CN1699749A

CN1699749A - 摆角式径向柱塞变量泵

Info

Publication number: CN1699749A
Application number: CN 200410044287
Authority: CN
Inventors: 卢堃
Original assignee: Individual
Current assignee: Gu Zhigang
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-11-23
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: CN1297745C

Abstract

本发明公开了一种静、动压平衡的摆角式径向柱塞变量泵，解决了瞬变负载工况下抱轴问题。在泵体内安置有定子摆架和摆架转轴，位于定子摆架上的摆架滚子轴承与定子托架的一端配合联接，定子托架的另一端与定子相连；柱塞连杆滑靴上设有静压平衡室，柱塞连杆滑靴两侧设有保持环，柱塞连杆滑靴与保持环有一定的配合间隙；转子通过柱塞带动定子同步旋转；在转子内圆两端设有滚针轴承，滚针轴承与配流轴配合。本发明转子与定子基本同步旋转，柱塞连杆滑靴在定子内表面上滑动，线速度为0或线速度很小(0－40r/min)；结构尺寸比同类参数径向柱塞泵径向尺寸小1/3。本发明通过定子摆架摆角来改变定子与转子偏心量e，即实现变量。

Description

摆角式径向柱塞变量泵

技术领域：

本发明涉及一种摆角式径向柱塞变量泵，具体的说是适用于500mL/r以上排量的径向柱塞变量泵。

背景技术：

50年代至今，对于500mL/r以上的轴向和径向柱塞变量泵，绝大部分从国外进口，国内几家液压件生产厂，对于高压大排量液压泵刚刚研究开发试用，但性能技术指标较低，远远满足不了工业生产发展的要求。具初步调研我国每年要以国外进口500mL/r以上高压大排量液压泵1500台以上，特别是锻压机械和船舶机械用量很大，每台500mL/r高压大排量液压泵，进口价均在(20-40)万元，且进口周期长。

500mL/r径向柱塞变量泵，是目前国际上一种新型径向柱塞变量泵。90年0代至今只有德国“德马克公司”生产这种类型高压大排量径向柱塞泵，它的结构特点与同参数轴向柱塞泵比，径向尺寸大，结构简单，比轴向柱塞泵和其他类型泵的运动付受力状况好。其主要性能指标是：额定压力为30Mpa，最高压力可达40Mpa，噪声86dB，比同参数轴向泵低(4-5)dB，总效率为86％左右，寿命为6000小时以上。所以该泵是国际上性能比较好的一种径向柱塞变量泵。然而这种泵主要存在的问题是：1、由于滑靴带轴承结构，不仅结构复杂，而且滑靴与定子接触时，滑靴没有反推力，接触力太大，易损坏。2、滑靴在定子内表面低速滑动过程中，滑靴无导向装置，运动过程中滑靴棱角容易与两侧盖板金属之间接触，造成两侧板与滑靴磨损或损坏。3、转子与柱塞径向力、轴向力的平衡不能有效控制。4、滑靴采用球墨铸铁材料，经常磨碰成沫状颗粒。

发明内容

本发明的目的是提供一种静、动压平衡的摆角式径向柱塞变量泵，以解决现有径向柱塞泵存在的滑靴与两侧板易磨损、转子与柱塞径向力、轴向力的平衡不能有效控制的问题。

本发明摆角式径向柱塞变量泵，包括泵体、安置于泵体内的定子、设置于定子中与之偏心的转子、位于转子轴心处的配流轴、安装在配流轴上的上定位销和下定位销、位于泵体一端的泵盖、安装于泵盖上的定位套、轴封、轴封盖、滚子轴承，安置于滚子轴承上的驱动轴，安装于驱动轴上的十字键，通过十字键与转子联接的联接器，在上述部件中泵盖与驱动轴和配流轴同轴线，配流轴内沿其轴向开有高压排油孔和低压吸油孔，配流轴上开有相互连通的静压平衡槽和配流轴径向阻尼控制器，在柱塞底部设有柱塞阻尼控制器；在转子上垂直于配流轴的轴线装有柱塞，配流轴上分布有配油窗口；在所述泵体的顶部安置有伺服阀变量缸总成；泵体内安置有定子摆架和摆架转轴，位于定子摆架上的摆架滚子轴承与定子托架的一端配合联接，定子托架的另一端与定子相连，定子托架两端相同；柱塞通过球铰联接有滑靴成为柱塞连杆滑靴，柱塞连杆滑靴上设有静压平衡室，柱塞连杆滑靴两侧设有保持环，柱塞连杆滑靴与保持环配合间隙；转子通过柱塞带动定子同步旋转；在转子内圆两端设有滚针轴承，滚针轴承与配流轴配合；沿配流轴轴向开有相互连通的轴心控制油路和控制油路，轴心控制油路的端头安置有配流轴轴向阻尼控制器，配流轴径向阻尼控制器与轴心控制油路连通，在与控制油路成30～60度夹角的方向上安置有配流轴斜向阻尼控制器。

本发明中柱塞与滑靴可以通过圆柱销联接。在转子内孔中间装有铜套，铜套与配流轴配合。

本发明转子与定子基本同步旋转，本发明通过定子摆架摆角，改变定子与转子偏心量e，即实现变量。本发明能确保转子与配流轴摩擦付在任何工况下运转有油膜润滑，解决了瞬变负载工况下抱轴问题。本发明的变量机构采用定子摆角改变偏心e的变量原理，其主要性能指标为：额定压力32Mpa、最高压力45Mpa、噪声(83-85)dB，总效率86％以上，寿命8000小时以上，动态响应时间(50-80)ms，变量形式多种。本发明柱塞采用滑靴式结构，柱塞连杆滑靴上设有静压平衡室，通过阻尼控制回路，控制柱塞连杆滑靴对定子内表面接触力大小，既能保证柱塞连杆滑靴与定子基本没有相对运动，或有相对运动很小(0-40r/min)，又能使柱塞连杆滑靴与定子内表面有一定的油膜润滑，由此大幅值降低柱塞连杆滑靴在定子内表面运动的圆周速度，提高泵的寿命、降低泵的噪声。柱塞连杆滑靴两侧设有保持环，柱塞连杆滑靴与保持环有一定的配合间隙，而柱塞连杆滑靴只能在保持环的槽内运动，这样就解决了柱塞连杆滑靴一旦在定子内表面运动时，滑靴棱角碰磨定子托架，造成两者损坏。由于转子、定子、定子托架比同类产品小1/3，所以本发明结构尺寸比同类参数径向柱塞泵径向尺寸小1/3。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中柱塞连杆滑靴部的放大图；

图3是本发明中配流轴的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是图3所示配流轴沿A-A线视图；

图6是图3所示配流轴沿B-B线视图；

图7是本发明中柱塞的结构示意图；

图8是本发明中保持环的结构示意图；

图9是本发明中转子与定子受径向载荷的示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

附图标记含义如下：

泵体1、十字键2、驱动轴3、滚子轴承(4、21)、泵盖5、

联接器6、摆架滚子轴承(7、17)、定子摆架8、伺服阀变量缸总成9、定子10、滑靴11、静压平衡室11-1、柱塞12、转子13、滚针轴承(14、18)、配流轴15、保持环16、铜套19、定子托架20、定位套22、轴封23、轴封盖24、上定位销25、下定位销26、摆架转轴27、圆柱销28、静压平衡槽29、高压排油孔30、低压吸油孔31、配油窗口32、轴心控制油路33、控制油路34、配流轴径向阻尼控制器(I、II)、配流轴轴向阻尼控制器III、配流轴斜向阻尼控制器IV、柱塞阻尼控制器V、定子径向受力F、摆架滚子轴承受力F₁、F₂、滚针轴承受转子径向力F₃、F₄、转子径向受力F_i、转子和配流轴的静压平衡力F_i’

如图所示，本发明摆角式径向柱塞变量泵，包括泵体1、安置于泵体1内的定子10、设置于定子10中与之偏心的转子13、位于转子13轴心处的配流轴15、安装在配流轴15上的上定位销25和下定位销26、上、下定位销25、26是使配流轴15定位不能转动。位于泵体1一端的泵盖5、安装于泵盖5上的定位套22、轴封23、轴封盖24、滚子轴承4、滚子轴承21，安置于滚子轴承4和滚子轴承21上的驱动轴3，安装于驱动轴3上的十字键2，通过十字键2与转子13联接的联接器6，在上述部件中泵盖5与驱动轴3和配流轴15同轴线，配流轴15内沿其轴向分别开有高压排油孔30和低压吸油孔31，配流轴15上开有相互连通的静压平衡槽29和配流轴径向阻尼控制器I、II，在柱塞12底部设有柱塞阻尼控制器V；在转子13上垂直于配流轴15的轴线装有柱塞12，配流轴15上分布有配油窗口32。在泵体1的顶部安置有伺服阀变量缸总成9；泵体1内安置有定子摆架8和摆架转轴27，位于定子摆架8上的摆架滚子轴承7、摆架滚子轴承17与定子托架20的一端配合联接做为其内套，定子托架20的另一端与定子10相连，定子托架20两端相同；柱塞12采用滑靴式结构，柱塞12通过球铰联接有滑靴11成为柱塞连杆滑靴，在图2中示出了一种连接方式，即柱塞12与滑靴11通过圆柱销28联接。柱塞连杆滑靴上设有静压平衡室11-1，柱塞连杆滑靴两侧设有保持环16，柱塞连杆滑靴与保持环16有一定的配合间隙，转子13通过柱塞12带动定子10同步旋转；当电机带动传动轴3旋转时，就带动了转子13转动，由于柱塞12对定子10内表面有一定的压紧力，同时定子也旋转。当柱塞连杆滑靴对定子10一旦有相对运动时，一般0-40r/min，而柱塞连杆滑靴只能在保持环16的槽内运动，这样就解决了柱塞连杆滑靴一旦在定子10内表面运动时，滑靴棱角碰磨定子托架20，造成两者损坏。在转子13内圆两端设有滚针轴承14、滚针轴承18，滚针轴承14和滚针轴承18与配流轴15配合。

如图9所示，定子径向受力F由两端摆架滚子轴承受力F₁、F₂承受，形成了简支梁结构。转子径向受力F_i大部分由转子和配流轴的静压平衡力F_i’支撑，一部分由滚针轴承受转子径向力F₃、F₄、承受，因而滚针轴承14、18是承受转子13一部分径向力的简支梁结构，其只是在转子开始起动和停止以及负载瞬变时起作用，而转子在正常工作时，由转子和配流轴的静压平衡力F_i’支承工作负载和变化的负载。彻底解决了转子在起动或停止运动时瞬间抱轴问题。

如图6所示，沿配流轴15轴向开有相互连通的轴心控制油路33和控制油路34，轴心控制油路33的端头安置有配流轴轴向阻尼控制器III，配流轴径向阻尼控制器I、II与轴心控制油路33连通，在与控制油路34成30～60度夹角的方向上安置有配流轴斜向阻尼控制器IV。配流轴径向阻尼控制器I、II用以控制转子13与配流轴15在运转过程中的径向力平衡；配流轴阻尼控制器III、IV是控制转子13在运转过程中的轴向力动压平衡。对转子13与配流轴15这对摩擦付进行压力和油膜间隙控制，确保转子与配流轴摩擦付在任何工况下运转有油膜润滑，解决了瞬变负载工况下抱轴问题。柱塞12底部的柱塞阻尼控制器V能够控制柱塞连杆滑靴静压平衡室11-1的流量和压力，还可控制柱塞连杆滑靴对定子10内表面接触力大小。由于柱塞连杆滑靴反推力可控，所以能精确确定和调节柱塞12与定子10压紧力系数，既能保证柱塞连杆滑靴与定子基本没有相对运动，或有相对运动很小(0-40r/min)，又能使柱塞连杆滑靴与定子内表面有一定的油膜润滑，由此大幅值降低柱塞连杆滑靴在定子内表面运动的圆周速度，提高泵的寿命、降低泵的噪声。

在转子13内孔中间装有铜套19，铜套19与配流轴15配合。

本发明的原理是由转子定子、配流轴和柱塞组成密闭可变容积，工作时液压油从配流轴15端部进入配油窗口32再进入柱塞12底部，由于转子13与定子10存在一个偏心e，当电机通过驱动轴3与十字键2带动转子旋转，柱塞12向外伸出时，柱塞12底部容积增大为吸油，当转子13转过180°时柱塞12向心缩入，使柱塞12底部容积减小为排油，即从配流轴15端部排出。

本发明中摩擦付的材料选自：配流轴材料是38CrMoAl，转子材料是合金球墨铸铁，柱塞材料是18Cr2Ni4w，滑靴材料是铜合金，定子材料是轴承钢。

变量形式：电液伺服控制，(双向或单向变量)电液比例控制，电液比例负载敏感控制，恒压控制和恒功率控制等多种形式。

本发明广泛应用于锻压机械、船舶机械、轧钢机械设备，矿山机械、石油化工机械、军事工业、注塑和挤压铝型材等机械设备中，是上述各领域机械设备的液压动力源。

Claims

1、一种摆角式径向柱塞变量泵，它包括泵体、安置于泵体内的定子、设置于定子中与之偏心的转子、位于转子轴心处的配流轴、安装在配流轴上的上定位销和下定位销、位于泵体一端的泵盖、安装于泵盖上的定位套、轴封、轴封盖、滚子轴承，安置于滚子轴承上的驱动轴，安装于驱动轴上的十字键，通过十字键与转子联接的联接器，在上述部件中泵盖与驱动轴和配流轴同轴线，配流轴内沿其轴向开有高压排油孔和低压吸油孔，配流轴上开有相互连通的静压平衡槽和配流轴径向阻尼控制器，在柱塞底部设有柱塞阻尼控制器；在转子上垂直于配流轴的轴线装有柱塞，配流轴上分布有配油窗口；其特征在于：在所述泵体(1)的顶部安置有伺服阀变量缸总成(9)，泵体(1)内安置有定子摆架(8)和摆架转轴(27)，位于定子摆架(8)上的摆架滚子轴承(7、17)与定子托架(20)的一端配合联接，定子托架(20)的另一端与定子(10)相连，定子托架(20)两端相同；柱塞(12)通过球铰联接有滑靴(11)成为柱塞连杆滑靴，柱塞连杆滑靴上设有静压平衡室(11-1)，柱塞连杆滑靴两侧设有保持环(16)，柱塞连杆滑靴与保持环(16)配合间隙；转子(13)通过柱塞(12)带动定子(10)同步旋转；在转子(13)内圆两端设有滚针轴承(14、18)，滚针轴承(14、18)与配流轴(15)配合；沿配流轴(15)轴向开有相互连通的轴心控制油路(33)和控制油路(34)，轴心控制油路(33)的端头安置有配流轴轴向阻尼控制器(III)，配流轴径向阻尼控制器(I、II)与轴心控制油路(33)连通，在与控制油路(34)成30～60度夹角的方向上安置有配流轴斜向阻尼控制器(IV)。

2、根据权利要求1所述的摆角式径向柱塞变量泵，其特征在于：所述柱塞(12)与滑靴(11)通过圆柱销(28)联接。

3、根据权利要求1或2所述的摆角式径向柱塞变量泵，其特征在于：所述转子(13)内孔中间装有铜套(19)，铜套(19)与配流轴(15)配合。