CN203223374U

CN203223374U - 一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体

Info

Publication number: CN203223374U
Application number: CN 201320229762
Authority: CN
Inventors: 王兆强; 杨艳霞; 杨剑波; 徐强; 王兆志
Original assignee: 王兆强
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2023-04-27

Abstract

本实用新型公开了一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体，柱体的前端连接有球头，柱体的内部中空形成内腔，内腔与柱体的后端连通；球头内设有阻尼孔，该阻尼孔贯通球头后与内腔连通；柱体外表面设有若干环形槽，且槽截面为正弦波形。本实用新型提供的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，在柱塞体表面加工出合适的正弦波形，当柱塞体在缸体孔内做高速往复运动时，可以增加环形缝隙油膜的支承能力。在摩擦系数一定的情况下，柱塞体对缸体的压力降低，从而摩擦力降低，从而可以减小能量损失，提高轴向柱塞泵的效率。

Description

一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体

技术领域

本实用新型涉及一种柱塞体，具体涉及一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体。

背景技术

轴向柱塞泵，是一种应用于液压行业的流体输送及执行元件，由于具有体积小、重量轻、功率密度大等优点，被广泛使用于机床锻压、冶金、工程、矿山、船舶等机械及其他液压传动系统。

通常而言，轴向柱塞泵的结构如图1所示，包括端盖1、壳体2、斜盘3、轴承4、骨架油封5、柱塞体6、滑靴7、卡盘8、主轴9、缸体10和配流盘11，其工作原理为：当高压油从A/B口流入时，低压油从B/A口流出来，首先压力油经配流盘11，进入缸体10、柱塞体6，且推动柱塞体6沿缸体10作往复直线运动，而柱塞体6产生侧向压力，作用于缸体10的内孔，从而缸体10产生转矩，带动其它零件运转。

然而，轴向柱塞泵的相对运动副较多，如柱塞体与缸体之间形成的摩擦副、柱塞孔/柱塞形成的摩擦副、斜盘/滑靴形成的摩擦副、以及配油盘/缸体端面形成的摩擦副，因此该种泵存在摩擦消耗大和运动副磨损泄漏的缺点。

近年来，随着世界能源的短缺，节能越来越得到人们的重视。轴向柱塞泵的摩擦副是引起能量损失的关键环节，尤其是柱塞体与缸体之间形成的摩擦副是关键摩擦副；因此，研究如何降低各摩擦副的摩擦系数，或产生摩擦力的压力，是关键因素。

目前市场上的轴向柱塞泵，其零部件的材料及结构已经稳定，所以摩擦副的摩擦系数也基本确定，很难降低。CN 101949384A的中国发明专利申请（申请号为201010283170.7，申请日为2010.09.16）公开了一种轴向柱塞体，包括主轴、配油盘、缸体、柱塞、斜盘和滑靴，主轴穿过配油盘、缸体和斜盘，柱塞装于缸体的柱塞孔中，柱塞的球头端装有与斜盘接触的滑靴，滑靴的前端设有与柱塞的球头配合的球形凹面。该技术方案的不足之处在于：①柱塞表面摩擦系数大；②柱塞表面易磨损；③长期使用，由于磨损易产生泄漏。

实用新型内容

本实用新型提供了一种轴向柱塞泵用柱塞体，基于动压支承原理设计，拟从减小柱塞体与缸体之间的摩擦力入手，解决了现有的轴向柱塞泵摩擦系数大导致能量损耗大、易磨损导致使用寿命短、工作效率低的技术缺陷。

本实用新型所采用的技术方案具体如下：

一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体，柱体的前端连接有球头，柱体的内部中空形成内腔，内腔与柱体的后端连通；球头内设有阻尼孔，该阻尼孔贯通球头后与内腔连通；柱体外表面设有若干环形槽，且槽截面为正弦波形。

在优选的技术方案中，柱体和球头之间通过连接轴固定连接。

在优选的技术方案中，球头截面积为以球心为圆心、球半径为圆半径的圆面积的五分之四；当然本实用新型中，球头的截面积并不局限于前述的五分之四，只要满足该截面积的大小超过以球心为圆心、球半径为圆半径的圆面积的二分之一即可，即球头的体积大于半球体的体积。

在优选的技术方案中，阻尼孔位于球头的轴心位置；阻尼孔可以形成压降，使处于尾部的滑靴，其底部产生静压效应。

在优选的技术方案中，柱体和球头，材料采用合金结构钢；以增强柱体和球头刚性，提高抗变形能力，优选的材料为38CrMoAl。

在优选的技术方案中，柱体外表面覆盖有氮化层；以提高柱体外表面的耐磨性，延长本实用新型中装置的使用寿命。

在优选的技术方案中，柱体和球头，硬度达800～900HV；优选的硬度为880HV。

在优选的技术方案中，环形槽有1～8个；优选为5个环形槽。

在优选的技术方案中，环形槽等距离分布于柱体外表面上，且相邻两个环形槽之间的距离为2～6mm；优选的距离为3mm。

在优选的技术方案中，距离球头最近的环形槽，其轴向位置与最短留缸长度边界线之间的距离，为5～8mm；优选7mm，使得本实用新型装置安装于轴向柱塞泵及后，在缸体孔内做高速往复运动时，可以增加环形缝隙油膜的支承能力，以减少泄漏。

本实用新型提供的轴向柱塞泵用柱塞体，基于动压支承原理设计。所谓动压支承，是指依靠两个摩擦表面间产生一定的相对速度，将液体带入两摩擦表面的间隙中形成承压油膜的，产生支承负载的液体压力把两摩擦面分开，而实现液体摩擦。

本实用新型提供的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，在柱塞体表面加工出合适的正弦波形，当柱塞体在缸体孔内做高速往复运动时，可以增加环形缝隙油膜的支承能力。在摩擦系数一定的情况下，柱塞体对缸体的压力降低，从而摩擦力降低，从而可以减小能量损失，提高轴向柱塞泵的效率。

附图说明

图1为现有的轴向柱塞泵的剖面结构示意图。

图2为本实用新型轴向柱塞泵用柱塞体的立体结构示意图。

图3为本实用新型轴向柱塞泵用柱塞体的剖面结构示意图。

图4为本实用新型轴向柱塞泵用柱塞体的正视结构示意图。

图5为图4中相连两个环形槽的A部结构放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，现有的轴向柱塞泵，一般包括端盖1、壳体2、斜盘3、轴承4、骨架油封5、柱塞体6、滑靴7、卡盘8、主轴9、缸体10和配流盘11。其中端盖1与壳体2连接在一起，主轴9穿过缸体10、斜盘3后，安装于两端的轴承4上；轴承4、骨架油封5安装于壳体2的孔内，配流盘11的一侧靠紧端盖1，另一侧靠紧缸体10；柱塞体6装入缸体10内，柱塞体6的球头装入滑靴7内，滑靴7靠紧斜盘3。

如图2和图3所示，一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体601，柱体601的前端连接有球头602，柱体601的内部中空形成内腔603，内腔603与柱体601的后端连通；球头602内设有阻尼孔604，阻尼孔604位于球头602的轴心位置，且贯通球头602后与内腔603连通；柱体601外表面设有环形槽605。

如图4和图5所示，柱体601和球头602之间通过连接轴606固定连接；球头602的截面积，占以球头602的球心为圆心、球半径为圆半径的圆面积的五分之四；但在本实用新型中，球头602的截面积并不局限于前述的五分之四，只要满足球头602的体积大于一个完整的球体体积的二分之一即可。

柱体601的外表面覆盖有氮化层，以提高耐磨性；柱体601和球头602，材料均采用合金结构钢，如38CrMoAl等，以提高抗变形能力；柱体601和球头602，硬度为880HV，根据实际情况可以在800～900HV之间调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

环形槽605的截面为正弦波形；环形槽605共五个，但其数量并不局限于五个，根据实际情况可以调整，如一个、二个、三个、七个、八个等，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

环形槽605等距离分布于柱体601外表面上，且相邻两个环形槽605之间的距离为3mm，但其距离并不局限于3mm，根据实际情况可以在2～6mm内调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

本实用新型中，距离球头最近的环形槽605，其轴向位置与最短留缸长度边界线之间的距离为7mm，但其距离并不局限于7mm，根据实际情况可以在5～8mm调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

本实用新型提供的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，工作过程具体如下：

将本实用新型装置（即改进后的柱塞体）装入轴向柱塞泵的缸体10内，然后依次装上端盖1，拧紧螺栓。移动装载好本实用新型装置的轴向柱塞泵，将其正确安装于轴向柱塞泵试验台进行试运转，无噪音、泄漏等故障后，开始进行效率测试。分别将轴向柱塞泵入口压力调至15MPa和转速调至1000rpm，记录下效率数值；然后将轴向柱塞泵入口压力调至18MPa和转速调至1500rpm，记录下效率数值。

同理，将未改进的柱塞体装入轴向柱塞泵的缸体10内，然后依次装上端盖1，拧紧螺栓。按上述方法进行测试，记录下相应的效率数值。

下表是轴向柱塞马达不同工况下效率对照表：

从上表可以看出，改进后的柱塞体，其对应的轴向柱塞泵效率有相应的提高；究其原因是采用了动压支承原理设计柱塞体，减少了柱塞体的侧压力，所以摩擦力减小，从而轴向柱塞泵的效率可以提高。

Claims

1.一种基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体（601），柱体（601）的前端连接有球头（602），柱体（601）的内部中空形成内腔（603），内腔（603）与柱体（601）的后端连通；球头（602）内设有阻尼孔（604），该阻尼孔（604）贯通球头（602）后与内腔（603）连通；其特征在于：所述的柱体（601）外表面设有若干环形槽（605），且槽截面为正弦波形。

2.根据权利要求1所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的柱体（601）和球头（602）之间通过连接轴（606）固定连接。

3.根据权利要求2所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的球头（602）截面积为以球心为圆心、球半径为圆半径的圆面积的五分之四。

4.根据权利要求3所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的阻尼孔（604）位于所述球头（602）的轴心位置。

5.根据权利要求4所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的柱体（601）和球头（602），材料采用合金结构钢。

6.根据权利要求5所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的柱体（601）外表面覆盖有氮化层。

7.根据权利要求6所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的柱体（601）和球头（602），硬度达800～900HV。

8.根据权利要求7所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的环形槽（605）有1～8个。

9.根据权利要求8所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的环形槽（605）等距离分布于所述的柱体（601）外表面上，且相邻两个环形槽（605）之间的距离为2～6mm。

10.根据权利要求9所述的基于动压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的距离球头（602）最近的环形槽（605），其轴向位置与最短留缸长度边界线之间的距离，为5～8mm。