CN111396304B - 一种流量脉动小的液压泵用柱塞 - Google Patents

Abstract

一种流量脉动小的液压泵用柱塞，柱塞体的内部设有中心通孔和环形容纳腔，环形容纳腔和中心通孔之间形成中心柱，环形容纳腔的右端开设有环形安装腔；环形安装腔在底部的部分依次安装有套设在中心柱外侧的碟形弹簧和紧固环；碟形弹簧的下外缘的左侧面抵接在环形安装腔的底部平面上，其上内缘与中心柱外表面之间具有环形间隙；紧固环包括外圆环和内圆环，外圆环通过螺纹配合安装在环形安装腔内，且其左端抵接在碟形弹簧的下外缘上，内圆环通过螺纹配合安装在外圆环的内部，且其左端抵接在碟形弹簧主体的外部；开设在柱塞体上的油路通道中装配有单向阀。该柱塞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。

Description

一种流量脉动小的液压泵用柱塞

技术领域

本发明属于柱塞泵制造技术领域，具体是一种流量脉动小的液压泵用柱塞。

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102，若干柱塞容腔102内置有同等数量的柱塞体1，柱塞体1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，吸油孔107和排油孔108。当图1中的主轴105按照图示方向驱动缸体101旋转时，柱塞体1做往复运动，从吸油孔107吸入油液，从排油孔108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102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102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体1运动在上顶点时，缸体101上对应的柱塞容腔102的投影位置。而柱塞体1在偏离斜盘103的上、下死点位置时，柱塞体1在缸孔101中的往复运动会使工作容积（图1中柱塞容腔102）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。

由于液压马达的结构与轴向柱塞泵在结构上具有一定的相似度，因而，液压马达上也存在着由困油现象而引起的压力波动和噪声问题。

现有技术中的一些柱塞虽然在一定程度上能减少压力波动和噪声问题，但是其会显著降低柱塞泵的效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种流量脉动小的液压泵用柱塞，该柱塞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。

本发明提供一种流量脉动小的液压泵用柱塞，包括柱塞体，柱塞体的内部设有左右贯通的中心通孔，柱塞体上在与柱塞容腔相作用的部分加工有环绕中心通孔布置的环形容纳腔，环形容纳腔的开口位于柱塞体的右端面上，所述柱塞体在环形容纳腔和中心通孔之间的部分形成中心柱，柱塞体在环形容纳腔的右端开设有向外侧扩张的环形安装腔；柱塞体的内部还加工有至少一个连通外部空间与环形容纳腔的油路通道；

所述环形安装腔的内表面上设置有内螺纹A，环形安装腔的底部平面上开设有环形凹槽A，环形安装腔在靠近其底部平面的部分依次安装有套设在中心柱外侧的碟形弹簧和紧固环；

所述碟形弹簧的下外缘位于其上内缘的左侧，且下外缘的左侧面抵接在环形安装腔的底部平面上，其上内缘与中心柱外表面之间具有环形间隙；所述环形凹槽A中安装有与碟形弹簧的下外缘左侧面相配合的第一密封装置；

所述紧固环包括外圆环和内圆环，所述外圆环的外径与环形安装腔相适配，并在外圆面上开设有与内螺纹A相配合的外螺纹A，并在内圆面上开设有内螺纹B；所述内圆环的外径与外圆环的内径相适配，并在其外圆面上开设有与内螺纹B相适配的外螺纹B；外圆环的左端面上开设有环形凹槽B，外圆环通过螺纹配合安装在环形安装腔的内部，且其左端抵接在碟形弹簧的下外缘的右侧面上，并将碟形弹簧紧固在环形安装腔的底部，内圆环通过螺纹配合安装在外圆环的内部，且其左端抵接在碟形弹簧主体的外部，并靠近其上内缘的部分；环形凹槽B中安装有与碟形弹簧的下外缘右侧面相配合的第二密封装置；

所述油路通道中装配有单向阀，单向阀的进油口与柱塞体的外部空间连通，其出油口与环形容纳腔连通。

进一步，为了方便调节外圆环相对于环形安装腔以及内圆环相对于外圆环的位置，所述外圆环的右端面上和内圆环右端面上均开设有用于调节其位置的调节孔。

进一步，所述油路通道的中部开设有环形向外侧扩张的单向阀腔，并于单向阀腔中安装有复位弹簧和单向阀塞，复位弹簧的一端抵接在单向阀腔的里端，其另一端抵接单向阀塞的里端，单向阀塞的外端抵接在单向阀腔的外端。

进一步，当油路通道为多个时，多个油路通道周向均匀地布置在柱塞体。

本发明中，通过便柱塞体中设置有环形容纳腔，能够有效减轻柱塞体的质量，从而能减小柱塞的惯性力，有利于液压泵或轴向柱塞泵的转速的提高。通过在环形容纳腔右部开设有带有内螺纹的环形安装腔，不仅能方便碟形弹簧的安装，而且还能方便通过螺纹配合的方式将用于紧固碟形弹簧的紧固环进行安装。通过使紧固环由作用于碟形弹簧下外缘的外圆环和作用于碾形弹簧靠近上内缘部分的主体的内圆环组成，可以有效保证碟形弹簧下外缘的左限位和上内缘的右限位；另外，由于内圆环与外圆环之间通过螺纹配合，从而可以通过内圆环相对于外圆环位置的改变，来调节的碟形弹簧的预紧力，从而能够根据不同工况来调整合适的吸收流量脉动的效果，也能进一步提升该装置的通用性；采用碟形弹簧和紧固环的配合来作为缓冲机构，不仅可以在压力波动时通过碾形弹簧的形变来进行有效的补偿，而且能有效保证缓冲机构的使用寿命，同时，也能方便对缓冲机构的维护；由于蝶形弹簧上内缘与柱塞体的中心柱之间形成微小的环形间隙，这样，当柱塞容腔的压力升高时，压力油会直接作用于碟形弹簧，碟形弹簧会产生向左的形变来降低压力，以达到减小流量波动和压力冲击的目的；当柱塞腔的压力降低出现负压时，单向阀打开，泵的壳体内的油液通过油路通道进入环形容纳腔以补偿压力的变化；同时，碟形弹簧会产生向右的形变来补偿压力变化，这样，不仅能防止因压力骤降而产生的气穴现象，还能有效减小流量波动。该柱塞体结构简单，其内部的环形容纳腔和环形安装腔可直接加工，因此，该柱塞体可一体成型，能有效简化加工工艺。碟形弹簧可以直接通过环形腔的开口伸入环形腔中进行固定。本柱塞可以有效地吸收泵排油时的流量脉动，同时降低吸油时吸空引起气蚀的可能性，降低压力冲击，能有效降低柱塞泵工作时的振动和噪声，能有效地提高泵工作时的平稳性。

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是本发明的结构示意图；

图4是图3中I部的局部放大图；

图5图是图3中A-A向的剖视图。

图中： 101、缸体；102、柱塞容腔；103、斜盘；104、配流盘；105、主轴；106、键；107、左油孔；108、右油孔；

1、柱塞体，2、单向阀，2a、单向阀塞，2b、复位弹簧，2c、单向阀腔，3、碟形弹簧，4、紧固环，41、第二密封装置，42、外圆环，43、内圆环，5、环形容纳腔，6、油路通道，7、第一密封装置，8、中心通孔，9、中心柱，10、环形间隙，11、环形安装腔，12、环形凹槽A，13、环形凹槽B，14、调节孔。

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5所示，一种流量脉动小的液压泵用柱塞，包括柱塞体1，柱塞体1的内部设有左右贯通的中心通孔8，柱塞体1上在与柱塞容腔102相作用的部分加工有环绕中心通孔8布置的环形容纳腔5，环形容纳腔5的开口位于柱塞体1的右端面上，所述柱塞体1在环形容纳腔5和中心通孔8之间的部分形成中心柱9，柱塞体1在环形容纳腔5的右端开设有向外侧扩张的环形安装腔11；柱塞体1的内部还加工有至少一个连通外部空间与环形容纳腔5的油路通道6；

所述环形安装腔11的内表面上设置有内螺纹A，环形安装腔11的底部平面上开设有环形凹槽A12，环形安装腔11在靠近其底部平面的部分依次安装有套设在中心柱9外侧的碟形弹簧3和紧固环4；

所述碟形弹簧3的下外缘位于其上内缘的左侧，且下外缘的左侧面抵接在环形安装腔11的底部平面上，其上内缘与中心柱9外表面之间具有环形间隙10；所述环形凹槽A12中安装有与碟形弹簧3的下外缘左侧面相配合的第一密封装置7；

所述紧固环4包括外圆环42和内圆环43，所述外圆环42的外径与环形安装腔11相适配，并在外圆面上开设有与内螺纹A相配合的外螺纹A，并在内圆面上开设有内螺纹B；所述内圆环43的外径与外圆环42的内径相适配，并在其外圆面上开设有与内螺纹B相适配的外螺纹B；外圆环42的左端面上开设有环形凹槽B13，外圆环42通过螺纹配合安装在环形安装腔11的内部，且其左端抵接在碟形弹簧3的下外缘的右侧面上，并将碟形弹簧3紧固在环形安装腔11的底部，内圆环43通过螺纹配合安装在外圆环42的内部，且其左端抵接在碟形弹簧3主体的外部，并靠近其上内缘的部分；环形凹槽B13中安装有与碟形弹簧3的下外缘右侧面相配合的第二密封装置41；

作为一种优选，所述油路通道6中装配有单向阀2，单向阀2的进油口与柱塞体1的外部空间连通，其出油口与环形容纳腔5连通。

为了方便调节外圆环相对于环形安装腔以及内圆环相对于外圆环的位置，所述外圆环42的右端面上和内圆环43右端面上均开设有用于调节其位置的调节孔14。

作为一种优选，所述油路通道6的中部开设有环形向外侧扩张的单向阀腔2c，并于单向阀腔2c中安装有复位弹簧2b和单向阀塞2a，复位弹簧2b的一端抵接在单向阀腔2c的里端，其另一端抵接单向阀塞2a的里端，单向阀塞2a的外端抵接在单向阀腔2c的外端。

作为一种优选，当油路通道6为多个时，多个油路通道6周向均匀地布置在柱塞体1。

具体工作原理如下：

结合图1，在液压泵的工作过程中，当柱塞体1完成吸油动作的末段向排油切换时，即图2中的a至b过程时，由于油液没有减少但容腔体积减小，柱塞容腔102的压力会升高。因为碟形弹簧3和中心柱9之间的环形间隙10很小，碟形弹簧3左侧的环形容纳腔5内的压力不能快速地与其右侧腔体的压力保持一致，所以碟形弹簧3在右侧的高压油液推动下向左运动。故，柱塞容腔102的体积可以略微增大。同时，随着过程的继续，柱塞容腔102有部分油液经环形间隙10流入环形容纳腔5，如图3中箭头所示，直至两侧压力平衡。油液的流动必然造成一定的能量损失，同时还会有一部分能力存储在碟形弹簧3中。以上各个因素综合作用，降低了压力冲击，也就降低了液压泵在此过程中的振动和噪声。

当柱塞体1从b位置向c位置运动时，柱塞容腔102的体积增大而造成压力降低，碟形弹簧3因弹性作用而向右膨胀，一定程度上补偿了降低的压力。同时，随着柱塞容腔102体积增大过程的继续，环形容纳腔5有部分油液经环形间隙10流入柱塞容腔102，缓和了柱塞容腔102压力下降的趋势。极端情况下，例如液压泵快速调整排量时，如果柱塞容腔102油液压力降低小于泵的壳体内的压力时，单向阀2打开，会有油液补充到环形容纳腔5内，有效防止了气穴和气蚀现象。以上各个因素综合作用，降低了液压泵的柱塞在吸油初始阶段的液压泵的压力变化，也就降低了液压泵在此过程中的振动和噪声。

Claims (4)

1.一种流量脉动小的液压泵用柱塞，包括柱塞体（1），柱塞体（1）的内部设有左右贯通的中心通孔（8），柱塞体（1）上在与柱塞容腔（102）相作用的部分加工有环绕中心通孔（8）布置的环形容纳腔（5），环形容纳腔（5）的开口位于柱塞体（1）的右端面上，其特征在于，所述柱塞体（1）在环形容纳腔（5）和中心通孔（8）之间的部分形成中心柱（9），柱塞体（1）在环形容纳腔（5）的右端开设有向外侧扩张的环形安装腔（11）；柱塞体（1）的内部还加工有至少一个连通外部空间与环形容纳腔（5）的油路通道（6）；

所述环形安装腔（11）的内表面上设置有内螺纹A，环形安装腔（11）的底部平面上开设有环形凹槽A（12），环形安装腔（11）在靠近其底部平面的部分依次安装有套设在中心柱（9）外侧的碟形弹簧（3）和紧固环（4）；

所述碟形弹簧（3）的下外缘位于其上内缘的左侧，且下外缘的左侧面抵接在环形安装腔（11）的底部平面上，其上内缘与中心柱（9）外表面之间具有环形间隙（10）；所述环形凹槽A（12）中安装有与碟形弹簧（3）的下外缘左侧面相配合的第一密封装置（7）；

所述紧固环（4）包括外圆环（42）和内圆环（43），所述外圆环（42）的外径与环形安装腔（11）相适配，并在外圆面上开设有与内螺纹A相配合的外螺纹A，并在内圆面上开设有内螺纹B；所述内圆环（43）的外径与外圆环（42）的内径相适配，并在其外圆面上开设有与内螺纹B相适配的外螺纹B；外圆环（42）的左端面上开设有环形凹槽B（13），外圆环（42）通过螺纹配合安装在环形安装腔（11）的内部，且其左端抵接在碟形弹簧（3）的下外缘的右侧面上，并将碟形弹簧（3）紧固在环形安装腔（11）的底部，内圆环（43）通过螺纹配合安装在外圆环（42）的内部，且其左端抵接在碟形弹簧（3）主体的外部，并靠近其上内缘的部分；环形凹槽B（13）中安装有与碟形弹簧（3）的下外缘右侧面相配合的第二密封装置（41）；

所述油路通道（6）中装配有单向阀（2），单向阀（2）的进油口与柱塞体（1）的外部空间连通，其出油口与环形容纳腔（5）连通。

2.根据权利要求1所述的一种流量脉动小的液压泵用柱塞，其特征在于，所述外圆环（42）的右端面上和内圆环（43）右端面上均开设有用于调节其位置的调节孔（14）。

3.根据权利要求1或2所述的一种流量脉动小的液压泵用柱塞，其特征在于，所述油路通道（6）的中部开设有环形向外侧扩张的单向阀腔（2c），并于单向阀腔（2c）中安装有复位弹簧（2b）和单向阀塞（2a），复位弹簧（2b）的一端抵接在单向阀腔（2c）的里端，其另一端抵接单向阀塞（2a）的里端，单向阀塞（2a）的外端抵接在单向阀腔（2c）的外端。

4.根据权利要求3所述的一种流量脉动小的液压泵用柱塞，其特征在于，当油路通道（6）为多个时，多个油路通道（6）周向均匀地布置在柱塞体（1）。

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