专利名称：电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压.机械电子控制技术领域，具体说是一种250ml/r电液比例 负载敏感控制轴向柱塞变量泵。
背景技术：
目前各种类型的通轴式和直轴式轴向柱塞泵品种较多，从泵的结构和性能来看， 德国力士乐公司生产的轴向柱塞变量泵是比较先进的，压力可达42Mpa，转速可达2600r. pm，噪声84dB，总效率86X，寿命5000h以上。应用于工程机械、轧钢、锻压、矿山、石油化工 和注塑等机械设备等多个领域，且性能比较可靠，由于应用范围广泛，所以世界各国，如美 国、日本、中国、英国和一些欧洲国家大部分从德国力士乐公司进口。特别是中国，据不完全 统计，每年从德国力士乐公司进口轴向柱塞泵20万台以上。还要长期依赖进口，进口价高 达11万/台，供货期长达6个月至一年半，严重影响了我国一些行业的生产发展。近年来 国内几家生产厂生产的轴向柱塞变量泵，其产品质量存在着不同程度的不稳定现象，就其 主要原因是，泵内磨擦付零件材料差，跟德国力士乐公司生产的轴向柱塞变量泵一样，都存 在配流盘和转子磨擦付偏磨，而导致柱塞、回程盘、滑靴和斜盘的损坏，尤其是配流盘的偏 摩导致柱塞往复运动过程对中性差，造成柱塞与柱塞孔侧向力过大，整个泵内脏磨擦付磨 损快，容积效率低，寿命短等缺陷。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题就是要克服国内外现有高压轴向变量泵存在的 配流盘偏磨，回程盘、斜盘损坏快，泵体温度高和寿命短，以及控制精度低等问题，提供一种 250ml/r电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，实现泵的流量和压力与系统负载需要的 大小的相适应控制，并实现计算机控制。 本实用新型的技术问题采用下述技术方案解决 —种电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，包括壳体、装在壳体内的斜盘、转 子、转子中装有的柱塞、装在泵盖上的配流盘及传动轴；所述配流盘上设有高压窗口和低压 窗口 ，泵盖的两侧面设有进油口和出油口 ，其特征在于 还包括有装在壳体上的变量机构，以及装在变量机构上面的电液比例负载敏感控 制集成阀； 所述配流盘上高压窗口的内外两侧开有半圆环型静压平衡槽，在平衡槽上设有 孔，孔下端连接一通孔，通孔另一端装有一可调阻尼，可调阻尼与所述高压窗口相通； 所述配流盘的高压窗口和低压窗口上分别开有梯形槽，梯形槽尖部设有小孔，小 孔下端连接一斜孔，斜孔分别与相应的高压窗口或者低压窗口相通。 所述柱塞上设一通到柱塞头中心处的内孔，在柱塞球头左端打一阻尼器小孔，小 孔与所述内孔接通，在球头中部开有环形槽，环形槽上对称设有两个小孔，小孔分别与阻尼 器小孔相通。[0010] 所述的变量机构是在壳体上端设有变量机构孔，孔内左端装有小活塞，小活塞右 端连接大活塞，弹簧装在小活塞左边，变量机构孔两侧装有阀块；在大小活塞下面装有带动 杆，带动杆下端垂直连接杠杆。 所述电液比例负载敏感控制集成阀中包括有电液比例节流阀、电液比例压力阀、 负载敏感阀和安全阀；所述集成阀的控制油路上并联安装电液比例节流阀、负载敏感阀和 安全阀，在电液比例节流阀之后装有电液比例压力阀，在电液比例节流阀和电液比例压力 阀之间设有压力传感器和流量传感器，电液比例压力阀之后连接负载敏感阀，负载敏感阀 通过油路与变量机构连接。 本实用新型对于泵的主要磨擦付转子与配流盘采取了静压平衡技术和压力间隙 补偿技术。使转子在旋转过程中配流盘和转子接触面始终有油膜润滑，实现了静压支撑， 减小其压紧力，从而解决了现有轴向柱塞变量泵存在的配流盘偏磨，造成柱塞与柱塞孔侧 向力过大，整个泵内脏磨擦付磨损快，容积效率低和寿命短等问题，减小了磨损，同时在配 流盘高低压窗口两端设有梯形槽加小圆孔，使转子在旋转过程中，有效的减小液压冲击和 降低噪声，解决了计算机控制高精度泵的变量问题。总体结构由于电液比例负载敏感控制 阀块采用集成化方式，该泵的体积比同类型国外产品小四分之一，并且控制精度高，响应时 间短。本实用新型与国外同等产品相比，主要技术性能指标达到和部分指标高于国外同类 产品的先进水平。不仅泵的工作寿命长，减少能量损失，而且使系统工作效率高，因此应用 更为广泛，主要应用于工程机械、轧钢、锻压、矿山、石油化工和注塑船舶机械，军工等都急 需这种轴向柱塞变量泵，具不完全统计，每年从德国力士乐公司进口轴向柱塞泵20万台以 上。还要长期依赖进口，进口价高达11万每台，供货期长达6个月至一年半，我国每年生产 2-3万台，可节省外汇8亿多，并且可争夺国外市场份额，发展前景广阔。
[0013]图l为本实用新型结构示意图，图2为本实用新型配流盘结构示意图，图3为图2的C-C剖视图，图4为图2的B-B剖视图，图5为本实用新型柱塞结构示意图，图6为电液比例负载敏感控制阀块油路系统示意图，图7为电液比例节流阀示意图，图8为电液比例压力阀示意图，图9为负载敏感阀示意图，图10为溢流阀示意图，图11为变量机构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步详细说明 本实用新型由壳体1、斜盘2、转子7、柱塞6、配流盘8、传动轴9和泵盖15组成密 封工作容积，转子旋转时可实现吸排油。斜盘2装在壳体1内斜盘座上，斜盘2与转子7有
5一倾角Y，转子7的柱塞孔中装有柱塞6，柱塞6的球头与滑靴4扣压连接。斜盘2上装有 滑动块3，柱塞滑靴4通过回程盘5压在斜盘2的滑动块3上，回程盘5与滑动块3连接，滑 动块3与斜盘2连接。转子7上设有中心球头ll，在中心球头11内装有予压紧力弹簧12， 中心球头11插入滑动块3内孔中。配流盘8装在泵盖15上，泵盖15与壳体1连接。壳体 1上装有变量机构13，在变量机构13上面装有电液比例负载敏感控制集成阀14。泵盖15 的两侧面设有进油口 Po和出油口 Ps。 如图2所示，在配流盘8表面上高压窗口内外两侧开有两道半圆环型静压平衡槽 8. 1，如图3所示在平衡槽8. 1上设有孔8. 2，孔8. 2下端连接一通孔8. 3，通孔8. 3另一端 连接一可调阻尼8. 4，可调阻尼8. 4与所述高压窗口 8. 8相通。高压油从配流盘窗口 8. 8通 过可调阻尼器8. 4进入半圆环型静压平衡槽8. 1，由此可控制配流盘8对转子7的反推力， 以达到较理想的压紧力系数，这样可对转子与配流盘摩擦付进行压力间隙补偿，且始终保 持摩擦付之间有一定油膜润滑，不仅使转子与配流盘减少磨损和发热，而且使泵的使用寿 命达到6000小时以上，国外同类产品5000小时，且大幅降低泵的噪声和发热，达到该泵高 性能技术指标要求。 如图2所示在配流盘8上的高压窗口 8. 8和低压窗口 8. 9两端分别开有梯形槽 8. 5，如图4所示在梯形槽8. 5尖部设有小2小孔8. 6，小孔8. 6下端连接一斜孔8. 7，通过 斜孔8. 7分别与高压窗口 8. 8和低压窗口 8. 9相通。配流盘8与转子7的接触面设计为球 面配流结构，当转子7旋转时，低压区向高压区过渡和高压区向低压区过渡时，梯形槽8. 5 可有效的消除流体对柱塞6的冲击、消除闭死容积和降低噪声，即可消除泵的冲击、降低泵 的噪声，同时可使转子运转平衡，平稳，减小转子的颠覆力矩，也减小了转子径向载荷和柱 塞球头的侧向力。 如图5所示，在柱塞6上设有小6内孔6. l，通到柱塞头中心处，再从球头中心处 到球头端面打一 小1. 6小孔6. 2，长度为7. 2mm，作为固定阻尼器，这样压力油通过柱塞6的 小6内孔6. 1 ，在通过阻尼器6. 2进入如图1所示的滑靴4的球窝内，对柱塞6的球头有一定 的反推力，平衡掉很大一部分柱塞球头对滑靴4球窝的压紧力，在柱塞球头中心偏上部位， 即与球窝接触的下半部分，设有环形槽6. 3，在槽内对称设有两个小O. 6小孔6. 4，小孔6. 4 与固定阻尼器6. 2相通。液压油通过柱塞6内孔和阻尼器6. 2，再通过柱塞球头小孔6. 4， 进入球头上环形槽内，这样不仅增大柱塞球头的反推力，而且柱塞球头摆动时能使柱塞球 头和滑靴4的球窝始终有油膜润滑，减小了摩擦，特别是当转子旋转过程中柱塞6底部的压 力油通过柱塞6. 1，6. 2和滑靴4的小孔(图1所示)。压力油进入滑靴底部，这样滑靴底平 面与斜盘上的滑块这对摩擦付始终有油膜润滑，并且还能平衡掉很大部分柱塞连杆滑靴对 滑块的压紧力，大大减小了柱塞连杆滑靴对滑块的磨损、减小了噪声，有效的提高泵的使用 寿命。 如图6所示，是电液比例负载敏感控制油路原理示意图，由变量机构13和集成化 后的电液比例负载敏感控制阀14组成。电液比例负载敏感控制集成阀14中包括有电液比 例节流阀14. 1，电液比例压力阀14. 2，负载敏感阀14. 3，和安全阀14. 4 ;所述集成阀14的 控制油路上并联安装电液比例节流阀14. 1、负载敏感阀14. 3和安全阀14. 4，在电液比例节 流阀14. 1之后装有电液比例压力阀14. 2，在电液比例节流阀14. 1和电液比例压力阀14. 2 之间设有压力传感器14. 5和流量传感器14. 6，电液比 压力阀14. 2之后连接负载敏感阀14. 3，负载敏感阀14. 3通过油路与变量机构13连接。 如图7所示，电液比例节流阀14. 1，阀芯14. 1.4装在阀体14. 1.3内，小阀芯 14. 1. 5，弹簧14. 1. 6依次装在阀芯右面，端盖14. 1. 7与阀体14. 1. 3用螺钉14. 1. 8连接。 比例电磁铁14. 1. 1装在阀体14. 1. 3左面，在比例电磁铁14. 1. 1和阀体14. 1. 3中间装有 0型圈14. 1. 2。 如图8所示电液比例压力阀，阀芯14. 2. 3装在阀体14. 2. 2内，阀端盖14. 2. 1装 在阀体左侧，用螺钉14. 2. 5连接，电磁铁14. 2. 4装在阀体右侧，在阀体14. 2. 2和阀端盖 14. 2. l之间装有0型圈14. 2.6。 如图9所示负载敏感阀，阀芯14. 3. 2装在阀体14. 3. 1内，阀体两侧端盖14. 3. 6 通过螺钉14. 3. 5连接，弹簧14. 3. 4装在阀芯右边，在阀体14. 3. 1和端盖14. 3. 6之间装有 0型圈14. 3. 3。 如图10所示溢流阀，阀体14. 4. 2内从左到右依次装有阀芯14. 4. 3、弹簧14. 4. 4、 弹簧座14. 4. 7、调压杆14. 4. 6，阀体两侧装有端盖14. 4. l，O型圈14. 4. 5装在端盖14. 4. 1 内。 如图11所示，变量机构13是在壳体1上端设有变量机构孔17，孔17内左端装有 小活塞13. 2，小活塞13. 2右端连接大活塞13. 3，弹簧13. 1装在小活塞左边，变量机构孔两 侧装有阀块13. 5、13. 9 ;在大小活塞下面装有带动杆13. 6，带动杆13. 6下端垂直连接杠杆
13. 7。 如图6所示，电液比例负载敏感控制工作原理和控制特性说明如下 在电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵变量过程中 当两个比例电磁铁14. 1. 1,14.2.4的电压或电流，根据系统工作负载，由压力传 感器和流量传感器通过计算机设定后，系统压力恒定，又因节流阀前后压差PfP4是一个常 值，为系统提供一个恒流源，溢流阀保护系统安全。如当系统负载压力升高时，通过图8电 液比例压力阀14.2压力降低，进入图9负载敏感阀14.3压力P1也降低，使进入图11变 量机构油缸压力P2降低，变量机构上带动杆13. 6带动斜盘右移，同时在此瞬间压力传感器
14. 5，通过计算给定电流或电压值，P2增大，使得大活塞13. 2与小活塞13. 3受力平衡，斜 盘2摆动一定倾角Yl，就是系统负载所需要的压力，于此同时由流量传感器14.6通过计算 机给定的电流或电压值，，使得图7电液比例节流阀14. 1有一定的开口，通过的流量正是负 载系统所需要的流量，因此电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其输出的流量和压力 大小与工作系统所需要的流量和压力大小相适应。 若系统负载压力降低时通过电液比例压力阀14. 2压力升高，进入图9负载敏感阀 14. 3压力Pl也升高，使进入图11变量机构油缸压力P2升高，变量机构上带动杆13. 6带动 斜盘左移，同时在瞬间压力传感器14. 5通过计算机给定的电流或电压值，P2减小，使得大 活塞13. 3与小活塞13. 2达到新的力平衡。(斜盘2又得到一定倾角Y 2)就是系统负载所 需的压力。于此同时由流量传感器14.6通过计算机给定的电磁铁14. 1. l的电流或电压值， 使得电液比例节流阀14. 1有一定开口，通过的流量正是负载系统所需的流量，所以电液比 例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其输出的流量和压力大小与工作系统负载所需的流量和 压力大小相适应，是一个高节能动力源。 本实用新型传动轴9和转子7旋转时，柱塞6伸出时，油液通过进油口 ，和配流盘
78低压窗口进入柱塞底部为泵吸油，当传动轴9和转子7继续旋转时，柱塞6底部的油液通过配流盘8高压窗口和泵盖上排油口排出，为泵的排油，这样当转子7旋转一周时就形成吸排油各一次，即是泵的排量g，该泵的流量是Q = ng。变量机构13可通过调节斜盘的摆角，实现泵的流量大小调节。配流盘8装在泵盖15上，在中心球头内弹簧上通过加垫可调整转子7对配流盘8的予压紧力大小。 本实用新型控制方式还有恒压控制，伺服控制，恒功率控制和电液比例控制等多种控制形式。
权利要求一种电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，包括壳体、装在壳体内的斜盘、转子、转子中装有的柱塞、装在泵盖上的配流盘及传动轴；所述配流盘上设有高压窗口和低压窗口，泵盖的两侧面设有进油口和出油口，其特征在于还包括有装在壳体(1)上的变量机构(13)，以及装在变量机构(13)上面的电液比例负载敏感控制集成阀(14)；所述配流盘(8)上高压窗口(8.8)的内外两侧开有半圆环型静压平衡槽(8.1)，在平衡槽(8.1)上设有孔(8.2)，孔(8.2)下端连接一通孔(8.3)，通孔(8.3)另一端连接一可调阻尼(8.4)，可调阻尼(8.4)与所述高压窗口(8.8)相通；所述配流盘(8)的高压窗口(8.8)和低压窗口(8.9)上分别开有梯形槽(8.5)，梯形槽(8.5)尖部设有小孔(8.6)，小孔(8.6)下端连接一斜孔(8.7)，斜孔(8.7)分别与相应的高压窗口(8.8)或者低压窗口(8.9)相通。
2. 根据权利要求1所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述柱 塞(6)上设一通到柱塞头中心处的内孔(6. l)，在柱塞球头左端打一阻尼器小孔(6. 2)，小 孔(6. 2)与所述内孔(6. 1)接通，在球头中部开有环形槽(6. 3)，环形槽(6. 3)上对称设有 两个小孔(6. 4)，小孔(6. 4)分别与阻尼器小孔(6. 2)相通。
3. 根据权利要求1所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述的 变量机构(13)是在壳体(1)上端设有变量机构孔(17)，孔(17)内左端装有小活塞(13. 2)， 小活塞(13. 2)右端连接大活塞(13. 3)，弹簧(13. 1)装在小活塞左边，变量机构孔两侧装有 阀块(13.5)、 (13.9);在大小活塞下面装有带动杆(13.6)，带动杆(13.6)下端垂直连接杠 杆(13. 7)。
4. 根据权利要求1所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述 电液比例负载敏感控制集成阀(14)中包括有电液比例节流阀(14. l)，电液比例压力阀 (14.2)，负载敏感阀(14.3)和安全阀(14.4);所述集成阀(14)的控制油路上并联安装电 液比例节流阀(14. 1)、负载敏感阀(14. 3)和安全阀(14.4)，在电液比例节流阀(14. 1)之 后装有电液比例压力阀(14. 2)，在电液比例节流阀(14. 1)和电液比例压力阀(14. 2)之间 设有压力传感器(14. 5)和流量传感器(14. 6)，电液比例压力阀(14. 2)之后连接负载敏感 阀(14. 3)，负载敏感阀(14. 3)通过油路与变量机构(13)连接。
5. 根据权利要求4所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述 电液比例节流阀(14. 1)的阀芯(14. 1.4)装在阀体(14. 1.3)内，小阀芯(14. 1.5)、弹簧 (14.1.6)依次装在阀芯(14.1.4)右面，阀体后端设有端盖(14丄7)，端盖(14.1.7)与阀 体(14. 1. 3)，阀体(14. 1. 3)左面装有比例电磁铁(14. 1. 1)，在比例电磁铁(14. 1. 1)和阀 体(14. 1. 3)之间设有0型圈(14. 1. 2)。
6. 根据权利要求4所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述电 液比例压力阀(14. 2)的阀芯(14. 2. 3)装在阀体(14. 2. 2)内，阀端盖(14. 2. 1)装在阀体 左侧，阀体右侧装有电磁铁(14. 2. 4)，在阀体(14. 2. 2)和阀端盖(14. 2. 1)之间装有0型圈 (14. 2. 6)。
7. 根据权利要求4所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述负 载敏感阀(14. 3)的阀芯(14. 3. 2)装在阀体(14. 3. 1)内，阀体两侧端盖(14. 3. 6)通过螺 钉(14. 3. 5)连接，弹簧(14. 3. 4)装在阀芯右边，在阀体(14. 3. 1)和端盖(14. 3. 6)之间装有0型圈(14. 3. 3)。
8.根据权利要求4所述的电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，其特征在于所述 溢流阀(14.4)的阀体(14.4.2)内从左到右依次装有阀芯(14.4.3)、弹簧(14.4.4)、弹簧 座(14.4.7)、调压杆(14. 4. 6)，阀体两侧装有端盖(14.4. l)，端盖(14.4. 1)内装有0型圈 (14. 4. 5)。
专利摘要电液比例负载敏感控制轴向柱塞变量泵，包括壳体、装在壳体内的斜盘、转子、转子中装有的柱塞、装在泵盖上的配流盘及传动轴；所述配流盘上设有高压窗口和低压窗口，泵盖的两侧面设有进油口和出油口，还包括有装在壳体上的变量机构，以及装在变量机构上面的电液比例负载敏感控制集成阀。所述配流盘上高压窗口的内外两侧开有半圆环型静压平衡槽，在平衡槽上设有孔，孔下端连接一通孔，通孔连接一可调阻尼，可调阻尼与所述高压窗口相通。所述配流盘上分别开有梯形槽，梯形槽下端连接一斜孔，分别与相应的高压窗口或者低压窗口相通。本实用新型实现了静压支撑，减小压紧力，减小磨损，降低噪声，并实现计算机控制。本实用新型体积小、压力高、噪声低、耗能小、寿命长和工作效率高。
文档编号F04B1/24GK201502492SQ20092014407
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月19日 优先权日2009年9月19日
发明者卢堃, 董啸 申请人:卢堃;董啸