CN111188747B - 一种带有缓冲机构的配流盘及柱塞液压泵 - Google Patents

Abstract

一种带有缓冲机构的配流盘及柱塞液压泵，配流盘：包括配流盘本体，配流盘本体在轴孔的外侧相对称地设置有腰形的左、右油孔，并在左、右油孔之间具有第一和第二隔断区，第一隔断区设有缓冲机构，缓冲机构包括缓冲腔，缓冲腔的里端通过连通孔与轴孔连通；堵头密封地安装在缓冲腔外端的内部；复位弹簧、缓冲活塞、缓冲弹簧和缓冲柱塞依次地安装在缓冲腔内部；缓冲活塞将缓冲腔分为外腔体和内腔体，且其轴心设有阻尼孔；缓冲柱塞为两级台阶式结构，其大径段套装有密封圈，其小径段滑动地插装于连通孔中；外腔体通过进出油孔与外部连通。液压泵：采用本发明中的配流盘。本发明中的配流盘能解决减轻柱塞泵的困油问题，减少液压泵振动和噪声。

Description

一种带有缓冲机构的配流盘及柱塞液压泵

技术领域

本发明属于柱塞泵制造技术领域，具体是一种带有缓冲机构的配流盘及柱塞液压泵。

背景技术

轴向柱塞液压泵(简称轴向柱塞泵)是一种可以将机械能转化为液压能的液压元件，其具有额定工作压力高、流量大、变量调节方便等诸多优点，被广泛应用于移动设备和固定设备等技术领域中。

图1为现有技术中的一种典型轴向柱塞泵的结构原理图。图中，缸体101沿着轴向布置有若干个圆形的柱塞容腔109，若干柱塞容腔109内置有同等数量的柱塞102，柱塞102的一端作用通过合适的方式与斜盘103保持接触，缸体101的左侧紧密贴合有配流盘104，如图2所示，配流盘104上开有两个腰形孔。当图1中的主轴105按照图示方向驱动缸体 101旋转时，柱塞102做往复运动，从而一个腰形孔吸入油液，另一个腰形孔排出高压油液。由此，主轴105输入的机械能转变成油液的压力能。为了保证吸油侧和排油侧的密封，配油盘104的两腰形孔间的封闭区域通常略大于缸体101上的柱塞容腔109的面积，即配油盘104吸、排油孔的间隔角略大于缸体101上柱塞容腔109的底部所对应的中心角。如图2 中所示，双点划线的圆表示某个柱塞102运动在上顶点时，缸体101上对应的柱塞容腔109 的投影位置。而柱塞102在偏离斜盘103的上、下死点位置时，柱塞101在缸孔101中的往复运动会使工作容积(图1中柱塞容腔109)发生变化。这就会在这一区域内产生困油现象，进而容易造成泵的压力波动和噪声。

在现有的技术中，通常是通过开设减振槽(阻尼槽、眉毛槽)或减振孔(阻尼孔)的方式来在一定程度上缓解困油这一技术问题，但是这种方式会在一定程度上造成吸油侧和排油侧的连通，进而使降低泵的效率降低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种带有缓冲机构的配流盘及柱塞液压泵，该配流盘有助于减轻柱塞泵的困油问题，可显著地降低柱塞泵的振动和噪声，且能保证柱塞泵的效率；该液压泵的振动幅度小，噪声低，且具有较高的效率。

本发明提供一种带有缓冲机构的配流盘，所述配流盘包括配流盘本体、堵头、复位弹簧、缓冲活塞、缓冲弹簧和缓冲柱塞配流盘本体的轴心设置有轴孔；

所述配流盘本体在轴孔的外侧区域相对称地设置有腰形的左油孔和右油孔，并在左油孔和右油孔的上端部之间和下端部之间分别具有第一隔断区和第二隔断区，第一隔断区设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着径向开设在配流盘本体上的缓冲腔，所述缓冲腔的外端延伸到配流盘本体的外圆面，缓冲腔的里端通过径向地开设在配流盘本体上的连通孔与轴孔连通，连通孔的内径小于缓冲腔的内径；

所述堵头密封地安装在缓冲腔外端的内部；所述复位弹簧、缓冲活塞、缓冲弹簧和缓冲柱塞依次地安装在缓冲腔的内部；复位弹簧靠近堵头地设置，且其外端与堵头的内端抵接；缓冲活塞与缓冲腔滑动配合，并将缓冲腔分隔为外腔体和内腔体，且其轴心设置有阻尼孔；缓冲柱塞靠近连通孔地设置，且其为两级台阶式结构，其大径段的外侧开设有至少一道环形密封槽，且于环形密封槽中安装有与缓冲腔滑动密封配合的密封圈，其小径段滑动地插装于连通孔中；外腔体通过设置在配流盘本体上的进出油孔与配流盘本体一侧的外部连通，进出油孔的位置与对应缸体上柱塞容腔的位置相对应。

本发明中，缓冲腔中缓冲柱塞的设置可以与轴孔中的特定结构主轴相配合来调节缓冲腔的容积。同时，在缓冲腔中设置有的缓冲弹簧和复位弹簧和可以通过弹性形变的方式来吸收压力的波动，而缓冲活塞中的阻尼孔可以利用外腔体和内腔体的压力差来吸收压力的波动和噪声。而缓冲腔通过连通孔与轴孔连通，通过进出油孔与对应的柱塞容腔连通，可以有效的与旋转到第一隔断区或第二隔断区中的柱塞容腔相配合来合理地调整对应柱塞容腔的体积，进而可以有效的克服困油现象，可以有效的减少泵的压力波动和噪声，且能保证柱塞泵的效率。

所述缓冲柱塞的小径段端部具有半球型的球头。

堵头与缓冲腔之间通过焊接或螺纹连接。

所述缓冲弹簧的劲度系数大于复位弹簧的劲度系数。

本发明还提供一种柱塞液压泵，包括缸体、主轴、斜盘和配流盘，缸体的轴心开设有轴向贯通的轴腔，并在轴腔外部的周向上均匀开设有多个柱塞容腔，主轴穿设于缸体中心的轴腔中，并与缸体之间通过键连接，所述斜盘设置在缸体的右侧，且活动地套设在主轴的外部，多个柱塞分别滑动配合地装配于多个柱塞容腔中，且柱塞的右端作用在斜盘上，所述配流盘贴合地装配在缸体的左端，其中进出油孔的出口端位于右侧，且与柱塞容腔相配合。

所述主轴在对应配流盘的一段的外圆面为异形曲面，所述异形曲面由沿其圆周方向均匀设置的多个外凸圆弧段和连接相邻外凸圆弧段之间的多个内凹圆弧段组成，当缓冲柱塞的小径段端部的球头位于内凹圆弧段中时，柱塞位于配流盘的第一隔断区或第二隔断区中。

本发明中，配流盘缓冲腔中设置的复位弹簧和缓冲弹簧可以弹性作用于缓冲柱塞，能使缓冲柱塞的球头在主轴的转动过程中始终保持与其相贴合的接触，而主轴在与配流盘相配合的一段为异形曲面，进而可以在液压泵运行的过程中，主动地调整缓冲腔的体积变大或变小，而缓冲腔通过进出油孔与对应的柱塞容腔相连通，这样便可以间接地调节到达第一隔断区中柱塞容腔的体积,从而可以有效解决第一隔断区的困油问题；同时，缓冲活塞中阻尼孔的设置可以利用外腔体和内腔体之间压差来吸收压力波动,从而进一步减缓系统的压力变化,降低压力变化的峰值,减少冲击和噪声。缓冲弹簧和复位弹簧均可以通过弹性形变的方式吸收产生的振动，从而可以进一步地减轻柱塞泵的困油问题，并降低泵的振动和噪声。因而通过缓冲机构有效的设置能有效的吸收该柱塞液压泵工作过程中的压力波动和噪声，并能保证柱塞液压泵的工作效率。

附图说明

图1是现有技术中柱塞液压泵的结构示意图；

图2是现有技术中配流盘的结构示意图；

图3是本发明中配流盘的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是本发明中主轴的结构示意图；

图6是图5中A-A向的剖视图；

图7是本发明中缓冲活塞的结构示意图；

图8是图的俯视图；

图9是本发明中的缓冲柱塞的结构示意图；

图10是本发明中柱塞容腔变化情况示意图。

图中：101、缸体，102、柱塞，103、斜盘，104、配流盘，1041、缓冲腔，1041a、外腔体，1041b、内腔体，1042、进出油孔，1043、堵头，1044、复位弹簧，1045、缓冲活塞， 10451、阻尼孔，1046、缓冲柱塞，10461、环形密封槽，10462、球头，1047、缓冲弹簧， 1048、密封圈，1049、连通孔，10410、轴孔，10411、第一隔断区，10412、第二隔断区， 105、主轴，1051、内凹圆弧段，1052、外凸圆弧段，106、键，107、左油孔，108、右油孔，109、柱塞容腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图10所示，一种带有缓冲机构的配流盘，所述配流盘104包括配流盘本体、堵头1043、复位弹簧1044、缓冲活塞1045、缓冲弹簧1047和缓冲柱塞1046配流盘本体的轴心设置有轴孔10410；

所述配流盘本体在轴孔10410的外侧区域相对称地设置有腰形的左油孔107和右油孔 108，并在左油孔107和右油孔108的上端部之间和下端部之间分别具有第一隔断区10411 和第二隔断区10412，第一隔断区10411设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着径向开设在配流盘本体上的缓冲腔1041，所述缓冲腔1041的外端延伸到配流盘本体的外圆面，缓冲腔1041的里端通过径向地开设在配流盘本体上的连通孔1049与轴孔10410连通，连通孔 1049的内径小于缓冲腔1041的内径；

所述堵头1043密封地安装在缓冲腔1041外端的内部；所述复位弹簧1044、缓冲活塞 1045、缓冲弹簧1047和缓冲柱塞1046依次地安装在缓冲腔1041的内部；复位弹簧1044靠近堵头1043地设置，且其外端与堵头1043的内端抵接；缓冲活塞1045与缓冲腔1041 滑动配合，并将缓冲腔1041分隔为外腔体1041a和内腔体1041b，且其轴心设置有阻尼孔 10451；缓冲柱塞1046靠近连通孔1049地设置，且其为两级台阶式结构，其大径段的外侧开设有至少一道环形密封槽10461，且于环形密封槽10461中安装有与缓冲腔1041滑动密封配合的密封圈，其小径段滑动地插装于连通孔1049中；外腔体1041a通过设置在配流盘本体上的进出油孔1042与配流盘本体一侧的外部连通，进出油孔1042的位置与对应缸体 101上柱塞容腔109的位置相对应。

所述缓冲柱塞1046的小径段端部具有半球型的球头10462。

堵头1043与缓冲腔1041之间通过焊接或螺纹连接。当然，可以在连接处设置密封圈来保证密封效果。

所述缓冲弹簧1047的劲度系数大于复位弹簧1044的劲度系数。

一种柱塞液压泵，包括缸体101、主轴105、斜盘103和配流盘104，缸体101的轴心开设有轴向贯通的轴腔，并在轴腔外部的周向上均匀开设有多个柱塞容腔109，主轴105穿设于缸体101中心的轴腔中，并与缸体101之间通过键106连接，所述斜盘103设置在缸体101的右侧，且活动地套设在主轴105的外部，多个柱塞102分别滑动配合地装配于多个柱塞容腔109中，且柱塞102的右端作用在斜盘103上，所述配流盘104贴合地装配在缸体101的左端，其中进出油孔1042的出口端位于右侧，且与柱塞容腔109相配合，对应柱塞容腔109的位置。

所述主轴105在对应配流盘104的一段的外圆面为异形曲面，所述异形曲面由沿其圆周方向均匀设置的多个外凸圆弧段1052和连接相邻外凸圆弧段1052之间的多个内凹圆弧段1051组成，当缓冲柱塞1046的小径段端部的球头10462位于内凹圆弧段1051中时，柱塞102位于配流盘104的第一隔断区10411或第二隔断区10412中。

安装完毕后，缓冲柱塞1045在复位弹簧1044和缓冲弹簧1047的作用下，其球头10462 保持与主轴105的接触。在主轴105的转动过程中，球头10462会保持贴合主轴105的异形曲面。从而，缓冲柱塞1045随着主轴105的转动做往复运动。

具体工作原理如下：

当液压泵工作过程中，缸体101和配流盘104在主轴105的作用下转动，当任意一个柱塞容腔109运转到配流盘104上的第一隔断区10411位置时，该柱塞容腔109由其中的柱塞102和缸体101、第一隔断区10411所封闭，形成了封闭的柱塞容腔109。随着缸体101 的继续旋转，柱塞102沿着自身所处的柱塞容腔109继续向左运动，压缩该封闭的柱塞容腔109，对应图3中的位置a→位置b的过程。此过程直至柱塞102运动至柱塞容腔109的最左侧为止，即圆周方向的上顶点(柱塞容腔109对应配流盘104的位置b)为止。同时，由于主轴105上设置有异形曲面的内凹圆弧段1051，缓冲柱塞1045此时会向下运动，缓冲活塞1046和缓冲弹簧1047也一起向下运动，从而使缓冲腔1041的体积增大。当仅考虑柱塞102运动时，柱塞容腔109的体积变化如图10中的曲线1所示；仅考虑本发明的补偿作用时，缓冲腔1041的体积变化如曲线3所示。二者复合作用的结果，缓和了总容腔的体积变化，实际体积变化如曲线2所示，从而降低了压力波动。

当柱塞102越过上顶点(对应位置b)后，柱塞容腔109的体积开始增大。仅考虑柱塞102运动，柱塞容腔109的体积变化情况如图10中曲线1的b至c段。此时，在主轴105 的带动下，异形曲面中的外凸圆弧段1052使缓冲柱塞1045向上运动，缓冲活塞1046和缓冲弹簧1047也一起向上运动，从而使缓冲腔1041的有效体积减小，此部分的效果如图10 中曲线2的b至c段。二者共同作用下，缓和了容腔的体积变化，如曲线3的b至c段，也避免了空穴现象的发生。

缓冲活塞1045的作用：

当柱塞容腔109相对配流盘104进入位置a后，柱塞容腔109继续缩小；柱塞102推动一部分油液经进出油孔1042进入外腔体1041a；外腔体1041a内的压力升高；因为缓冲活塞1045上的阻尼孔10451的尺寸较小，此时内腔体1041b的压力小于外腔体1041a的压力。外腔体1041a和内腔体1041b的压力差形成了对缓冲活塞1045向下的作用力，推动其向下运动，同时压缩缓冲弹簧1047。一部分压力能转化成了缓冲弹簧1047的势能。内腔体 1041b内的部分油液经阻尼孔10451流出至外腔体1041b，消耗了部分能量，从而减缓了系统的压力变化，降低了其峰值，减少了冲击和噪声。柱塞容腔109内压力升高的过程持续至位置b，此时柱塞容腔109达到极小值，压力达到了峰值。

当柱塞容腔109相对配流盘104越过位置b后，柱塞容腔109继续增大，直至位置c，柱塞容腔109与配流盘104的右油孔108连通，进入下一个吸油工况。柱塞容腔109的增大，意味着压力的降低。外腔体1041a内的部分油液经进出油孔1042进入柱塞容腔109；外腔体1041a内的压力降低；因为缓冲活塞1045上的阻尼孔10451的尺寸较小，此时内腔体1041b的压力大于外腔体1041a的压力。外腔体1041a和内腔体1041b的压力差形成了对缓冲活塞1045向上的作用力，推动其向上运动，同时缓冲弹簧1047复位。外腔体1041b 内的部分油液经阻尼孔10451流至内腔体1041b，消耗了部分能量，同时缓冲弹簧1047的复位补充了一定的能量，从而减缓了系统的压力变化，避免油液压力降低过快造成空穴现象，降低了冲击和振动。

Claims (6)

1.一种带有缓冲机构的配流盘，所述配流盘（104）包括配流盘本体，配流盘本体的轴心设置有轴孔（10410），其特征在于，还包括堵头（1043）、复位弹簧（1044）、缓冲活塞（1045）、缓冲弹簧（1047）和缓冲柱塞（1046）；

所述配流盘本体在轴孔（10410）的外侧区域相对称地设置有腰形的左油孔（107）和右油孔（108），并在左油孔（107）和右油孔（108）的上端部之间具有第一隔断区（10411），在左油孔（107）和右油孔（108）的下端部之间具有第二隔断区（10412），第一隔断区（10411）设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括沿着径向开设在配流盘本体上的缓冲腔（1041），所述缓冲腔（1041）的外端延伸到配流盘本体的外圆面，缓冲腔（1041）的里端通过径向地开设在配流盘本体上的连通孔（1049）与轴孔（10410）连通，连通孔（1049）的内径小于缓冲腔（1041）的内径；

所述堵头（1043）密封地安装在缓冲腔（1041）外端的内部；所述复位弹簧（1044）、缓冲活塞（1045）、缓冲弹簧（1047）和缓冲柱塞（1046）依次地安装在缓冲腔（1041）的内部；复位弹簧（1044）靠近堵头（1043）地设置，且其外端与堵头（1043）的内端抵接；缓冲活塞（1045）与缓冲腔（1041）滑动配合，并将缓冲腔（1041）分隔为外腔体（1041a）和内腔体（1041b），且其轴心设置有阻尼孔（10451）；缓冲柱塞（1046）靠近连通孔（1049）地设置，且其为两级台阶式结构，其大径段的外侧开设有至少一道环形密封槽（10461），且于环形密封槽（10461）中安装有与缓冲腔（1041）滑动密封配合的密封圈，其小径段滑动地插装于连通孔（1049）中；外腔体（1041a）通过设置在配流盘本体上的进出油孔（1042）与配流盘本体一侧的外部连通，进出油孔（1042）的位置与对应缸体（101）上柱塞容腔(109)的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种带有缓冲机构的配流盘，其特征在于，所述缓冲柱塞（1046）的小径段端部具有半球型的球头（10462）。

3.根据权利要求2所述的一种带有缓冲机构的配流盘，其特征在于，堵头（1043）与缓冲腔（1041）之间通过焊接或螺纹连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种带有缓冲机构的配流盘，其特征在于，所述缓冲弹簧（1047）的劲度系数大于复位弹簧（1044）的劲度系数。

5.一种柱塞液压泵，包括缸体（101）、主轴(105)和斜盘(103)，缸体(101)的轴心开设有轴向贯通的轴腔，并在轴腔外部的周向上均匀开设有多个柱塞容腔(109)，主轴(105)穿设于缸体(101)中心的轴腔中，并与缸体(101)之间通过键(106)连接，所述斜盘(103)设置在缸体(101)的右侧，且活动地套设在主轴(105)的外部，多个柱塞(102)分别滑动配合地装配于多个柱塞容腔(109)中，且柱塞(102)的右端作用在斜盘(103)上，其特征在于，还包括如权利要求1至4任一项所述的带有缓冲机构的配流盘，所述配流盘（104）贴合地装配在缸体(101)的左端，其中进出油孔（1042）的出口端位于右侧，且与柱塞容腔(109)相配合。

6.根据权利要求5所述的一种柱塞液压泵，其特征在于，所述主轴(105)在对应配流盘（104）的一段的外圆面为异形曲面，所述异形曲面由沿其圆周方向均匀设置的多个外凸圆弧段（1052）和连接相邻外凸圆弧段（1052）之间的多个内凹圆弧段（1051）组成，当缓冲柱塞（1046）的小径段端部的球头（10462）位于内凹圆弧段（1051）中时，柱塞(102)位于配流盘（104）的第一隔断区（10411）或第二隔断区（10412）中。

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