CN111946576B - 直线双向对置柱塞泵或马达 - Google Patents

直线双向对置柱塞泵或马达 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直线双向对置柱塞泵或马达，包括在转子带动下于泵体内作往复运动的柱塞，泵体左、右两端安装有端盖，端盖上开设有气液进出口，泵体包括定缸和安装于定缸左、右端的柱塞缸，定缸缸孔内圆周均布开设有半圆形滑槽，定缸内圆周均布开设有直通孔，各柱塞缸内端圆周均布开设有柱塞腔；柱塞包括滑动配合于各半圆形滑槽中的半圆形推杆，各半圆形推杆的底部开设有多个半圆形球孔，各半圆形推杆的左、右两端分别为滑动配合于柱塞腔内的圆柱体；与定缸缸孔配合的转子上轴向开设有多条半圆形斜环槽，各条半圆形斜环槽与各半圆形推杆上对应的半圆形球孔之间配合有滚珠，转子通过轴承安装于左、右端盖上，转子一端通出端盖作为输入端或输出端。

Description

直线双向对置柱塞泵或马达
技术领域
本发明涉及气、液压系统元器件，具体为一种直线双向对置柱塞泵或马达。
背景技术
柱塞泵(马达)是气、液压系统的一个重要元器件，它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸入气液和压出气液，输入压力能侧向膨胀推动柱塞往复运动，在其工作时，机械能经柱塞泵(液压马达)直接转化为输送气、液的压力能，气、液压力能流经柱塞泵或(液压马达)可转换为机械能输出。柱塞泵(液压马达)具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。
柱塞的往复运动是通过运动转换机构的转换而获得的。在传统的往复式柱塞泵中，所采用的运动转换机构为斜盘、滑靴、转动缸体结构和曲柄连杆机构。斜盘、滑靴、转动缸体结构存在单向推力轴向受力不平衡，而曲柄连杆机构中由于连杆的存在，在其工作时需要往复摆动，使得该往复式柱塞泵机体庞大且笨重，并且连杆的摆动产生的高阶往复惯性力无法完全平衡，使得采用曲柄连杆机构的往复式柱塞泵存在振动大，噪音大等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种结构紧凑、体积小、运行稳定、受力平衡的直线双向对置柱塞泵或液压马达。
能够解决上述技术问题的直线双向对置柱塞泵或液压马达，其技术方案包括安装于泵体左、右两端的端盖和设于泵体内的柱塞以及安装于左、右端盖和泵体内的转子，所述端盖上开设有气液进出口，所不同的是：
1、所述泵体包括定缸和安装于定缸左、右端的柱塞缸，所述定缸的缸孔上圆周均布开设有轴向的半圆形滑槽，各柱塞缸的内端上圆周均布开设有柱塞腔，各柱塞腔均径向连通柱塞缸的缸孔并于缸孔上形成同一径向平面上圆周均布的出入孔。
2、所述柱塞包括滑动配合于各半圆形滑槽内的半圆形推杆，各推杆的杆体底部为与定缸缸孔弧度一致的弧形，各杆体底部上开设有至少一个半圆形球孔，各半圆形推杆的左、右端分别为滑动配合于对应柱塞腔内的柱塞头。
3、与定缸缸孔配合的转子上开设有至少一条半圆形斜环槽，所述半圆形斜环槽与各半圆形推杆上对应的半圆形球孔之间配合有滚珠，与各柱塞缸的缸孔以及与各端盖的盖孔配合的转子上开设的凹槽内设有Z型隔环，所述Z型隔环将凹槽分割为180°错位的内侧导流槽Ⅱ和外侧导流槽Ⅰ，转子每旋转一周，各柱塞腔通过对应的出入孔分别接通导流槽Ⅰ和导流槽Ⅱ各一次。
4、各端盖的气液进出口径向连通对应的导流槽Ⅰ，左侧的导流槽Ⅰ通过对应开设于左端盖、左柱塞缸、定缸、右柱塞缸内的流道Ⅰ连通右侧的导流槽Ⅱ，右侧的导流槽Ⅰ通过对应开设于右端盖、右柱塞缸、定缸、左柱塞缸内的流道Ⅱ连通左侧的导流槽Ⅱ。
5、所述转子的一端伸出对应的端盖而作为柱塞泵的输入端或马达的输出端。
进一步的优化方案中，各滑槽及推杆的截面为半圆形状，左、右柱塞头均为与半圆形推杆同轴且同径的圆柱体，或为与半圆形推杆同轴且不同径的圆柱体，各圆柱体与半圆形推杆为一体化结构或为分体结构。
进一步的优化方案中，两条以上半圆形斜环槽于转子上平行间隔开设，各半圆形推杆的底部开设有对应的两个以上半圆形球孔。
所述流道Ⅰ、流道Ⅱ的一种结构为：
所述流道Ⅰ包括连通左端盖内端面和盖孔的弯形通道Ⅰ、贯通于左柱塞缸的直通道、贯通于定缸的直通孔Ⅰ和连通右柱塞缸内端面和缸孔的弯形通道Ⅱ；所述流道Ⅱ包括连通右端盖内端面和盖孔的弯形通道Ⅰ，贯通于右柱塞缸的直通道、贯通于定缸的直通孔Ⅱ和连通左柱塞缸内端面与缸孔的弯形通道Ⅱ。
本发明的有益效果：
1、本发明直线双向对置柱塞泵或液压马达的结构中，转子的圆周运动可转化为柱塞的直线往复运动，柱塞的直线往复运动可转化为转子的圆周运动。
2、本发明结构中，多个活塞圆周阵列(均布)设置，可实现活塞双向做功且轴向受力平衡对称，从而可以达到结构紧凑、体积小、运行稳定的功效。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的轴测爆炸图。
图2为图1实施方式零部件装配图的剖视图一。
图3为图1实施方式零部件装配图的剖视图二，显示流道Ⅰ和流道Ⅱ的走向。
图4为图1实施方式中定缸的主视图。
图5为图1实施方式中转子的主视图。
图6为图5的俯视图。
图7(a)为图1实施方式中柱塞的剖视图。
图7(b)为图7(a)中的C-C剖视图。
图8为图1实施方式中左端柱塞缸的主视图。
图9(a)为图8中的A-A剖视图。
图9(b)为图8中的B-B剖视图。
图10(a)为图1实施方式中左泵盖的轴测图。
图10(b)为左泵盖的内部结构示意图。
图11(a)为图1实施方式中右泵盖的轴测图。
图11(b)为右泵盖的内部结构示意图。
图号标识：1、泵盖；1-1、气液进出口；2、柱塞缸；2-1、柱塞腔；2-2、出入孔；3、定缸；3-1、滑槽；4、推杆；4-1、半圆形球孔；4-2、杆体底部；5、转子；5-1、半圆形斜环槽；5-2、导流槽Ⅰ；5-3、导流槽Ⅱ；5-4、Z型隔环；6、滚珠；7、轴承；8、压力油封；9、密封圈；10、长螺杆；11、流道Ⅰ；12、流道Ⅱ；13、弯形通道Ⅰ；14、直通道；15、直通孔Ⅰ；16、弯形通道Ⅱ；17、直通孔Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明直线双向对置柱塞泵，包括泵体、端盖1和柱塞以及转子5，所述泵体包括定缸3和同轴设于定缸3左、右端的柱塞缸2，左、右端盖1分别于左、右柱塞缸2的外侧同轴设置，左侧端盖1、左侧柱塞缸2通过圆周均布的长螺杆10安装于定缸3的左端面上，右侧端盖1、右侧柱塞缸2通过圆周均布的长螺杆10安装于定缸3的右端面上，柱塞缸2与定缸3的安装面之间、端盖1与柱塞缸2的安装面之间均设有密封圈9，左、右端盖1的前端面上均开设有气液进出口1-1，各气液进出口1-1径向连通对应端盖1的盖孔，所述转子5装配于泵体内并通过轴承7安装于左、右端盖1盖孔内的外侧，左端盖1的前半圆盖体内开设有均布的4条弯形通道Ⅰ13连通盖体内端面与盖孔，右端盖1的后半圆盖体内开设有均布的4条弯形通道Ⅰ13连通盖体内端面与盖孔，如图1、图2、图3、图10(a)、图10(b)、图11(a)、图11(b)所示。
所述定缸3的缸孔内壁上圆周均布开设有多条(8条)轴向的滑槽3-1(半圆凹形)，各滑槽3-1内滑动配合有半圆形的推杆4(杆体底部4-2的弧面平齐于缸孔内壁即与缸孔弧度一致)，所述推杆4的左、右两端长出滑槽3-1且为与推杆4同轴且同径的圆柱体(作为柱塞的左、右两端柱塞头，可为整体结构或分体结构)，与各滑槽3-1错位于定缸3的缸体上开设有多条(8条)轴向的直通孔，分别为处于缸体前、后半圆区域上的4条直通孔Ⅰ15和4条直通孔Ⅱ17，4条直通孔Ⅰ15分别对位左端盖1上的4条弯形通道Ⅰ13，4条直通孔Ⅱ17分别对位右端盖1上的4条弯形通道Ⅰ13，如图1、图2、图4、图7(a)、图7(b)、图10(a)、图10(b)、图11(a)、图11(b)所示。
各柱塞缸2的内端面上同轴开设有圆周均布的多个盲孔型柱塞腔2-1，各柱塞腔2-1通过缸体内开设的径向孔道连通柱塞缸2的缸孔并于缸孔上形成同一径向位置上圆周均均布的出入孔2-2(可为任意形状)，各推杆4的左、右端柱塞头分别配合于左、右柱塞缸2上对应的柱塞腔2-1内；左端柱塞缸2的后半圆缸体上间隔于柱塞腔2-1开设有4条连通缸体内端面与缸孔的弯形通道Ⅱ16(分别对位定缸3上的4条直通孔Ⅱ17)，左端柱塞缸2的前半圆缸体上间隔于柱塞腔2-1开设有4条贯通的轴向直通道14(分别对位于左端盖1上的4条弯形通道Ⅰ13与定缸3上的4条直通孔Ⅰ15)；右端柱塞缸2的后半圆缸体上间隔于柱塞腔2-1开设有4条贯通的轴向直通道14(分别对位于右端盖1上的4条弯形通道Ⅰ13与定缸3上的4条直通孔Ⅱ17)，右端柱塞缸2的前半圆缸体上间隔于柱塞腔2-1开设有连通缸体内端面与缸孔的弯形通道Ⅱ16(分别对位定缸3上的4条直通孔Ⅰ15)，如图1、图2、图8、图9(a)、图9(b)所示。
所述转子5包括阶梯式的轴体，与定缸3的缸孔及各推杆4的杆体底部4-2配合的轴体(最大直径处)上轴向等距间隔开设有三条平行的半圆形斜环槽5-1(与轴线成一个夹角N°)，各推杆4的杆体底部4-2居中开设有轴向等距间隔的3个半圆形球孔4-1，3个半圆形球孔4-1的等距间隔距离相同于3条半圆形斜环槽5-1的等距间隔距离，各推杆4上的3个半圆形球孔4-1与转子5上对位的3条半圆形斜环槽5-1之间均嵌合有滚珠6；与左、右柱塞缸2的缸孔配合的转子5的轴体(第二大直径处)上开设有凹槽，各凹槽内设有在直径方向上的Z型隔环5-4(起到换向阀的作用)而将凹槽分隔为180°错位的导油槽Ⅰ5-2(外侧)和导流槽Ⅱ5-3(内侧)，各出入孔2-2所在的径向位置对位于Z型隔环5-4上的中部(D点位置)，转子5每转动一周，各柱塞腔2-1通过对应的出入孔2-2分别连通导油槽Ⅰ5-2和导流槽Ⅱ5-3各一次；与左、右端盖1的盖孔配合的转子5为最小直径轴体，该轴体的外侧为安装轴承7的轴承位，内侧则与对应的导油槽Ⅰ5-2连通，转子5左端轴承位的轴体向左通出左端盖1而成为柱塞泵的输入端或马达的输出端，转子5的通出端轴体与端盖1的盖孔之间设有压力油封8，如图1、图2、图3、图5、图6所示。
上述结构中，左端盖1内的4条弯形通道Ⅰ13、左柱塞缸2内的4条直通道14、定缸3缸体内的4条直通孔Ⅰ15、右柱塞缸2内的4条弯形通道Ⅱ16串联连通而组成连通左外侧导流槽Ⅰ5-2与右内侧导流槽Ⅱ5-3的4条并联流道11；右端盖1内的4条弯形通道Ⅰ13、右柱塞缸2内的4条直通道14、定缸3缸体内的4条直通孔Ⅱ17、左柱塞缸2内的4条弯形通道Ⅱ16串联连通而组成连通右外侧导流槽Ⅰ5-2与左内侧导流槽Ⅱ5-3的4条并联流道12，如图3、图5所示。
上述结构中，输入型柱塞泵与输出型马达的技术参数取决于转子5上的半圆形斜环槽5-1与转子5轴心线的角度N°。
本发明作为柱塞泵使用，其运行方式为：
动力机构带动转子5顺时针旋转即动能从转子5输入，转子5每旋转一周(转子5上的三条半圆形斜环槽5-1跟随旋转一周)，通过各滚珠6的约束，三条半圆形斜环槽5-1带动8根推杆4依次作左、右方向的直线往复运动一次，各推杆4的左、右柱塞头分别于左、右柱塞腔2-1内往复运动一次(即吸入气液和压缩气液各一次)，从而实现于右端盖1的气液进出口1-1吸入气体或液体并于左端盖1的气液进出口1-1压出气体或液体。
本发明作为马达使用，其运行方式为：
当气体或液体压力能从右端盖1的气液进出口1-1输入而从左端盖1的气液进出口1-1输出时，各推杆4的左、右柱塞头在左、右柱塞腔2-1内被往返推动一次，左、右柱塞头带动8根推杆4依次作左、右方向的直线往复运动一次，8根推杆4通过各自对应滚珠6的约束而带动转子5作顺时针旋转一周的动力输出。

Claims (4)

1.直线双向对置柱塞泵或马达，包括安装于泵体左、右两端的端盖(1)和设于泵体内的柱塞以及安装于左、右端盖(1)和泵体内的转子(5)，所述端盖(1)上开设有气液进出口(1-1)，其特征在于：
所述泵体包括定缸(3)和安装于定缸(3)左、右端的柱塞缸(2)，所述定缸(3)的缸孔上圆周均布开设有轴向的滑槽(3-1)，各柱塞缸(2)的内端上圆周均布开设有柱塞腔(2-1)，各柱塞腔(2-1)均径向连通柱塞缸(2)的缸孔并于缸孔上形成同一径向平面上圆周均布的出入孔(2-2)；
所述柱塞包括滑动配合于各滑槽(3-1)内的推杆(4)，各推杆(4)的杆体底部(4-2)为与定缸(3)缸孔弧度一致的弧形，各杆体底部(4-2)上开设有至少一个半圆形球孔(4-1)，各推杆(4)的左、右端分别为滑动配合于对应柱塞腔(2-1)内的柱塞头；
与定缸(3)缸孔配合的转子(5)上开设有至少一条半圆形斜环槽(5-1)，所述半圆形斜环槽(5-1)与各推杆(4)上对应的半圆形球孔(4-1)之间配合有滚珠(6)，与各柱塞缸(2)的缸孔以及与各端盖(1)的盖孔配合的转子(5)上开设的凹槽内设有Z型隔环(5-4)而将凹槽分割为180°错位的内侧导流槽Ⅱ(5-3)和外侧导流槽Ⅰ(5-2)，转子(5)每旋转一周，各柱塞腔(2-1)通过对应的出入孔(2-2)分别接通导流槽Ⅰ(5-2)和导流槽Ⅱ(5-3)各一次；
各端盖(1)的气液进出口(1-1)径向连通对应的导流槽Ⅰ(5-2)，左侧的导流槽Ⅰ(5-2)通过对应开设于左端盖(1)、左柱塞缸(2)、定缸(3)、右柱塞缸(2)内的流道Ⅰ(11)连通右侧的导流槽Ⅱ(5-3)，右侧导流槽Ⅰ(5-2)通过对应开设于右端盖(1)、右柱塞缸(2)、定缸(3)、左柱塞缸(2)内的流道Ⅱ(12)连通左侧的导流槽Ⅱ(5-3)；
所述转子(5)的一端伸出对应的端盖(1)而作为柱塞泵的输入端或马达的输出端。
2.根据权利要求1所述的直线双向对置柱塞泵或马达，其特征在于：各滑槽(3-1)及推杆(4)的截面为半圆形状，左、右柱塞头均为与半圆形推杆(4)同轴且同径的圆柱体，或为与半圆形推杆(4)同轴且不同径的圆柱体，各圆柱体与半圆形推杆(4)为一体化结构或为分体结构。
3.根据权利要求1所述的直线双向对置柱塞泵或马达，其特征在于：两条以上半圆形斜环槽(5-1)于转子(5)上平行间隔开设，各推杆(4)的底部开设有对应的两个以上半圆形球孔(4-1)。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的直线双向对置柱塞泵或马达，其特征在于：所述流道Ⅰ(11)包括连通左端盖(1)内端面和盖孔的弯形通道Ⅰ(13)、贯通于左柱塞缸(2)的直通道(14)、贯通于定缸(3)的直通孔Ⅰ(15)和连通右柱塞缸(2)内端面和缸孔的弯形通道Ⅱ(16)；所述流道Ⅱ(12)包括连通右端盖(1)内端面和盖孔的弯形通道Ⅰ(13)，贯通于右柱塞缸(2)的直通道(14)、贯通于定缸(3)的直通孔Ⅱ(17)和连通左柱塞缸(2)内端面与缸孔的弯形通道Ⅱ(16)。
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