CN107035681A - 柱塞、柱塞泵及液压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柱塞、柱塞泵及液压装置，涉及液压装置技术领域，为解决柱塞与缸体之间摩擦力较大，磨损严重，使用寿命较短的问题。所述柱塞包括：柱塞本体，所述柱塞本体上沿周向设置有一个环形凹槽。所述柱塞应用于柱塞泵，在使用过程中柱塞所受侧应力较小，柱塞与缸体之间的摩擦力较小，磨损程度减轻，使用寿命更长。

Description

柱塞、柱塞泵及液压装置

技术领域

本发明涉及液压装置技术领域，尤其是涉及一种柱塞、柱塞泵及液压装置。

背景技术

目前，在液压装置中，柱塞100泵通常包括缸体和柱塞100，柱塞100的一端伸入缸体内，另一端与驱动结构连接，如图1所示，柱塞100在驱动结构的作用下受到侧向力F使得柱塞100在缸体的缸孔内倾斜着往复运动。由于柱塞100相对缸体倾斜，因此，缸孔的孔口及孔底为应力最大点，在这两处产生的侧向力过大破坏了缸体与柱塞100之间的有油膜，使得缸体与柱塞100发生干摩擦，摩擦力较大。

图2为柱塞100未磨损时，柱塞100与缸体间隙的压力分布图，图中的两条线分别为柱塞100的相对的两个侧面的压力分布线。柱塞100长期往复运动工作后，柱塞100与缸体均有一定程度的磨损。综上，现有技术中的柱塞100随着使用时间增加，磨损程度随之增加，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱塞，以解决现有技术中存在的柱塞与缸体之间摩擦力较大，磨损严重，使用寿命较短的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供的柱塞，包括：柱塞本体，所述柱塞本体上沿周向设置有一个环形凹槽。

进一步地，所述环形凹槽的深度为0.3mm。所述环形凹槽的开口处的两侧边缘之间的距离为0.5mm。

可选的，所述柱塞本体上相对的两端分别为连接端与自由端，所述环形凹槽与所述柱塞本体的自由端的距离等于所述柱塞本体的长度的1/3。

优选地，所述柱塞本体包括相连的杆部和连接头部，所述环形凹槽设置于所述杆部，所述环形凹槽与所述杆部背离所述连接头部的一端之间的距离等于所述杆部的长度的1/3。

进一步地，所述杆部与所述连接头部为一体结构。

较佳地，所述柱塞本体由钢制成。

相对于现有技术，本发明所述的柱塞具有以下优势：

在本发明提供的柱塞中，在柱塞本体的外侧面上设置有环形凹槽，因此，在柱塞工作过程中，环形凹槽改变了柱塞本体外侧面与缸体之间接触的连贯性，从而改变了柱塞与缸体间隙的压力分布状况，使得柱塞的侧面受到的侧应力减小，从而使得柱塞与缸体之间的摩擦力减小，柱塞的磨损程度降低，使用寿命增加。

本发明的另一目的在于提出一种柱塞泵，以解决现有技术中存在的柱塞与缸体之间摩擦力较大，磨损严重，使用寿命较短的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种柱塞泵，包括缸体和如上述技术方案所述的柱塞，所述柱塞的一端伸入所述缸体内。

进一步地，所述缸体由球铁制成。

可选地，所述缸体内镶嵌有铜制套筒，所述柱塞的一端伸入所述铜制套筒内。

所述柱塞泵与上述柱塞相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种液压装置，以解决现有技术中存在的柱塞与缸体之间摩擦力较大，磨损严重，使用寿命较短的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种液压装置，其特征在于，包括如上述技术方案所述的柱塞泵。

所述液压装置与上述柱塞泵相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为背景技术的柱塞的受力分析示意图；

图2为背景技术中的柱塞的压力分布图一；

图3为本发明实施例一提供的柱塞的结构示意图一；

图4为本发明实施例一提供的柱塞与缸体配合的示意图图；

图5为本发明实施例一提供的柱塞的压力分布图；

图6为本发明实施例一提供的柱塞的结构示意图二；

图7为本发明实施例一提供的柱塞中环形凹槽的结构示意图一；

图8为本发明实施例一提供的柱塞中环形凹槽的结构示意图二；

图9为本发明实施例二提供的柱塞泵的结构示意图；

图10为本发明实施例三提供的柱塞泵中缸体的结构示意图。

图中：

1－柱塞本体；11－杆部；12－连接头部；13－连接端；14－自由端；2－环形凹槽；3－缸体；4－铜制套筒；100－柱塞；A－应力最大点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图3所示，本发明实施例提供了一种柱塞，包括柱塞本体1，柱塞本体1上沿周向设置有一个环形凹槽2。

该环形凹槽2的深度为0.3mm，也就是说，该环形凹槽2的底部与环形凹槽2的开口处之间的最大距离为0.3mm；该环形凹槽2的开口处的两侧边缘之间的距离均为0.5mm，在图7和图8所示方向上，环形凹槽2的顶部开口处，左右两侧之间的距离为0.5mm。

环形凹槽2的底面可以为平面或者曲面，如图7所示，环形凹槽2的底面为平面，如图8所示，弧形凹槽2的底面为曲面。

将柱塞本体1延其长度方向等分为三部分，并将中间的部分称为中间部分，将另外两个部分中，完全伸入缸体内的部分称为第一部分，剩下的一个部分称为第二部分。环形凹槽2设置于柱塞本体1的第一部分的外侧。也就是说，环形凹槽2与柱塞本体1伸入缸体内的一端的端面之间的距离小于等于柱塞本体1的长度的1/3。

如图3所示，当柱塞本体1为一个圆柱体时，柱塞本体1的一端与柱塞泵中的驱动机构连接，这端称之为连接端13，柱塞本体1的另一端伸入缸体内，这端称之为自由端14，环形凹槽2与柱塞本体1的自由端14之间的距离为柱塞本体1的总长度的1/3。

如图4所示，当柱塞本体1包括两部分，分别为杆部11和连接头部12时，杆部11与连接头部12为一体结构，一次制造成型，杆部11与连接头部12的材质相同，形状不同，杆部11为圆柱体，杆部11的一端伸入缸体内；连接头部12的一端与杆部11连接，另一端为球形的一侧与柱塞泵中的驱动机构连接，在驱动机构的带动下，连接头部12带动杆部11在缸体内往复运动。环形凹槽2设置于杆部11，环形凹槽2与杆部11背离连接头部12的一端(即杆部11伸入缸体内的一端)之间的距离等于杆部11的长度的1/3。

在本实施例的一种具体实施方式中，柱塞本体1由钢制成。

当将本实施例提供的柱塞应用于柱塞泵时，柱塞的一端伸入缸体内，另一端与驱动机构连接，在驱动机构的带动下相对缸体做往复运动。

如图4所示，当柱塞本体1在缸体3内运动时，由于柱塞本体1相对缸体3倾斜，因此，缸孔的孔口及孔底为应力最大点A。

建立柱塞本体1与缸体3的缸孔间隙处的压力分布方程，求解压差流与剪切流产生的压力分布柱塞本体1与缸孔按表面积展开，建立压差流与剪切流产生的压力分布方程如下：

在上述压力分布方程中，各符号对应的含义如下：

r－柱塞本体直径；D－缸体的缸孔直径；ω－柱塞角速度；μ－油液动力粘度；v_k－柱塞线速度；h－间隙；P－压力；－角度；l_z－柱塞接触长度

根据上述压力分布方程得出如图5所示的压力分布示意图，在图5中，其中一条线为柱塞本体1的上部与缸孔间隙处的压力分布线，另一条为柱塞本体1的下部与缸孔间隙处的压力分布线，两条压力分布线在柱塞本体1上设置有环形凹槽2的区域重叠。

对比图5和图2可知，当设置有环形凹槽2后，柱塞与缸孔间隙的压力分布发生变化，减少侧向力，增大了油膜承载能力，优化了柱塞的摩擦性能，使其能在高速、高压下可靠使用。

此外，由于柱塞的侧向力减小，因此对于缸体的加工精度的要求就可以降低，从而降低了加工成本，提高了应用有本实施例提供的柱塞的柱塞泵的合格率。

实施例二

如图9所示，本发明实施例二提供了一种柱塞泵，本实施例提供的柱塞泵包括缸体3和实施例一提供的柱塞，缸体3内镶嵌有铜制套筒4，铜制套筒4位于缸体3的缸孔内，柱塞的柱塞本体1的一端伸入到缸体3内的铜制套筒4内。铜制套筒4可进一步减轻缸体3的磨损程度，增加缸体3的使用寿命，从而提高柱塞泵的使用寿命。

与现有技术中的柱塞泵相比，由于本实施例二提供的柱塞泵中的柱塞上设置有环形凹槽2，因此，在柱塞工作过程中，环形凹槽2改变了柱塞的侧面受到的侧应力分布状况，使得柱塞的侧面受到的侧应力减小，从而使得柱塞与缸体3之间的摩擦力减小，柱塞的磨损程度降低，使用寿命增加。

同时，由于柱塞与缸体3之间的摩擦力减小，因此缸体3的磨损程度也降低，因此，柱塞泵的使用寿命增加。

值得一提的是，一个柱塞和一个缸体3为一组，在一个柱塞泵中可以包括多组柱塞和缸体3，各组中的柱塞均与同一个驱动机构连接，驱动机构带动各柱塞在其对应的缸体3内往复运动。

举例来说，柱塞与缸体3为两组，驱动机构为连杆，连杆的两端分别与两个柱塞连接，在连杆摆动的时候，连杆的其中一端靠近一个缸体3，另一端远离另一个缸体3，则与连杆的两端对应连接的两个柱塞，其中一个向缸体3内部运动，另一个向缸体3外部运动。

实施例三

如图10所示，本发明实施例三提供了一种柱塞泵，本实施例提供的柱塞泵包括缸体3和实施例一提供的柱塞，在本实施例中，缸体3由球铁制成，柱塞由钢制成。与实施例二中提供的柱塞泵的区别为，本实施例三提供的柱塞泵的缸体3内未设置有铜制套筒4，柱塞的柱塞本体1直接插设于缸体3的缸孔内。

与现有技术中的柱塞泵相比，由于本实施例三提供的柱塞泵中的柱塞设置有环形凹槽2，因此柱塞与缸体3之间的摩擦力减小，因此无需设置铜制套筒4也可以正常工作。

与现有技术中的柱塞泵相比，本实施例三提供的柱塞泵中无需设置铜制套筒4，因此本实施例三提供的柱塞泵的成本较低，重量较轻，使用寿命较长或者与现有技术中的柱塞泵的使用寿命相近。

实施例二与本实施例三提供的柱塞泵各有优点，实施例二提供的柱塞泵的使用寿命更长，本实施例三提供的柱塞泵的成本较低，重量较轻，可根据使用环境及需求进行选择。

实施例四

本发明实施例四提供了一种液压装置，包括实施例三提供的柱塞泵。

值得一提的是，液压装置中可设置有多个柱塞泵，根据使用需求使用其中一个或多个柱塞泵。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种柱塞，其特征在于，包括：柱塞本体，所述柱塞本体上沿周向设置有一个环形凹槽。

2.根据权利要求1所述的柱塞，其特征在于，所述环形凹槽的深度为0.3mm。所述环形凹槽的开口处的两侧边缘之间的距离为0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞本体上相对的两端分别为连接端与自由端，所述环形凹槽与所述柱塞本体的自由端的距离等于所述柱塞本体的长度的1/3。

4.根据权利要求1或2所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞本体包括相连的杆部和连接头部，所述环形凹槽设置于所述杆部，所述环形凹槽与所述杆部背离所述连接头部的一端之间的距离等于所述杆部的长度的1/3。

5.根据权利要求4所述的柱塞，其特征在于，所述杆部与所述连接头部为一体结构。

6.根据权利要求1所述的柱塞，其特征在于，所述柱塞本体由钢制成。

7.一种柱塞泵，其特征在于，包括缸体和如权利要求1－6任一项所述的柱塞，所述柱塞的一端伸入所述缸体内。

8.根据权利要求7所述的柱塞泵，其特征在于，所述缸体由球铁制成。

9.根据权利要求7所述的柱塞泵，其特征在于，所述缸体内镶嵌有铜制套筒，所述柱塞的一端伸入所述铜制套筒内。

10.一种液压装置，其特征在于，包括如权利要求7－9任一项所述的柱塞泵。