CN111502952A - 重载型力平衡式二维活塞单体泵 - Google Patents

重载型力平衡式二维活塞单体泵 Download PDF

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CN111502952A CN201910101878.7A CN201910101878A CN111502952A CN 111502952 A CN111502952 A CN 111502952A CN 201910101878 A CN201910101878 A CN 201910101878A CN 111502952 A CN111502952 A CN 111502952A
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Abstract

重载型力平衡式二维活塞单体泵,包括沿着轴心线依次且同轴设置的前端盖、联轴器组件、泵组件、泵壳、后端盖;泵组件包括泵芯组件、左导轨组件和右导轨组件;泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件;泵芯缸体组件的高压柱连接第二锥滚轮,低压柱连接第一锥滚轮,两锥滚轮分别与两导轨组件配合;活塞组件沿轴心线方向设于活塞缸体组件内圈中;活塞、左活塞环、同心环围合成左封闭容腔;活塞、右活塞环、同心环围合成右封闭容腔;两封闭容腔分别与两配流槽沟通;左导轨组件包括左导轨和左平衡导轨,右导轨组件包括右导轨和右平衡导轨;左平衡导轨、右平衡导轨和传动轴组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨和活塞组成的转子的质量和。

Description

重载型力平衡式二维活塞单体泵
技术领域
本发明涉及一种液压柱塞泵,属于流体传动及控制领域中的液压泵及液压马达。
背景技术
液压泵作为液压系统中的能源动力元件,对系统性能、工作效率起决定性作用。随着我国工业技术的飞速发展,液压泵已广泛应用到航空航天、海洋船舶等重要领域中。而传统的柱塞泵由于摩擦副、尺寸等限制,难以实现高效、高压、轻量化、振动小的目标。
传统柱塞泵的内部构造复杂,相对运动的零件也较多,对材料、加工精度要求较高,对油液的污染敏感,加工、维护的成本和要求较高,价格昂贵;缸体随传动轴一起转动,转动惯量大,导致启动、停止、调速的响应速度慢,不利于通过调速来控制泵的输出流量;泵结构中摩擦副较多,高速转动下,使得泵的零件磨损和发热严重,直接影响泵的使用寿命和耐久度。
因为传统柱塞泵的种种缺点,专利文献CN205895515U提出了一种新型结构的液压泵,利用活塞双自由度的运动原理转动的同时能够轴向移动来实现吸排油功能,因其在工作时有两个维度上的运动,故其命名为二维2D活塞泵。双自由度运动原理运用在泵的活塞设计上,形成了一种新型的配流方式。具有结构新颖紧凑、体积小、重量轻、传动简单、排量高、容积效率高的优点。然而二维(2D)活塞泵在高速化、运行稳定性和重载荷等方面仍有不足之处。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点,提供一种重载型力平衡式二维活塞单体泵。
本发明的重载型力平衡式二维活塞单体泵,包括沿着轴心线依次且同轴设置的前端盖、联轴器组件、泵组件、泵壳、后端盖。所述泵壳上方开有出油口,内部开有环形槽,出油口与环形槽沟通;前端盖固定在泵壳左端面,后端盖固定在泵壳右端面,后端盖端面中心开有吸油口。
泵组件包括泵芯组件、左导轨组件和右导轨组件;泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件。
所述泵芯缸体组件包括一对沿泵芯缸体第一直径设置的高压柱、一对沿泵芯缸体第二直径设置的低压柱,第一直径和第二直径相互垂直,且位于轴向线的不同位置处;高压柱径向上开有通孔,低压柱在靠近缸体中心处开有U型槽;所述高压柱与环形槽沟通;缸体内圈上开有一对出油孔和一对进油孔,出油孔和进油孔是周向交替均布的矩形孔;所述缸体外圈上开有一对用于安装高压柱的左安装孔和一对用于安装低压柱的右安装孔;所述出油孔与左安装孔连通,进油孔与右安装孔连通;所述出油孔和高压柱的通孔沟通,进油孔和低压柱的U型槽沟通;所述一对高压柱插入左安装孔,通过轴承分别连接第二锥滚轮,第二锥滚轮与左导轨组件配合运动;一对低压柱插入右安装孔,通过轴承分别连接第一锥滚轮,第一锥滚轮与右导轨组件配合运动。
所述活塞组件沿轴心线方向设于活塞缸体组件内圈中。所述活塞组件包括活塞、同心环、传动轴、左活塞环、右活塞环。同心环内圈开有一对高压孔和一对低压孔,高、低压孔是周向交替均布的矩形孔,与泵芯缸体内圈上的进油孔与出油孔宽度一致;所述低压孔与进油孔沟通,高压孔与出油孔沟通;同心环外圈与泵芯缸体内圈过盈配合。活塞壁面上周向交替均布有一对第一配流槽和一对第二配流槽,第一配流槽与第二配流槽是轴向方向相反的U型槽,宽度与高、低压孔的宽度一致。活塞外圈和同心环内圈为间隙配合,能相对同心环作周向、轴向运动。活塞轴向开有通孔,两端开有用于安装左、右导轨的矩形键。所述传动轴间隙配合于活塞的通孔处,能相对活塞轴向运动;传动轴两端开有用于安装左、右平衡导轨的矩形键。
活塞、左活塞环、同心环围合成左封闭容腔。以靠近活塞缸体的一侧为内侧,所述左活塞环内侧为圆环形结构套于活塞左侧台阶上;圆环形结构外圈与活塞最外圆平齐,与同心环内圈间隙配合,内圈与活塞左侧台阶间隙配合。活塞、右活塞环、同心环围合成右封闭容腔,各部件密封方式与左封闭容腔一样。右封闭容腔始终与第一配流槽沟通,左封闭容腔始终与第二配流槽沟通。
所述左导轨组件包括左导轨和左平衡导轨,右导轨组件包括右导轨和右平衡导轨;所述左导轨、右导轨安装在活塞两端,左导轨、右导轨等加等减速曲面分别与第二锥滚轮、第一锥滚轮配合运动,左、右导轨的等加等减速曲面上的最高点与最低点相对应;所述左平衡导轨、右平衡导轨安装在传动轴两端,左平衡导轨、右平衡导轨等加等减速曲面与第二锥滚轮、第一锥滚轮配合运动,左、右平衡导轨的等加等减速曲面上的最高点与最低点相对应。左平衡导轨、右平衡导轨分别套在左导轨、右导轨外侧并与左导轨、右导轨等加等减速曲面的形状相同且周向错开90度相角;左平衡导轨、右平衡导轨和传动轴组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨和活塞组成的转子的质量和;左、右轨道带动活塞等加等减速运动时,左、右平衡轨道带动传动轴作周向同向、轴向反向等加等减速运动,抵消转子轴向运动造成的惯性力。
所述联轴器组件的左端通过轴承和密封件与前端盖轴向固定,联轴器组件的右端以拨叉结构与泵芯组件中的左导轨组件连接,联轴器组件与泵芯组件的左导轨组件在保持同步转动的同时,实现自由的相对轴向运动。
所述轴向指的是活塞中心轴所在的方向;所述径向指的是活塞横截面的直径方向;所述周向指的是绕活塞中心轴旋转的方向。
油液从后端盖的吸油口处进入泵壳右侧容腔中,右侧容腔左端由泵芯缸体组件与泵壳通过密封圈密封,右端由后端盖与泵壳通过密封圈密封。油液经低压柱的U型槽进入同心环的低压孔。
当第二锥滚轮与左导轨曲面的最低点、左平衡导轨曲面的最高点接触时,第一锥滚轮与右导轨曲面的最高点、右平衡导轨曲面的最低点接触,活塞的两对配流槽与缸体上的高、低压孔处于沟通与未沟通的临界状态。当第二导轨曲面最低点向最高点运动时,左导轨带动活塞同向运动并向左运动,活塞又带动右导轨最高点向最低点运动;当左平衡导轨曲面最高点向最低点运动时,左平衡导轨带动传动轴和左活塞环同向转动并向右运动,传动轴带动右平衡导轨最低点向最高点运动,右平衡导轨带动右活塞环同向转动并向右运动。此时第一配流槽与低压孔沟通,由于活塞向左运动、右活塞环向右运动,右封闭容腔逐渐变大吸油。
当右导轨曲面最低点向最高点运动时,右导轨带动活塞同向运动并向右运动,活塞又带动左导轨最高点向最低点运动;当右平衡导轨曲面最高点向最低点运动时,右平衡导轨带动传动轴和右活塞环同向转动并向左运动,传动轴带动左平衡导轨最低点向最高点运动,左平衡导轨带动左活塞环同向转动并向左运动。此时第一配流槽与高压孔沟通,由于活塞向右运动、右活塞环向左运动,左封闭容腔逐渐变小排油。高压油通过出油孔流入高压柱通孔,经泵壳的环形槽汇流后从出油口流出。
此时封闭容腔完成一次吸排油,导轨与平衡导轨继续转动,活重复上述周期运动,进行连续吸排油。
进一步,所述前端盖通过螺栓固定连接在泵壳的左端面,后端盖通过螺栓固定连接在泵壳的右端面。
进一步,泵芯缸体组件通过螺纹连接固定在泵壳内部。
进一步,左活塞环与活塞之间装有左同心环,右活塞环与活塞之间装有右同心环;左同心环左侧以过盈配合的方式装有左挡圈,右同心环右侧以过盈配合的方式装有右挡圈。
进一步,左、右活塞环外侧U形结构上各设有一对径向安装孔,导轨组件中的左、右平衡导轨各设有一对径向安装孔。通过两个销钉穿入左活塞环外侧的U形结构与左平衡导轨上的径向安装孔,将左活塞环固定在左平衡轨道上;右活塞环与右平衡导轨的固定方式与左活塞环与左平衡导轨的固定方式一样。
本发明的有益效果主要体现在:
1、容腔容积的变化由活塞和活塞环配合完成,比传统单一活塞变化大一倍。在相同排量和行程的情况下,减小了横截面积,使导轨和锥滚轮所受力减小,易实现高负载。
2、固定锥滚轮的高、低压柱直径较大,所能承受负载增大,易实现高负载;
3、由于选用直径较大的高、低压柱作为锥滚轮的支柱,所以能选用直径较大的轴承,增加了锥滚轮的使用寿命。
4、较传统柱塞泵,采用左活塞环、右活塞环、活塞、平衡导轨相配合的平衡转子用以平衡活塞、导轨轴向往复运动产生的惯性力,减小机械运动时的振动。也使电机输出转速更平稳,减小流量脉动。
5、导轨、平衡导轨与锥滚轮在油液中润滑,减小了摩擦,增长了寿命。
附图说明
图1为本发明的装配示意图;
图2为本发明的泵壳结构示意图;
图3为本发明的后端盖示意图;
图4为本发明的泵组件示意图;
图5为本发明的泵芯组件示意图;
图6为本发明的泵芯缸体组件的爆照图;
图7a、7b、7c为本发明的活塞组件示意图,图7c对应7b上的A-A剖切线,为活塞剖视图。
图8a~图8d为本发明的活塞组件与泵芯缸体组件的剖面图;图8a为本发明的左封闭容腔示意图;图8b为本发明的右封闭容腔示意图;图8c为本发明的活塞组件与泵芯缸体组件的俯视图;图8d为本发明的活塞组件与泵芯缸体组件的主视图;
图9为本发明的左、右导轨组件的装配图;
图10a~10c为本发明的左平衡导轨三视图,图10a为本发明的左平衡导轨主视图,图10b为本发明的左平衡导轨左视图,图10c为本发明的左平衡导轨俯视图;
图11a~11b为本发明的左导轨示意图,图11a为本发明的左导轨主视图,图11b为本发明的左导轨左视图;
图12为本发明的左导轨组件安装槽示意图;
图13a~13c为本发明的右平衡导轨三视图,图13a为本发明的右平衡导轨主视图,图13b为本发明的右平衡导轨左视图,图13c为本发明的右平衡导轨俯视图;
图14a~14b为本发明的右导轨示意图,图14a为本发明的右导轨主视图,图14b为本发明的右导轨左视图;
图15为本发明的右导轨组件示意图;
图16a为本发明的联轴器组件示意图,图16b为本发明的联轴器组件的爆炸图。
图17为本发明的示意图;
图18a~18d为本发明转过0°~180°的流道剖视图,对应图17上A-A剖切线。其中图18a为本发明转到0°或180°的流道剖视图,图18b为本发明转到45°的流道剖视图,图18c为本发明转到90°的流道剖视图,图18d为本发明转到135°的流道剖视图。
具体实施方案
下面结合附图对本发明作进一步描述。
所述重载型力平衡式二维活塞单体泵,包括沿着轴心线依次且同轴地设置的前端盖1、联轴器组件2、泵组件3、泵壳4、后端盖5。所述前端盖1通过螺栓固定连接在泵壳4的左端面,后端盖5通过螺栓固定连接在泵壳4的右端面,后端盖5端面中心处上开有吸油口5A。所述联轴器组件2的左端通过轴承和密封件与前端盖1轴向固定,联轴器组件2的右端被泵组件3约束,由此联轴器组件2被轴向固定,可在泵壳4内周向旋转。
所述泵壳4内部开有一个环形槽4B。泵壳4的右侧容腔4C的左端由泵组件3和泵壳4通过密封件密封,泵壳4的右侧容腔4C的右端由泵壳4和后端盖5通过密封件密封。所述泵壳上方开有出油口4A与环形槽4B沟通。
所述泵组件3通过螺纹固定在泵壳4内部。所述泵组件3包括左导轨组件6、泵芯组件7、右导轨组件8。所述左导轨组件6和右导轨组件8对称地安装在泵芯组件7两端。
所述泵芯组件7包括泵芯缸体组件71和活塞组件72。
所述泵芯缸体组件71包括一对沿泵芯缸体714的第一直径设置的低压柱712和一对沿泵芯缸体714的第二直径设置的的高压柱711,第一直径和第二直径相互垂直,且位于轴心线的不同位置。所述低压柱712靠近轴心线的一端开有U形槽71A,高压柱711有贯通的内孔71F。所述低压柱712通过轴承连接第一锥滚轮713,高压柱711通过轴承连接第二锥滚轮715。泵芯缸体714包括同心设置的外圈71D和内圈71E,内圈71E上开有一对进油孔71G与一对出油孔71H,出油孔71H与进油孔71G是周向交替均布的矩形孔,所述进油孔71G与低压柱712的U形槽72A沟通,出油孔71H与高压柱711的内孔71F沟通;外圈上开有高压柱711的安装孔71B和低压柱712的安装孔71C,其中高压柱711的安装孔71B沟通环形槽4B;低压柱712的安装孔71C沟通内圈上的进油孔71G,高压柱的安装孔71B沟通内圈上的出油孔71H。所述左导轨组件6只与第二锥滚轮715接触,右导轨组件8只与第一锥滚轮713接触。
所述活塞组件72沿轴心线方向穿设在内圈71E中,包括传动轴721、左活塞环722,右活塞环729、左挡圈723、右挡圈727、左同心环724,右同心环726、同心环728和活塞725。所述同心环728上开有周向交替均布的2对矩形孔,分别为低压孔72C和高压孔72D,同心环728的外圆与泵芯缸体714的内圈71E过盈配合。所述活塞725两端有矩形花键,活塞725的壁面上周向交替均布有一对第一配流槽a、b和一对第二配流槽c、d,其中,第一配流槽a、b与第二配流槽c、d都是轴向开口相反的U形配流槽,第一配流槽a、b和第二配流槽c、d的宽度与同心环728的高、低压孔72D或72C的宽度一致。所述左同心环724和右同心环726分别间隙配合套在在活塞725两侧的一级台阶72B上。所述左挡圈723和右挡圈727分别过盈配合套在在活塞725两侧的二级台阶72A上,用以分别固定左同心环724和右同心环726。一级台阶72B位于活塞725和二级台阶72A之间。以靠近泵芯缸体的一侧为内侧,所述左活塞环722的外侧和右活塞环729外侧均为U形结构,内侧为环状结构,左活塞环722外侧的U形结构用销轴固定安装在左导轨组件6上,右活塞环729外侧的U形结构用销轴固定安装在右导轨组件8上。所述左活塞环722内侧的环状结构的内圆与左同心环724外圆间隙配合,右活塞环729内侧环状结构的内圆与右同心环726外圆间隙配合,左活塞环722和右活塞环729对称地安装在活塞725两侧。所述传动轴721外圆与活塞725的内圆间隙配合,传动轴721与活塞725轴向相对运动。所述传动轴721通过两端矩形键分别与左导轨组件6上的左平衡导轨61和右导轨组件8上的右平衡导轨82连接,活塞725通过两端的矩形键分别与左导轨组件6上的左导轨62和右导轨组件8上的右导轨81连接。传动轴721和活塞725在左导轨组件6和右导轨组件8约束下做方向相反的轴向往复运动,同时做方向相同的周向运动。
所述泵芯组件中的右活塞环729、右同心环726、活塞725和同心环728围合成右封闭腔B。所述同心环728内圆和右活塞环729内侧的外圆之间为间隙密封。所述同心环728内圆和活塞725的外圆之间为间隙密封。所述右活塞环729内侧的内圆与右同心环726的外圆之间为间隙密封。所述泵芯本体中的左活塞环722,左同心环724,活塞725和同心环728围合成左封闭腔A,各部件密封方式与右封闭腔B一致。所述右封闭腔B一直与活塞725的第一配流槽a,b沟通,所述左封闭腔A一直与活塞725的第二配流槽c,d沟通。所述同心环728的低压孔72C与泵芯缸体715的进油孔71G沟通,所述同心环728的高压孔72D与泵芯缸体715的出油孔71H沟通。活塞725在左导轨组件6和右导轨组件8约束下,在同心环728内同时做周向旋转和轴向往复运动,使活塞725与泵芯缸体714配流、进排油液。
所述重载型力平衡式二维活塞单体泵,油液从后端盖5的进油口5A进入到右侧容腔4C中。右侧容腔4C中油液流经低压柱712的U形槽71A到达泵芯缸体714的进油孔71G处。活塞725同时做周向旋转与轴向往复运动,当第一配流槽a,b与同心环728的低压孔72C沟通时,油液进入到右密封腔B。右密封腔B压缩时,内部的油液被加压成为高压油;此时第一配流槽a,b与同心环728上的高压孔72D沟通,高压油液进入高压柱711的内孔71F内。在泵组件3的高压柱711的内孔71F内的高压油液经过泵壳4的环形槽4B后从泵壳4上方出油口4A流出。左封闭腔A的吸排油方式与右封闭腔B相同,但是泵油曲线的相位相反。
所述左导轨组件6包括左导轨62和左平衡导轨61,右导轨组件8包括右导轨81和右平衡导轨82。所述左导轨组件6与右导轨组件8安装方向轴向相反。以靠近泵芯缸体组件71的一侧为内侧,右导轨81和右平衡导轨82以及左导轨62和左平衡导轨61的轨道面都朝内侧设置,第一锥滚轮713在右导轨81和右平衡导轨82上滚动,第二锥滚轮715在左导轨62和左平衡导轨61上滚动。
所述左导轨62为圆环形,内侧为符合等加速等减速曲线的工作面,外侧为U形,中心开有矩形键槽,左导轨62的工作曲面与相对应的第二锥滚轮715相配合转动。
所述左平衡导轨61为圆环形,左平衡导轨61的内侧为符合等加速等减速曲线的工作面,工作曲面与相对应的第二锥滚轮715相配合转动,左平衡导轨61的外侧开有2对交替分布的第一插槽6C和第二插槽6B,其中第一插槽6C用于安装左导轨62,第二插槽6B和开设在两侧的一对孔6A用于连接左活塞环722,左平衡导轨61的端面的中心开有矩形键槽。所述左导轨62装入左平衡导轨61的第一插槽6C后左平衡导轨61的外侧形成4个安装槽6D,泵组件3的左导轨组件6的安装槽6D是用来安装联轴器组件2。
所述右平衡导轨82为圆环形,右平衡导轨82的内侧为符合等加速等减速曲线的工作面,工作曲面与相对应的第一锥滚轮713相配合转动,右平衡导轨82的外侧开有2对交替分布的第一插槽8C和第二插槽8B,其中第一插槽8C用于安装右导轨81,第二插槽8B和开设在两侧的一对孔8A用于连接右活塞环729,右平衡导轨82的端面的中心开有矩形键槽。所述右导轨81装入右平衡导轨82的第一插槽8C后外侧与右平衡导轨82外侧平齐,不形成安装槽。
所述左导轨62和右导轨81通过矩形键分别固定在活塞725两端。所述左平衡导轨61通过销钉与左活塞环722固连,右平衡导轨82通过销钉与右活塞环729固连,同时左平衡导轨61与右平衡导轨82通过矩形键分别固定在传动轴721两端。左平衡导轨61与右平衡导轨82的等加等减速曲面相位一致,左导轨62与右导轨81的等加等减速曲面相位一致,左平衡导轨61的等加等减速曲面与左导轨62的等加等减速曲面相位周向错开90度。
所述左导轨62做周向运动,在第一锥滚轮713和第二锥滚轮715的约束下,左导轨62和右导轨81带动活塞725在同心环728内周向旋转的同时做轴向往复运动;与此同时,左平衡导轨61做周向旋转运动,在第一锥滚轮713和第二锥滚轮715的约束下,左平衡导轨61、右平衡导轨82、传动轴721、左活塞环722、右活塞环729做周向同步旋转的同时做轴向往复运动。左平衡导轨61、右平衡导轨82、传动轴721、左活塞环722、右活塞环729组成的平衡转子的轴向运动与左导轨62、右导轨81、活塞725组成的转子的轴向运动互为反相。即,轴向方向,左导轨62与右导轨81曲面等加速运动,左平衡导轨61与右平衡导轨82曲面等加速运动,两者轴向运动方向相反;左导轨62与右导轨81曲面等减速运动,左平衡导轨61与右平衡导轨82曲面等减速运动,两者轴向运动方向相反;左平衡导轨61、右平衡导轨82、传动轴721、左活塞环722、右活塞环729组成的平衡转子的质量和等于左导轨62、右导轨81、活塞725组成的转子的质量和,此规律轴向反向运动,抵消了两转子轴向往复运动产生的惯性力。
所述联轴器组件2包括联轴器21和4个平滚轮22。所述联轴器21侧面周向开有4个通孔2C,联轴器21左端面开有交替分布的2对通槽2A,2B,右端面被掏空。所述联轴器21与泵组件3的左导轨组件6采用如下拨叉结构相互连接:在联轴器21的4个通孔2C处放入销轴以固定4个平滚轮22,所述4个平滚轮22放入泵组件3的左导轨组件6的安装槽6D内。所述联轴器通槽2A,2B为泵组件3的左导轨组件6提供了避让空间。以便泵组件3的左导轨组件6在保持同步转动的同时,实现自由的相对轴向运动。
工作原理
油液从吸油口5A进入到右侧容腔4C中。右侧容腔4C中油液流经低压柱712的U形槽71A到达泵芯缸体714的进油孔71G处。活塞725做周向转动使得第一配流槽a,b与同心环728的低压孔72C沟通,油液进入到右密封腔B。当右密封腔B压缩时,内部的油液被加压成为高压油,此时第一配流槽a,b与同心环728上的高压孔72D沟通,高压油液进入高压柱711的内孔71F内。在泵芯组件7的高压柱711的内孔71F内的高压油液在泵壳4的环形槽4B汇聚后,从泵壳4上方出油口4A流出。左封闭腔A的吸油、排油与右封闭腔B一致。
运动规律如图18a~图18d所示。
初始时周向转动为0度,泵组件3中的左活塞环722,右活塞环729和活塞725运动到轴向行程的中位。此时,右封闭腔B与左封闭腔A所含的液压油体积相等;活塞725上的第一配流槽a,b与同心环728的低压孔72C、活塞725上的第二配流槽c,d与同心环728的高压孔72D相连通,且开口处于完全打开的状态,即连通面积最大。泵组件3中的左导轨组件6在联轴器组件2的作用下做顺时针转动。在右平衡导轨82作用下右活塞环729沿轴向行程向右移动,在左导轨62和右导轨81作用下活塞725沿轴向行程向左移动使右封闭腔B逐渐变大,液压油经U形槽71A流入,从同心环728的低压孔72C经第一配流槽a,b进入右封闭腔B。同时在左平衡导轨61作用下左活塞环722沿轴向行程向右移动,活塞725向左移动使左封闭腔A逐渐变小,高压油从左封闭腔A经第二配流槽c,d,同心环728的高压孔72D,内孔71F,环形槽4B,出油口4A流出。活塞725在进行轴向往复运动的同时,其在左导轨62和右导轨81的作用下,进行周向转动,其轴向位移符合等加速等减速曲线。随着活塞725沿轴向行程向左移动,其同时做周向方向转动。第一配流槽a,b与同心环728的低压孔72C、第二配流槽c,d与同心环728的高压孔72D的连通面积逐渐变小。泵组件3的活塞725在左导轨62和右导轨81的作用下继续沿轴向行程向左运动,左活塞环722和右活塞环729分别在左平衡导轨61和右平衡导轨82的作用下继续沿轴向行程向右运动。
当转过45度后,泵组件3的活塞725运动到轴向行程的最左端,左活塞环722和右活塞环729运行到轴向行程最右端,此时右封闭腔B体积达到最大,左封闭腔A体积达到最小,活塞725的第一配流槽a,b和同心环728的低压孔72C之间的连通面积,以及第二配流槽c,d和同心环728的高压孔72D之间的连通面积,完全关闭,左封闭腔A与右封闭腔B所含油液不与容腔4C和内孔71F内的油液相连通。泵组件3的活塞725在左导轨62和右导轨81的作用下开始沿轴向行程向右运动,左活塞环722和右活塞环729分别在左平衡导轨61和右平衡导轨82的作用下开始沿轴向行程向左运动。
当转过90度后,泵组件3的左活塞环722,右活塞环729和活塞725运动到轴向行程的中位,左封闭腔A与右封闭腔B体积相等,活塞725的第一配流槽a,b与同心环728的高压孔72D、第二配流槽c,d与同心环728的低压孔72C处于完全打开即连通面积最大的状态。液压油经U形槽71A流入,从同心环728的低压孔72C经第二配流槽c,d进入左封闭腔A。高压油从右封闭腔B经第一配流槽a,b,同心环728的高压孔72D,内孔71F,环形槽4B,出油口4A流出。泵芯组件3中的活塞725在左导轨62和右导轨81的作用下继续沿轴向行程向右运动,左活塞环722和右活塞环729分别在左平衡导轨61和右平衡导轨82的作用下继续沿轴向行程向左运动。
当转过135度后,泵部件3中的活塞725运动到轴向行程的最右端,左活塞环722和右活塞环729运动到轴向行程的最左端,左封闭腔A体积达到最大,容腔B体积达到最小,活塞725的第一配流槽a,b与同心环728的高压孔72D之间的连通面积,以及第二配流槽c,d与同心环728的低压孔72C之间的连通面积,完全关闭,左封闭腔A与右封闭腔B所含油液不与容腔4C和内孔71F内的油液相连通。泵芯组件3中的活塞725在左导轨62和右导轨81的作用下开始沿轴向行程向左运动,左活塞环722和右活塞环729分别在左平衡导轨61和右平衡导轨82的作用下开始沿轴向行程向右运动。
当转过180度后,所述重载型力平衡式二维活塞单体泵内的运动部件位置与运动趋势与图18a时刻相同,从下一刻开始即重复上述周期运动。
活塞725在每转动180度时,两个密封腔A和B各进行吸排油1次;活塞725在每转动360度完成往复运动两次时,两个密封腔A和B各进行吸排油各2次。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.重载型力平衡式二维活塞单体泵,其特征在于:包括沿着轴心线依次且同轴设置的前端盖、联轴器组件、泵组件、泵壳、后端盖;所述泵壳上方开有出油口,内部开有环形槽,出油口与环形槽沟通;前端盖固定在泵壳左端面,后端盖固定在泵壳右端面,后端盖端面中心开有吸油口;
泵组件包括泵芯组件、左导轨组件和右导轨组件;泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件;
所述泵芯缸体组件包括一对沿泵芯缸体第一直径设置的高压柱、一对沿泵芯缸体第二直径设置的低压柱,第一直径和第二直径相互垂直,且位于轴向线的不同位置处;高压柱径向上开有通孔,低压柱在靠近缸体中心处开有U型槽;所述高压柱与环形槽沟通;缸体内圈上开有一对出油孔和一对进油孔,出油孔和进油孔是周向交替均布的矩形孔;所述缸体外圈上开有一对用于安装高压柱的左安装孔和一对用于安装低压柱的右安装孔;所述出油孔与左安装孔连通,进油孔与右安装孔连通;所述出油孔和高压柱的通孔沟通,进油孔和低压柱的U型槽沟通;所述一对高压柱插入左安装孔,通过轴承分别连接第二锥滚轮,第二锥滚轮与左导轨组件配合运动;一对低压柱插入右安装孔,通过轴承分别连接第一锥滚轮,第一锥滚轮与右导轨组件配合运动;
所述活塞组件沿轴心线方向设于活塞缸体组件内圈中;所述活塞组件包括活塞、同心环、传动轴、左活塞环、右活塞环;同心环内圈开有一对高压孔和一对低压孔,高、低压孔是周向交替均布的矩形孔,与泵芯缸体内圈上的进油孔与出油孔宽度一致;所述低压孔与进油孔沟通,高压孔与出油孔沟通;同心环外圈与泵芯缸体内圈过盈配合;活塞壁面上周向交替均布有一对第一配流槽和一对第二配流槽,第一配流槽与第二配流槽是轴向方向相反的U型槽,宽度与高、低压孔的宽度一致;活塞外圈和同心环内圈为间隙配合,能相对同心环作周向、轴向运动;活塞轴向开有通孔,两端开有用于安装左、右导轨的矩形键;所述传动轴间隙配合于活塞的通孔处,能相对活塞轴向运动;传动轴两端开有用于安装左、右平衡导轨的矩形键;
活塞、左活塞环、同心环围合成左封闭容腔;以靠近活塞缸体的一侧为内侧,所述左活塞环内侧为圆环形结构套于活塞左侧台阶上;圆环形结构外圈与活塞最外圆平齐,与同心环内圈间隙配合,内圈与活塞左侧台阶间隙配合;活塞、右活塞环、同心环围合成右封闭容腔,各部件密封方式与左封闭容腔一样;右封闭容腔始终与第一配流槽沟通,左封闭容腔始终与第二配流槽沟通;
所述左导轨组件包括左导轨和左平衡导轨,右导轨组件包括右导轨和右平衡导轨;所述左导轨、右导轨安装在活塞两端,左导轨、右导轨等加等减速曲面分别与第二锥滚轮、第一锥滚轮配合运动,左、右导轨的等加等减速曲面上的最高点与最低点相对应;所述左平衡导轨、右平衡导轨安装在传动轴两端,左平衡导轨、右平衡导轨等加等减速曲面与第二锥滚轮、第一锥滚轮配合运动,左、右平衡导轨的等加等减速曲面上的最高点与最低点相对应;左平衡导轨、右平衡导轨分别套在左导轨、右导轨外侧并与左导轨、右导轨等加等减速曲面的形状相同且周向错开90度相角;左平衡导轨、右平衡导轨和传动轴组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨和活塞组成的转子的质量和;左、右轨道带动活塞等加等减速运动时,左、右平衡轨道带动传动轴作周向同向、轴向反向等加等减速运动,抵消转子轴向运动造成的惯性力;
所述联轴器组件的左端通过轴承和密封件与前端盖轴向固定,联轴器组件的右端以拨叉结构与泵芯组件中的左导轨组件连接,联轴器组件与泵芯组件的左导轨组件在保持同步转动的同时,相对轴向运动;
所述轴向指的是活塞中心轴所在的方向;所述径向指的是活塞横截面的直径方向;所述周向指的是绕活塞中心轴旋转的方向;
油液从后端盖的吸油口处进入泵壳右侧容腔中,右侧容腔左端由泵芯缸体组件与泵壳通过密封圈密封,右端由后端盖与泵壳通过密封圈密封;油液经低压柱的U型槽进入同心环的低压孔。
所述前端盖通过螺栓固定连接在泵壳的左端面,后端盖通过螺栓固定连接在泵壳的右端面。
2.如权利要求1所述的重载型力平衡式二维活塞单体泵,其特征在于:泵芯缸体组件通过螺纹连接固定在泵壳内部。
3.如权利要求1所述的重载型力平衡式二维活塞单体泵,其特征在于:左活塞环与活塞之间装有左同心环,右活塞环与活塞之间装有右同心环;左同心环左侧装有左挡圈,右同心环右侧装有右挡圈。
4.如权利要求1所述的重载型力平衡式二维活塞单体泵,其特征在于:左、右活塞环外侧U形结构上各设有一对径向安装孔,导轨组件中的左、右平衡导轨各设有一对径向安装孔;通过两个销钉穿入左活塞环外侧的U形结构与左平衡导轨上的径向安装孔,将左活塞环固定在左平衡轨道上;右活塞环与右平衡导轨的固定方式与左活塞环与左平衡导轨的固定方式相同。
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