一种可衰减斜盘高频振动和测量斜盘角度的斜盘弹簧装置的制作方法

本发明涉及柱塞泵斜盘弹簧装置，特别是涉及了一种可衰减斜盘高频振动和测量斜盘角度的斜盘弹簧装置，属于流体传动与控制技术领域。

背景技术：

液压系统中柱塞泵作为关键元件，为液压系统提供动力来源。柱塞泵中斜盘振动会引起泵排出的高压油脉动加剧，并会引起泵机械结构振动加剧，影响液压系统和泵本身的性能和寿命。因此，采取措施抑制斜盘振动是很有必要的。斜盘振动角度直接决定了柱塞泵的排量，而且与柱塞泵结构、流体运行状态相关度很大，与柱塞泵运行的动态特性关系密切，因此，实时监控斜盘角度是监控泵运行状态和研究泵动态特性的必要技术手段。

在抑制斜盘振动方面，通常是在排量控制柱塞腔前添加阻尼孔来增大斜盘阻尼，但是排量控制柱塞腔通常具有较大的容腔，在斜盘角度较大时，阻尼孔的作用并不明显。

在测量斜盘角度方面，由于斜盘被封装在柱塞泵壳体内部，且空间狭窄，一般方法将柱塞泵斜盘转动轴通过引出轴引出到泵壳体外部再加装角度传感器。这种方法通常需要增加联轴器和旋转密封等多种结构，结构复杂，还会增大斜盘整体的转动惯量，改变斜盘和泵的动态特性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决斜盘高频振动问题和传统斜盘角度测量机构过于复杂的问题，特提供了一种可衰减斜盘高频振动和测量斜盘角度的斜盘弹簧装置，将斜盘振动衰减机构和斜盘角度测量机构集成在一起，即可高效衰减斜盘高频振动也可实时测量斜盘角度，机构简单可靠，角度测量精度高。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括弹簧、位移传感器探头、锁紧螺母、固定弹簧座和可动弹簧座，固定弹簧座固定安装，固定弹簧座和可动弹簧座其中的一端面中心均设有凸台，固定弹簧座凸台面开有中心孔，

可动弹簧座凸台同轴套接在固定弹簧座凸台的中心孔内，使得两者形成同轴套接并能够沿轴向活动移动，并在两个凸台套接后的外部设置弹簧，弹簧两端分别连接在固定弹簧座和可动弹簧座凸台外的台阶面上；固定弹簧座未设有凸台的一端固定连接在柱塞泵壳体内壁，并在端面中心开有中心通孔，中心通孔内通过锁紧螺母安装有用于检测斜盘振动中摆动角度的位移传感器探头，位移传感器探头朝向可动弹簧座凸台，可动弹簧座未设有凸台的一端与所述斜盘连接。

本发明装置中，由弹簧、固定弹簧座和可动弹簧座构成了斜盘振动衰减机构，由位移传感器探头、锁紧螺母、固定弹簧座和可动弹簧座构成了斜盘角度测量机构。所述斜盘振动衰减机构和所述斜盘角度测量机构共用固定弹簧座和可动弹簧座，将斜盘振动衰减和斜盘角度测量两种集成在本发明装置中。

所述的位移传感器探头通过位移传感器探头上的螺纹和锁紧螺母与固定弹簧座紧固联接。本发明的固定弹簧座通过螺纹与柱塞泵壳体紧固联接。

所述的固定弹簧座和可动弹簧座的凸台套接后的内部之间形成封闭弹簧容腔，封闭弹簧容腔体积随斜盘振动运动变化而变化；所述的固定弹簧座凸台底部的侧壁加工有多个阻尼孔，所述的多个阻尼孔为通孔并沿轴向方向间隔布置，阻尼孔将封闭弹簧腔和外部连通，以带阻尼孔的液压封闭弹簧容腔对斜盘振动运动产生阻尼，并衰减斜盘高频振动。

斜盘高频振动是受柱塞滑靴机构的交替作用力而引起，斜盘低频振动受排量控制机构引起的角度摆动形成。

所述斜盘高频振动下摆动到不同角度位置处均对应不同的柱塞泵的排量。

所述的斜盘弹簧装置安装柱塞泵中，替换柱塞泵中的原泵弹簧用以衰减斜盘高频振动，并测量斜盘振动时的摆动角度，安装方便，应用广泛。

所述斜盘弹簧被压缩的长度跟随斜盘高频振动下的摆动角度而变化，并通过封闭容腔体积和柱塞泵壳体内腔之间连通的阻尼孔的数量动态调整所述斜盘弹簧装置整体施加到斜盘的阻尼，该阻尼变化和斜盘另一端的原泵排量控制柱塞腔因振动引起的阻尼变化一起共同作用使得斜盘受到的总阻尼保持恒定，使斜盘高频振动衰减。

所述的可动弹簧座未设有凸台的端面中心开有球形凹槽，斜盘端面上的球形端头嵌入球形凹槽中配合形成球铰，球形凹槽的球面直径比球形端头的球面直径大，使斜盘振动过程中球形端头始终位于球形凹槽中。

所述的弹簧通过预紧力将可动弹簧座与斜盘压紧，使斜盘振动过程中可动弹簧座与斜盘始终保持接触，保证测量角度的准确性。

所述的位移传感器探头发射电磁波信号，贯穿封闭弹簧容腔后经可动弹簧座凸台端面反射，再回到位移传感器探头，通过测量信号来回的时间，计算获得位移传感器探头与可动弹簧座凸台端面之间的距离，再通过斜盘和斜盘弹簧装置的尺寸和位置关系换算得到斜盘的摆动角度。

所述的位移传感器可以是电涡流位移传感器或者激光位移传感器等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明解决了斜盘高频振动问题和传统斜盘角度测量机构过于复杂的问题，将斜盘振动衰减机构和斜盘角度测量机构集成在一起，即可高效衰减斜盘高频振动也可实时测量斜盘角度，机构简单可靠，角度测量精度高。

具体地，本发明能使柱塞泵斜盘高频振动进一步得到有效衰减，并通过与原始泵常用的控制柱塞腔阻尼的共同作用下，使斜盘整体阻尼保持相对恒定，使斜盘振动在整个斜盘角度区间都保持较低的幅值不变化，同时集成了斜盘角度测量功能，便于监控斜盘工作状态和研究斜盘动态特性。

本发明装置可直接替换一般柱塞泵的斜盘弹簧，最低限度地修改泵结构，安装方便，结构小巧紧凑。

附图说明

图1为本发明斜盘弹簧装置的简化剖视图；

图2为常用柱塞泵的简化剖视图；

图3为本发明斜盘弹簧装置安装在柱塞泵中的具体实施实例的简化剖视图。

图中：1-位移传感器探头，2-锁紧螺母，3-固定弹簧座，4-弹簧，5-可动弹簧座，6-阻尼孔，7-封闭弹簧容腔，8-原泵阻尼孔，9-原泵排量控制柱塞腔，10-原泵弹簧，11-斜盘，12-排量控制柱塞，13-原泵壳体，14-柱塞泵壳体内腔。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，本发明包括弹簧4、位移传感器探头1、锁紧螺母2、固定弹簧座3和可动弹簧座5，固定弹簧座3固定安装，固定弹簧座3和可动弹簧座5其中的一端面中心均设有凸台，固定弹簧座3凸台面开有中心孔，可动弹簧座5凸台同轴套接在固定弹簧座3凸台的中心孔内，并在两个凸台套接后的外部设置弹簧4，弹簧4两端分别连接在固定弹簧座3和可动弹簧座5凸台外的台阶面上；固定弹簧座3未设有凸台的端面中心开有中心通孔，中心通孔内通过锁紧螺母2安装有用于检测斜盘11振动中摆动角度的位移传感器探头1，位移传感器探头1朝向可动弹簧座5凸台，可动弹簧座5未设有凸台的一端与所述斜盘11连接。位移传感器探头1通过位移传感器探头上的螺纹和锁紧螺母2与固定弹簧座3紧固联接，固定弹簧座3通过螺纹与柱塞泵壳体紧固联接。

如图1所示，固定弹簧座3和可动弹簧座5的凸台套接后的内部之间形成封闭弹簧容腔7，封闭弹簧容腔7体积随斜盘11振动运动角度变化而变化，斜盘11的振动是沿附图2中其自身顶端为转轴左右来回摆动，斜盘11摆动角度增大则容腔7增大。弹簧4通过预紧力将可动弹簧座5与斜盘11压紧，使斜盘11振动过程中可动弹簧座5与斜盘11始终保持接触，保证测量角度的准确性。

如图1所示，固定弹簧座3凸台底部的侧壁加工有多个阻尼孔6，所述的多个阻尼孔6为通孔并沿轴向方向间隔布置，阻尼孔6将封闭弹簧腔7和外部(具体实施是柱塞泵壳体内腔14)连通，以带阻尼孔6的液压封闭弹簧容腔7对斜盘11振动运动产生阻尼，并衰减斜盘11高频振动。

如图1所示，可动弹簧座5未设有凸台的端面中心开有球形凹槽，斜盘11端面上的球形端头嵌入球形凹槽中配合形成球铰，球形凹槽的球面直径比球形端头的球面直径大，使斜盘11振动过程中球形端头始终位于球形凹槽中。

本发明的具体是工作过程如下：

如图2所示，一般柱塞泵只通过简单的原泵弹簧10来支撑斜盘11。本发明的具体实施是将斜盘弹簧装置安装柱塞泵中，替换柱塞泵中的原泵弹簧10用以衰减斜盘高频振动，并测量斜盘振动时的摆动角度，如图3所示，安装方便，应用广泛。

替换原泵弹簧10后，固定弹簧座3未设有凸台的一端固定连接在柱塞泵壳体内壁，可动弹簧座5未设有凸台的一端与所述斜盘11一端连接，斜盘11另一端连接排量控制柱塞12，排量控制柱塞12连接到原泵壳体13，排量控制柱塞12和原泵壳体13之间形成原泵排量控制柱塞腔9，原泵壳体13底部设有原泵阻尼孔8。

柱塞泵的斜盘11的低频振动受排量控制机构引起的角度摆动形成，高频振动是受柱塞滑靴机构的交替作用力而引起，斜盘11高频振动下摆动到不同角度位置处均对应不同的柱塞泵的排量。

斜盘弹簧4被压缩的长度跟随斜盘11高频振动下的摆动角度而变化，并通过封闭容腔体积7和柱塞泵壳体内腔14之间连通的阻尼孔6的数量动态调整所述斜盘弹簧装置整体施加到斜盘11的阻尼，该阻尼变化和斜盘11另一端的原泵排量控制柱塞腔9因振动引起的阻尼变化一起共同作用使得斜盘11受到的总阻尼保持恒定，使斜盘11高频振动衰减。

具体地来说是，在斜盘11高频振动情况下，斜盘11向远离斜盘弹簧装置方向摆动的角度越大，则斜盘弹簧4长度越长，封闭容腔体积7越大，封闭容腔体积7和外部之间连通的阻尼孔6越多，这使得斜盘弹簧装置整体施加到斜盘11的阻尼越小。而同时原泵排量控制柱塞腔9和原泵阻尼孔8形成的体积减小，使得其施加到到斜盘11的阻尼越大。由此斜盘11向远离斜盘弹簧装置方向摆动时，通过减小斜盘弹簧装置施加到斜盘11的阻尼，来弥补原泵排量控制柱塞腔9体积减小引起的阻尼增大，使斜盘11所受的总阻尼保持恒定，使斜盘11振动在整个摆动角度范围内均保持较低的摆动幅值不变化，实现高频振动的衰减。

当斜盘11处于一个较大的角度(图3中斜盘11下端向右侧摆动幅度较大)时，连通的阻尼孔6数量较多，液压封闭弹簧容腔7体积相对较大，对斜盘11振动起到了阻尼的效果，衰减斜盘11高频振动。此时本发明的斜盘弹簧装置的阻尼较小，而原控制柱塞腔9体积较小与原泵阻尼孔8组合成的整体阻尼较大，两个装置阻尼共同作用(两者相加)使整个斜盘机构阻尼保持一个恒定值，使斜盘11振动在整个斜盘角度区间都保持较低的幅值不变化。

当斜盘11处于一个较小的角度(图3中斜盘11下端向右侧摆动幅度较小)时，连通的阻尼孔6数量较少，液压封闭弹簧容腔7体积相对较小，对斜盘11振动也能起到阻尼的效果，衰减斜盘11高频振动。此时本发明的斜盘弹簧装置的阻尼较大，而原控制柱塞腔9体积较大与原泵阻尼孔8组合成的整体阻尼较小，两个装置阻尼共同作用使整个斜盘机构阻尼保持一个恒定值，使斜盘11振动在整个斜盘角度区间都保持较低的幅值不变化。

位移传感器探头1发射电磁波信号，贯穿封闭弹簧容腔7后经可动弹簧座5凸台端面反射，再回到位移传感器探头1，通过测量信号来回的时间，计算获得位移传感器探头1与可动弹簧座5凸台端面之间的距离，再通过斜盘11和斜盘弹簧装置的尺寸和位置关系换算得到斜盘11的摆动角度。

由此可见，本发明能使柱塞泵斜盘高频振动进一步得到有效衰减，使斜盘整体阻尼保持相对恒定，使斜盘振动在整个斜盘角度区间都保持较低的幅值不变化，同时集成了斜盘角度测量功能也便于监控状态和特性，具体实施替换了一般柱塞泵的原泵弹簧10后能最低限度地修改泵结构，安装方便，结构小巧紧凑。