CN112594148A - 一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,包括斜盘(2)、回程盘(8)、旋转支撑(10)、回程盘支撑(11),所述回程盘支撑(11)穿过所述斜盘(2)的内孔,与所述斜盘(2)之间通过所述旋转支撑(10)连接,两者可相对转动,所述回程盘支撑(11)与所述回程盘(8)连接。本发明降低了柱塞泵产品开发成本,提高了柱塞泵的动态性能和容积效率。
Description
技术领域
本发明属于液压元件柱塞泵技术领域,具体涉及一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵。
背景技术
液压元件柱塞泵是高压液压系统中的重要能量转化元件,它依靠柱塞在缸体中的往复运动,使密闭容腔中液压油的容积发生变化,实现液压回路中液压油的吸入\压出,将电动机提供的机械能转化为液压能。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点,广泛应用于航空航天、工程机械等行业中。我国柱塞泵行业发展起步较晚,与国外技术水平差距较大,在高端市场,主要依赖进口,每年产品缺口数量可达3万台,一直是制约我国工业液压技术发展的“卡脖子”关键技术。
柱塞泵主要由配流盘、斜盘、缸体、柱塞、滑靴、球头、回程盘、主轴等关键部件组成,通过斜盘使柱塞在缸体内往复运动,工作时部件之间相对运动极多,若设计参数不当极易引起故障,其中斜盘-回程盘处的结构设计为主要矛盾点。斜盘-回程盘处部件结构复杂:斜盘通过法兰或销孔固定在泵壳体上,回程盘与泵转子进行连接,并将7~9只滑靴压在斜盘上,使滑靴在斜盘上贴合运动。通常斜盘与泵转子有两种连接方法,第一种为:使用弹簧将回程盘压在斜盘上,弹簧另一侧将缸体压在回程盘上,缸体和回程盘之间通过球头保证回程盘与缸体的相对运动正确,此种设计方法可以实现回程盘-滑靴-斜盘之间零间隙,减小泵的泄露,提高泵容积效率,但设计方法复杂,结构部件较多,由于有弹簧参与传动,尺寸链控制困难,且回程盘无法使用轴承进行径向定位,弹簧模量、球头精度和表面粗糙度、滑靴与回程盘公差设计等均需要大量理论计算,而复杂的结构带来的流固耦合问题加大了计算难度,通常需要多轮产品样机进行迭代试验,对新产品开发造成极大困难。在实际使用时,由于回程盘没有径向固定,回程盘的转动通过滑靴带动,极易发生滑靴偏磨、回程盘松脱等问题,尤其在高速时很容易引起柱塞泵故障。第二种结构形式为:使用卡槽限制回程盘的轴向运动,将滑靴压紧在斜盘上。此种设计方法较为简单,但是间隙量难以控制,容易发生滑靴内泄漏,降低柱塞泵容积效率,转子部分径向尺寸较大,转动惯量大,影响泵的动态性能。除此之外,在换向时卡槽间隙会影响泵的换向性能,并产生很大的噪音,长时间高压工作甚至会使回程盘发生损坏,产生金属碎屑,随即将引起柱塞卡死失效、回程盘断裂等严重问题。
发明内容
本发明需解决的技术问题是提供一种设计方法简单、性能可靠的柱塞泵。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵,采取技术方案如下:
包括主壳体、斜盘、缸体支撑架、缸体、后盖、中心弹簧、柱塞、回程盘、滑靴、旋转支撑、回程盘支撑、主轴。在所述主壳体的内部固定连接所述斜盘;所述回程盘将滑靴压在斜盘上;柱塞与滑靴进行连接,并插入缸体的内孔中,被回程盘压紧在斜盘上;主轴通过轴承固定在主壳体上,并穿过回程盘支撑的内孔,顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧上,同时,主轴与缸体之间通过花键传递转动,中心弹簧将缸体压向后盖。所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔,与所述斜盘之间通过所述旋转支撑连接,两者可相对转动,所述回程盘支撑与所述回程盘连接。
进一步地,所述旋转支撑为轴承滚子,所述斜盘内孔作为轴承定子外圈,所述回程盘支撑的外壁作为旋转支撑的轴承转子内圈。
进一步地,所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔,通过螺纹与所述回程盘连接。
本发明通过回程盘-斜盘一体化设计,精简了柱塞泵回程盘-斜盘处的结构,简化了回程盘-斜盘的设计方法,降低了柱塞泵产品开发成本;使用回程盘支撑作为旋转支撑的转子内圈,斜盘作为定子外圈,极大减小了转子的径向尺寸,提高了柱塞泵的动态性能;在不使用弹簧的情况下,通过回程盘-斜盘一体化设计消除了轴向间隙,提高了容积效率,在不同工作压力和转速下均可以保证性能稳定。
附图说明
图1为本发明回程盘-斜盘一体化设计结构示意图;
其中,1、主壳体2、斜盘3、缸体支撑架4、缸体5、后盖6、中心弹簧7、柱塞8、回程盘9、滑靴10、旋转支撑11、回程盘支撑12、旋转密封13、主轴14、前盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在本发明的一个实施例中,所述回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵包括主壳体1、斜盘2、缸体支撑架3、缸体4、后盖5、中心弹簧6、柱塞7、回程盘8、滑靴9、旋转支撑10、回程盘支撑11、旋转密封12、主轴13、前盖14,在所述主壳体1的内部固定连接所述斜盘2,所述回程盘支撑11穿过所述斜盘2的内孔,与所述斜盘2之间通过所述旋转支撑10连接,两者可相对转动。
缸体4与缸体支撑架3连接,继而通过轴承与主壳体相连,柱塞7与滑靴9进行连接,并插入缸体4的内孔中,被回程盘8压紧在斜盘2上。主轴13通过轴承固定在主壳体1上,并穿过回程盘支撑11的内孔,顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧6上,同时,主轴13与缸体4之间通过花键传递转动,中心弹簧6将缸体4压向后盖5,保证缸体4与后盖5之间的密封性,缸体4与后盖5之间压紧力通过弹簧预紧力调节。
所述的主轴13通过花键与外部输入旋转部件相连,当主轴13转动时,将带动缸体4进行旋转,缸体4中的柱塞7也将随着缸体一并旋转,由于柱塞7被回程盘8压紧在斜盘2上,柱塞7在旋转的同时进行轴向往复运动,从而实现柱塞7与缸体4形成的柱塞腔体容积变化,实现抽油、压油。
主轴13通过旋转密封12与深沟球轴承进行径向支撑,通过前端盖14的定位直口进行轴向定位,旋转密封12可选取国内外成熟厂商旋转密封,最小密封压力应大于0.5MPa。主轴13表面粗糙度应根据旋转密封12产品手册内要求进行加工。
在本发明的一个实施例中,所述旋转支撑10为轴承滚子,使用斜盘2作为外圈定子,回程盘支撑11作为内圈转子。所述回程盘支撑11为圆锥状结构,其锥体外壁作为旋转支撑10的内圈,其锥体部分穿过所述斜盘2的内孔,并通过螺纹与所述回程盘8连接。所述斜盘2与所述回程盘支撑11上加工工艺槽孔以保证螺纹拧紧。
所述回程盘8将滑靴9压在斜盘2上,通过旋转回程盘8与回程盘支撑11之间的螺纹调整滑靴9与斜盘2之间压紧力与间隙,压紧力与间隙应视实际工况而定,若外负载对于动态性能考察较为严格,需柱塞泵正反换向较为迅速,应提高压紧力。若外负载对静态负载要求较高,应减小压紧力,使大负载下旋转支撑11与斜盘2仍保有一定间隙。
所述回程盘支撑11上预留力矩测量工装接口,以便测量旋转支撑11旋转力矩。
在本发明的一个实施例中,所述旋转支撑10滚子类型可以为滚珠、滚柱,可以为单列、双列,滚子表面粗糙度应达到Ra0.4,材料应选取耐磨材料。
优选地,选用GCr15为滚子材料,通过固溶时效处理加强表面硬度,使表面硬度达到HRC58-62。
在本发明的一个实施例中,所述旋转支撑10滚子与内外圈应留有一定间隙量,轴向间隙应小于15um,径向间隙保持在0.15~0.3mm之间,此间隙下油膜支撑力与旋转侧向力可保持平衡,减小轴承磨损。
在本发明的一个实施例中,所述斜盘2内孔作为轴承外圈表面涂覆四氟乙烯防磨涂层,回程盘支撑的外壁作为轴承内圈,涂覆四氟乙烯防磨涂层,并作表面渗碳、渗氮处理,以加强材料硬度。
在本发明的一个实施例中,所述斜盘2内孔侧壁设置直径小于1mm的过油孔,过油孔将斜盘轴承侧与滑靴滑动侧连通,当柱塞泵壳体压力较大时,油液可以通过此过油孔对轴承产生润滑作用。
Claims (9)
1.一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,包括主壳体(1)、斜盘(2)、缸体支撑架(3)、缸体(4)、后盖(5)、中心弹簧(6)、柱塞(7)、回程盘(8)、滑靴(9)、旋转支撑(10)、回程盘支撑(11)、主轴(13),在所述主壳体(1)的内部固定连接所述斜盘(2);所述回程盘(8)将滑靴(9)压在斜盘(2)上;柱塞(7)与滑靴(9)进行连接,并插入缸体(4)的内孔中,被回程盘(8)压紧在斜盘(2)上;主轴(13)通过轴承固定在主壳体(1)上,并穿过回程盘支撑(11)的内孔,顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧(6)上,同时,主轴(13)与缸体(4)之间通过花键传递转动,中心弹簧(6)将缸体(4)压向后盖(5),其特征在于,
所述回程盘支撑(11)穿过所述斜盘(2)的内孔,与所述斜盘(2)之间通过所述旋转支撑(10)连接,两者可相对转动,所述回程盘支撑(11)与所述回程盘(8)连接。
2.如权利要求1所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述旋转支撑(10)为轴承滚子,所述斜盘(2)内孔作为轴承定子外圈,所述回程盘支撑(11)的外壁作为旋转支撑(10)的轴承转子内圈。
3.如权利要求2所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述斜盘(2)内孔表面涂覆四氟乙烯防磨涂层,所述回程盘支撑(11)的外壁表面涂覆四氟乙烯防磨涂层,并作表面渗碳、渗氮处理,以加强材料硬度。
4.如权利要求2所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,内孔侧壁设置直径小于1mm的过油孔,所述过油孔将斜盘轴承侧与滑靴滑动侧连通。
5.如权利要求2所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述回程盘支撑(11)穿过所述斜盘(2)的内孔,通过螺纹与所述回程盘(8)连接。
6.如权利要求5所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述旋转支撑(10)滚子与内外圈留有一定间隙量,轴向间隙小于15um,径向间隙保持在0.15~0.3mm之间。
7.如权利要求6所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述旋转支撑(10)滚子类型为滚珠或滚柱,为单列、双列,滚子表面粗糙度达到Ra0.4,材料选取耐磨材料。
8.如权利要求7所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,选用GCr15为滚子材料,通过固溶时效处理使表面硬度达到HRC58-62。
9.如权利要求5所述的一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,其特征在于,所述回程盘支撑(11)上预留力矩测量工装接口。
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CN114001005A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-01 | 河南科技大学 | 一种液压柱塞泵 |
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