后滚动轴承(2)、配流盘(3)、螺塞(4)、缸体(5)、定隙回程机构(6)、前滚动轴承(7)、端盖(8)、传动轴(9)、轴瓦(10)、球绞(11)、斜盘(12)、泵壳(14)以及多个滑靴(13)和多个柱塞(15);其中,泵盖和泵壳通过螺钉连接,泵壳上安装有螺塞,前滚动轴承安装在泵壳中,后滚动轴承安装在泵盖中,镶嵌在泵体里的端盖对前滚动轴承进行轴向限位,传动轴两端分别由采用前滚动轴承和后滚动轴承进行支撑,并与缸体连接;配流盘安装于泵盖中;球铰一端与缸体接触,另一端与定隙回程机构上的内圆配合构成球铰副;缸体内均匀分布有多个柱塞孔且每个柱塞孔下端开设腰形孔;每个柱塞孔内安装一个柱塞,柱塞的球头置于滑靴的球窝中,滑靴在定隙回程机构作用下紧贴在斜盘上;轴瓦与泵壳固连,并与斜盘构成斜盘-轴瓦旋转副;
所述的配流盘上开设配流盘吸油窗口(3.1)和3个配流盘排油窗口,其中,配流盘排油窗口包括:配流盘第Ⅰ排油窗口(3.2)、配流盘第Ⅱ排油窗口(3.3)和配流盘第Ⅲ排油窗口(3.4);配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口均为两端为圆弧的腰形通孔,且顺序分布在以圆盘中心为圆心的同一圆周上,配流盘吸油窗口和3个配流盘排油窗口的分度圆直径及宽度均与缸体内柱塞孔下端腰形孔的分度圆直径及宽度相同,配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角分别为α、β1、β2和β3,其中,α大于β1、β2和β3,β1等于β3,β2大于等于β1;配流盘吸油窗口在逆着缸体转动方向的末端开设吸油窗口减震槽(19),配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口和配流盘第Ⅲ排油窗口在逆着缸体转动方向的末端均开设排油窗口减震槽(18),吸油窗口减震槽和排油窗口减震槽的展角分别为γ1和γ2,γ1大于等于γ2;带有吸油窗口减震槽的配流盘吸油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅱ排油窗口的中心位于圆盘的y轴上,带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅰ排油窗口和带有排油窗口减震槽的配流盘第Ⅲ排油窗口对称分布在圆盘y轴的两侧;
所述的泵盖是四角为圆弧形的方台,泵盖上开设吸油口(1.1)和3个排油口,其中,排油口包括:第Ⅰ排油口(1.2)、第Ⅱ排油口(1.3)和第Ⅲ排油口(1.4),吸油口和排油口均为腰形通孔,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口顺序分布在同一圆周上,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口的分度圆直径、宽度及展角分别与前述配流盘上配流盘吸油窗口、配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口的分度圆直径、宽度及展角相同,吸油口、第Ⅰ排油口、第Ⅱ排油口和第Ⅲ排油口为贯穿泵盖的类漏斗形通道,并分别与配流盘第Ⅰ排油窗口、配流盘第Ⅱ排油窗口及配流盘第Ⅲ排油窗口联通;第Ⅰ排油口与第Ⅲ排油口由通道(1.5)连通;泵盖上设有定位销孔(16)和4个安装通孔(17),安装通孔分布在泵盖的四个圆弧角内侧;泵盖的中心开设与之同心的圆形配流盘安装槽(22)和后滚动轴承安装孔(23)。
2.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述配流盘吸油窗口的展角α为130°-160°。
3.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述配流盘吸油窗口减震槽的展角γ1为10°-20°。
4.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述配流盘第Ⅰ排油窗口的展角β1和配流盘第Ⅲ排油窗口的展角β3为30°-50°。
5.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述配流盘第Ⅱ排油窗口的展角β2为60°-90°。
6.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述配流盘排油窗口减震槽的展角γ2为8°-15°。
7.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:配流盘第Ⅰ排油窗口与配流盘第Ⅱ排油窗口之间的过渡区(20)展角、配流盘第Ⅱ排油窗口与配流盘第Ⅲ排油窗口之间的过渡区(21)展角均大于等于缸体内每个柱塞孔下端腰形孔的展角。
8.根据权利要求1所述的可平衡转矩和缓解冲击的非对称轴向柱塞泵,其特征在于:所述的柱塞个数是至少为7的奇数。
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