CN101368552B - 倾侧力矩全平衡的轴配流机构及双向变量径向球塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明为倾侧力矩全平衡的轴配流机构及双向变量径向球塞泵。是通过配流轴中的油道和薄壁阻尼孔将高压排油孔与低压侧平衡油槽及低压吸油孔与高压侧平衡油槽沟通，利用薄壁阻尼孔的阻尼作用，使配流副调整到平衡状态，保持恒定的配流间隙。通过端盖右端面开设对应于配流轴高低压油孔的油槽，平衡配流轴所受的轴向液压力，因此配流轴不受倾侧力矩的作用。用球塞代替柱塞，使得双向变量径向球塞泵径向尺寸小，结构紧凑。可实现高转速，大排量，变量机构简单，可靠性高。

Description

倾侧力矩全平衡的轴配流机构及双向变量径向球塞泵

技术领域：

本发明属于液压机械技术领域，是一种倾侧力矩全平衡的轴配流机构以及采用该机构的双向变量径向球塞泵，它适用于高温、高压、高速和大排量工作环境。

背景技术：

在现有技术中，轴配流径向柱塞泵由于配流轴与缸体的加工和装配误差会造成配流副的磨损，使配流间隙不断增大，泄漏日趋严重，极大地影响了径向柱塞泵的容积效率；若配流间隙设计的过小，虽可提高泵的容积效率，但却极大降低了泵的机械效率，甚至会引起配流副抱轴现象的发生，造成泵无法正常工作。而且现有轴配流径向柱塞泵的配流轴承受着很大的液压力和倾侧力矩，使得配流轴与缸体表面发生偏磨，因而缩短了径向柱塞泵的使用寿命。由于柱塞较长，使得径向柱塞泵的径向尺寸较大，同时滑靴副对线速度较为敏感，限制了径向柱塞泵转速的提高。

发明内容：

本发明的目的正是为了实现配流轴的径向和周向受力均平衡，因而配流轴不受倾侧力矩的作用而设计的一种倾侧力矩全平衡的轴配流机构，并根据该机构设计出双向变量径向球塞泵。配流轴处于浮动状态，而泵内部的液压力和力矩全部通过缸体作用于轴承上。本发明设计的倾侧力矩全平衡轴配流机构的工作原理是：通过配流轴中的高压侧沟通油道和薄壁阻尼孔将低压吸油孔与高压侧平衡油槽相沟通，通过另外低压侧沟通油道和薄壁阻尼孔将高压排油孔与低压侧平衡油槽相沟通，利用薄壁阻尼孔的阻尼作用，在配流间隙增大时，高、低压侧平衡油槽的油压减小，在配流间隙减小时，高、低压侧平衡油槽的油压增大，两种情况都会使配流副调整到平衡状态，保持恒定的配流间隙。通过在端盖右端面开设对应于配流轴高低压油孔和的油槽，以平衡配流轴所受的轴向液压力，因此配流轴不受倾侧力矩的作用。而作用于端盖上的向左的轴向液压力通过芯轴、锁紧螺母和配流接口传到壳体上。设计中保证芯轴台阶的长度大于配流轴的长度，以使得端盖与配流轴间保持一定的间隙，因而配流轴处于浮动状态。同时在配流轴和配流接口间安装有两个圆柱销，以防止配流轴的周向转动。

有益效果：

采用本发明通过配流轴上的平衡油槽以及沟通油道中的薄壁阻尼孔能够自动将配流副调整到平衡状态，保持恒定的配流间隙。同时用球塞代替了径向柱塞泵中的柱塞，使得双向变量径向球塞泵的径向尺寸减小，结构紧凑。由于用球塞与作用环的滚动摩擦副取代了柱塞泵中对线速度比较敏感的滑靴副，因此可以实现高的工作转速。可以在保持径向尺寸不变的情况下，通过布置多排球塞来提高泵的排量，因而容易实现大排量。可以很方便地通过改变作用环与缸体之间的偏心距来实现排量的变化，变量机构简单可靠。由于取消了滑靴副，减少了关键零件的数目和摩擦副，从而具有较高的可靠性。

附图说明：

图1是本发明双向变量径向球塞泵的内部结构示意图。

图2是图1的A-A剖面结构示意图。

图3是图1的B-B剖面结构示意图。

图中：1-前盖，2-左轴承盖，3-深沟球轴承，4-端盖，5-芯轴，6-锁紧螺母，7-输入轴，8-缸体，9-销，10-圆柱销，11-泵壳体，12-右轴承盖，13-圆柱滚子轴承，14-高压侧平衡油槽，14’-低压侧平衡油槽，15-配流轴，16-配流接口，17-圆柱销，18-配流套，19-摆动轴，20-左轴套，21-右轴套，22-手轮，23-螺杆，24-圆螺母，25-外作用环，26-内作用环，27-球塞，28-高压排油孔，28’-低压吸油孔，29-高压侧薄壁阻尼孔，29’-低压侧薄壁阻尼孔，30-高压侧沟通油道，30’-低压侧沟通油道。

本发明根据该倾侧力矩全平衡轴配流机构设计的双向变量径向球塞泵，包括前盖(1)；泵壳体(11)；用于前盖(1)和泵壳体(11)定位的圆柱销(10)；用于支承缸体(8)置于前盖(1)内的深沟球轴承(3)和泵壳体(11)内的圆柱滚子轴承(13)；作为泵变量机构的手轮(22)、螺杆(23)和圆螺母(24)；卡入于圆螺母(24)的外作用环(25)以及置于其中的内作用环(26)；置于外作用环(25)内的摆动轴(19)；用于外作用环(25)轴向定位的置于摆动轴(19)上的左轴套(20)和右轴套(21)；用于摆动轴(19)在泵壳体(11)内轴向定位的销(9)；位于缸体(8)轴心处的配流轴(15)；位于配流轴(15)右端面的配流接口(16)；位于深沟球轴承(3)左端的左轴承盖(2)；位于圆柱滚子轴承(13)右端的右轴承盖(12)；置于缸体(8)内的球塞(27)；用于驱动缸体(8)的输入轴(7)；置于配流轴(15)和配流接口(16)内的圆柱销(17)；安置于缸体(8)内的配流套(18)；位于配流轴(15)轴心处的芯轴(5)、端盖(4)和锁紧螺母(6)。上述部件中，输入轴(7)和缸体(8)同轴，外作用环(25)顶端与圆螺母(24)相接触，配流轴(15)内沿其轴向分别开有两个高压排油孔(28)和两个低压吸油孔(28’)，配流轴(15)的高、低压侧分别开有两条半环状的高压侧平衡油槽(14)和低压侧平衡油槽(14’)，同时分别开有两条用于沟通低压吸油孔(28’)与高压侧平衡油槽(14)的高压侧沟通油道(30)和用于沟通高压排油孔(28)与低压侧平衡油槽(14’)的低压侧沟通油道(30’)，在高压侧沟通油道(30)和低压侧沟通油道(30’)中分别安装有薄壁阻尼孔(29)和(29’)。其特征在于用球塞(27)取代了柱塞。

由此构成的双向变量径向柱塞泵，其配流轴(15)所受的径向液压力和轴向液压力均是平衡的，因而不受倾侧力矩作用，且配流轴(15)处于浮动状态，延长了双向变量径向球塞泵的使用寿命。该泵结构简单紧凑，拆装难度低，便于维护修理。

具体实施方式：

参阅图1、图2，输入轴(7)驱动缸体(8)转动，球塞在随缸体转动的同时，沿缸体孔轴线作往复运动，使球塞(27)、缸体孔和配流机构之间的工作腔容积发生变化，完成吸油和排油的过程。球塞(27)与内作用环(26)的内表面接触，外作用环(25)受手轮(22)的控制，可使内、外作用环以摆动轴(19)为中心摆动实现双向变量。变量机构主要由摆动轴(19)、手轮(22)、螺杆(23)和圆螺母(24)组成。配流接口(16)固定在泵壳体(11)上，通过两个圆柱销(17)使配流轴(15)不随缸体(8)转动。

参阅图2、图3，配流轴(15)的剖面有四个通孔，其中(28)为两个高压排油孔，(28’)为两个低压吸油孔，高压侧沟通油道(30)沟通低压吸油孔(28’)和高压侧平衡油槽(14)，低压侧沟通油道(30’)沟通高压排油孔(28)和低压侧平衡油槽(14’)，在油道(30)、(30’)内分别设置薄壁阻尼孔(29)和(29’)。利用薄壁阻尼孔的阻尼作用，在配流间隙增大时，高、低压侧平衡油槽的油压减小，在配流间隙减小时，高、低压侧平衡油槽的油压增大，两种情况都会使配流副调整到平衡状态，保持恒定的配流间隙。通过在端盖(4)右端面开设对应于配流轴高低压油孔的油槽，以平衡配流轴(15)所受的轴向液压力，因此配流轴(15)不受倾侧力矩的作用。设计中保证芯轴(5)台阶的长度大于配流轴(15)的长度，以使得端盖(4)与配流轴(15)间保持一定的间隙，因而配流轴(15)处于浮动状态。避免了配流轴(15)与配流套(18)的偏磨，提高了泵的使用寿命。

Claims (1)

1.一种采用倾侧力矩全平衡的轴配流机构的双向变量径向球塞泵，主要包括前盖(1)、泵壳体(11)、缸体(8)、端盖(4)，其特征在于：前盖(1)和泵壳体(11)通过圆柱销(10)定位，缸体(8)通过深沟球轴承(3)和圆柱滚子轴承(13)装于前盖(1)及泵壳体(11)内，缸体(8)轴心处装有配流轴(15)，配流轴(15)轴心处装有芯轴(5)，配流轴(15)右端面装有配流接口(16)，缸体(8)内装有球塞(27)；输入轴(7)与缸体(8)连接；

在泵壳体(11)上装有：泵变量机构的手轮(22)、螺杆(23)和圆螺母(24)，卡入于圆螺母(24)的外作用环(25)以及置于外作用环中的内作用环(26)，置于外作用环(25)内的摆动轴(19)，用于外作用环(25)轴向定位的置于摆动轴(19)上的左轴套(20)和右轴套(21)，用于摆动轴(19)在泵壳体(11)内轴向定位的销(9)，位于深沟球轴承(3)左端的左轴承盖(2)，位于圆柱滚子轴承(13)右端的右轴承盖(12)；配流轴(15)和配流接口(16)间装有圆柱销(17)；缸体(8)内安装有配流套(18)；配流轴(15)轴心处装有所述端盖(4)和锁紧螺母(6)；

配流轴(15)的剖面有四个通孔，其中包括两个高压排油孔(28)和两个低压吸油孔(28’)，高压侧沟通油道(30)沟通低压吸油孔(28’)和配流轴的高压侧平衡油槽(14)，低压侧沟通油道(30’)沟通高压排油孔(28)和配流轴的低压侧平衡油槽(14’)，在高压侧沟通油道(30)和低压侧沟通油道(30’)内分别设置薄壁阻尼孔(29，29’)；

通过在端盖(4)右端面开设对应于配流轴高低压油孔的油槽，以平衡配流轴(15)所受的轴向液压力，因此配流轴(15)不受倾侧力矩的作用。

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