一种斜盘式柱塞泵的柱塞副润滑冷却结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种斜盘式柱塞栗的柱塞副润滑冷却结构，尤其是涉及一种适用于高 速旋转状态下可实现对柱塞副润滑冷却的斜盘式柱塞栗。
【背景技术】
[0002] 斜盘式柱塞栗因其具有结构紧凑、功率密度比大、高压高效、变量方式灵活等优 点，被广泛应用于航空航天、石油化工、工程机械和船舶工业等领域中。当前，伴随轴向柱塞 栗的高压化发展，斜盘式轴向柱塞栗的三个主要摩擦副（柱塞副、配流副和滑靴副）产生的 热量进一步增大，其工作热量积累将增大摩擦副产生胶着等破坏，由此将大幅降低栗的使 用寿命。
[0003] 对柱塞副而言，活塞在缸体中的往复运动使滑动面发热，而滑动面的发热量取决 于活塞与缸体的接触压力。与低转速下相比，高速旋转下柱塞所受离心力增大，活塞与缸体 的接触压力增大，滑动面上的发热量也随之增大。同时，由于活塞紧靠在缸体柱塞孔径向外 侦牝使其外侧间隙宽度变小，外侧间隙中的工作油流动阻力显著增加，更不容易带走此处产 生的热量。随之，此处工作油液局部持续升温，超过工作油的转变温度时，工作油的润滑性 能下降，滑动面发热量将进一步增大，在此恶性循环下柱塞与缸体发生热胶着、卡死。因此， 如何在高转速工况下对柱塞副进行冷却，对提升斜盘式柱塞栗对高速、高压工况的适应性 具有重要意义。
[0004] 柱塞副是轴向柱塞栗局部发热较大位置，当前对于柱塞副及缸体的温升控制主 要从增强柱塞副润滑和加强缸体冷却两方面入手。例如采用增大间隙或在柱塞表面开 设油槽的方法（如参考专利 201410061751. 4、201410285026. 5、ZL201220650097. 7 和 ZL200620043044. 3)，提高柱塞与缸体间的储油量，以提升摩擦副的润滑性及冷却性能；又 如通过在缸体开设冷却槽（如参考专利US2013000481A1)，利用栗壳体和缸体间的油液冷 却缸体，以抑制摩擦副表面温度上升及间隙润滑的油温上升。现有方案可一定程度抑制柱 塞副温升，但仍存在一些不足，主要表现为：
[0005] (1)增大柱塞与缸体的间隙或柱塞表面开设油槽，增大了间隙泄漏量，一定程度上 降低了栗的效率，间隙的高压泄漏也会增加栗的发热。此外，柱塞表面凹槽内的油液流动性 较差，滞留的油液易在缸体高速旋转时积累热量，随着此处油液温度升高，润滑作用将大幅 下降。
[0006] (2)上述设计方案未涉及柱塞副润滑强化与缸体冷却复合作用的影响，温控效果 遇瓶颈。仅增加柱塞副润滑的方案，在缸体高速旋转产生的局部温升将显著减低润滑效果； 仅考虑缸体冷却而忽略柱塞副润滑，在面临润滑失效引发的柱塞副剧烈摩擦与强温升下， 其缸体冷却的提升栗寿命的价值大幅降低。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种斜盘式柱塞栗的柱塞副润滑冷却 结构。
[0008] 本发明解决技术问题所采用的方案是一种斜盘式柱塞栗的柱塞副润滑冷却结构， 包括位于柱塞栗体内的缸体和若干柱塞，其特征在于：
[0009] 所述缸体的前端面上开设有若干环形阵列分布的柱塞孔，所述柱塞在缸体的旋转 驱动下经斜盘与滑靴作用在柱塞孔内往复滑动；
[0010] 所述缸体上开设有用于将油液吸入柱塞孔内并对孔壁进行冷却润滑的油道系统， 所述柱塞孔的底部经腰形孔连接有配流盘并与配流盘的低压吸油区与高压排油区连通。
[0011] 进一步的，所述柱塞孔为具有两段孔径、且外段孔径比内段孔径大的阶梯式腔体， 所述柱塞为具有两段直径的阶梯式结构，所述油道系统包括在每个柱塞孔旁侧轴向开设的 轴向冷却油道，所述缸体的外周面上沿每个柱塞孔径向开设有用于将轴向冷却油道与缸体 的外周面连通的径向冷却油道，轴向冷却油道的内壁沿每个柱塞孔径向开设有用于将轴向 冷却油道与柱塞孔外段孔径的腔体相通的柱塞副通流油道。
[0012] 进一步的，所述轴向冷却油道均匀分布于两相邻柱塞孔之间且靠近缸体的外周面 的位置上，所述轴向冷却油道的横截面为开口指向缸体的外周面的V形槽。
[0013] 进一步的，所述径向冷却油道与轴向冷却油道横截面的V形槽的一个V形端相通。
[0014] 进一步的，所述柱塞副通流油道与径向冷却油道在同一轴线上，且位于柱塞孔中 靠近内段孔径的外段孔径位置上。
[0015] 进一步的，所述柱塞的两段直径之差是柱塞副通流油道的孔径的0. 2~5倍。
[0016] 进一步的，所述柱塞与柱塞孔为间隙配合。
[0017] 进一步的，所述轴向冷却油道的深度为柱塞孔轴向长度的1/5~3/5。
[0018] 进一步的，所述轴向冷却油道与柱塞孔之间形成的壁面厚度的最小壁厚hmin为 柱塞孔外段孔径的〇. 01~〇. 5倍。
[0019] 进一步的，所述轴向冷却油道的V形槽的夹角P为90~160度，所述柱塞副通流 油道的孔径小于径向冷却油道的孔径。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0021] 1)通过新型的柱塞润滑结构与缸体油道系统配合，在不增大泄漏的前提下提高柱 塞副的润滑效果。在柱塞向外运动时，该结构将油液从缸体外吸入到柱塞副中起强化润滑 冷却的效果；在柱塞向内运动时，又将油液从柱塞副排出到缸体外，使油液不滞留在柱塞副 中，在缸体高速旋转情况下，仍可以良好的控制柱塞副的发热量。
[0022] 2)缸体内部开设油道系统，不破坏缸体外表面前提下，对柱塞孔发热较大的壁面 进行冷却。该结构利用缸体旋转离心力及缸体外周面的压差作用，将油液从缸体外引入对 发热壁面进行冷却，可有效抑制柱塞和柱塞孔的滑动面温升。因其具备完整的缸体外表面， 因此缸体对油液的搅动发热量小。
[0023] 3)利用柱塞副与缸体润滑及冷却结构结合，增强对缸体的冷却换热效果。柱塞副 润滑结构不仅提高柱塞副的润滑效果，在柱塞副润滑结构吸入或排除油液时，可加速缸体 冷却油道中油液的流速，从而增强冷却换热效果。润滑与冷却相结合的新结构，可进一步控 制柱塞副周围的温升，为提升缸体的最高转速提供条件。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图对本发明专利进一步说明。
[0025] 图1为本发明的内部结构示意图；
[0026] 图2为图1的局部示意图；
[0027] 图3为图1中A方向的缸体结构示意图；
[0028] 图4为图3的局部示意图；
[0029] 图5为该发明吸油过程中油液流动状态的轴向示意图；
[0030] 图6为该发明吸油过程中油液流动状态的径向示意图；
[0031] 图7为该发明压油过程中油液流动状态的轴向示意图；
[0032] 图8为该发明压油过程中油液流动状态的径向示意图；
[0033]图中：
[0034] 1-端盖；2_栗盖；3_斜盘；4_底板；5_柱塞；6_中栗体；7_滚针轴承；8_配流盘； 8A-低压吸油区；8B-高压排油区；9-缸体；9A-前端面；9B-外周面；10-球形衬套；11-滑 靴；12-前栗体；13-滚珠轴承；14-传动轴；15-柱塞孔；15A-柱塞孔壁面一侧；15B-柱塞 孔壁面另一侧；16-腰形孔；17-轴向冷却油道；17A-径向冷却油道；17B-柱塞副通流油道； 18-环形腔。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0036] 如图1所示，一种斜盘式柱塞栗的柱塞副润滑冷却结构，包括位于柱塞栗体内的 缸体9和若干柱塞5,所述缸体9的前端面上开设有若干环形阵列分布的柱塞孔15,所述柱 塞5在缸体9的旋转驱动下经斜盘与滑靴作用在柱塞孔15内往复滑动；所述缸体9上开设 有用于将油液吸入柱塞孔15内并对孔壁进行冷却润滑的油道系统，所述柱塞孔15的底部 经腰形孔16连接有配流盘8并与配流盘8的低压吸油区8A与高压排油区8B连通；所述柱 塞孔15为具有两段孔径、且外段孔径比内段孔径大的阶梯式腔体，所述柱塞5为具有两段 直径的阶梯式结构，所述油道系统包括在每个柱塞孔15旁侧轴向开设的轴向冷却油道17， 所述缸体9的外周面9B上沿每个柱塞孔15径向开设有用于将轴向冷却油道17与缸体的 外周面9B连通的径向冷却油道17A，轴向冷却油道17的内壁沿每个柱塞孔15径向开设有 用于将轴向冷却油道17与柱塞孔15外段孔径的腔体相通的柱塞副通流油道17B。
[0037] 在本实施例中，如图1所示的斜盘式柱塞栗由端盖1、栗盖2、斜盘3、底板4、柱塞 5、中栗体6、滚针轴承7、配流盘8、缸体9、球形衬套10、滑靴11、前栗体12、滚珠轴承13、传 动轴14等零件组成；栗盖2、前栗体12与中栗体6组成栗壳体，传动轴14前后贯穿于栗壳 体内，由滚珠轴承13和滚针轴承7分别支撑于栗壳体的前端和后端；缸体9与传动轴14通 过花键相连，不能相对旋转，缸体9在传动轴14的驱