CN114320807A - 一种应用于柱塞泵的斜盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于柱塞泵的斜盘，涉及柱塞泵技术领域，技术方案为：斜盘靠近柱塞的一端面为内凹球面结构；本发明中当柱塞将力传递至斜盘时，通过内凹球面结构的力分散能力，并通过对各个方向上的分力计算，可得到内凹球面结构使作用在斜盘上的侧向力变小，改变了斜盘的受力情况，进而降低柱塞发生倾斜现象时倾斜的角度，减弱了柱塞与缸体孔间的摩擦，提高了柱塞与缸体的使用寿命，并且有利于提高缸体的抗倾覆力矩能力，进而提高泵体的使用寿命，而且由于内凹球面结构的设置，柱塞的一端会通过滑靴伸入内凹球面结构内，相较于平面结构，减少了斜盘与柱塞安装后的整体轴向长度，提高了整体柱塞泵的结构紧凑性。

Description

一种应用于柱塞泵的斜盘

技术领域

本发明涉及柱塞泵技术领域，特别是涉及一种应用于柱塞泵的斜盘。

背景技术

柱塞泵是液压系统的动力元件，柱塞在缸体中做往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、排油，柱塞泵具有额定压力高，结构紧凑，效率高等优点，广泛应用于高压大流量场合，其工作原理为：当电动机带动轴旋转，泵缸与柱塞一同旋转，柱塞头通过滑靴与斜盘接触，斜盘不转，当缸旋转时，由于旋转斜盘倾斜表面的作用，柱塞将在泵缸中往复运动，柱塞往复运动的过程中，活塞缸容积经历增大和减小阶段，在增大阶段时，通过油盘吸入油液；在减小阶段时，通过油盘泵出油液，只要驱动轴继续转动，液体将继续被吸入和排出，改变斜盘角度，可以改变泵的流量。

但是传统轴向柱塞泵使用过程中，柱塞会发生倾斜，柱塞与缸体孔间磨损严重，且会在缸体上产生倾覆力矩，对泵的性能产生不良的影响，严重影响柱塞泵的寿命。

例如：申请号为“201710240375 .9”，名称为“轴向柱塞泵”的发明专利公开了一种具有斜盘的轴向柱塞泵，其斜盘靠近柱塞的一段面为平面结构，当柱塞在运动过程中，由于柱塞做圆周运动，且其施加在斜盘上的压力不断变化，导致平面斜盘受侧向力较大，进而可能导致柱塞发生倾斜，柱塞与缸体孔间磨损严重，且会在缸体上产生倾覆力矩，对泵的性能产生不良的影响。

申请号为“201810712982 .5”，名称为“一种轴向柱塞泵用的斜盘结构”的发明专利公开了一种轴向柱塞泵用的斜盘结构，斜盘的一端面为平面，另一端面是球面，斜盘的平面上由内往外依次固设有止推板和滑靴，止推板和滑靴靠近斜盘的边沿，滑靴与柱塞泵的柱塞的端头滑动连接，斜盘的平面上还固设有回程盘，回程盘的一端面与斜盘的平面固接，另一端面开设有与柱塞泵泵轴上的钢球滑动连接的凹槽，该凹槽位于斜盘的中心位置，斜盘的内部开设有偏空心，偏空心偏向柱塞所在的一侧，柱塞泵内固定设有一个固定块，固定块与斜盘的球面相对，固定块开设有与斜盘的球面滑动连接的内曲面，固定块直接与斜盘相贴即可，无需要再向外设置一个用于定位销轴位置的零件，进而减少了柱塞泵的内部结构，使柱塞泵的结构更为紧凑，但是其斜盘靠近柱塞的一面为平面结构，依旧存在受侧向力较大，可能导致柱塞发生倾斜，且会在缸体上产生倾覆力矩，对泵的性能产生不良影响的问题。

因此人们亟需一种受侧向力小、可靠性高、可提高泵体使用寿命的应用于柱塞泵的斜盘。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于柱塞泵的斜盘，以解决上述现有技术存在的问题，斜盘受侧向力小、可靠性高，进而可提高泵体使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种应用于柱塞泵的斜盘，所述斜盘靠近柱塞的一端面为内凹球面结构。

优选的，所述斜盘本体的受力平衡方程如下：

在X方向列力平衡方程为：

其中，F_1’、F_2’——所述斜盘左右两侧的柱塞泵壳体对所述斜盘的支反力；

F——滑靴柱塞组作用在斜盘上的合力；

b₁——F_1’与斜盘运动中心的夹角；

b₂——F_2’与斜盘运动中心的夹角；

a——所述斜盘倾角；

在X方向列力矩方程：

L₂——F_1’、F_2’的作用点距所述斜盘运动中心的距离；

在Y方向列力矩方程：

F_c——是作用于所述斜盘改变斜盘倾角的力，垂直于Z轴；

L₃——F_c与斜盘运动轴线的距离；

在Z方向列力平衡方程为：

在Z方向列力矩方程：

L₁——用于改变所述斜盘倾角的变量机构与斜盘运动中心的距离；

求解得支反力，夹角为：

。

优选的，所述内凹球面结构的表面上设置有自润滑耐磨涂层。

优选的，所述斜盘的材质为过共晶铝合金、铜合金或铸铁。

优选的，所述斜盘中部设置有用于设置主轴的通孔。

优选的，所述斜盘远离柱塞的一端面为外凸球面结构、平面结构或中部凸起的平面结构。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中将常规的斜盘靠近柱塞的一端面设置为内凹球面结构，当柱塞将力传递至斜盘时，通过内凹球面结构的力分散能力，并通过对各个方向上的分力计算，可得到内凹球面结构使作用在斜盘上的侧向力变小，改变了斜盘的受力情况，提高其可靠性，进而降低柱塞发生倾斜现象时倾斜的角度，减弱了柱塞与缸体孔间的摩擦，提高了柱塞与缸体的使用寿命，并且有利于提高缸体的抗倾覆力矩能力，进而提高泵体的使用寿命，而且由于内凹球面结构的设置，柱塞的一端会通过滑靴伸入内凹球面结构内，相较于平面结构，减少了斜盘与柱塞安装后的整体轴向长度，提高了整体柱塞泵的结构紧凑性。

2、本发明中在内凹球面结构的表面上设置有自润滑耐磨涂层，有利于延长斜盘的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中柱塞泵的结构示意图；

图2为本发明斜盘应用于柱塞泵内的结构示意图；

图3为现有技术中平面斜盘的受力分析图；

图4为本发明内凹球面结构的受力分析图；

图5为本发明公式中长度数值的指示图；

其中，1、斜盘；2、内凹球面结构；3、滑靴；4、柱塞；5、缸体；6、配流盘；7、回程盘；8、主轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种应用于柱塞泵的斜盘，以解决现有技术存在的问题，斜盘受侧向力小、可靠性高，进而可提高泵体使用寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1~5所示，提供一种应用于柱塞泵的斜盘，斜盘1的设置位置以及与其他零部件的连接关系与常规轴向柱塞泵的设置相同，本实施例中将斜盘1靠近柱塞4的一端面为内凹球面结构2，当柱塞4将力传递至斜盘1时，通过内凹球面结构2的力分散能力，并通过对各个方向上的分力计算，可得到内凹球面结构2使作用在斜盘1上的侧向力变小，改变了斜盘1的受力情况，提高其可靠性，进而降低柱塞4发生倾斜现象时倾斜的角度，减弱了柱塞4与缸体5孔间的摩擦，提高了柱塞4与缸体5的使用寿命，并且有利于提高缸体5的抗倾覆力矩能力，进而提高泵体的使用寿命，而且由于内凹球面结构2的设置，柱塞4的一端会通过滑靴3伸入内凹球面结构2内，相较于平面结构，减少了斜盘1与柱塞4安装后的整体轴向长度，提高了整体柱塞泵的结构紧凑性。

当本斜盘1在使用时，柱塞泵内的滑靴3靠近斜盘1的一端面设置为与内凹球面结构2相匹配的球面结构。

斜盘1本体的受力平衡方程如下：

在X方向列力平衡方程为：

其中，F_1’、F_2’——斜盘1左右两侧的柱塞泵壳体对斜盘1的支反力；

F——滑靴柱塞组作用在斜盘1上的合力；

b₁——F_1’与斜盘1运动中心的夹角；

b₂——F_2’与斜盘1运动中心的夹角；

A——斜盘1倾角；

在X方向列力矩方程：

L₂——F_1’、F_2’的作用点距斜盘1运动中心的距离；

在Y方向列力矩方程：

F_c——是作用于斜盘1改变斜盘1倾角的力，垂直于Z轴；

L₃——F_c与斜盘1运动轴线的距离；

在Z方向列力平衡方程为：

在Z方向列力矩方程：

L₁——用于改变斜盘1倾角的变量机构与斜盘1运动中心的距离；

求解得支反力，夹角为：

。

内凹球面结构2的表面上设置有自润滑耐磨涂层，进一步提高内凹球面结构2表面的抗摩擦能力，有利于延长斜盘1的使用寿命。

斜盘1的材质为过共晶铝合金、铜合金或铸铁等，可根据斜盘1的应用工况确定斜盘1的材质。

可根据柱塞泵主轴8的设置位置确定斜盘1是否开设通孔，当主轴8的设置需要穿过斜盘1时，斜盘1中部设置有用于设置主轴8的通孔。

斜盘1远离柱塞4的一端面为外凸球面结构、平面结构或中部凸起的平面结构等。

本实施例还提供一种使用本斜盘1的柱塞泵，包括壳体、斜盘1、滑靴3、回程盘7、柱塞4、缸体5、配流盘6以及主轴8，主轴8设置在外壳内，且主轴8上从左到右依次设置有斜盘1、滑靴3、柱塞4、缸体5以及配流盘6，柱塞4的球头设置在滑靴3内，柱塞4的柱塞体设置在缸体5内，滑靴3与回程盘7相连，该柱塞泵的整体设置与常规柱塞泵设置相同。

在使用过程中，主轴8做旋转运动，带动回程盘7运动，滑靴3在斜盘1的内凹球面结构2表面运动，由于斜盘1整体是倾斜的，长度固定的柱塞4在做绕轴线的圆周运动时，会在缸体5中做往复运动，完成吸排油，为液压系统提供动力。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述斜盘靠近柱塞的一端面为内凹球面结构。

2.根据权利要求1所述的应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述斜盘本体的受力平衡方程如下：

在X方向列力平衡方程为：

其中，F_1’、F_2’——所述斜盘左右两侧的柱塞泵壳体对所述斜盘的支反力；

F——滑靴柱塞组作用在斜盘上的合力；

b₁——F_1’与斜盘运动中心的夹角；

b₂——F_2’与斜盘运动中心的夹角；

A——所述斜盘倾角；

在X方向列力矩方程：

L₂——F_1’、F_2’的作用点距所述斜盘运动中心的距离；

在Y方向列力矩方程：

F_c——是作用于所述斜盘改变斜盘倾角的力，垂直于Z轴；

L₃——F_c与斜盘运动轴线的距离；

在Z方向列力平衡方程为：

在Z方向列力矩方程：

L₁——用于改变所述斜盘倾角的变量机构与斜盘运动中心的距离；

求解得支反力，夹角为：

。

3.根据权利要求1所述的应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述内凹球面结构的表面上设置有自润滑耐磨涂层。

4.根据权利要求3所述的应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述斜盘的材质为过共晶铝合金、铜合金或铸铁。

5.根据权利要求1所述的应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述斜盘中部设置有用于设置主轴的通孔。

6.根据权利要求1所述的应用于柱塞泵的斜盘，其特征在于，所述斜盘远离柱塞的一端面为外凸球面结构、平面结构或中部凸起的平面结构。

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