一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵

摘要

本发明公开了一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵，包括斜盘(2)、回程盘(8)、旋转支撑(10)、回程盘支撑(11)，所述回程盘支撑(11)穿过所述斜盘(2)的内孔，与所述斜盘(2)之间通过所述旋转支撑(10)连接，两者可相对转动，所述回程盘支撑(11)与所述回程盘(8)连接。本发明降低了柱塞泵产品开发成本，提高了柱塞泵的动态性能和容积效率。

说明书

技术领域

本发明属于液压元件柱塞泵技术领域，具体涉及一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵。

背景技术

液压元件柱塞泵是高压液压系统中的重要能量转化元件，它依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密闭容腔中液压油的容积发生变化，实现液压回路中液压油的吸入\压出，将电动机提供的机械能转化为液压能。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，广泛应用于航空航天、工程机械等行业中。我国柱塞泵行业发展起步较晚，与国外技术水平差距较大，在高端市场，主要依赖进口，每年产品缺口数量可达3万台，一直是制约我国工业液压技术发展的“卡脖子”关键技术。

柱塞泵主要由配流盘、斜盘、缸体、柱塞、滑靴、球头、回程盘、主轴等关键部件组成，通过斜盘使柱塞在缸体内往复运动，工作时部件之间相对运动极多，若设计参数不当极易引起故障，其中斜盘-回程盘处的结构设计为主要矛盾点。斜盘-回程盘处部件结构复杂：斜盘通过法兰或销孔固定在泵壳体上，回程盘与泵转子进行连接，并将7～9只滑靴压在斜盘上，使滑靴在斜盘上贴合运动。通常斜盘与泵转子有两种连接方法，第一种为：使用弹簧将回程盘压在斜盘上，弹簧另一侧将缸体压在回程盘上，缸体和回程盘之间通过球头保证回程盘与缸体的相对运动正确，此种设计方法可以实现回程盘-滑靴-斜盘之间零间隙，减小泵的泄露，提高泵容积效率，但设计方法复杂，结构部件较多，由于有弹簧参与传动，尺寸链控制困难，且回程盘无法使用轴承进行径向定位，弹簧模量、球头精度和表面粗糙度、滑靴与回程盘公差设计等均需要大量理论计算，而复杂的结构带来的流固耦合问题加大了计算难度，通常需要多轮产品样机进行迭代试验，对新产品开发造成极大困难。在实际使用时，由于回程盘没有径向固定，回程盘的转动通过滑靴带动，极易发生滑靴偏磨、回程盘松脱等问题，尤其在高速时很容易引起柱塞泵故障。第二种结构形式为：使用卡槽限制回程盘的轴向运动，将滑靴压紧在斜盘上。此种设计方法较为简单，但是间隙量难以控制，容易发生滑靴内泄漏，降低柱塞泵容积效率，转子部分径向尺寸较大，转动惯量大，影响泵的动态性能。除此之外，在换向时卡槽间隙会影响泵的换向性能，并产生很大的噪音，长时间高压工作甚至会使回程盘发生损坏，产生金属碎屑，随即将引起柱塞卡死失效、回程盘断裂等严重问题。

发明内容

本发明需解决的技术问题是提供一种设计方法简单、性能可靠的柱塞泵。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵，采取技术方案如下：

包括主壳体、斜盘、缸体支撑架、缸体、后盖、中心弹簧、柱塞、回程盘、滑靴、旋转支撑、回程盘支撑、主轴。在所述主壳体的内部固定连接所述斜盘；所述回程盘将滑靴压在斜盘上；柱塞与滑靴进行连接，并插入缸体的内孔中，被回程盘压紧在斜盘上；主轴通过轴承固定在主壳体上，并穿过回程盘支撑的内孔，顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧上，同时，主轴与缸体之间通过花键传递转动，中心弹簧将缸体压向后盖。所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔，与所述斜盘之间通过所述旋转支撑连接，两者可相对转动，所述回程盘支撑与所述回程盘连接。

进一步地，所述旋转支撑为轴承滚子，所述斜盘内孔作为轴承定子外圈，所述回程盘支撑的外壁作为旋转支撑的轴承转子内圈。

进一步地，所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔，通过螺纹与所述回程盘连接。

本发明通过回程盘-斜盘一体化设计，精简了柱塞泵回程盘-斜盘处的结构，简化了回程盘-斜盘的设计方法，降低了柱塞泵产品开发成本；使用回程盘支撑作为旋转支撑的转子内圈，斜盘作为定子外圈，极大减小了转子的径向尺寸，提高了柱塞泵的动态性能；在不使用弹簧的情况下，通过回程盘-斜盘一体化设计消除了轴向间隙，提高了容积效率，在不同工作压力和转速下均可以保证性能稳定。

附图说明

图1为本发明回程盘-斜盘一体化设计结构示意图；

其中，1、主壳体2、斜盘3、缸体支撑架4、缸体5、后盖6、中心弹簧7、柱塞8、回程盘9、滑靴10、旋转支撑11、回程盘支撑12、旋转密封13、主轴14、前盖。

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。

在本发明的一个实施例中，所述回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵包括主壳体1、斜盘2、缸体支撑架3、缸体4、后盖5、中心弹簧6、柱塞7、回程盘8、滑靴9、旋转支撑10、回程盘支撑11、旋转密封12、主轴13、前盖14，在所述主壳体1的内部固定连接所述斜盘2，所述回程盘支撑11穿过所述斜盘2的内孔，与所述斜盘2之间通过所述旋转支撑10连接，两者可相对转动。

缸体4与缸体支撑架3连接，继而通过轴承与主壳体相连，柱塞7与滑靴9进行连接，并插入缸体4的内孔中，被回程盘8压紧在斜盘2上。主轴13通过轴承固定在主壳体1上，并穿过回程盘支撑11的内孔，顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧6上，同时，主轴13与缸体4之间通过花键传递转动，中心弹簧6将缸体4压向后盖5，保证缸体4与后盖5之间的密封性，缸体4与后盖5之间压紧力通过弹簧预紧力调节。

所述的主轴13通过花键与外部输入旋转部件相连，当主轴13转动时，将带动缸体4进行旋转，缸体4中的柱塞7也将随着缸体一并旋转，由于柱塞7被回程盘8压紧在斜盘2上，柱塞7在旋转的同时进行轴向往复运动，从而实现柱塞7与缸体4形成的柱塞腔体容积变化，实现抽油、压油。

主轴13通过旋转密封12与深沟球轴承进行径向支撑，通过前端盖14的定位直口进行轴向定位，旋转密封12可选取国内外成熟厂商旋转密封，最小密封压力应大于0.5MPa。主轴13表面粗糙度应根据旋转密封12产品手册内要求进行加工。

在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10为轴承滚子，使用斜盘2作为外圈定子，回程盘支撑11作为内圈转子。所述回程盘支撑11为圆锥状结构，其锥体外壁作为旋转支撑10的内圈，其锥体部分穿过所述斜盘2的内孔，并通过螺纹与所述回程盘8连接。所述斜盘2与所述回程盘支撑11上加工工艺槽孔以保证螺纹拧紧。

所述回程盘8将滑靴9压在斜盘2上，通过旋转回程盘8与回程盘支撑11之间的螺纹调整滑靴9与斜盘2之间压紧力与间隙，压紧力与间隙应视实际工况而定，若外负载对于动态性能考察较为严格，需柱塞泵正反换向较为迅速，应提高压紧力。若外负载对静态负载要求较高，应减小压紧力，使大负载下旋转支撑11与斜盘2仍保有一定间隙。

所述回程盘支撑11上预留力矩测量工装接口，以便测量旋转支撑11旋转力矩。

在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10滚子类型可以为滚珠、滚柱，可以为单列、双列，滚子表面粗糙度应达到Ra0.4，材料应选取耐磨材料。

优选地，选用GCr15为滚子材料，通过固溶时效处理加强表面硬度，使表面硬度达到HRC58-62。

在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10滚子与内外圈应留有一定间隙量，轴向间隙应小于15um，径向间隙保持在0.15～0.3mm之间，此间隙下油膜支撑力与旋转侧向力可保持平衡，减小轴承磨损。

在本发明的一个实施例中，所述斜盘2内孔作为轴承外圈表面涂覆四氟乙烯防磨涂层，回程盘支撑的外壁作为轴承内圈，涂覆四氟乙烯防磨涂层，并作表面渗碳、渗氮处理，以加强材料硬度。

在本发明的一个实施例中，所述斜盘2内孔侧壁设置直径小于1mm的过油孔，过油孔将斜盘轴承侧与滑靴滑动侧连通，当柱塞泵壳体压力较大时，油液可以通过此过油孔对轴承产生润滑作用。