專利名稱：斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于泵類，具體涉及一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵。
背景技術(shù)：
水液壓傳動技術(shù)是以水作為工作介質(zhì)，具有不燃燒、無污染、系統(tǒng)壓縮損失小、響 應快、系統(tǒng)溫升低、系統(tǒng)沿程損失和局部損失小、系統(tǒng)維修方便和維護成本低等優(yōu)點，它是 當前液壓技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，有著廣闊的應用前景。水液壓泵是水液壓系統(tǒng)中的關(guān) 鍵動力元件，是水液壓系統(tǒng)的心臟，其性能優(yōu)劣直接決定著整個水液壓系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。近 年來，容積式液壓傳動的高壓化趨勢，使水壓柱塞泵尤其軸向水壓柱塞泵的采用日益廣泛。 軸向柱塞泵主要有結(jié)構(gòu)緊湊、單位功率體積小、重量輕、壓力高、變量機構(gòu)布置方便、壽命長 等優(yōu)點。從20世紀60年代末、70年代初開始，美國、英國、日本、德國、芬蘭等國家相繼開始 了軸向水壓柱塞泵的研究，目前已進入實際應用階段。目前應用最廣泛的是斜盤滑靴式軸向柱塞泵，原動機通過主軸帶動斜盤轉(zhuǎn)動，進 而通過滑靴驅(qū)動柱塞在缸孔中做往復直線運動，由此實現(xiàn)封閉柱塞容腔的大小作周期性變 化，再通過配流機構(gòu)來不斷完成吸水和排水過程。華中科技大學于1996年成功研制出國內(nèi) 第一臺斜盤式軸向柱塞水壓泵，最高壓力可達6. 3 MPa，最大流量100 L/min，最高吸入真空 度達到0. 05 MPa,容積效率大于86%，總效率大于74%。該泵為閥配流斜盤滑靴式定量泵，通 過復位彈簧使柱塞頭部始終與斜盤接觸，缸體不動而主軸帶動斜盤旋轉(zhuǎn)使柱塞在缸體中作 直線往復運動，且主軸和斜盤采用整體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造和維護。該泵存在的 缺點是由于柱塞和缸套之間、滑靴和斜盤之間存在較大的側(cè)向力，使得柱塞和缸套、滑靴和 斜盤容易磨損，影響工作壽命，而且難以保證柱塞摩擦副長期有效地密封，使得泄漏偏大。 為了減輕側(cè)向力的負面影響，該系列泵的斜盤傾角一般低于10°，這也使得泵體體積較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，該泵采用油水分離、配流閥沿 徑向布置的結(jié)構(gòu)形式，減小了體積，解決了泵的主要摩擦副及軸承的潤滑難題；傳動機構(gòu) 采用斜盤連桿式，連桿兩端為萬向球鉸連接，屬于二力桿構(gòu)件，連桿與柱塞的夾角，即壓力 角較小，通常最大只有3°左右，所以柱塞受的側(cè)傾力很小，柱塞與缸孔之間的摩擦副承受 的PV值很小，這減小了柱塞與缸孔之間發(fā)生過度磨損或黏著失效的可能性；斜盤連桿結(jié)構(gòu) 的柱塞承受的PV值很小，因此可以很大程度上增大斜盤的傾角；省去了斜盤_滑靴這一對 摩擦副，減少了泄漏的途徑，與滑靴式柱塞泵相比，相同的體積可以達到更大的理論流量； 斜盤不隨主軸轉(zhuǎn)動，作繞其中心的球面擺動，對主軸的動平衡影響較小，減小了柱塞泵的振 動。實現(xiàn)本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，包括順序連接的軸承座、泵殼體、缸體和泵閥 體，所述柱塞泵主軸一端通過支撐軸承安裝在軸承座上，另一端通過支撐軸承安裝在缸體中心，多個柱塞孔均布于缸體的分布圓上，每個柱塞孔中對應布置有柱塞，其特征在于，所 述的柱塞泵主軸為端面曲軸，主軸的曲拐軸線與主軸軸線成一定夾角，斜盤通過支撐軸承 安裝在所述端面曲軸的曲拐上，并通過連桿與柱塞活動連接，該斜盤被限位機構(gòu)的約束，不 隨主軸一起轉(zhuǎn)動，作繞其中心的球面擺動，帶動柱塞在柱塞孔中沿軸向往復運動完成吸水、 排水功能。作為本實用新型的進一步改進，所述的斜盤限位機構(gòu)包括導向滑塊和導向滑槽， 所述導向滑槽固定在泵殼體上，所述導向滑塊包括銷軸、滾動體、軸端蓋和K型滾針軸承， 所述銷軸與軸承采用過盈配合，滾動體與軸承采用間隙配合，所述銷軸安裝在斜盤的銷孔 中，相對于斜盤保持不動，滾動體在導向滑槽內(nèi)作往復地圓弧滾動。作為本實用新型的進一步改進，所述的斜盤包括斜盤體和斜盤壓蓋，所述連桿一 端通過萬向球鉸安裝在斜盤體的分度圓上，連桿另一端通過萬向球鉸與柱塞相連。作為本實用新型的進一步改進，所述夾角為5° 25°。本實用新型具有以下優(yōu)點(1)本實用新型采用滾動式斜盤限位機構(gòu)，減小了導向滑塊和導向滑槽摩擦副的 PV值，提高了斜盤限位結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低了機械振動和噪聲。(2)本實用新型采用油水分離結(jié)構(gòu)，使絕大多數(shù)摩擦副及所有軸承處于油潤滑狀 態(tài)，避免了滾動軸承在水中很快失效的嚴重問題，工作可靠性及壽命大為提高。(3)本實用新型采用斜盤連桿式傳動機構(gòu)，取消了斜盤/滑靴平面摩擦副，并且減 小了水介質(zhì)中工作的柱塞與缸體柱塞孔這一對關(guān)鍵摩擦副的PV值，僅僅是斜盤/滑靴式結(jié) 構(gòu)的6%左右，因此降低了對摩擦副材料的要求，即降低了制造的難度和生產(chǎn)成本；大的斜 盤角度，增大了柱塞的行程，提高泵的額定輸出流量。(4)本實用新型采用無導桿平板配流閥結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，加工精度 容易保證，密封性能優(yōu)越，通流能力大，抗污染能力強，而且升程小、響應快；采工程塑料做 閥座和閥套還可以有效減輕配流閥的沖擊、振動和噪聲；吸入閥和壓出閥做成一個配流閥 體，沿徑向布置，提高了泵的可維修性，縮短了維修時間。(5)本實用新型能泵送中高壓海(淡)水及其他低粘度液體，同時也能泵送礦物油。 與離心式、軸流式水泵相比，具有輸出壓力高、流量大、體積小、重量輕等優(yōu)點，特別是離心 泵、軸流泵具有輸出流量隨輸出壓力增加而急劇下降的特性，而本實用新型具有輸出流量 基本上不隨輸出壓力增加而改變的突出優(yōu)點；與臥式徑向柱塞泵相比，本實用新型具有體 積小、重量輕、噪聲低的突出優(yōu)點。(6)本實用新型適用于泵送海(淡)水及其他低粘度液體的場合，應用范圍很廣。如 用作水下航行器中高壓噴射推進裝置的動力部件，船舶水液壓傳動系統(tǒng)或抽排水系統(tǒng)的動 力部件，水下液壓作業(yè)工具系統(tǒng)的動力部件，冶金、煤炭行業(yè)低粘度及難燃介質(zhì)液體液壓傳 動及控制系統(tǒng)的動力部件，中高壓細水霧滅火系統(tǒng)的動力部件等。

圖1、本實用新型的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、斜盤/導向滑塊/導向滑槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、導向滑塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施狀態(tài)進一步說明圖1所示為本實施新型的一個實施例，采用端面曲軸斜盤連桿軸向柱塞式結(jié)構(gòu)， 主軸9前端通過支撐軸承7安裝在軸承座8上，后端通過支撐軸承3安裝在缸體2中心，主 軸下端與主軸軸線0-0成25°銳角斜盤體11、斜盤壓蓋12通過支撐軸承10安裝在主軸 9所形成的端面曲軸的曲拐上，斜盤上安裝有導向滑塊4，導向滑塊在固定于泵殼體6上的 導向滑槽5中沿軸向來回滾動；一組連桿13的萬向球鉸安裝在斜盤體11的分度圓上，采用 斜盤壓蓋12限位，連桿13的另一組萬向球鉸與一組柱塞14相連，采用球鉸壓蓋16限位； 一組柱塞在缸體分度圓上的柱塞套18中沿軸向往復運動完成吸水、排水功能；柱塞吸水的 時候，進水單向閥19開啟，出水單向閥20關(guān)閉；柱塞排水的時候，出水單向閥20開啟，進水 單向閥19關(guān)閉；缸體與泵體剛性聯(lián)接，兩者之間無相對運動；在缸體的柱塞孔上可以安裝 第一道密封圈15和第二道密封圈17，通過這兩道密封圈將缸體柱塞孔內(nèi)的海(淡)水介質(zhì) 與泵殼體內(nèi)的潤滑油可靠地隔離開。圖2為斜盤/導向滑塊/導向滑槽結(jié)構(gòu)示意圖，端面曲軸的曲拐中心線O1-O工作 以曲拐中心線O1-O i和主軸軸線0-0的交點A為頂點，以曲拐中心線O1-O i為素線的圓錐面 運動，曲拐、支撐軸承9和斜盤外側(cè)安裝的導向滑塊4的聯(lián)合作用，導向滑塊4與固定于泵 殼體6上的導向滑槽5沿軸向滾動配合，使斜盤只能作以頂點為中心的球面擺動，斜盤與泵 殼體6及缸體2之間無相對轉(zhuǎn)動。圖3為導向滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖，銷軸21與軸承23采用間隙配合，滾動體22與軸 承23保持架采用間隙配合，軸承保持架靠滾動體22軸肩和軸端蓋24限位；銷軸21安裝在 斜盤的銷孔中，相對于斜盤保持不動，滾動體22在導向滑槽5內(nèi)作往復地圓弧滾動。本實用新型工作時，輸入轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩使主軸9以0-0為中心線作回轉(zhuǎn)運動，同時主 軸所形成的端面曲軸的曲拐中心線作以曲拐中心線O1-O1和主軸軸線0-0的交點A為頂點， 以曲拐中心線O1-O工為素線的圓錐面運動，曲拐、支撐軸承10和導向滑塊4的聯(lián)合作用，使 斜盤只能作以頂點A為中心的球面擺動，斜盤體11、斜盤壓蓋12與泵殼體6及缸體2之間 無相對轉(zhuǎn)動，因此在斜盤的分度圓周上能夠安裝一組連桿13分別與缸體分度圓周上一組 柱塞14相連，連桿13連接斜盤體11、斜盤壓蓋12和柱塞14，斜盤的擺動拉動或推動柱塞 作往復運動，完成吸水和排水動作；柱塞吸水的時候，進水單向閥19開啟，出水單向閥20關(guān) 閉；柱塞排水的時候，出水單向閥20開啟，進水單向閥19關(guān)閉；斜盤旋轉(zhuǎn)一周，每一個柱塞 完成吸水和排水各一次。
權(quán)利要求一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，包括順序連接的軸承座(8)、泵殼體(6)、缸體(2)和泵閥體(1)，所述柱塞泵的主軸(9)一端通過支撐軸承(7)安裝在軸承座(8)上，另一端通過支撐軸承(3)安裝在缸體(2)中心，多個柱塞孔均布于缸體(2)的分布圓上，每個柱塞孔中對應布置有柱塞(14)，其特征在于，所述的柱塞泵主軸為端面曲軸，主軸(9)的曲拐軸線與主軸軸線成一定夾角，斜盤通過支撐軸承(10)安裝在所述端面曲軸的曲拐上，并通過連桿(13)與柱塞(14)活動連接，該斜盤被限位機構(gòu)的約束，不隨主軸一起轉(zhuǎn)動，作繞其中心的球面擺動，帶動柱塞(14)在柱塞孔中沿軸向往復運動完成吸水、排水功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，其特征在于，所述的斜盤 限位機構(gòu)包括導向滑塊(4)和導向滑槽(5)，所述導向滑槽(5)固定在泵殼體(6)上，所述導 向滑塊(4)包括銷軸(21)、滾動體(22)、軸端蓋(24)和K型滾針軸承(23)，所述銷軸(21) 與軸承(23)采用過盈配合，滾動體(22)與軸承(23)采用間隙配合，所述銷軸(21)安裝在 斜盤的銷孔中，相對于斜盤保持不動，滾動體(22)在導向滑槽(5)內(nèi)作往復地圓弧滾動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，其特征在于，所述的斜 盤包括斜盤體(11)和斜盤壓蓋(12)，所述連桿(13) —端通過萬向球鉸安裝在斜盤體(11) 的分度圓上，連桿(13)另一端通過萬向球鉸與柱塞(14)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，其特征在于，所述夾角 為5° 25°。
專利摘要本實用新型公開了一種斜盤連桿式軸向水壓柱塞泵，包括順序連接的軸承座、泵殼體、缸體和泵閥體，所述柱塞泵主軸一端通過支撐軸承安裝在軸承座上，另一端通過支撐軸承安裝在缸體中心，多個柱塞孔均布于缸體的分布圓上，每個柱塞孔中對應布置有柱塞，其特征在于，所述的柱塞泵主軸為端面曲軸，主軸的曲拐軸線與主軸軸線成一定夾角，斜盤通過支撐軸承安裝在所述端面曲軸的曲拐上，并通過連桿與柱塞活動連接，該斜盤被限位機構(gòu)的約束，不隨主軸一起轉(zhuǎn)動，作繞其中心的球面擺動，帶動柱塞在柱塞孔中沿軸向往復運動完成吸水、排水功能。本實用新型具有體積小、重量輕、噪聲低的突出優(yōu)點。
文檔編號F04B1/16GK201739111SQ20102029775
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者巴鑫, 曹樹平, 朱萬方, 朱玉泉, 石兆存, 羅小輝, 胡軍華, 譚娟 申請人:華中科技大學