本發(fā)明涉及一種降低軸向柱塞泵攪拌損失的整流裝置,尤其適用于在高速工況下工作的軸向柱塞泵。
背景技術(shù):
軸向柱塞泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的核心元件,其使用效率對(duì)流體傳動(dòng)系統(tǒng)的能量使用效率至關(guān)重要。軸向柱塞泵的能耗一般可分為容積損失、機(jī)械損失和攪拌損失三類,其中攪拌損失是由于軸向柱塞泵的旋轉(zhuǎn)組件工作在充滿油液的殼體中,由于流體的粘性摩擦、湍流摩擦及繞流阻力造成的功率損失。隨著液壓泵向著高速化的方向發(fā)展,如航空航天液壓系統(tǒng)中的軸向柱塞泵轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘上萬(wàn)轉(zhuǎn),因此高速旋轉(zhuǎn)組件攪油運(yùn)動(dòng)造成的攪拌損失將直接影響軸向柱塞泵的使用效率。目前已有的降低攪拌損失的方法有兩種,一種是將殼體內(nèi)部油液抽空,保持殼體內(nèi)一直處于無(wú)油液狀態(tài)形成“干式殼體”,從源頭上消除攪拌損失。但是干式殼體無(wú)法滿足軸向柱塞泵內(nèi)部軸承及摩擦副的潤(rùn)滑與散熱,造成的干摩擦損失與發(fā)熱將直接降低軸向柱塞泵的機(jī)械效率。另一種是優(yōu)化殼體內(nèi)壁結(jié)構(gòu),減小流場(chǎng)的紊亂程度及渦流現(xiàn)象的發(fā)生區(qū)域,進(jìn)而降低攪拌損失。它的缺點(diǎn)是不可避免會(huì)受到材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、零部件安裝形式的限制,并且軸向柱塞泵的殼體通常采用鑄造的加工方式,優(yōu)化殼體結(jié)構(gòu)加工鑄造模具成本高,不利于標(biāo)準(zhǔn)化與通用化的應(yīng)用于軸向柱塞泵中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種降低軸向柱塞泵攪拌損失的整流裝置,該整流裝置有效適用于高速軸向柱塞泵中使用,具有降低過(guò)流面積、減小流體摩擦、便于安裝及潤(rùn)滑散熱良好的優(yōu)點(diǎn),進(jìn)而降低軸向柱塞泵的攪拌損失。
本發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種降低軸向柱塞泵攪拌損失的整流裝置,該裝置包括整流套筒,整流套筒的兩端分別固定定位蓋板、安裝蓋板;定位蓋板包括定位內(nèi)端面、定位外端面、定位側(cè)面;整流套筒包括整流內(nèi)壁面、整流外壁面、節(jié)流壁面、阻流壁面;安裝蓋板包括安裝內(nèi)端面、安裝外端面、安裝側(cè)面;
所述的定位側(cè)面上加工軸對(duì)稱的定位上弧面、定位下弧面,軸對(duì)稱的四個(gè)安裝弧面與軸對(duì)稱的兩個(gè)過(guò)流弧面;所述的整流外壁面與上變量閥座及下變量閥座構(gòu)成整流外側(cè)間隙容腔,整流內(nèi)壁面與缸體構(gòu)成整流內(nèi)側(cè)間隙容腔;定位上弧面與定位下弧面分別實(shí)現(xiàn)整流裝置與上變量閥座、下變量閥座的間隙安裝配合,兩個(gè)過(guò)流弧面保證整流外側(cè)間隙容腔與柱塞間隙容腔的連通;
所述的節(jié)流壁面與缸體構(gòu)成節(jié)流間隙容腔,左端軸承外側(cè)容腔與節(jié)流間隙容腔連通;
所述的安裝側(cè)面上加工軸對(duì)稱的安裝上弧面、安裝下弧面以及軸對(duì)稱的四個(gè)安裝孔,安裝上弧面與安裝下弧面分別實(shí)現(xiàn)整流裝置與上變量閥座、下變量閥座的間隙安裝配合,四個(gè)安裝孔分別與四個(gè)安裝弧面相對(duì)應(yīng),通過(guò)安裝螺釘實(shí)現(xiàn)整流裝置與端蓋的固定連接。
進(jìn)一步地,定位外端面與缸體壁面對(duì)齊。
進(jìn)一步地,整流內(nèi)側(cè)間隙容腔的大小要小于整流外側(cè)間隙容腔的大小。
進(jìn)一步地,整流內(nèi)壁面與整流外壁面為圓柱形。
進(jìn)一步地,整流內(nèi)壁面采用疏油涂層。
進(jìn)一步地,安裝上弧面、安裝下弧面、定位上弧面、定位下弧面、四個(gè)安裝弧面與兩個(gè)過(guò)流弧面大小及形狀保持一致。
進(jìn)一步地,整流裝置壁厚處處相等。
本發(fā)明具有的有益效果是:結(jié)構(gòu)合理,使用方便,采用整流裝置,利于軸向柱塞泵殼體內(nèi)部零件潤(rùn)滑與散熱,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),相對(duì)制造成本降低了很多,有利于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的工作。具體為:
(1)整流內(nèi)壁面與整流外壁面隔離了缸體外圍流體,形成的整流內(nèi)側(cè)間隙容腔中允許流體隨缸體一起轉(zhuǎn)動(dòng),而整流外側(cè)間隙容腔中的流體大體不隨缸體的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng),降低了缸體外圍流動(dòng)流體的過(guò)流面積,減少了湍流摩擦損失,降低了攪拌損失。
(2)圓柱形的整流內(nèi)壁面與整流外壁面有效的規(guī)整了缸體外圍流體的形狀,避免了缸體外圍流體變化的間隙寬度造成的局部渦流損失
(3)阻流壁面與節(jié)流壁面阻擋整流內(nèi)側(cè)間隙容腔的大部分流體向端蓋方向運(yùn)動(dòng),同時(shí)通過(guò)節(jié)流壁面與缸體構(gòu)成的節(jié)流間隙容腔中流過(guò)的少量流體,解決了軸承的潤(rùn)滑與散熱問(wèn)題。
(4)整流內(nèi)側(cè)間隙容腔中運(yùn)動(dòng)的流體在節(jié)流壁面節(jié)流阻力的作用下,流向柱塞、滑靴方向,填補(bǔ)了柱塞、滑靴組件高速旋轉(zhuǎn)造成的氣穴,降低了軸向柱塞泵氣蝕沖擊、減小了工作噪聲。
(5)整流內(nèi)壁面采用低摩擦材料涂層,有效的降低了整流內(nèi)側(cè)間隙容腔中運(yùn)動(dòng)的流體的摩擦阻力,減小了粘性摩擦損失,進(jìn)一步降低了攪拌損失。
(6)軸對(duì)稱的安裝上弧面、安裝下弧面、定位上弧面與定位下弧面的配合,便于上變量閥座與下變量閥座的安裝,簡(jiǎn)化了軸向柱塞泵的設(shè)計(jì),可雙向使用,提高了整流裝置的利用率。
(7)通過(guò)四個(gè)軸對(duì)稱的安裝弧面,便于安裝螺釘?shù)陌惭b,極大程度利于整流裝置的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化設(shè)計(jì)。
(8)通過(guò)軸對(duì)稱的兩個(gè)過(guò)流弧面,實(shí)現(xiàn)柱塞間隙容腔與整流外側(cè)間隙容腔的連通與調(diào)節(jié),提高了運(yùn)動(dòng)流體的散熱性能。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所提供的一種安裝整流裝置的軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明所提供的整流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,(a)為主剖視圖、(b)為左視圖、(c)為右視圖;
圖3為本發(fā)明所提供的整流裝置外形圖;
圖中:1.整流裝置,1.1定位蓋板,1.1.1定位外端面,1.1.2安裝弧面,1.1.3定位上弧面,1.1.4過(guò)流弧面,1.1.5定位側(cè)面,1.1.6定位下弧面,1.1.7定位內(nèi)端面;1.2整流套筒,1.2.1整流外壁面,1.2.2阻流壁面,1.2.3節(jié)流壁面,1.2.4整流內(nèi)壁面;1.3安裝蓋板,1.3.1安裝外端面,1.3.2安裝孔,1.3.3安裝上弧面,1.3.4安裝側(cè)面,1.3.5安裝下弧面,1.3.6安裝內(nèi)端面;2.殼體;3.上變量閥座;4.上變量閥芯;5.上變量球座;6.上變量球頭;7.滑靴;8.斜盤;9.回程球鉸;10.主軸;11.密封圈;12.右端軸承;13.回程盤;14.缸體壁面;15.柱塞間隙容腔;16.下變量球頭;17.下變量球座;18.下變量閥套;19.下變量閥座;20.下變量限位閥芯;21.缸體;22.殼體內(nèi)壁;23.卡簧;24.安裝螺釘;25.左端軸承;26.中心彈簧;27.柱塞;28.端蓋;29.整流內(nèi)側(cè)間隙容腔;30.配流腰形窗口;31.節(jié)流間隙容腔;32.整流外側(cè)間隙容腔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,本發(fā)明的目的和效果將更加明顯。
如圖1所示,為一種安裝本實(shí)施例整流裝置的軸向柱塞泵,該軸向柱塞泵包括端蓋28、殼體2、設(shè)置在殼體2內(nèi)的斜盤8、回程組件、變量組件、主軸10、安裝在主軸10上的軸承組件、密封圈11、缸體21、安裝在缸體21中的柱塞滑靴組件及缸體中心彈簧26、卡簧23;其中,所述缸體21與主軸10連接,所述缸體中心彈簧26通過(guò)卡簧23固定在缸體21內(nèi),所述柱塞滑靴組件置于缸體21內(nèi)部柱塞孔,使得缸體21與柱塞滑靴組件隨主軸10一起轉(zhuǎn)動(dòng);所述變量組件與斜盤8和端蓋28連接,控制斜盤8擺動(dòng)角度。
所述回程組件包括壓緊滑靴7的回程盤13和壓緊回程盤13的回程球鉸9。
所述變量組件包括上變量組件和下變量組件,其中上變量組件包括上變量閥座3、上變量閥芯4、上變量球座5、上變量球頭6依次連接,下變量組件包括下變量球頭16、下變量球座17、下變量閥套18、下變量閥座19、下變量限位閥芯20依次連接。上變量閥座3和下變量閥座19分別與端蓋28連接,上變量球頭6與下變量球頭17分別與斜盤8連接。
所述軸承組件包括左端軸承25與右端軸承12。
所述柱塞滑靴組件由9個(gè)滑靴7包覆9個(gè)柱塞27組成。
本實(shí)施例的整流裝置1由定位蓋板1.1、整流套筒1.2、安裝蓋板1.3組成,其中定位蓋板1.1包括定位內(nèi)端面1.1.7、定位外端面1.1.1、定位側(cè)面1.1.5,整流套筒1.2包括整流內(nèi)壁面1.2.4、整流外壁面1.2.1、節(jié)流壁面1.2.3、阻流壁面1.2.2,安裝蓋板1.3包括安裝外端面1.3.1、安裝內(nèi)端面1.3.6、安裝側(cè)面1.3.4。
整流內(nèi)壁面1.2.4與整流外壁面1.2.1隔離了缸體21外圍流體,形成的整流內(nèi)側(cè)間隙容腔29中允許流體與缸體21一起轉(zhuǎn)動(dòng),而整流外側(cè)間隙容腔32中的流體大體不隨缸體21的轉(zhuǎn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。
阻流壁面1.2.2與節(jié)流壁面1.2.3阻擋了整流內(nèi)側(cè)間隙容腔29的大部分流體向端蓋28方向運(yùn)動(dòng),同時(shí)通過(guò)節(jié)流壁面1.2.3與缸體21構(gòu)成的節(jié)流間隙容腔31中流過(guò)的少量流體,解決了左端軸承25的潤(rùn)滑與散熱問(wèn)題。
安裝側(cè)面1.3.4上軸對(duì)稱的4個(gè)安裝孔1.3.2,實(shí)現(xiàn)了整流裝置1、端蓋28及安裝螺釘24的連接固定,定位側(cè)面1.1.5上軸對(duì)稱的安裝弧面1.1.2與4個(gè)安裝孔1.3.2位置配合,保證了安裝空間。
安裝側(cè)面1.3.4上軸對(duì)稱的安裝上弧面1.3.3、安裝下弧面1.3.5,連同定位側(cè)面1.1.5上軸對(duì)稱的定位上弧面1.1.3、定位下弧面1.1.6,保證了整流裝置1與上變量閥座3、下變量閥座19的間隙安裝配合。
定位外端面1.1.1與缸體壁面14對(duì)齊。
該整流裝置1的工作過(guò)程如下所述:軸向柱塞泵工作在充滿油液的殼體2中,通過(guò)殼體內(nèi)壁22及端蓋28實(shí)現(xiàn)與外界隔離;當(dāng)主軸10順時(shí)針帶動(dòng)缸體21一同旋轉(zhuǎn)時(shí),回程盤13通過(guò)回程球鉸9將作用力均勻施加到9個(gè)滑靴7上,使每個(gè)滑靴7始終緊貼在斜盤8上滑動(dòng),9個(gè)滑靴7包覆9個(gè)柱塞27球頭使之一起運(yùn)動(dòng),同時(shí)9個(gè)柱塞27受到缸體21、斜盤8及回程盤13的作用力而作往復(fù)運(yùn)動(dòng),從配流腰形窗口30完成吸液與壓液,斜盤8的位置則由上變量閥芯4和下變量限位閥芯20的位置決定從而控制吸液與壓液的體積,整流裝置1固定在端蓋28上,不隨缸體21的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng),整流內(nèi)側(cè)間隙容腔29中的流體在缸體21帶動(dòng)下與之一起轉(zhuǎn)動(dòng),在整流內(nèi)壁面1.2.4的作用下,降低了流體運(yùn)動(dòng)的粘性摩擦損失,而整流外側(cè)間隙容腔32中的流體則在固定整流裝置1的隔離作用下不隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng),降低了缸體21外圍流動(dòng)流體的過(guò)流面積,減少了湍流摩擦損失,圓柱形的整流內(nèi)壁面1.2.4與整流外壁面1.2.1有效的規(guī)整了缸體21外圍流體的形狀,避免了缸體21外圍流體變化的間隙寬度造成的局部渦流損失,整流內(nèi)側(cè)間隙容腔29中的流體在阻流壁面1.2.2的作用下,大部分流體流向柱塞27滑靴7組件方向,填補(bǔ)了旋轉(zhuǎn)的柱塞27滑靴7組件之間的氣穴,通過(guò)節(jié)流間隙容腔31的作用,將整流內(nèi)側(cè)間隙容腔29中的少量流體向著端蓋28方向流動(dòng),保證了左端軸承25的潤(rùn)滑與散熱。