CN112177876B - 一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵 - Google Patents

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Abstract

一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，属于轴向柱塞泵技术领域。包括壳体、端盖、旋转组件；旋转组件包括旋转主轴、外锥式缸体和凹形球面配流盘；外锥式缸体靠近凹形球面配流盘一侧的端面为凸形球面，凹形球面配流盘与凸形球面外锥式缸体形成球面配流；外锥式缸体内圆周外锥式分布有若干个与旋转主轴轴线呈一定夹角θ的柱塞孔，凹形球面配流盘上分别设有吸、排油腰型槽；外锥式缸体连通凹形球面配流盘腰型槽的油道轴线与旋转主轴轴线呈大于等于θ的夹角
Figure DDA0002710932470000011
凹形球面配流盘腰型槽的内外径中心连线与旋转主轴形成夹角
Figure DDA0002710932470000014
夹角
Figure DDA0002710932470000013
大小与夹角
Figure DDA0002710932470000012
相等。提升了缸体的动态稳定性，减小原有流道拐口处的压力损失及空化现象。

Description

一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵
技术领域
本发明属于轴向柱塞泵技术领域，具体是涉及一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵。
背景技术
轴向柱塞泵作为液压系统中的核心元件，以结构紧凑、功重比大、变量方式多等优点，被广泛应用于工程机械、飞机船舶中。随着液压技术的不断发展，轴向柱塞泵朝着高速、高压及大排量的方向前进，但国产柱塞泵在此进程中常出现缸体倾覆、吸空等现象。目前，我国高性能轴向柱塞泵进口依赖度仍较高。
传统斜盘式柱塞泵中配流盘与缸体间采用平面配流的方式，形成线速度较大的摩擦副，在高速、高压及大排量等极限工况时配流面易磨损，限制了柱塞泵的适用性及使用寿命。
目前在高速、高压工况中使用较多的是缸体配流面内凹与配流盘配流面外凸的球面配流方式。中国专利CN104989636A公开一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体，该配流盘腰型槽内增加一流道拐口，使得配流盘端面两侧在平面侧的投影是错位的。该发明虽一定程度上提高了泵的容积效率，但其流道拐口弯曲处所带来的压力损失及空化可能性直接影响了轴向柱塞泵的吸、排油性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，通过外锥式凸面配流缸体与凹面配流盘的球面配流以及缸体、配流盘与端盖间流道结构的设计，保证缸体动态稳定性的同时增大轴向柱塞泵的吸、排油能力，使得其在转速更快、压力更高、排量更大的高端装备中的应用不再受限。
本发明包括壳体、端盖、旋转组件；所述壳体与端盖连接，旋转组件安装在壳体与端盖内部；
所述旋转组件包括旋转主轴、外锥式缸体和凹形球面配流盘；所述旋转主轴带动外锥式缸体绕其自身轴线旋转，外锥式缸体靠近凹形球面配流盘一侧的端面为凸形球面，凹形球面配流盘与凸形球面外锥式缸体形成球面配流；所述外锥式缸体内圆周外锥式分布有若干个与旋转主轴轴线呈一定夹角θ的柱塞孔，与柱塞孔相配适的若干个柱塞安装于柱塞孔内，所述凹形球面配流盘上分别设有吸、排油腰型槽；所述外锥式缸体连通凹形球面配流盘腰型槽的油道轴线与旋转主轴轴线呈大于等于θ的夹角
Figure BDA0002710932450000021
凹形球面配流盘腰型槽的内外径中心连线与旋转主轴形成夹角
Figure BDA0002710932450000022
夹角
Figure BDA0002710932450000023
大小与夹角
Figure BDA0002710932450000024
相等。
所述壳体与端盖连接可通过螺栓组件连接。
所述凹形球面配流盘外径Dv可大于外锥式缸体外径Dc。
所述外锥式缸体柱塞孔底部与连通凹形球面配流盘的腰型槽一侧加工倒圆角以减缓在吸油过程中柱塞腔底部区域的气蚀破坏。
对应柱塞泵不同应用场景，所述外锥式缸体的凸形球面半径R的大小可根据柱塞孔与旋转主轴轴线所呈夹角θ的增大而适当减小。
所述柱塞孔与旋转主轴轴线所呈夹角θ的范围可为1°～18°。
对应柱塞泵不同应用场景，所述凹形球面配流盘可作为单独构件使用，也可与端盖一体成型。
所述凹形球面配流盘采用耐磨材质，也可在其形成球面配流面增加耐磨金属涂层。
所述外锥式缸体形成球面配流面可增设耐磨金属涂层。
不同于传统轴向柱塞泵，本发明的有益效果是：
本发明公开的一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，外锥式凸面配流缸体与凹面配流盘的球面配流提升了缸体的动态稳定性；配流盘腰型槽与主轴轴线的夹角结构设计使其与缸体、端盖间的流道连通更为顺畅，减小了原有流道拐口处的压力损失及空化现象。应对高速、高压及大排量的使用工况，本发明的有益效果更明显。同时，本发明的结构设计充分考虑了我国目前柱塞泵元件的生产加工条件，具有大规模生产与使用的可行性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的整体三维结构剖面图；
图2为本发明较佳实施例的缸体三维结构剖面图；
图3为本发明较佳实施例的配流盘结构示意图；
图4为图3的B-B剖视图；
图5为本发明较佳实施例的缸体与配流盘装配示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
如图1所示，一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，由旋转组件、壳体2、端盖3组成。所述旋转组件包括旋转主轴1-1、前轴承1-2、后轴承1-3、斜盘1-4、滑靴1-5、回程盘1-6、柱塞1-7、外锥式缸体1-8、凹形球面配流盘1-9。
所述壳体2与端盖3通过螺栓组件连接，所述旋转组件安装在壳体2与端盖3内部。所述平衡式主轴1-1上从左至右依次贯穿前轴承1-2、斜盘1-4、回程盘1-6、外锥式缸体1-8、凹形球面配流盘1-9、后轴承1-3。所述外锥式缸体1-8内圆周外锥式分布有若干个柱塞孔，与柱塞孔相配适的若干个柱塞1-7安装于柱塞孔内；所述柱塞1-7左侧与滑靴1-5球面铰接，所述回程盘1-6将滑靴1-5紧压于斜盘1-4上；所述凹形球面配流盘1-9与端盖3固定连接，凹形球面配流盘1-9的左侧凹形端面与外锥式缸体1-8形成球面配流。
如图2所示，所述外锥式缸体1-8内柱塞孔轴线、柱塞孔与凹形球面配流盘1-9连通油道的轴线与旋转主轴1-1轴线所形成的夹角分别为θ、
Figure BDA0002710932450000031
且夹角
Figure BDA0002710932450000032
大于等于夹角θ；所述外锥式缸体1-8右侧凸形球面半径为R，外径为Dc。
如图3和4所示，所述凹形球面配流盘1-9腰型槽中心轴线与旋转主轴1-1形成的夹角为
Figure BDA0002710932450000033
所述凹形球面配流盘1-9的外圆直径为Dv。凹形球面配流盘分为吸油区、排油区，吸油区内设有1个吸油槽，排油区内设有3个排油槽，所述吸、排油腰型槽的内外径中心连线与旋转主轴形成夹角
Figure BDA0002710932450000034
夹角
Figure BDA0002710932450000035
大小与夹角
Figure BDA0002710932450000036
相等。
如图5所示，所述凹形球面配流盘1-9外径Dv大于所述外锥式缸体1-8外径，所述凹形球面配流盘1-9给外锥式缸体1-8提供朝向轴心的支撑力，提高缸体的自位性。
结合图1～5，所述外锥式缸体1-8柱塞腔头朝向轴心，腔尾朝向吸油口、排油口，所述凹形球面配流盘1-9腰型槽中心轴线与旋转主轴1-1形成的夹角
Figure BDA0002710932450000037
等于柱塞孔与旋转主轴1-1轴线所形成的夹角
Figure BDA0002710932450000038
以减少柱塞腔与吸油口、排油口连接油道拐口阻力，提高吸、排油流畅性。
优选地，所述外锥式缸体1-8柱塞腔尾靠近与所述凹形球面配流盘1-9连通油道处做倒圆角处理以减缓在此区域出现的局部气蚀破坏。
优选地，所述凹形球面配流盘采用耐磨材质，也可在其形成球面配流面增加耐磨金属涂层。
优选地，所述外锥式缸体形成球面配流面增加耐磨金属涂层。
工作时，所述旋转主轴1-1带动外锥式缸体1-8绕其自身轴线旋转时，所述柱塞1-7沿外锥式缸体的柱塞孔轴线作往复运动，实现吸、排油功能。
综上所述，本发明公开了一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，由壳体、端盖、旋转组件组成。所述旋转组件包含一端面为凸形球面的缸体，一与凸形球面缸体形成球面配流的凹形球面配流盘；所述缸体内圆周外锥式分布有若干个与旋转主轴轴线呈一定夹角θ的柱塞孔，所述缸体连通配流盘腰型槽的油道与旋转主轴呈大于等于θ的夹角
Figure BDA0002710932450000041
所述配流盘内分别设有吸、排油腰型槽，所述腰型槽内外径中心连线与旋转主轴形成与
Figure BDA0002710932450000042
相等的夹角
Figure BDA0002710932450000043
相较于传统及缸体内锥式柱塞泵，本发明所提出的一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，不仅在工作时保证了缸体与配流盘间的自位性，其缸体、配流盘及端盖间外锥式油道夹角的设计大大提高了柱塞泵的吸、排油能力，从而提升柱塞泵的吸空转速及抗空化能力。
本发明所提出的一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，不同于传统及缸体内锥式柱塞泵——外锥式缸体与凹形球面配流盘、端盖间油道夹角设计减少了不必要的油道拐口以减小吸、排油阻力从而提升吸、排油的流畅性、减小局部气蚀破坏程度，使得轴向柱塞泵更加适应高速、高压及大排量工况，提高了其工作性能及使用寿命。不仅在工作时保证了缸体与配流盘间的自位性，其缸体、配流盘及端盖间外锥式油道夹角的设计大大提高了柱塞泵的吸、排油能力，从而提升柱塞泵的吸空转速及抗空化能力。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于包括壳体、端盖、旋转组件；所述壳体与端盖连接，旋转组件安装在壳体与端盖内部；
所述旋转组件包括旋转主轴、外锥式缸体和凹形球面配流盘；所述旋转主轴带动外锥式缸体绕其自身轴线旋转，外锥式缸体靠近凹形球面配流盘一侧的端面为凸形球面，凹形球面配流盘与凸形球面外锥式缸体形成球面配流；所述外锥式缸体内圆周外锥式分布有若干个与旋转主轴轴线呈一定夹角θ的柱塞孔，与柱塞孔相配适的若干个柱塞安装于柱塞孔内，所述凹形球面配流盘上分别设有吸、排油腰型槽；所述外锥式缸体连通凹形球面配流盘腰型槽的油道轴线与旋转主轴轴线呈大于等于θ的夹角
Figure FDA0003086607320000011
凹形球面配流盘腰型槽的内外径中心连线与旋转主轴形成夹角
Figure FDA0003086607320000012
夹角
Figure FDA0003086607320000013
大小与夹角
Figure FDA0003086607320000014
相等；
所述凹形球面配流盘外径Dv大于外锥式缸体外径Dc；
所述外锥式缸体的凸形球面半径R的大小根据柱塞孔与旋转主轴轴线所呈夹角θ的增大而减小；
所述柱塞孔与旋转主轴轴线所呈夹角θ的范围为1°～18°。
2.如权利要求1所述一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于所述壳体与端盖连接通过螺栓组件连接。
3.如权利要求1所述一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于所述外锥式缸体柱塞孔底部与连通凹形球面配流盘的腰型槽一侧加工倒圆角以减缓在吸油过程中柱塞腔底部区域的气蚀破坏。
4.如权利要求1所述一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于所述凹形球面配流盘作为单独构件，或与端盖一体成型。
5.如权利要求1所述一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于所述凹形球面配流盘采用耐磨材质，或在其形成球面配流面增设耐磨金属涂层。
6.如权利要求1所述一种缸体外锥式强吸油抗空化轴向柱塞泵，其特征在于所述外锥式缸体形成球面配流面增设耐磨金属涂层。
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