CN117006010A - 一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体，泵体内有由主轴串联的配流盘、缸体、回程盘、回转盘、斜盘，缸体、回程盘、回转盘随主轴做同步回转运动，回程盘中多个滑靴一端供缸体中柱塞端部球头铰接，滑靴另一端与回转盘接触，滑靴与回转盘之间、回转盘与斜盘之间、缸体与配流盘之间分别形成静压支承。本发明中滑靴驱动回程盘回转，回程盘基于连接销驱动回转盘同步回转，因此滑靴相对回转盘无相对滑移运动，消除了滑靴副的摩擦功率损失，降低了滑靴由于高速离心力导致的倾覆偏磨风险，回转盘取代分散式滑靴副有利于泵实现高速化，同时配流副设计了静压支承结构，提高了低速工况时摩擦润滑性能，减小低速时的摩擦磨损。

Description

一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵

技术领域

本发明涉及柱塞泵领域，具体是一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵。

背景技术

液压传动较传统的机械传动具有功率密度大、控制方便和动态性能较优良等优势，在当代工业体系中，特别是在工程机械中有着广泛的应用，到目前为止，我国大部分的工程机械都采用液压传动技术。轴向柱塞泵作为液压系统的核心部件之一，是整个液压体系的核心部件之一，是整个液压系统的动力源部件，其具有传动功率高、寿命长、控制变量简单变量方便、体积较小等优势，我国的工程机械液压系统大多数都是使用柱塞泵作为整个液压系统的动力源。因此分析研究轴向柱塞泵的特性，对改善整个液压系统的性能有着重要作用。

近年来，随着我国机械工业的不断发展，各行业对于柱塞泵的性能也提出了更加严格的要求。对于液压系统的高压、高速和高性能的需求日益紧迫，解决轴向柱塞泵的耐磨延寿问题十分迫切。而柱塞副、滑靴副作为斜盘式柱塞泵的重要摩擦副，两大摩擦副产生的摩擦力是斜盘式柱塞泵功率损失的重要组成部分。一方面，摩擦副元件之间相对滑动，如果润滑状况不良，间隙过小甚至长期固体接触，极易产生热量积累，轻则加速磨损而降低寿命、增加机械损失，重则直接烧结破坏；另一方面，摩擦元件之间形成的间隙过大会使摩擦副的密封作用降低，泄漏量迅速增加，从而降低整泵的容积效率。

随着工程机械电动化的发展，轴向柱塞泵将需达到越来越高的工作转速，轴向柱塞泵高速旋转时，现有轴向柱塞泵滑靴结构在高速旋转时产生的离心力作用下，易于出现倾覆偏磨现象，是轴向柱塞泵的一个典型失效故障模式，同时现有轴向柱塞泵滑靴结构是一种分散式的结构，一般一个泵内含有9个滑靴，分散式的滑靴降低了滑靴与斜盘面的接触面积，增大了滑靴副的接触应力以及PV值，不利于泵实现高速化。9个易于倾覆偏磨的滑靴同时在相对于斜盘面做高速相对滑动和旋转运动，增大了滑靴副的摩擦功率损失和泄漏损失，增大了故障点，一旦其中之一个滑靴出现故障，则整泵将会被打坏。

工程机械电动化转型同时要求轴向柱塞泵内部摩擦副提高其低速工况下的摩擦润滑性能，现有轴向柱塞泵配流副一般无静压支承结构设计，导致配流副在低速工况时润滑油膜形成不足，摩擦剧烈，摩擦功率损失大，易于磨损失效。

发明内容

本发明提供了一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，以解决斜盘式轴向柱塞泵中分散式滑靴结构所带来的问题，通过静压支承结构提高配流副低速工况时的摩擦润滑性能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体（14），泵体（14）内设有主轴（1），以及依次直线分布的配流盘（12）、缸体（11）、回转盘（6）、斜盘（5），所述缸体（11）朝向回转盘（6）的一端端面中心安装有球铰（8），缸体（11）中设有多个缸孔（17），每个缸孔（17）中分别滑动安装有柱塞（10），各个柱塞（10）一端分别从缸体（11）朝向回转盘（6）的一端端面穿出，缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面设有多个一一对应连通缸孔（17）的通油孔口（21），所述配流盘（12）中设有多个贯通配流盘（12）的配流孔，所述回转盘（6）朝向缸体（11）的一面设有回程盘（9），回程盘（9）中有若干连接销（16），每个连接销（16）朝向回转盘（6）的一端分别连接回转盘（6）；

回程盘（9）中设有多个通孔，每个通孔中分别贯穿安装有滑靴（7），每个滑靴（7）朝向缸体（11）的一端分别设有球窝，各个柱塞（10）从缸体（11）穿出的一端一一对应铰接于滑靴（7）的球窝中，每个滑靴（7）另一端与回转盘（6）对应面接触；

回程盘（9）还通过自身中心通孔与球铰（8）保持接触，所述主轴（1）依次贯穿配流盘（12）中心、缸体（11）中心、球铰（8）中心、回转盘（6）中心、斜盘（5）中心，且主轴（1）与缸体（11）、球铰（8）连接，由此主轴（1）转动时缸体（11）、球铰（8）随之整体回转，进而使回程盘（9）回转以及使各个滑靴（7）、柱塞（10）旋转，回程盘（9）回转时通过连接销（16）带动回转盘（6）回转，所述回转盘（6）和斜盘（5）侧面为间隙配合，即径向不相接触；

每个柱塞（10）中分别设有导油通孔，导油通孔一端连通至对应的缸孔（17），导油通孔另一端连通至对应滑靴（7）中的球窝，每个滑靴（7）与回转盘（6）接触的一端端面分别设有静压油室（26），每个静压油室（26）分别与对应滑靴（7）中的球窝连通，从配流盘（12）进入缸体（11）的缸孔（17）中的油液，通过柱塞（10）的导油通孔、滑靴（7）的球窝进入滑靴（7）的静压油室（26），由此油液在每个滑靴（7）与回转盘（6）之间形成第一静压支承。

进一步的，所述缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面与配流盘（12）之间间隙配合，缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面对应每个通油孔口（21）位置分别设有储油槽（25），所述储油槽（25）分别通过阻尼孔（24）与对应的通油孔口（21）连通，通油孔口（21）内的部分油液通过阻尼孔（24）进入储油槽（25），进而流入缸体（11）与配流盘（12）之间间隙形成第二静压支承。

进一步的，所述回转盘（6）与斜盘（5）之间间隙配合，回转盘（6）中对应每个滑靴（7）位置分别设有导油孔道（18），导油孔道（18）一端分别与对应滑靴（7）的静压油室（26）连通，导油孔道（18）另一端分别连通至回转盘（6）、斜盘（5）之间间隙，由此静压油室（26）中油液通过导油孔道（18）流入回转盘（6）与斜盘（5）之间的储油油室（19），形成第三静压支承。

进一步的，所述回转盘（6）朝向斜盘（5）的一面对应每个导油孔道（18）位置分别设有储油油室（19），所述导油孔道（18）另一端分别连通至对应的储油油室（19），由此油液通过储油油室（19）流入回转盘（6）与斜盘（5）之间间隙形成第三静压支承。

进一步的，所述回转盘（6）朝向斜盘（5）的一面还设有泄压环槽（20）。

本发明的回转盘（6）装配面上储油油室中间开有导油孔道（18），滑靴（7）底面静压油室（26）的液压油经导油孔道（18）流入回转盘（6）和斜盘（5）之间，实现对回转盘（6）的完全静压支承。由于滑靴（7）通过其颈部驱动回程盘（9）旋转，回程盘（9）通过连接销（16）驱动完全静压支承的浮动的回转盘（6）转动，因此轴向柱塞泵工作时滑靴（7）与回转盘（6）之间无相对滑移运动，从而彻底消除了滑靴（7）因离心力产生的倾覆偏磨现象，消除了滑靴副的摩擦功率损失。本发明将现有轴向柱塞泵中分散的9个滑靴副，转化为了回转盘（6）与斜盘（5）之间的一个整体式的回转盘旋转副，整体式的回转盘旋转副绕着其中心轴线在斜盘面上做回转运动，径向方向离心力互相抵消，增大了回转运动的稳定性和可靠性，回转盘（6）与斜盘（5）之间的接触面积相较于现有轴向柱塞泵9个分散的滑靴副总接触面积得到了显著地增大，PV值显著减小，有利于泵实现高速化。

本发明的缸体（11）与配流盘（12）配流面设有通油孔口（21）和储油槽（25），通油孔口（21）的部分液压油通过固定阻尼孔（24）进入至储油槽（25），在与配流盘（12）、缸体（11）之间可变间隙配合的一起作用下形成静压支承，可以提高轴向柱塞泵低速工况时配流副的摩擦润滑性能，减小其低速时的摩擦磨损。

附图说明

图1是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵整体装配半剖示意图。

图2是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵整体装配局部剖视图。

图3是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵装配爆炸图（去壳体）。

图4是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵缸体、配流盘局部装配结构剖视图。

图5是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵缸体结构后视图。

图6是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵滑靴、回程盘、连接销与回转盘局部装配结构半剖视图。

图7是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵回转盘结构正视图。

图8是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵回程盘结构后视图。

图9是本发明一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵缸体结构半剖视图。

图10是图6中位置A的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本实施例公开了一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体14，泵体14前侧为泵体14内腔的腔口，腔口中安装有前端盖2，泵体14的后侧连接有后侧盖13。泵体14的内腔中位于前端盖2后方依次设置有轴承3、底座4、斜盘5、回转盘6、回程盘9、缸体11、配流盘12。其中：

前端盖2、轴承3、底座4的轴向均为前后方向，轴承3的外圈前端固定于前端盖2的后侧面，底座4前侧与轴承3的外圈后端固定连接。斜盘5朝向底座4的前侧面安装于底座4的后端，并且斜盘5的中心轴相对于前后方向直线呈锐角夹角，泵体14中还安装有变量拨杆15，变量拨杆15与斜盘5的边缘球铰连接，推动斜盘变量拨杆15可调节斜盘5的倾角。

回转盘6与斜盘5呈同样的倾斜姿态，即回转盘6的中心轴相对于前后方向直线呈相同的锐角夹角，回转盘6的前端面与斜盘5的后端面相对并且间隙配合。回程盘9与回转盘6呈同样的倾斜姿态，即回程盘9的中心轴相对于前后方向直线呈相同的锐角夹角，回程盘9的前端面与回转盘6的后端面相对并且距离有一定间隙。

如图6、图8所示，回程盘9中设有9个销安装孔22，各个销安装孔22分别在回程盘9中绕回程盘9中心呈周向均匀分布，每个销安装孔22中分别贯穿安装有连接销16，并且销安装孔22与对应的连接销16之间间隙配合，各个连接销16朝向回转盘6的前端分别插接于回转盘6对应位置的孔中，由此通过连接销16使回程盘9、回转盘6连接一体。

回程盘9中位于各个销安装孔22构成的环向外围还设置有多个通孔，各个通孔绕回程盘9中心呈周向均匀分布，每个通孔中分别贯穿安装有滑靴7，滑靴7朝向缸体11的后端分别设置有球窝，滑靴7朝向回转盘6的前端分别与回转盘6的后端面相接触。

缸体11的轴向为前后方向，缸体11朝向回转盘6的前端端面中心连接有球铰8，回程盘9通过中心的通孔套装于球铰8，缸体11其中心的通孔通过花键23与主轴1连接。缸体11中具有多个轴向为前后方向的缸孔17，各个缸孔17绕缸体11的中心轴呈周向均匀分布。每个缸孔17中分别滑动安装有柱塞10，各个柱塞10的前端分别从缸体11朝向回转盘6的前端端面穿出，并且各个柱塞10的前端一一对应铰接于各个滑靴7后端的球窝。

缸体11与球铰8之间设有中心弹簧27,，中心弹簧27一端弹簧力作用在缸体11上，使得缸体11压向配流盘12，中心弹簧27另一端弹簧力作用在球铰8上，使得球铰8压向回程盘9，回程盘9再压向滑靴7，滑靴7再压向回转盘6，最终弹簧力传递的作用是使得回转盘6压向斜盘5。通过中心弹簧27分别给缸体11和配流盘12之间形成的配流副、滑靴7与回转盘6之间形成的滑靴副、回转盘6与斜盘5之间形成的回转盘副提供在泵启动之前、压力建立起之前的初始预压紧、预密封力。

配流盘12的轴向为前后方向，配流盘12中设有多个前后贯通配流盘12的配流孔，配流孔用于连通缸孔17和泵体的进出油口。缸体11朝向配流盘12的后端端面与配流盘12前端面之间间隙配合，缸体11的后端端面对应每个缸孔17位置分别设有通油孔口21，通油孔口21与对应的缸孔17连通。

泵体14的内腔中还设置有轴向为前后方向的主轴1，主轴1贯穿前端盖2的中心、轴承3的内圈、底座4的中心、斜盘5的中心、回转盘6的中心、球铰8的中心、缸体11的中心、配流盘12的中心，并且主轴1与缸体11、球铰8通过花键连接，主轴1与轴承3的内圈固定连接。由此主轴1转动时，缸体11、球铰8随之整体回转运动，安装在缸孔17中的各个柱塞10随着缸体11同步回转，与各个柱塞10铰接的对应的各个滑靴7同步旋转运动，滑靴7通过其颈部驱动回程盘9做同步回转运动，而回程盘9回转运动时通过连接销16使回转盘6同步回转运动，由于连接销16只承受径向力，会带动回转盘6转动而不影响回程盘9与滑靴7之间的装配关系和动力学关系。斜盘5内侧面和回转盘6外侧面之间距离有一定的间隙，即径向不相接触。回转盘6在回程盘9的带动下绕其中心轴转动，回转盘6与回程盘9同步转动，滑靴7与回转盘6之间无相对滑移运动。

如图4、图5、图9所示，缸体11的后端端面对应每个通油孔口21的内侧、外侧位置分别设有储油槽25，每个通油孔口21分别通过阻尼孔24与对应的两道储油槽25连通。每个柱塞10中分别设有导油通孔，导油通孔后端连通至缸体11中对应的缸孔17，导油通孔前端连通至对应滑靴7中的球窝。每个滑靴7与回转盘6接触的前端端面分别设有静压油室26，每个静压油室26分别与对应滑靴7中的球窝连通。

如图7、图10所示，回转盘6中对应每个滑靴7位置分别设有导油孔道18，回转盘6朝向斜盘5的前端面对应每个导油孔道18位置分别设有储油油室19。导油孔道18后端分别与对应滑靴7的静压油室26连通，导油孔道18前端分别连通至回转盘6前端面的储油油室19。回转盘6的前端面还设有两道泄压环槽20，其中一道泄压环槽位于回转盘6前端面边缘，另外一道泄压环槽位于各个储油油室19组成的环形内。

作为对本实施例的改进，储油油室19还可以设置于斜盘5朝向回转盘6的后端面，泄压环槽20也可以是设置于斜盘5朝向回转盘6的后端面。

本实施例中，油液通过配流盘12的配流孔进入缸体11的通油孔口21继而进入缸体11的各个缸孔17，或者缸孔17流出的油液通过通油孔口21进入配流盘12的配流孔，在此过程中通油孔口21中的部分油液通过阻尼孔24流入至储油槽25，在缸体11后端面、配流盘12前端面之间可变间隙配合的作用下，形成第二静压支承。通过第二静压支承可以提高轴向柱塞泵低速工况时配流副的摩擦润滑性能，减小其低速时的摩擦磨损。

进入缸孔17的油液通过柱塞10的导油通孔、滑靴7的球窝进入滑靴7的静压油室26，由此油液在每个滑靴7与回转盘6之间形成第一静压支承。进入静压油室26的油液通过回转盘6中的导油孔道18流入至回转盘6前端面的储油油室19，配合泄油环槽20，在回转盘6、斜盘5之间间隙形成第三静压支承。通过第一静压支承、第三静压支承配合实现对回转盘6的完全静压支承。

主轴1在原动机的驱动下，带动缸体11以及缸体11中的柱塞10运动，当缸体11旋转时，柱塞10在缸体11内自下而上回转的半周内逐渐向外伸出，使缸体11的缸孔17密封工作腔体积不断增加，产生局部真空，液压油液经配流盘12上的配流孔吸入；反之当柱塞10在其自上而下回转的半周内逐渐缩回缸体内，使缸孔17的密封工作腔体积不断减小，即将油液通过缸孔17后端连接的通油孔口21、配流盘12上的配流孔向外压出。

缸体11每转一周,每个柱塞10往复运动一次,完成一次吸油和压油。缸体11通油孔口21中的部分油液由阻尼孔24流入储油槽25，加上缸体11和配流盘12之间的可变间隙配合作用，配流副处形成第二静压支承。

与柱塞10铰接的滑靴7驱动回程盘9绕其中心线旋转，回程盘9通过连接销16带动回转盘6同步旋转，从而滑靴7与回转盘6之间无相对公转滑移运动。缸孔17中油液通过柱塞的导油通孔、滑靴7的球窝进入滑靴7的静压油室26内，由此在滑靴7和回转盘6之间形成第一静压支承。

静压油室26内油液经过回转盘6中的导油孔道18进入回转盘6储油油室19，此时回转盘6与斜盘5之间形成第三静压支承。

由于滑靴7通过其颈部驱动回程盘9旋转，回程盘9通过连接销16驱动完全静压支承的浮动的回转盘6转动，因此轴向柱塞泵工作时滑靴7与回转盘6之间无相对公转运动，从而彻底消除了滑靴7因离心力产生的倾覆偏磨现象，消除了滑靴副的摩擦功率损失，将现有轴向柱塞泵中分散的9个滑靴副，转化为了回转盘6与斜盘5之间的一个整体式的回转盘旋转副，整体式的回转盘旋转副绕着其中心轴线在斜盘面上做回转运动，径向方向离心力互相抵消，增大了回转运动的稳定性和可靠性，回转盘6与斜盘5之间的接触面积相较于现有轴向柱塞泵9个分散的滑靴副总接触面积得到了显著地增大，PV值显著减小，有利于泵实现高速化。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，这种组合只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内以及不脱离本发明设计思想的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体（14），泵体（14）内设有主轴（1），以及依次沿直线分布的配流盘（12）、缸体（11）、回转盘（6）、斜盘（5），所述缸体（11）朝向回转盘（6）的一端端面中心安装有球铰（8），缸体（11）中设有多个缸孔（17），每个缸孔（17）中分别滑动安装有柱塞（10），各个柱塞（10）一端分别从缸体（11）朝向回转盘（6）的一端端面穿出，缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面设有多个一一对应连通缸孔（17）的通油孔口（21），所述配流盘（12）中设有多个贯通配流盘（12）的配流孔，其特征在于，所述回转盘（6）朝向缸体（11）的一面设有回程盘（9），回程盘（9）中有若干连接销（16），每个连接销（16）朝向回转盘（6）的一端分别连接回转盘（6）；

回程盘（9）中设有多个通孔，每个通孔中分别贯穿安装有滑靴（7），每个滑靴（7）朝向缸体（11）的一端分别设有球窝，各个柱塞（10）从缸体（11）穿出的一端一一对应铰接于滑靴（7）的球窝中，每个滑靴（7）另一端与回转盘（6）对应面接触；

回程盘（9）还通过自身中心通孔与球铰（8）保持接触，所述主轴（1）依次贯穿配流盘（12）中心、缸体（11）中心、球铰（8）中心、回转盘（6）中心、斜盘（5）中心，且主轴（1）与缸体（11）、球铰（8）连接，由此主轴（1）转动时缸体（11）、球铰（8）随之整体回转，进而使回程盘（9）回转以及使各个滑靴（7）、柱塞（10）旋转，回程盘（9）回转时通过连接销（16）带动回转盘（6）回转，所述回转盘（6）和斜盘（5）侧面为间隙配合，即径向不相接触；

每个柱塞（10）中分别设有导油通孔，导油通孔一端连通至对应的缸孔（17），导油通孔另一端连通至对应滑靴（7）中的球窝，每个滑靴（7）与回转盘（6）接触的一端端面分别设有静压油室（26），每个静压油室（26）分别与对应滑靴（7）中的球窝连通，从配流盘（12）进入缸体（11）的缸孔（17）中的油液，通过柱塞（10）的导油通孔、滑靴（7）的球窝进入滑靴（7）的静压油室（26），由此油液在每个滑靴（7）与回转盘（6）之间形成第一静压支承。

2.根据权利要求1所述的一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面与配流盘（12）之间间隙配合，缸体（11）朝向配流盘（12）的一端端面对应每个通油孔口（21）位置分别设有储油槽（25），所述储油槽（25）分别通过阻尼孔（24）与对应的通油孔口（21）连通，通油孔口（21）内的部分油液通过阻尼孔（24）进入储油槽（25），进而流入缸体（11）与配流盘（12）之间间隙形成第二静压支承。

3.根据权利要求1所述的一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述回转盘（6）与斜盘（5）之间间隙配合，回转盘（6）中对应每个滑靴（7）位置分别设有导油孔道（18），导油孔道（18）一端分别与对应滑靴（7）的静压油室（26）连通，导油孔道（18）另一端分别连通至回转盘（6）、斜盘（5）之间间隙，由此静压油室（26）中油液通过导油孔道（18）流入回转盘（6）与斜盘（5）之间的储油油室（19），形成第三静压支承。

4.根据权利要求3所述的一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述回转盘（6）朝向斜盘（5）的一面对应每个导油孔道（18）位置分别设有储油油室（19），所述导油孔道（18）另一端分别连通至对应的储油油室（19），由此油液通过储油油室（19）流入回转盘（6）与斜盘（5）之间间隙形成第三静压支承。

5.根据权利要求4所述的一种基于回程盘旋转驱动的浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述回转盘（6）朝向斜盘（5）的一面还设有泄压环槽（20）。