CN114382672B - 液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构及具有该结构的柱塞泵 - Google Patents

液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构及具有该结构的柱塞泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及柱塞泵结构设计领域，具体涉及一种液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构及具有该结构的柱塞泵。解决高低压切换区域时，滑靴与斜盘之间的间隙增大，油液泄露增加，影响油膜厚度，从而影响斜盘与滑靴之间的静压支撑的问题。斜盘滑靴压紧结构包括泵腔壳体、泵盖、半圆轴承、斜盘及滑靴；通过开设油路并且在斜盘高压侧与半圆轴承配合出设计配合间隙，将柱塞泵出口高压介质引入到斜盘高压侧，增大斜盘与滑靴的压紧力，减轻了因冲击造成的斜盘与滑靴摩擦副间隙增大，影响油膜厚度的现象，保证斜盘与滑靴之间的静压支撑，提高泵的可靠性和使用寿命。

Description

液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构及具有该结构的柱塞泵
技术领域
本发明涉及柱塞泵结构设计领域，具体涉及一种液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构及具有该结构的柱塞泵。
背景技术
随着现代化工程机械的发展，对液压柱塞泵的使用转速和压力提出了更高的要求。随着转速和压力的不断提升，柱塞泵的零部件越来越容易加剧磨损以及出现低转速、低压力状态下未曾出现的冲击变形，尤其对三大摩擦副之一的斜盘与滑靴影响最大。
柱塞泵斜盘与滑靴之间是静压支撑，具体结构见图1。半圆轴承02止靠在壳体01的半圆轨道上，斜盘03止靠在半圆轴承02上，滑靴04止靠在斜盘03上。在柱塞泵工作时，斜盘03与滑靴04之间形成一层油膜，该层油膜即起到支撑作用，同时也起到润滑作用，防止滑靴04与斜盘03形成的摩擦副在工作时急剧磨损。
柱塞泵工作时，滑靴04在斜盘03工作面上做周期性的旋转，当滑靴04旋转到高低压切换位置时，滑靴04对斜盘03工作面的压力会有个急剧的突变，从而对斜盘03工作面造成冲击，转速越高冲击频率越高，负载压力越大，冲击压力越大，随着长时间的冲击，斜盘03工作面上承受冲击的部位会出现变形，造成滑靴04与斜盘03之间的间隙增大，导致油液泄露增加，改变油膜厚度,从而影响斜盘与滑靴之间的静压支撑和润滑，降低柱塞泵的可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提出一种液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，解决高低压切换区域时，滑靴对斜盘工作面的压力急剧的突变，对斜盘工作面造成冲击，造成滑靴与斜盘之间的间隙增大，油液泄露增加，影响油膜厚度，从而影响斜盘与滑靴之间的静压支撑的问题，以提高柱塞泵的可靠性和寿命。
本发明的技术方案是提供一种液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，包括泵腔壳体、泵盖、半圆轴承、斜盘及滑靴；泵腔壳体与泵盖组合安装，内部形成半圆轴承、斜盘及滑靴的安装空间；半圆轴承、斜盘及滑靴位于上述安装空间内；
其特殊之处在于：
泵腔壳体与半圆轴承的配合部位设置有半圆轨道；半圆轴承的外表面止靠在半圆轨道上，且不能够沿半圆轨道滑动；
斜盘包括斜盘主体部分与两个半圆柱状结构，两个半圆柱状结构分别固定在斜盘主体部分的左右两侧，且半圆形端面与斜盘主体部分固定安装；定义右侧半圆柱状结构的圆弧形外表面为斜盘的高压承受面；上述高压承受面止靠在半圆轴承的内表面，且部分区域与半圆轴承的内表面紧密贴合，另一部分区域与半圆轴承的内表面之间有配合间隙；
滑靴止靠在斜盘的工作面；
在泵腔壳体和泵盖上开设连通柱塞泵出口与上述配合间隙的油路，在柱塞泵工作过程中，通过油路能够将柱塞泵出口的高压介质引入到上述配合间隙中，增大斜盘与滑靴的压紧力。
进一步地，上述配合间隙为开设在斜盘的高压承受面上的凹槽。
进一步地，上述凹槽为与高压承受面相适配的圆弧形凹槽。
进一步地，圆弧形凹槽、高压介质压力与斜盘、滑靴之间的压紧力满足以下函数关系：
F压紧＝2×d×Rsin(α/2)×P高压
式中：F压紧为斜盘、滑靴之间的压紧力，d为圆弧形凹槽的宽度，α为圆弧形凹槽的圆心角，R为斜盘高压承受面与半圆轴承配合面的半径，P高压为高压介质压力。
进一步地，上述半圆轨道和半圆轴承上开设通孔，油路的一端与柱塞泵的出口相连通，另一端与上述通孔相连通。
进一步地，为了保证在柱塞泵的整个工作过程中，通孔和圆弧形凹槽始终相连通，上述圆弧形凹槽在滑靴上的投影与上述通孔在滑靴上的投影相重合，且圆弧形凹槽在滑靴上的投影面积大于通孔在滑靴上的投影面积。
进一步地，圆弧形凹槽的圆心角а大于三倍斜盘最大摆动角度，圆弧形凹槽在x方向的尺寸大于通孔的直径，定义半圆柱状结构的轴向为x方向。
进一步地，上述油路的通径小于等于上述通孔的直径。
进一步地，为了便于在泵盖和泵腔壳体形成油路，上述油路由多个直线型分油路首尾相通而成。
本发明还提供一种具有上述液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构的柱塞泵。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过开设油路并且在斜盘高压侧与半圆轴承配合出设计配合间隙，将柱塞泵出口高压介质引入到斜盘高压侧，增大斜盘与滑靴的压紧力，减轻了因冲击造成的斜盘与滑靴摩擦副间隙增大，影响油膜厚度的现象，保证斜盘与滑靴之间的静压支撑，提高泵的可靠性和使用寿命。
2、本发明通过调整斜盘高压侧与半圆轴承之间配合间隙的形状、尺寸及位置，确保该间隙对柱塞泵的正常工作不会造成影响，同时因高压介质产生的压紧力不会影响斜盘与滑靴的相互配合。
3、本发明通过优化开设在斜盘高压承受面上凹槽的形状、尺寸及开设在半圆轴承上的通孔尺寸与位置，确保在柱塞泵工作过程中，通孔始终与凹槽相连通，使得油路中高压介质完全进入凹槽内。凹槽内高压介质持续给斜盘施加压力，随着柱塞泵负载工况的变化，高压介质的压力也随之变化，斜盘与滑靴间的间隙会随高压介质的压力变化而自动调整。
4、本发明巧妙的利用柱塞泵自身输出的高压介质给斜盘施压，不引入其他外部介质，结构简单，易于实施。
附图说明
图1为现有技术中柱塞泵的滑靴与斜盘压紧结构示意图。
图中附图标记为：01-壳体，02-半圆轴承，03-斜盘，04-滑靴。
图2为本发明实施例中柱塞泵的滑靴与斜盘压紧结构示意图。
图3为本发明实施例中斜盘结构示意图，其中b图为a图沿A-A的剖视图。
图4为本发明实施例中半圆轴承结构示意图。
图中附图标记为：1-泵腔壳体，2-通孔，3-半圆轴承，4-圆弧形凹槽，5-斜盘，51-半圆柱状结构，52-斜盘主体部分，6-滑靴，7-油路，8-密封圈，9-泵盖。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“左、右、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接：同样可以是机械连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
从图2可以看出，本实施例液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，主要由泵腔壳体1、泵盖9、半圆轴承3、斜盘5及滑靴6组成。
泵盖9装配在柱塞泵的出口位置处，与泵腔壳体1安装后，泵腔壳体1内部形成斜盘5、滑靴6等部件的安装空间。泵腔壳体1与半圆轴承3配合的部位有与半圆轴承3外表面相适配的半圆轨道，半圆轴承3的外表面止靠在泵腔壳体1的半圆轨道上，且不能够沿半圆轨道滑动。结合图3，可以看出，斜盘5由斜盘主体部分52及固定在斜盘主体部分52两侧的半圆柱状结构51构成，半圆柱状结构51的半圆形端面与斜盘主体部分52固定连接。从图3中a所示的方位描述，可以将位于斜盘主体部分52左侧的半圆柱状结构51的圆弧形外表面定义为低压承受面，将位于右侧的半圆柱状结构51的圆弧形外表面定义为高压承受面。低压承受面与高压承受面均止靠在半圆轴承3的内表面上。本实施例中，低压承受面与半圆轴承3的内表面紧密压紧配合(滑动配合)，而高压承受面的一部分区域与半圆轴承3的内表面紧密压紧配合，另一部分区域与半圆轴承3的内表面之间具有配合间隙。结合图2与图3，可以看出，本实施例在斜盘5的高压承受面表面开设与其表面相适配的圆弧形凹槽，以形成相应的配合间隙。在其他实施例中，在条件允许的情况下，也可以在半圆轴承3内表面上与高压承受面相配合的部分开设圆弧形凹槽，以形成二者之间的配合间隙。还可以是其他形状的凹槽，凹槽的开设不影响滑靴的正常工作即可。滑靴6止靠在斜盘5的工作面上。
本实施例在泵盖9与泵腔壳体1上开设油路7，油路7的一端接通柱塞泵的出口，另一端接通斜盘5的高压承受面与半圆轴承3内表面的配合间隙。在柱塞泵工作过程中，通过油路7可以将柱塞泵出口的高压介质引入到高压承受面与半圆轴承3内表面的配合间隙中，在高压介质的作用下，使得斜盘5的工作面与滑靴6的压紧力增大，减轻因冲击造成的斜盘与滑靴摩擦副间隙增大，影响油膜厚度的现象。
圆弧形凹槽、高压介质压力与斜盘、滑靴之间的压紧力满足以下函数关系：
F压紧＝2×d×Rsin(α/2)×P高压
式中：F压紧为斜盘、滑靴之间的压紧力，d为圆弧形凹槽的宽度，α为圆弧形凹槽的圆心角，R为斜盘高压承受面与半圆轴承配合面的半径，P高压为高压介质压力。
以下以圆弧形凹槽4位于高压承受面表面为例进行详细介绍：
从图2可以看出，本实施例在半圆轨道及半圆轴承3上开有通孔2，斜盘5的高压承受面表面开设与其表面相适配的圆弧形凹槽4，通孔2与圆弧形凹槽4的位置及尺寸需要保证，在柱塞泵的整个工作过程中，通孔2和圆弧形凹槽4始终是相连通的。从图中也可以看出，本实施例圆弧形凹槽4和通孔2在滑靴6上的投影是重合的，且圆弧形凹槽4的投影面积需大于通孔2的投影面积。更为具体的，如图3及图4，通孔2处于半圆轴承3的中心位置；定义半圆柱状结构51的轴向为x方向，圆弧形凹槽4沿x方向的尺寸d大于通孔2的直径，圆弧形凹槽4的圆心角а大于三倍斜盘最大摆动角度，保证在斜盘摆动全角度范围内凹槽4均与通孔2相连通，槽深无限定。图2中，油路7右端接通柱塞泵出口，经过泵盖9和泵腔壳体1后，左端连通半圆轴承3上的通孔2，油路7的通径不大于通孔2直径。为了便于在泵盖9和泵腔壳体1形成油路7，油路7的各个部分均为直线型，直线型油路的另一优势是能够保证柱塞泵出口的高压介质可以顺利引入到圆弧形凹槽4内，且对高压介质的压力影响较小。当然在其他实施例中也可以设计为其他形状，如曲线形、折线形等。为了防止泵盖9和泵腔壳体1连接部位处油路7漏油，可以在泵腔壳体1和泵盖9上油路7位置处安装密封圈8，实现端面密封。
具体到某一型号的柱塞泵，在柱塞泵的工作过程中，斜盘的最大摆动角度为18°。油路7的通径为3mm，半圆轴承3上的通孔2处于半圆轴承的中心位置，直径为3mm；高压承受面表面开设的圆弧形凹槽4在x方向的尺寸为5mm，圆心角α为80°，在斜盘摆动全角度范围保证与通孔2相连通。

Claims (10)

1.一种液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，包括泵腔壳体(1)、泵盖(9)、半圆轴承(3)、斜盘(5)及滑靴(6)；泵腔壳体(1)与泵盖(9)组合安装，内部形成半圆轴承(3)、斜盘(5)及滑靴(6)的安装空间；半圆轴承(3)、斜盘(5)及滑靴(6)位于所述安装空间内；
其特征在于：
泵腔壳体(1)与半圆轴承(3)的配合部位设置有半圆轨道；半圆轴承(3)的外表面止靠在半圆轨道上；
斜盘(5)包括斜盘主体部分(52)与两个半圆柱状结构(51)，两个半圆柱状结构(51)分别固定在斜盘主体部分(52)的左右两侧，且半圆形端面与斜盘主体部分(52)固定安装；定义右侧半圆柱状结构(51)的圆弧形外表面为斜盘(5)的高压承受面；所述高压承受面止靠在半圆轴承(3)的内表面，且部分区域与半圆轴承(3)的内表面紧密贴合，另一部分区域与半圆轴承(3)的内表面之间有配合间隙；
滑靴(6)止靠在斜盘(5)的工作面；
在泵腔壳体(1)和泵盖(9)上开设连通柱塞泵出口与上述配合间隙的油路(7)，在柱塞泵工作过程中，通过油路(7)能够将柱塞泵出口的高压介质引入到所述配合间隙中，增大斜盘与滑靴的压紧力。
2.根据权利要求1所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述配合间隙为开设在斜盘(5)的高压承受面上的凹槽。
3.根据权利要求2所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述凹槽为与高压承受面相适配的圆弧形凹槽。
4.根据权利要求3所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于，圆弧形凹槽、高压介质压力与斜盘、滑靴之间的压紧力满足以下函数关系：
F压紧＝2×d×Rsin(α/2)×P高压
式中：F压紧为斜盘、滑靴之间的压紧力，d为圆弧形凹槽的宽度，α为圆弧形凹槽的圆心角，R为斜盘高压承受面与半圆轴承配合面的半径，P高压为高压介质压力。
5.根据权利要求4所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述半圆轨道和半圆轴承(3)上开设通孔(2)，油路(7)的一端与柱塞泵的出口相连通，另一端与所述通孔相连通。
6.根据权利要求5所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述圆弧形凹槽在滑靴(6)上的投影与所述通孔在滑靴(6)上的投影相重合，且圆弧形凹槽在滑靴(6)上的投影面积大于通孔在滑靴(6)上的投影面积。
7.根据权利要求6所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：圆弧形凹槽(4)的圆心角а大于三倍斜盘最大摆动角度，圆弧形凹槽(4)在x方向的尺寸大于通孔(2)的直径，定义半圆柱状结构(51)的轴向为x方向。
8.根据权利要求7所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述油路(7)的通径小于等于所述通孔(2)的直径。
9.根据权利要求8所述的液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构，其特征在于：所述油路(7)由多个直线型分油路首尾相通而成。
10.一种具有权利要求1-9任一所述液压柱塞泵中斜盘滑靴压紧结构的柱塞泵。
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