CN203321814U

CN203321814U - 一种基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体

Info

Publication number: CN203321814U
Application number: CN2013202290599U
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: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-04-27

Abstract

本实用新型公开了一种基于静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；球头内设有第一阻尼孔，第一阻尼孔贯通球头且与内腔轴向连通；柱体外表面设有若干均压槽，槽截面为方波形；均压槽内设有第二阻尼孔，第二阻尼孔贯通柱体且与内腔径向连通。本实用新型提供的一种轴向柱塞泵用柱塞体，基于静压支承原理设计，应用在工作过程中能形成静压效应，提高了柱塞体的径向支承力，起到支承柱塞体、校位居中的作用；与此同时，在摩擦系数一定的情况下，由于柱塞体对缸体的压力降低，从而降低摩擦力，减少能量损失，提高了轴向柱塞泵的效率。

Description

一种基于静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，具体涉及一种基于静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、卡盘6、滑靴7、柱塞体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8，且推动柱塞体8沿缸体10作往复直线运动，而柱塞体8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。CN101949384A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、配流盘、缸体、柱塞、斜盘和滑靴，主轴穿过配流盘、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，另辟蹊径，基于静压支承原理，从减小柱塞体与缸体之间的摩擦力入手设计，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：

一种基于静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；球头内设有第一阻尼孔，第一阻尼孔贯通球头且与内腔轴向连通；柱体外表面设有若干均压槽，槽截面为方波形；均压槽内设有第二阻尼孔，第二阻尼孔贯通柱体且与内腔径向连通。

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，第一阻尼孔位于球头的轴心位置；第一阻尼孔可以形成压降，使得尾部的滑靴产生静压效应。

在优选的技术方案中，第二阻尼孔位于所述均压槽的中心，且设于两两相间的均压槽内的第二阻尼孔，位置相同。由于均压槽并不是在柱体的外表面形成完整的环状分布，而是部分开槽，所以处于均压槽中心的第二阻尼孔，按照“相间的第二阻尼孔位置相同”的规律对应分布。

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700～800HV；优选的硬度为750HV。

在优选的技术方案中，均压槽有2～10个；优选为5个均压槽。

在优选的技术方案中，均压槽等距离分布于柱体外表面上，且相邻两个均压槽之间的距离为2～5mm；优选的距离为4mm。

在优选的技术方案中，距离球头最近的均压槽，其轴向位置与最长留缸长度边界线之间的距离，为13～16mm；优选14.5mm，使得本实用新型装置安装于轴向柱塞泵后，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，基于静压支承原理设计。所谓静压支承是依靠外部的液压系统直接把一定压力的油液引进两个相对滑动的摩擦表面之间，形成承载油膜，把摩擦面分开。

具体而言，本实用新型中，高压油从内腔经第二阻尼孔流向柱体的外侧时，会形成压降；当本实用新型柱塞体偏心时，由于两侧的压降不同，会使得柱塞体外侧的压力产生变化，但由于径向作用面积相同，所以会促使柱塞体产生不同的径向作用力，导致柱塞体所受的径向合力方向会偏向缝隙大的一侧，最终使得柱塞体与负载趋于平衡，起到支承柱塞体、校位居中的作用。

因此，本实用新型基于静压支承原理设计的柱塞体，与基于动压支承原理设计的柱塞体，分别应用于轴向柱塞泵时，两者的工作原理是完全不同的，属于两种不同方式的改进柱塞体，其效率与未改进的柱塞体相比，也是不同的。

本实用新型提供的一种基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，在柱体的外表面加工均压槽，且在均压槽内同时沿径向加工小孔，形成第二阻尼孔。工作时，轴向柱塞泵的腔体内通高压油，高压油可以经第二阻尼孔进入均压槽内及环形缝隙内（环形缝隙是指：柱体外表面直径与缸孔形成的缝隙），形成静压效应，提高了柱塞体的径向支承力，起到支承柱塞体、校位居中的作用；与此同时，在摩擦系数一定的情况下，由于柱塞体对缸体的压力降低，从而降低摩擦力，减少能量损失，提高了轴向柱塞泵的效率。

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正视结构示意图。

图4为图3中A-A向的剖面结构示意图。

图5为图4中B部结构放大示意图。

图6为轴向柱塞泵在不同工况下的效率对照图。

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、卡盘6、滑靴7、柱塞体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8装入缸体10内，柱塞体8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，一种基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体801，柱体801的前端连接有球头802，柱体802的内部中空形成内腔803，内腔803与柱体801的后端连通；球头802内设有第一阻尼孔804，第一阻尼孔804位于球头802的轴心位置，且贯通球头802后与内腔803轴向连通；柱体801外表面设有均压槽805，均压槽805的中心位置处设有第二阻尼孔806，第二阻尼孔806贯通柱体801，使其与内腔803径向连通。

如图4和图5所示，柱体801和球头802之间通过连接轴807固定连接；球头802的截面积，占以球头802的球心为圆心、球半径为圆半径的圆面积的60～70%，根据实际情况可以调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

柱体801的外表面覆盖有氮化层，以提高耐磨性；柱体801和球头802，材料均采用合金结构钢，如38CrMoAl等，以提高抗变形能力；柱体801和球头802，硬度为750HV，根据实际情况可以在700～800HV之间调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

均压槽805的截面为方波形；均压槽805共五个，但其数量并不局限于五个，根据实际情况可以调整，如二个、三个、八个、十个等，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。

均压槽805等距离分布于柱体801外表面上，且相邻两个均压槽805之间的距离为4mm，但其距离并不局限于4mm，根据实际情况可以在2～5mm内调整，只要满足轴向柱塞泵的工作需要即可。与此同时，设于两两相间的均压槽805内的第二阻尼孔806，位置分布相同。

本实用新型中，距离球头最近的均压槽805，其轴向位置与最长留缸长度边界线之间的距离为14.5mm，但其距离并不局限于14.5mm，根据实际情况可以在13～16mm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静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。将轴向柱塞泵的入口压力调至15MPa，同时将转速从500rpm逐级调至2000rpm，每级递增250rpm，记录调整后所测得的效率数值。

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。

整理数据，分析得出轴向柱塞泵在不同工况下的效率对照（如图6所示），从图6中可以看出：采用改进后的柱塞体（即本实用新型装置），相比于采用未改进的柱塞体，在相同的转速下，轴向柱塞泵的效率可以提高1～3%。

Claims

1.一种基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，包括一柱体（801），柱体（801）的前端连接有球头（802），柱体（801）的内部中空形成内腔（803），内腔（803）与柱体（801）的后端连通；球头（802）内设有第一阻尼孔（804），第一阻尼孔（804）贯通球头（802）且与内腔（803）轴向连通；其特征在于：所述的柱体（801）外表面设有若干均压槽（805），槽截面为方波形；均压槽（805）内设有第二阻尼孔（806），第二阻尼孔（806）贯通柱体（801）且与内腔（803）径向连通。

2.根据权利要求1所述的基于静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（801）和球头（802）之间通过连接轴（807）固定连接。

3.根据权利要求2所述的基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的第一阻尼孔（804）位于所述球头（802）的轴心位置。

4.根据权利要求3所述的基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的第二阻尼孔（806）位于所述均压槽（805）的中心，且设于两两相间的均压槽（805）内的第二阻尼孔（806），位置相同。

5.根据权利要求4所述的基于静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（801）和球头（802），材料采用合金结构钢。

6.根据权利要求5所述的基于静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（801）外表面覆盖有氮化层。

7.根据权利要求6所述的基于静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（801）和球头（802），硬度达700～800HV。

8.根据权利要求7所述的基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的均压槽（805）有2～10个。

9.根据权利要求8所述的基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的均压槽（805）等距离分布于所述的柱体（801）外表面上，且相邻两个均压槽（805）之间的距离为2～5mm。

10.根据权利要求9所述的基于静压支承原理的轴向柱塞泵用柱塞体，其特征在于，所述的距离球头最近的均压槽（805），其轴向位置与最长留缸长度边界线之间的距离为13～16mm。