一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵的制作方法
【专利摘要】一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，采用通轴式结构，配流通过配流环实现，柱塞的运动由端面凸轮驱动，可以实现多作用，因而缸体受对称的轴向力，防止了发生偏斜，缸体被传动轴支承，悬浮在配流环内部，本发明具有结构紧凑，传动简单，受力平衡，工作平稳，配流副接触应力小，耐磨，使用寿命长的优点。
【专利说明】 —种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵
【技术领域】
[0001]本发明属于轴向柱塞泵【技术领域】，具体涉及一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵。
【背景技术】
[0002]轴向柱塞泵是工程液压系统中最常用的压力油源，它具有结构简单、体积小、噪音低、效率高、有自吸能力等优点，被广泛用于锻压、冶金、船舶等领域的液压系统中。
[0003]传统的轴向柱塞泵内部通常安装有一个斜盘，当缸体转动时，柱塞在斜盘的驱动下在缸体内往复运动，周期性的改变柱塞腔容积，从而实现吸油和排油，其配流通常通过配油盘实现。由于是斜盘驱动式因此有一半数目的柱塞处于压油状态，其余柱塞处于吸油状态，两种受力状态的柱塞将对缸体产生不平衡的力矩，从而恶化缸体的转动状态，加剧磨损。由于配油盘与缸体轴向垂直放置，当缸体在不平衡的力矩的作用下倾斜时，配油盘的吸油侧和压油侧与缸体的接触状态不稳定，当间隙过大时，将造成油液的泄露，当间隙过小时，则加剧配流盘的磨损。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明在于提出一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，具有结构紧凑，传动简单，受力平衡，工作平稳，配流副接触应力小，耐磨，使用寿命长的优点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括泵壳体1，配流环16安装在泵壳体I内部，第一泵端盖11将配流环16压紧在泵壳体I内的台肩上，端面凸轮6安装在泵壳体I的内部另一侧，第二泵端盖2将端面凸轮6压紧在泵壳体I内的台肩上，配流环16、端面凸轮6分别与泵壳体I之间连接实现周向固定；
[0007]传动轴4安装在泵壳体I内部，传动轴4的两端分别通过第一滚动轴承12和第二滚动轴承5支承在第一泵端盖11和第二泵端盖2上，缸体8安装在传动轴4上，缸体8悬浮在配流环16内部，第一滚动轴承12的内圈将缸体8压紧在传动轴4的台肩上，安装在第一泵端盖11上的第一轴端压盖13压紧第一滚动轴承12的外圈，传动轴4的另一侧穿过端面凸轮6，它们之间不接触，第二滚动轴承5的内圈压在传动轴4在这一侧的台肩上，安装在第二泵端盖2上的第二轴端压盖3压紧第二滚动轴承5的外圈；
[0008]缸体8与配流环16之间接触并能够相对转动；
[0009]缸体8上设有两个以上的柱塞孔14,每个柱塞孔14内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组7，弹簧22将柱塞组7压紧在端面凸轮6上，每个柱塞孔14的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔15和一个柱塞孔出油孔21，所有的柱塞孔进油孔15在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布，所有的柱塞孔出油孔21在另一个与上述平面平行的平面上沿径向分布；[0010]每个柱塞组7包括柱塞，滚珠压盖23固定安装在柱塞的头部，将滚珠24压在柱塞头部的球形槽内，滚珠24能够自由滚动，柱塞的中心开有轴向的细孔；
[0011]端面凸轮6面向柱塞组7的一侧是一个凸轮曲面25，凸轮曲面25形状如下:以端面凸轮6中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面25的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期；凸轮曲面25上还开有一圈沟槽26，沟槽26的半径与柱塞组7的分布半径相同，沟槽26截面为弧形，弧形半径与滚珠24半径相同，在弹簧22的作用下，滚珠24压在沟槽26内，当传动轴4转动时，滚珠24沿沟槽26运动；
[0012]配油环16上分别开有与凸轮曲面25周期数相同的进油窗口 10和出油窗口 20，所有的进油窗口 10与缸体8上的柱塞孔进油孔15分布在同一平面上，所有的出油窗口 20与缸体8上的柱塞孔出油孔21分布在同一平面上，进油窗口 10和出油窗口 20在周向上相间分布，保证缸体8旋转时，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10的之间的连接、柱塞孔出油孔21与出油窗口 20之间的连接交替的连通，且进油窗口 10和出油窗口 20的分布与凸轮曲面25有关，具体是:在凸轮曲面25驱动柱塞组7向柱塞孔14内压入时，柱塞孔出油孔21与出油窗口 20连通，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10断开，当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10连通，柱塞孔出油孔21与出油窗口 20断开；
[0013]配流环16的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽17和出油汇油环槽9，其深度小于配流环16厚度，进油汇油环槽17与各个进油窗口 10位于同一平面并将它们连通，出油汇油环槽9与各个出油窗口 20位于同一平面，并将它们连通；
[0014]泵壳体I上开有总进油口 18和总出油口 19，总进油口 18与进油汇油环槽17连通，总出油口 19与出油汇油环槽9连通。
[0015]相邻的进油窗口 10和出油窗口 20之间的间隔不小于柱塞孔进油孔15和柱塞孔出油孔21的宽度。
[0016]所述的配流环16采用耐磨材料制造。
[0017]所述的端面凸轮6的凸轮曲面25形状为一个与中轴线有一定夹角的平面，夹角范围在0°到60°之间，这样的凸轮曲面25依然能够驱动柱塞组7在柱塞孔14内往复运动，在此情况下，配流环16上的进油窗口 10和出油窗口 20均为一个。
[0018]本发明具有以下优点:
[0019]I)结构紧凑，传动简单。该泵采用通轴式结构，加工容易，配流通过配流环16实现，简单可靠，且能减小泵的轴向长度。
[0020]2)受力平衡，工作平稳。柱塞的运动由端面凸轮6驱动，可以实现多作用，因而缸体8受对称的轴向力，防止了发生偏斜。
[0021]3)配流副接触应力小，耐磨，使用寿命长。缸体8被传动轴4支承，悬浮在配流环16内部，它们之间的接触应力小，配流环16结构简单，采用耐磨材料制造，使得缸体8与配流环16摩擦副不易破坏，从而使该泵具有很长的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的轴向剖视图。
[0023]图2为本发明图1的A-A截面的剖视图。
[0024]图3为本发明图1的B-B截面的剖视图。[0025]图4为本发明图1的C-C截面的剖视图。
[0026]图5为本发明中凸轮曲面25的示意图，其中图(a)为端面凸轮6的三维示意图，图(b)为凸轮曲面25与同轴圆柱面交线的函数曲线图，也是柱塞的运动规律函数曲线图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明做详细描述。
[0028]参照图1、图2、图3和图4，一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括泵壳体1，配流环16安装在泵壳体I内部，第一泵端盖11将配流环16压紧在泵壳体I内的台肩上，实现轴向固定，端面凸轮6安装在泵壳体I的内部另一侧，第二泵端盖2将端面凸轮6压紧在泵壳体I内的台肩上，实现轴向固定，配流环16、端面凸轮6分别与泵壳体I之间通过键连接实现周向固定；
[0029]参照图1，传动轴4安装在泵壳体I内部，传动轴4的两端分别通过第一滚动轴承12和第二滚动轴承5支承在第一泵端盖11和第二泵端盖2上，缸体8安装在传动轴4上，通过键连接实现周向固定，缸体8悬浮在配流环16内部，第一滚动轴承12的内圈将缸体8压紧在传动轴4的台肩上，安装在第一泵端盖11上的第一轴端压盖13压紧第一滚动轴承12的外圈，传动轴4的另一侧穿过端面凸轮6，它们之间不接触，第二滚动轴承5的内圈压在传动轴4在这一侧的台肩上，安装在第二泵端盖2上的第二轴端压盖3压紧第二滚动轴承5的外圈，上述连接方式共同实现传动轴4和缸体8的轴向定位；
[0030]参照图1、图2、图3和图4，缸体8与配流环16之间接触并可相对转动；
[0031]参照图1、图2和图3，缸体8上设有两个以上的柱塞孔14，每个柱塞孔14内都安装有一个弹簧22和一个柱塞组7，弹簧22将柱塞组7压紧在端面凸轮6上，每个柱塞孔14的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔15和一个柱塞孔出油孔21，所有的柱塞孔进油孔15在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布，所有的柱塞孔出油孔21在另一个与上述平面平行的平面上沿径向分布；
[0032]参照图1，每个柱塞组7包括柱塞，滚珠压盖23固定安装在柱塞的头部，将滚珠24压在柱塞头部的球形槽内，滚珠24能够自由滚动，柱塞的中心开有轴向的细孔，可对滚珠24进行润滑；
[0033]参照图5，端面凸轮6面向柱塞组7的一侧是一个凸轮曲面25，凸轮曲面25形状如下:以端面凸轮6中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面25的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期；凸轮曲面25上还开有一圈沟槽26，沟槽26的半径与柱塞组7的分布半径相同，沟槽26截面为弧形，弧形半径与滚珠24半径相同，在弹簧22的作用下，滚珠24压在沟槽26内，当传动轴4转动时，滚珠24沿沟槽26运动；
[0034]参照图1、图2和图3，配油环16上分别开有与凸轮曲面25周期数相同的进油窗口 10和出油窗口 20，所有的进油窗口 10与缸体8上的柱塞孔进油孔15分布在同一平面上，所有的出油窗口 20与缸体8上的柱塞孔出油孔21分布在同一平面上，进油窗口 10和出油窗口 20在周向上相间分布，相邻的进油窗口 10和出油窗口 20之间的间隔不应小于柱塞孔进油孔15和柱塞孔出油孔21的宽度，从而使它们在工作时能够实现完全隔离，保证缸体8旋转时，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10的之间的连接、柱塞孔出油孔21与出油窗口20之间的连接交替的连通，且进油窗口 10和出油窗口 20的分布与凸轮曲面25有关，具体是:在凸轮曲面25驱动柱塞组7向柱塞孔14内压入时，柱塞孔出油孔21与出油窗口 20连通，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10断开，当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时，柱塞孔进油孔15与进油窗口 10连通，柱塞孔出油孔21与出油窗口 20断开；
[0035]参照图1、图2和图3，配流环16的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽17和出油汇油环槽9，其深度应小于配流环16厚度，进油汇油环槽17与各个进油窗口 10位于同一平面并将它们连通，出油汇油环槽9与各个出油窗口 20位于同一平面，并将它们连通；
[0036]参照图1、图2和图3，泵壳体I上开有总进油口 18和总出油口 19，总进油口 18与进油汇油环槽17连通，总出油口 19与出油汇油环槽9连通。
[0037]所述的配流环16采用耐磨材料制造；
[0038]另外，端面凸轮6的凸轮曲面25形状也可为一个与中轴线有一定夹角的平面，夹角范围在0°到60°之间，这样的凸轮曲面25依然可以驱动柱塞组7在柱塞孔14内往复运动，在此情况下，配流环16上的进油窗口 10和出油窗口 20均为一个，其他的连接方式和连通原理不变。
[0039]本发明的工作原理为:
[0040]参照图1，当缸体8随传动轴4转动时，柱塞孔14内安装的柱塞组7在液压力、弹簧22作用力和端面凸轮6上的凸轮曲面25的压力的作用下，相对于缸体8沿轴向方向往复运动。通过配置端面凸轮6与配流环16的相对位置，可以使得当柱塞组7被压入柱塞孔14时，该柱塞孔14刚好转至出油窗口 20所处的位置，此时，柱塞孔出油孔21通过出油窗口20与出油汇油环槽9连通，进而连通至总出油口 19，油液经上述连通油路排出，而柱塞孔进油孔15则被配流环16封闭，从而使柱塞孔14内的油液不会逆流；当柱塞组7随凸轮曲面25运动出柱塞孔14时，该柱塞孔14刚好转至进油窗口 10所处的位置，此时，柱塞孔进油孔15通过进油窗口 10与进油汇油环槽17连通，进而连通至总进油口 18，油液经上述连通油路被吸入柱塞孔14，而柱塞孔出油孔21则被配流环16封闭，从而使高压油液不会逆流进柱塞孔14。当传动轴4连续转动时，所有的柱塞组7同时工作，及实现不间断的从总进油口18吸入油液并从总出油口 19排出。
【权利要求】
1.一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，包括泵壳体(1)，其特征在于:配流环(16)安装在泵壳体⑴内部，第一泵端盖(11)将配流环(16)压紧在泵壳体⑴内的台肩上，端面凸轮(6)安装在泵壳体(1)的内部另一侧，第二泵端盖(2)将端面凸轮(6)压紧在泵壳体(1)内的台肩上，配流环(16)、端面凸轮(6)分别与泵壳体(1)之间连接实现周向固定； 传动轴(4)安装在泵壳体(1)内部，传动轴(4)的两端分别通过第一滚动轴承(12)和第二滚动轴承(5)支承在第一泵端盖(11)和第二泵端盖(2)上，缸体(8)安装在传动轴(4)上，缸体(8)悬浮在配流环(16)内部，第一滚动轴承(12)的内圈将缸体(8)压紧在传动轴(4)的台肩上，安装在第一泵端盖(11)上的第一轴端压盖(13)压紧第一滚动轴承(12)的外圈，传动轴(4)的另一侧穿过端面凸轮(6)，它们之间不接触，第二滚动轴承(5)的内圈压在传动轴(4)在这一侧的台肩上，安装在第二泵端盖(2)上的第二轴端压盖(3)压紧第二滚动轴承(5)的外圈； 缸体(8)与配流环(16)之间接触并能够相对转动； 缸体(8)上设有两个以上的柱塞孔(14)，每个柱塞孔(14)内都安装有一个弹簧(22)和一个柱塞组(7)，弹簧(22)将柱塞组(7)压紧在端面凸轮(6)上，每个柱塞孔(14)的孔壁上都开有一个柱塞孔进油孔(15)和一个柱塞孔出油孔(21)，所有的柱塞孔进油孔(15)在同一个垂直于轴线的平面上沿径向分布，所有的柱塞孔出油孔(21)在另一个与上述平面平行的平面上沿径 向分布； 每个柱塞组(7)包括柱塞，滚珠压盖(23)固定安装在柱塞的头部，将滚珠(24)压在柱塞头部的球形槽内，滚珠(24)能够自由滚动，柱塞的中心开有轴向的细孔； 端面凸轮(6)面向柱塞组(7)的一侧是一个凸轮曲面(25)，凸轮曲面(25)形状如下:以端面凸轮(6)中轴为轴心的任意圆柱面与该凸轮曲面(25)的交线的展开线为正弦曲线，该正弦曲线有两个以上的周期；凸轮曲面(25)上还开有一圈沟槽(26)，沟槽(26)的半径与柱塞组(7)的分布半径相同，沟槽(26)截面为弧形，弧形半径与滚珠(24)半径相同，在弹簧(22)的作用下，滚珠(24)压在沟槽(26)内，当传动轴(4)转动时，滚珠(24)沿沟槽(26)运动； 配油环(16)上分别开有与凸轮曲面(25)周期数相同的进油窗口(10)和出油窗口(20)，所有的进油窗口(10)与缸体(8)上的柱塞孔进油孔(15)分布在同一平面上，所有的出油窗口(20)与缸体(8)上的柱塞孔出油孔(21)分布在同一平面上，进油窗口(10)和出油窗口(20)在周向上相间分布，保证缸体⑶旋转时，柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)的之间的连接、柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)之间的连接交替的连通，且进油窗口(10)和出油窗口(20)的分布与凸轮曲面(25)有关，具体是:在凸轮曲面(25)驱动柱塞组(7)向柱塞孔(14)内压入时，柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)连通，柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)断开，当柱塞组(7)随凸轮曲面(25)运动出柱塞孔(14)时，柱塞孔进油孔(15)与进油窗口(10)连通，柱塞孔出油孔(21)与出油窗口(20)断开； 配流环(16)的外圆柱面上分别开有进油汇油环槽(17)和出油汇油环槽(9)，其深度小于配流环(16)厚度，进油汇油环槽(17)与各个进油窗口(10)位于同一平面并将它们连通，出油汇油环槽(9)与各个出油窗口(20)位于同一平面，并将它们连通； 泵壳体(1)上开有总进油口(18)和总出油口(19)，总进油口(18)与进油汇油环槽(17)连通，总出油口(19)与出油汇油环槽(9)连通。
2.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，其特征在于:相邻的进油窗口(10)和出油窗口(20)之间的间隔不小于柱塞孔进油孔(15)和柱塞孔出油孔(21)的宽度。
3.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，其特征在于:所述的配流环(16)采用耐磨材料制造。
4.根据权利要求1所述的一种采用配流环配油的端面凸轮驱动式轴向柱塞泵，其特征在于:所述的端面凸轮(6)的凸轮曲面(25)形状为一个与中轴线有一定夹角的平面，夹角范围在0°到60°之间，这样的凸轮曲面(25)依然能够驱动柱塞组(7)在柱塞孔(14)内往复运动，在此情况下 ，配流环(16)上的进油窗口(10)和出油窗口(20)均为一个。
【文档编号】F04B53/00GK103967731SQ201410195844
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】赵升吨, 郭桐, 韩晓兰, 刘辰, 张晨阳, 李靖祥 申请人:西安交通大学