CN108644083B - 一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵 - Google Patents

一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，主要部件为传动轴、配流盘、缸体、柱塞、滑靴、回程盘、斜盘、壳体等。缸体上开有两排柱塞腔，内、外圈柱塞分别安装在缸体内、外两排均匀分布的柱塞腔中。配流盘一侧与缸体配流端面相配合，另一侧通过定位销与后壳体固定，配流盘上设有四个腰形槽口流道。后壳体设有外圈进油路、内圈进油路、外圈出油路、内圈出油路，四个油路分别与配流盘上四个腰形槽口流道相连通。通过对后壳体上油路的设计，包括安装顺序阀和单向阀，使本发明实现以下功能：当***压力低于一级压力时用作一种双排式轴向柱塞泵，当***压力高于一级压力时用作一种自增压式超高压轴向柱塞泵，提高泵一倍的压力等级,以达到超高压力目的。

Description

一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵
技术领域
本发明涉及一种新型轴向柱塞泵，特别是涉及一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵。
背景技术
轴向柱塞泵是液压***中重要的动力元件，广泛地应用于工业液压和行走液压领域，是现代液压元件中使用最广泛的液压元件之一。此外，由于轴向柱塞泵结构复杂，对制造工艺、材料的要求非常高，因此它又是技术含量很高的液压元件之一。近年来，随着材料、制造、电子等技术的发展，轴向柱塞泵的新技术层出不穷。
当液压***的工作压力超过32MPa时，通常称为超高压液压压力。在现代科学技术领域和工业生产中，超高压液压技术的应用已经越来越广泛。目前，轴向柱塞泵的结构和主要零部件的强度、刚度等因素影响了泵的排量和输出压力。为此，研究柱塞泵的结构形式，对提升轴向柱塞泵的排量和工作压力有着非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，所述轴向柱塞泵的特点是使其实现两级压力输出。
为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，包括主轴、配流盘、缸体、柱塞包括内圈柱塞和外圈柱塞、滑靴包括内滑靴和外滑靴、回程盘、斜盘、壳体以及后壳体；后壳体安装固定在壳体的右端，主轴的左侧通过轴用挡圈、滚动轴承和孔用挡圈安装在壳体的左端，主轴的右侧通过轴套和无油润滑轴承安装在后壳体的盲孔中；缸体安装在壳体内腔的主轴上，主轴通过花键将动力传递给缸体，使缸体旋转；
缸体上设有环绕缸体轴线交错均布的2n个柱塞腔包括n个内圈柱塞腔和n个外圈柱塞腔，每个内圈柱塞腔内设有第一流道通到缸体外，每个外圈柱塞腔内设有第二流道通到缸体外；n个内圈柱塞和n个外圈柱塞分别安装在缸体的内圈柱塞腔和外圈柱塞腔中；每个内圈柱塞的头部安装有内滑靴，内滑靴底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自内圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；每个外圈柱塞的头部安装有外滑靴，外滑靴底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自外圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；斜盘安装固定在壳体内腔的左端面上，斜盘与滑靴配合的表面相对于缸体轴线有一个倾斜角；所述柱塞泵在压油过程中借助斜盘推动内圈柱塞和外圈柱塞强制缩回，在吸油过程中依靠回程机构使内圈柱塞和外圈柱塞外伸；所述回程机构包括碟形弹簧、调整垫、球碗和回程盘，回程盘中心孔与球碗球形面配合，内滑靴和外滑靴分别插在回程盘上均匀分布的圆形孔中；碟形弹簧通过调整垫把球碗压向回程盘，进而使回程盘贴向斜盘，回程盘迫使内滑靴和外滑靴的底部始终贴着斜盘的表面运动，再通过内滑靴和外滑靴强制内圈柱塞和外圈柱塞回程；当缸体带动内圈柱塞和外圈柱塞旋转时，内圈柱塞和外圈柱塞分别在内圈柱塞腔和外圈柱塞腔内作直线往复运动；
配流盘设有四个腰形窗口，分别为第一、二吸油腰形窗口以及第一、二排油腰形窗口；中心弹簧在缸体轴孔内套装在主轴上，并通过垫圈把缸体压向配流盘，使配流盘的一侧和缸体配流端面紧密贴合，并且相对滑动；而在配流盘的另一侧，通过定位销固定在后壳体的端面上；第一吸油腰形窗口和第一排油腰形窗口在缸体的内圈柱塞腔第一流道旋转的圆周轨迹上，第二吸油腰形窗口和第二排油腰形窗口在缸体的外圈柱塞腔第二流道旋转的圆周轨迹上；
在后壳体的下半周设有第一腰形槽口流道作为内圈进油路，第二腰形槽口流道作为外圈进油路；在后壳体的上半周设有第三腰形槽口流道作为内圈出油路，第四腰形槽口流道作为外圈出油路；第一腰形槽口流道和第三腰形槽口流道分别与配流盘上的第一吸油腰形窗口和第一排油腰形窗口相连通，第二腰形槽口流道和第四腰形槽口流道分别与配流盘上的第二吸油腰形窗口和第二排油腰形窗口相连通；第二腰形槽口流道作为外圈进油路接通油箱；第四腰形槽口流道作为外圈出油路通过第二顺序阀接工作***；第一腰形槽口流道作为内圈进油路，其流道内安装有单向阀，外接补油***；第三腰形槽口流道作为内圈出油路与工作***相接；在后壳体底部开两个油口，第一腰形槽口流道与第四腰形槽口流道相连通，并在这两个流道之间安装有第一顺序阀。
本发明的一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，第一顺序阀为高压打开，低压关闭；第二顺序阀为低压打开，高压关闭。当***压力低于一级压力时，外圈出油路的油液由于压力低于第一顺序阀的开启压力，所以只能通过第二顺序阀直接进入工作***；当***压力高于一级压力时，第二顺序阀在高压下关闭，外圈出油路的压力油通过第一顺序阀进入内圈进油路，进行二次加压。
上述的新型轴向柱塞泵，当工作***压力低于一级压力时，外圈出油路的油液直接进入工作***，为防止所述柱塞泵内圈摩擦副出现干磨现象，由补油***向内圈进油路供油，在内圈柱塞腔加压后，经内圈出油口进入工作***。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，与现有技术相比具有这样的有益效果：
本发明所述柱塞泵能够实现两级压力输出，既适用于低压大排量工况，又能适用于超高压工况。当工作***压力低于一级压力时，本发明用作一种双排式轴向柱塞泵，即相当于两个轴向柱塞泵并联，向工作***供油；当工作***压力高于一级压力时，本发明用作一种自增压式超高压轴向柱塞泵，其内部油路串联，提高泵一倍的压力等级。
附图说明
图1是本发明一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵立体示意图；
图2是本发明一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵泵主轴侧示意图；
图3是图2中A-A线的剖面图；
图4是图2中B-B线的剖面图；
图5是回程机构放大图；
图6中：(a)是后壳体配流端面示意图，(b)是(a)中A-A线剖面图，(c)是本发明缸体上柱塞腔分布示意图；
图7是配流盘示意图；
图8中：(a)是后壳体外圈进油口示意图，(b)是本发明后壳体配流端面示意图，(c)是本发明后壳体油路示意图，(d)是本发明后壳体底部端面示意图，(e)是本发明后壳体内圈出油口示意图，(f)是本发明后壳体外圈出油口示意图，(g)是本发明后壳体油路示意图，(h)是本发明后壳体内圈进油口示意图；
图9中：(a)是本发明后壳体油路示意图，(b)是本发明后壳体油路示意图。
图中：1－主轴，2－骨架油封，3－孔用挡圈，4－销，5－壳体，6－斜盘，7－调整垫，8－碟型弹簧，9－回程盘，10－内圈柱塞，11－缸体，12－销，13－O型圈，14－后壳体，15－O型圈，16－弹簧垫圈，17－螺钉，18－轴套，19－无油润滑轴承，20－配流盘，21－孔用挡圈，22－垫圈，23－弹簧，24－外圈柱塞，25－球碗，26－外滑靴，27－内滑靴，28－轴用挡圈，29－滚动轴承，111－内圈柱塞腔，112－外圈柱塞腔，113－第一流道，114－第二流道，201－第二吸油腰形窗口(外圈吸油腰形窗口)，202－第一吸油腰形窗口(内圈吸油腰形窗口)，203－第一排油腰形窗口(内圈排油腰形窗口)，204－第二排油腰形窗口(外圈排油腰形窗口)，141－第二腰形槽口流道(外圈进油路)，142－第一腰形槽口流道(内圈进油路)，143－第三腰形槽口流道(内圈出油路)，144－第四腰形槽口流道(外圈出油路)，301－单向阀，302－第一顺序阀，303－第二顺序阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图,对依据本发明提出的一种新型轴向柱塞泵的具体实施方式、特征及其功效,详细说明如下。
本发明的一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，如图1～5所示，包括主轴1、配流盘20、缸体11、柱塞、滑靴、回程盘9、斜盘6、壳体5和后壳体14；所述柱塞包括内圈柱塞10和外圈柱塞24；所述滑靴包括内滑靴27和外滑靴26；后壳体14通过螺钉安装固定在壳体5的右端，主轴1的左侧通过轴用挡圈28、滚动轴承29和孔用挡圈3安装在壳体5的左端，主轴1的右侧通过轴套18和无油润滑轴承19安装在后壳体14的盲孔中；缸体11安装在壳体5内腔的主轴1上，主轴1通过花键将动力传递给缸体11，使缸体11旋转；
如图4、图6中(b)和(c)所示，缸体11上设有环绕缸体轴线交错均布的十个柱塞腔，包括五个内圈柱塞腔111和五个外圈柱塞腔112中；每个内圈柱塞腔111内设有第一流道113通到缸体11外，每个外圈柱塞腔112内设有第二流道114通到缸体11外；五个内圈柱塞10和五个外圈柱塞24分别安装在缸体11的内圈柱塞腔111和外圈柱塞腔112中；每个内圈柱塞10的头部安装有内滑靴27，内滑靴27底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自内圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；每个外圈柱塞24的头部安装有外滑靴26，外滑靴26底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自外圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；斜盘6通过定位销4安装固定在壳体5内腔的左端面上，斜盘6与滑靴配合的表面相对于缸体11轴线有一个倾斜角；所述柱塞泵在压油过程中借助斜盘6推动内圈柱塞10和外圈柱塞24强制缩回，在吸油过程中依靠回程机构使内圈柱塞10和外圈柱塞24外伸；所述回程机构，如图3、图4和图5所示，包括碟形弹簧8、调整垫7、球碗25和回程盘9，回程盘9中心孔与球碗25球形面配合，内滑靴27和外滑靴26分别插在回程盘9上均匀分布的圆形孔中；碟形弹簧8通过调整垫7把球碗25压向回程盘9，进而使回程盘9贴向斜盘6，回程盘9迫使内滑靴27和外滑靴26的底部始终贴着斜盘6的表面运动，再通过内滑靴27和外滑靴26强制内圈柱塞10和外圈柱塞24回程；当缸体带动内圈柱塞10和外圈柱塞24旋转时，内圈柱塞10和外圈柱塞24分别在内圈柱塞腔111和外圈柱塞腔112内作直线往复运动；如图7所示，配流盘20设有四个腰形窗口，分别为第一、二吸油腰形窗口202和201以及第一、二排油腰形窗口203和204；如图4所示，中心弹簧23在缸体11轴孔内套装在主轴1上，并通过垫圈22把缸体11压向配流盘20，使配流盘20的一侧和缸体11配流端面紧密贴合，并且相对滑动；而在配流盘20的另一侧，通过定位销12固定在后壳体14的端面上；第一吸油腰形窗口202和第一排油腰形窗口203在缸体11的内圈柱塞腔111第一流道113旋转的圆周轨迹上，第二吸油腰形窗口201和第二排油腰形窗口204在缸体11的外圈柱塞腔112第二流道114旋转的圆周轨迹上；
如图9中的(a)和(b)所示，在后壳体14的下半周设有第一腰形槽口流道142作为内圈进油路，第二腰形槽口流道141作为外圈进油路；在后壳体14的上半周设有第三腰形槽口流道143作为内圈出油路，第四腰形槽口流道144作为外圈出油路；第一腰形槽口流道142和第三腰形槽口流道143分别与配流盘20上的第一吸油腰形窗口202和第一排油腰形窗口203相连通，第二腰形槽口流道141和第四腰形槽口流道144分别与配流盘20上的第二吸油腰形窗口201和第二排油腰形窗口204相连通；第二腰形槽口流道141作为外圈进油路接通油箱；第四腰形槽口流道144作为外圈出油路通过第二顺序阀303接工作***；第一腰形槽口流道142作为内圈进油路，其流道内安装有单向阀301，外接补油***；第三腰形槽口流道143作为内圈出油路与工作***相接；在后壳体14底部开两个油口，第一腰形槽口流道142与第四腰形槽口流道144相连通，并在这两个流道之间安装有第一顺序阀302。
当工作***压力低于一级压力时，如图6所示，补油***向泵内圈柱塞腔供油。缸体在主轴带动下开始旋转，吸油侧两排柱塞腔体积不断扩大，在这一过程中外圈柱塞腔从油箱中吸入油液，内圈柱塞腔由补油***供入油液。随着缸体的继续旋转，柱塞在斜盘的约束下开始缩回，内、外圈柱塞腔容积不断减小，外圈柱塞腔产生的压力油经外圈出油路进入工作***，而内圈柱塞腔产生的压力油经内圈出油路进入工作***。
在这一过程中，油液压力低于一级压力，第一顺序阀一直处于关闭状态，第二顺序阀处于开启状态。此时，本发明用作一种双排式轴向柱塞泵，即相当于两个轴向柱塞泵并联，向工作***供油。
当工作***所需压力高于一级压力时，补油***停止向内圈柱塞腔供油。新型轴向柱塞泵启动后，油液从油箱进入外圈柱塞腔内，经一级加压后，压力油经第一顺序阀进入内圈柱塞腔，经二次加压后，超高压油液经内圈出油路进入工作***。
在这一过程中，第二顺序阀在高压下关闭，一级压力油不能进入工作***；第一顺序阀在一级压力油的作用下开启。这种情况下，本发明用作一种自增压式超高压轴向柱塞泵，其内部油路串联，使输出油液的压力变化,提高所述柱塞泵一倍的压力等级,以达到超高压力目的。
①本发明工作在双排式轴向柱塞泵状态时液压油的路径为：
油箱→外圈进油路→外圈柱塞腔→外圈出油路→第二顺序阀→工作***；
补油***→单向阀→内圈进油路→内圈柱塞腔→内圈出油路→工作***。
②本发明工作在自增压式超高压轴向柱塞泵状态时液压油的路径为：
油箱→外圈进油路→外圈柱塞腔→第一顺序阀→内圈柱塞腔→内圈出油路→工作***。

Claims (1)

1.一种两级压力输出的超高压轴向柱塞泵，其特征在于：包括主轴、配流盘、缸体、柱塞包括内圈柱塞和外圈柱塞、滑靴包括内滑靴和外滑靴、回程盘、斜盘、壳体以及后壳体；后壳体安装固定在壳体的右端，主轴的左侧通过轴用挡圈、滚动轴承和孔用挡圈安装在壳体的左端，主轴的右侧通过轴套和无油润滑轴承安装在后壳体的盲孔中；缸体安装在壳体内腔的主轴上，主轴通过花键将动力传递给缸体，使缸体旋转；
缸体上设有环绕缸体轴线交错均布的2n个柱塞腔包括n个内圈柱塞腔和n个外圈柱塞腔，每个内圈柱塞腔内设有第一流道通到缸体外，每个外圈柱塞腔内设有第二流道通到缸体外；n个内圈柱塞和n个外圈柱塞分别安装在缸体的内圈柱塞腔和外圈柱塞腔中；每个内圈柱塞的头部安装有内滑靴，内滑靴底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自内圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；每个外圈柱塞的头部安装有外滑靴，外滑靴底面开有油室，将所述柱塞泵中的压力油引入其中，使来自外圈柱塞腔的推力与该油室中的油压相平衡；斜盘安装固定在壳体内腔的左端面上，斜盘与滑靴配合的表面相对于缸体轴线有一个倾斜角；所述柱塞泵在压油过程中借助斜盘推动内圈柱塞和外圈柱塞强制缩回，在吸油过程中依靠回程机构使内圈柱塞和外圈柱塞外伸；所述回程机构包括碟形弹簧、调整垫、球碗和回程盘，回程盘中心孔与球碗球形面配合，内滑靴和外滑靴分别插在回程盘上均匀分布的圆形孔中；碟形弹簧通过调整垫把球碗压向回程盘，进而使回程盘贴向斜盘，回程盘迫使内滑靴和外滑靴的底部始终贴着斜盘的表面运动，再通过内滑靴和外滑靴强制内圈柱塞和外圈柱塞回程；当缸体带动内圈柱塞和外圈柱塞旋转时，内圈柱塞和外圈柱塞分别在内圈柱塞腔和外圈柱塞腔内作直线往复运动；
配流盘设有四个腰形窗口，分别为第一、二吸油腰形窗口以及第一、二排油腰形窗口；中心弹簧在缸体轴孔内套装在主轴上，并通过垫圈把缸体压向配流盘，使配流盘的一侧和缸体配流端面紧密贴合，并且相对滑动；而在配流盘的另一侧，通过定位销固定在后壳体的端面上；第一吸油腰形窗口和第一排油腰形窗口在缸体的内圈柱塞腔第一流道旋转的圆周轨迹上，第二吸油腰形窗口和第二排油腰形窗口在缸体的外圈柱塞腔第二流道旋转的圆周轨迹上；
在后壳体的下半周设有第一腰形槽口流道作为内圈进油路，第二腰形槽口流道作为外圈进油路；在后壳体的上半周设有第三腰形槽口流道作为内圈出油路，第四腰形槽口流道作为外圈出油路；第一腰形槽口流道和第三腰形槽口流道分别与配流盘上的第一吸油腰形窗口和第一排油腰形窗口相连通，第二腰形槽口流道和第四腰形槽口流道分别与配流盘上的第二吸油腰形窗口和第二排油腰形窗口相连通；第二腰形槽口流道作为外圈进油路接通油箱；第四腰形槽口流道作为外圈出油路通过第二顺序阀接工作***；第一腰形槽口流道作为内圈进油路，其流道内安装有单向阀，外接补油***；第三腰形槽口流道作为内圈出油路与工作***相接；在后壳体底部开两个油口，第一腰形槽口流道与第四腰形槽口流道相连通，并在这两个流道之间安装有第一顺序阀；第一顺序阀为高压打开，低压关闭；第二顺序阀为低压打开，高压关闭；当***压力低于一级压力时，外圈出油路的油液由于压力低于第一顺序阀的开启压力，只能通过第二顺序阀直接进入工作***；当***压力高于一级压力时，第二顺序阀在高压下关闭，外圈出油路的压力油通过第一顺序阀进入内圈进油路，进行二次加压。
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