CN204493093U - 一种自定心抗倾覆分体式回程盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自定心抗倾覆分体式回程盘，它包括两个同心的圆盘，下盘的前端面具有增强凸台和滑靴油膜厚度限位凸台，限位凸台内侧绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个劣弧连接而成的下盘滑靴孔，下盘后端面的球弧面凸台绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个小腰形槽，小腰形槽通过通油小孔与滑靴底面油室相通；上盘绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个优弧连接而成的滑靴孔。本实用新型可完成轴向柱塞泵柱塞滑靴组件在吸油区的可靠回程，回程盘与斜盘的球面配合设计使回程盘受力状况好，自动对中性强，具有抗倾覆能力，该回程结构可有效避免滑靴与斜盘直接接触产生的偏磨磨损，限制滑靴副的最大油膜厚度，提高泵的机械效率和容积效率。

Description

一种自定心抗倾覆分体式回程盘

技术领域

本实用新型涉及一种斜盘式轴向柱塞泵柱塞滑靴组件回程的结构，尤其适用于在高速工况下工作的斜盘式轴向柱塞泵柱塞滑靴组件的回程。

背景技术

斜盘式轴向柱塞泵因其额定工作压力高、功率密度大、变量调节方便等优点，广泛应用于各类工程机械的液压系统中，其性能和可靠性直接影响液压系统的性能和可靠性。随着主机轻量化、节能化、操作舒适化的发展趋势，对轴向柱塞泵的压力等级和转速、工作的可靠性提出更高的要求。而随着压力等级和转速的提高，泵的工况条件变得越来越恶劣，泵的故障发生率增大。据大量的调研统计和微观摩擦学理论分析得到，轴向柱塞泵三大摩擦副的摩擦磨损是关键的故障模式。其故障机理为当轴向柱塞泵工作时，其摩擦副间的力矩系数增大，致使配对摩擦副在工作载荷谱下摩擦加剧，使摩擦副间的油膜变薄，在这种应力的反复作用下使摩擦副间某一部件发生偏磨磨损，甚至表面疲劳磨损而脱落，使摩擦副运动间隙增大，降低泵的机械效率和容积效率；严重时泵内零件发生损坏造成泵无法正常工作，危机整个液压系统的安全。

而三大摩擦副中滑靴副因其运动特性复杂，受力工况恶劣，故其故障率比较高。滑靴在回程结构的作用下与斜盘构成摩擦副，目前斜盘式轴向柱塞泵的回程结构主要包括浮动式和定间隙式，其中浮动式回程又分为中心弹簧式回程和分布弹簧式回程。浮动式回程结构下，滑靴始终受到回程盘对其的压紧力压在斜盘表面；定间隙式回程结构下，滑靴只有在回程力不够时，回程盘才对其施加一作用力，帮助柱塞滑靴组件回程，且滑靴的最大油膜厚度受到限制。

前面所述的两种回程方式，滑靴在倾覆力矩作用下与斜盘之间形成楔形油膜。随着压力等级和转速的提高，滑靴副油膜承载力和抗倾覆力矩不足以平衡滑靴受到的外力和外力矩，滑靴便发生偏磨磨损，甚至发生粘着磨损，当咬合力大于柱塞和滑靴之间的拉脱力时，有可能发生脱靴现象。滑靴副的偏磨磨损将降低泵的机械效率和容积效率，严重时单个滑靴副的失效可能引发连锁反应如回程盘的撕裂，直接导致整泵失效。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有斜盘式轴向柱塞泵柱塞滑靴组件回程结构的固有缺陷，提供一种用于柱塞滑靴组件回程的自定心抗倾覆回程盘，该回程盘受力状况好，抗倾覆能力强，具有自动对中特性；能完成柱塞滑靴组件的回程，限制滑靴副油膜厚度最大值，且阻断滑靴与斜盘的直接接触，减轻滑靴的偏磨磨损，有效避免单个滑靴失效从而引发整泵失效的连锁反应，提高泵的机械效率和容积效率，进而提高泵的可靠性和寿命。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种自定心抗倾覆分体式回程盘，包括上盘和下盘，所述上盘和下盘为两个同心圆盘，固定连接；所述下盘的前端面具有同轴的增强凸台和滑靴支撑面的限位凸台，沿中心轴线开有贯通增强凸台的内孔壁为球弧面的球铰支撑孔，限位凸台内侧环绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个劣弧连接而成的下盘滑靴孔；所述球铰支撑孔周壁的球弧面的弧面球心与其相配合的球铰的球心相重合；所述下盘的后端面具有球弧面凸台，且绕球铰支撑孔中心轴在球弧面凸台等弧度设有九个小腰形槽；在小腰形槽的中心开有通油小孔；所述小腰形槽通过通油小孔与滑靴底面油室相通；所述上盘环绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个优弧连接而成的上盘滑靴孔；所述小腰形槽、通油小孔、上盘滑靴孔和下盘滑靴孔的分度圆直径相同；所述滑靴的支撑面置于下盘的下盘滑靴孔与增强凸台之间，且位于上盘与下盘之间的固定间隙中。

进一步地，所述增强凸台外圆至下盘滑靴孔劣弧所对的弦的径向距离要大于滑靴支撑面的外圆半径。

进一步地，所述下盘的九个滑靴孔直径大于滑靴支撑面的外圆直径。

进一步地，所述上盘的九个上盘滑靴孔直径大于滑靴颈部直径且小于滑靴支撑面的外圆直径。

进一步地，所述上盘的每个上盘滑靴孔优弧的端点弦长大于滑靴颈部直径。

进一步地，所述滑靴支撑面限位凸台的高度最小值与滑靴支撑面厚度最大值的差值不小于五微米；所述下盘滑靴支撑面限位凸台高度最大值与滑靴支撑面厚度最小值的差值不大于十五微米。

进一步地，所述球铰支承孔的球心落在斜盘的旋转轴线上。

本实用新型的有益效果是：

（1）避免滑靴与斜盘直接接触，转而变成自定心抗倾覆分体式回程盘下盘后端面与斜盘接触。倾覆力矩对滑靴的作用效果减低，尤其是高速工况下滑靴倾覆导致的偏磨现象消失，提高了机械效率，且降低了单个滑靴失效引发整泵失效的故障率。

（2）自定心抗倾覆分体式回程盘由两个圆盘固定而成，上盘与下盘之间形成距离固定的间隙。固定间隙式结构限制了滑靴副最大油膜厚度，降低了滑靴的泄漏，提高泵的容积效率机械损失减小。

（3）自定心抗倾覆分体式回程盘的下盘下端面的球弧面设计改善了回程盘的受力状况，抗倾覆能力强，自动对中性好；

（4）自定心抗倾覆分体式回程盘下盘上九个小腰形槽的设计类似于配流副处的结构设计，对应斜盘配合面也设有辅助支撑结构，用于平衡剩余压紧力，该结构下形成的油膜润滑性能优于由九个滑靴底面形成的油膜，且分体式回程盘在工作时除了受到中心弹簧施加在球铰的压紧力，还受到排油状态下的柱塞的压紧力，泵的运行更平稳。

附图说明

图1为整体结构示意图；

图2为回程盘上盘主视图；

图3为回程盘下盘结果示意图，（a）为主视图、（a）为右视半剖图、（c）为后视图；

图4为中心弹簧式回程结构示意图；

图5为分布式弹簧是回程结构示意图；

图6为定间隙式回程结构示意图；

图中，传动轴1、配流盘2、缸体3、柱塞4、滑靴5、滑靴支撑面5.1、滑靴底面油室5.2、滑靴颈部5.3、上盘6、上盘光孔6.1、上盘滑靴孔6.2、上盘滑靴孔分度圆6.3、上盘光孔分度圆6.4、下盘7、下盘螺纹孔7.1、下盘滑靴孔7.2、下盘螺纹孔分度圆7.3、通油小孔7.4、通油小孔和下盘滑靴孔分度圆7.5、滑靴支撑面限位凸台7.6、下盘前端面7.7、增强凸台7.8、球铰支撑孔7.9、球弧面凸台7.10、下盘后端面7.11、小腰形槽7.12、小腰形槽分度圆7.13、斜盘8、球铰9、中心弹簧10。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种自定心抗倾覆分体式回程盘，包括上盘6和下盘7，所述上盘6和下盘7为两个同心圆盘，固定连接。

如图3所示，所述下盘7前端面7.7具有同轴的增强凸台7.8，且下盘7沿中心轴线开有贯通增强凸台7.8的内孔壁为球弧面的球铰支撑孔7.9；所述下盘7前端面7.7具有同轴的滑靴支撑面限位凸台7.6，且滑靴支撑面限位凸台7.6内侧环绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个劣弧连接而成的下盘滑靴孔7.2；所述球铰支撑孔7.9周壁的球弧面的弧面球心与其相配合的球铰9的球心相重合；所述下盘7后端面7.11具有同轴的球弧面凸台7.10，且绕球铰支撑孔7.9中心轴在球弧面上等弧度设有九个小腰形槽7.12；在小腰形槽7.12的中心开有通油小孔7.4；所述小腰形槽7.12通过通油小孔7.4与滑靴5底面油室5.2相通。

如图2所示，所述上盘6环绕球铰支撑孔7.9中轴等弧度设有九个优弧连接而成的上盘滑靴孔6.2；所述九个通油小孔7.4和下盘滑靴孔7.2的分度圆7.5、九个小腰形槽7.12的分度圆7.13、九个上盘滑靴孔6.2的分度圆6.3的直径相等；所述滑靴5的支撑面5.1置于下盘7的中盘滑靴孔7.2与增强凸台7.8之间，且位于上盘6与下盘7滑靴支撑面限位凸台7.6形成的固定间隙中。上盘6等弧度均布9个上盘光孔6.1，下盘等弧度均布九个下盘螺纹孔7.1，上盘光孔分度圆6.4和下盘螺纹孔分度圆7.3的直径相等。

所述增强凸台7.8外圆至中盘滑靴孔7.2劣弧所对的弦的径向距离要大于滑靴5支撑面5.1的外圆半径。所述下盘7的每个下盘滑靴孔7.2的直径大于滑靴5支撑面5.1的外圆直径。所述上盘6的九个上盘滑靴孔6.2直径大于滑靴5颈部5.3直径且小于滑靴5支撑面5.1的外圆直径。所述上盘6的每个上盘滑靴孔6.2优弧的端点弦长大于滑靴5颈部5.3直径。考虑工作强度和结构设计，下盘3的滑靴支撑面限位凸台7.6的高度最小值与滑靴5支撑面5.1厚度最大值的差值不小于五微米；下盘7的滑靴支撑面限位凸台7.6的高度最大值与滑靴5支撑面5.1厚度最小值的差值不大于十五微米。

与图4、图5、图6所示的现有的中心弹簧回程结构、分布式弹簧回程结构、定间隙式回程结构相比，本实用新型将滑靴与斜盘配对摩擦副转换成回程盘与斜盘配对副。在装配过程中，滑靴5与柱塞4铰接后，滑靴5通过上盘6的上盘滑靴孔6.2和下盘3的下盘滑靴孔7.2置于上盘6和下盘7之间。泵工作过程中，主轴1在原动机驱动下带动缸体3旋转，在中心弹簧10、球铰9和下盘7的作用下，上盘6限制滑靴5的运动，实现柱塞滑靴组件的回程，油液通过配流盘2进入柱塞腔，完成泵的吸油。由于间隙一定，滑靴5的油膜厚度不会过大使得泄露量过大，避免容积效率的降低。在排油过程中，滑靴5与下盘7接触，下盘7为其提供支撑力，且此时滑靴5不与斜盘8直接接触，有效避免了偏磨磨损现象。下盘7上九个通油小孔7.4对应的小腰形槽7.12形成油膜，同时斜盘8对应的接触面设计成球弧面，与下盘球弧面凸台7.10形成球面配合，改善润滑效果的同时改善回程盘的受力状况，提高回程盘的抗倾覆能力，且球面配合下回程盘具有自动对中特性，不易产生偏磨，可以减小磨损和能量损失，最终提高机械效率。

Claims (7)

1.一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，包括上盘(6)和下盘(7)，所述上盘(6)和下盘(7)为两个同心圆盘，固定连接；所述下盘(7)的前端面(7.7)具有同轴的增强凸台(7.8)和滑靴支撑面(5.1)的限位凸台(7.6)，沿中心轴线开有贯通增强凸台(7.8)的内孔壁为球弧面的球铰支撑孔(7.9)，限位凸台(7.6)内侧环绕球铰支撑孔中轴等弧度设有九个劣弧连接而成的下盘滑靴孔(7.2)；所述球铰支撑孔(7.9)周壁的球弧面的弧面球心与其相配合的球铰(9)的球心相重合；所述下盘(7)的后端面(7.11)具有球弧面凸台(7.10)，且绕球铰支撑孔(7.9)中心轴在球弧面凸台(7.10)等弧度设有九个小腰形槽(7.12)；在小腰形槽(7.12)的中心开有通油小孔(7.4)；所述小腰形槽(7.12)通过通油小孔(7.4)与滑靴(5)底面油室(5.2)相通；所述上盘(6)环绕球铰支撑孔(7.9)中轴等弧度设有九个优弧连接而成的上盘滑靴孔(6.2)；所述小腰形槽(7.12)、通油小孔(7.4)、上盘滑靴孔(6.2)和下盘滑靴孔(7.2)的分度圆直径相同；所述滑靴(5)的支撑面(5.1)置于下盘(7)的下盘滑靴孔(7.2)与增强凸台(7.8)之间，且位于上盘(6)与下盘(7)之间的固定间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述增强凸台(7.8)外圆至下盘滑靴孔(7.2)劣弧所对的弦的径向距离要大于滑靴(5)支撑面(5.1)的外圆半径。

3.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述下盘(7)的九个滑靴孔(7.2)直径大于滑靴(5)支撑面(5.1)的外圆直径。

4.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述上盘(6)的九个上盘滑靴孔(6.2)直径大于滑靴(5)颈部(5.3)直径且小于滑靴(5)支撑面(5.1)的外圆直径。

5.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述上盘(6)的每个上盘滑靴孔(6.2)优弧的端点弦长大于滑靴(5)颈部(5.3)直径。

6.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述滑靴支撑面(5.1)限位凸台(7.6)的高度最小值与滑靴(5)支撑面(5.1)厚度最大值的差值不小于五微米；所述下盘(7)滑靴支撑面(5.1)限位凸台(7.6)高度最大值与滑靴(5)支撑面(5.1)厚度最小值的差值不大于十五微米。

7.根据权利要求1所述的一种自定心抗倾覆分体式回程盘，其特征在于，所述球铰支承孔(7.9)的球心落在斜盘(8)的旋转轴线上。