无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞泵/马达的制作方法
【专利摘要】一种新型无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞泵/马达，应用于液压领域。其特征是：斜轴式柱塞泵/马达包括7个锥形柱塞(10)，每个锥形柱塞的前端与所述主轴(1)的后端球铰接，锥形柱塞的后端位于柱塞孔内，锥形柱塞的后端还具有环形凹槽，凹槽处安装开口柱塞环(11)；上述锥形柱塞的锥角α等于拨动缸体所需的最小接触倾角αmin的1～1.1倍。本实用新型的锥形柱塞与原来的连杆副相比，将柱塞锥角α设计成等于其拨动缸体所需的最小接触倾角αmin，可以保证柱塞和缸体接触时是完全线接触，有利于减小疲劳失效(减小磨损等)并提高疲劳寿命；另外，该结构将连杆与柱塞设计成一体，免去了滚压工艺，使得结构尺寸大为简化，重量减轻，性能更优。
【专利说明】
无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞累/马达
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞累/马达，属于液压技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前市场上通用的A2F(l-5系列）斜轴式柱塞累/马达的结构如图1所示（图1可参 见许福玲出版的《液压与气压传动》第=版），用连杆副(连杆4和柱塞5)传递主轴1和缸体7 之间的运动。由于连杆与柱塞是通过滚压工艺滚压在一起，其工艺比较复杂，加工精度要求 高；另外此类柱塞累/马达由7个连杆交替驱动缸体，每一瞬时只有一个连杆拨动柱塞进而 带动缸体旋转，特别在换杆期间，连杆所受的接触碰撞大，常会使连杆副发生疲劳失效现象 (磨损严重，甚至有连杆折断的危险）。
【发明内容】
[0003] 为了解决连杆副疲劳失效的问题并简化工艺，本实用新型拟对原连杆副的结构进 行优化，提供一种新型的无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞累/马达。
[0004] -种斜轴式柱塞累/马达，包括壳体，还包括安装于壳体内位于壳体前端的主轴、 安装于壳体内位于壳体后端的缸体，还包括安装于壳体后端的后盖、安装于后盖上的配流 盘，还包括忍轴;上述缸体具有1个忍轴孔和7个均匀分布的柱塞孔;上述忍轴的前端与所述 主轴的后端球较接，后端穿过忍轴孔与所述配流盘配合;其特征在于:该斜轴式柱塞累/马 达还包括7个锥形柱塞，每个锥形柱塞的前端与所述主轴的后端球较接，锥形柱塞的后端位 于柱塞孔内，锥形柱塞的后端还具有环形凹槽，凹槽处安装开口柱塞环；
[0005] 上述锥形柱塞的锥角a等于拨动缸体所需的最小接触倾角Qmin的1~1.1倍;其中锥 形柱塞的锥角a是指柱塞外圆母线与其轴线的夹角;其中最小接触倾^
其 中R为主轴球窝分布圆半径，具体指锥形柱塞前端球屯、到忍轴前端球屯、的距离;r为缸孔分 布圆半径，具体指柱塞孔轴线到忍轴孔轴线的距离;L为锥形柱塞长度，具体指锥形柱塞大 球头球屯、到柱塞尾部球形弧面中屯、的距离。
[0006] 其中锥形柱塞的锥角a理论上等于拨动缸体所需的最小接触倾角Qmin最好，但为方 便设计，a-般保留一位小数，可放大1~1.1倍。与原来的连杆副相比，本实用新型将柱塞锥 角设计成等于其拨动缸体所需的最小接触倾角〇,可W保证柱塞和缸体接触时是完全线接 触，有利于减小磨损和疲劳失效等，并提高斜轴累/马达的疲劳寿命。另外，该结构将连杆与 柱塞设计成一体，免去了滚压工艺，使得结构尺寸大为简化，重量减轻，性能更优。
[0007] 上述的斜轴式柱塞累/马达，其特征在于:上述锥形柱塞的尾部为球形弧面结构， W防止尾部与柱塞孔内壁干设。
【附图说明】
[000引图1.原A2F斜轴式柱塞累/马达的整体装配图；
[0009]图2.本实用新型A2F斜轴式柱塞累/马达的整体装配图；
[0010] 图3.本实用新型的无连杆锥形柱塞拨动缸体运动的结构示意图
[0011] 图4.本实用新型的无连杆锥形柱塞的结构示意图及局部放大图；
[0012] 图5.柱塞开口密封环的结构示意图；
[0013] 图6.原A2F-28斜轴累/马达结构参数。
[0014] 图中：1-主轴，2-壳体，3-轴承组，4-连杆，5-柱塞，6-忍轴，7-缸体，8-配流盘，9-后 盖，10-锥形柱塞，11-柱塞环。 具体实施方案
[0015] 本实用新型将用无连杆的锥形柱塞结构(包括柱塞和柱塞环)代替原连杆副结构， W现有的A2F28系列斜轴式柱塞累/马达为算例，其结构参数见图6。
[0016] 将图6参数代入前面最小接触倾角Qmin的公式，可求得Qmin=I.54%对a适当放大1 ~1.1倍并保留一位小数，运里取a = 1.6°。
[0017] 本实用新型的无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞累/马达的改进方案如下：
[0018] 1)用锥形柱塞取代原连杆副结构，将锥形柱塞外圆母线与其轴线设计成a = l.6° 的锥角，运样可W保证当柱塞与缸体接触时是完全线接触，增大了接触线长度，同时取消了 连杆结构，其接触直径4 14将比原连杆直径(1) 9更大，可W有效的保证强度。
[0019] 2)柱塞尾部设计两个环型槽，用两个柱塞环密封。柱塞环的外表面为球面，分别装 在锥形柱塞的环形槽内，利用压力油及开口环的弹性变形实现缸孔密封。如图5为柱塞开口 密封环，其型号为CZK d) 16 (其中外径化=16mm，内径di = 14.4mm，宽度bi = 2mm)，材料为 GCrl5。
[0020] 3)为防止柱塞在与缸体接触时尾部发生干设，柱塞尾部设计成R/=16mm的球形弧 面。如图4所示。
[0021] 4)柱塞内开直径(62.6的小孔，W保证油膜进入柱塞球头和传动轴球窝，形成润滑 油膜。
[0022] 5)柱塞材料为38CrMoAl，热处理要求:调质皿250~280;氮化处理HV856~1037。
[0023] 因斜轴累/马达在实际工作中受到的是脉动循环的疲劳交变载荷，在工作中容易 发生疲劳失效，现对设计的锥形柱塞进行验算：
[0024] 1)采用疲劳可靠性方法，并结合应力-强度干设理论，对原连杆结构和新设计的锥 形柱塞结构进行分析，验算其疲劳强度和安全系数。在相同的条件下(设定应力循环次数为 N=IO7时，零件的可靠度R=O.99):发现原连杆的安全系数为m = 0.74,而新设计的锥形柱 塞的安全系数为112 = 2.7。
[0025] 2)采用MSC.化tigue疲劳分析软件运用全寿命应力法（S-N曲线法)对新设计的锥 形柱塞进行疲劳分析，其安全系数为m = 2.63，与理论值接近，验证了理论分析的正确性。 [00%]因斜轴累/马达在工作时需要保证其许用安全系数nr= 1.2~2.5，故新设计的锥 形柱塞满足要求，能保证其疲劳寿命。
【主权项】
1. 一种无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞栗/马达，包括壳体(2)，还包括安装于壳体(2)内 位于壳体前端的主轴（1 )、安装于壳体(2)内位于壳体后端的缸体(7 )，还包括安装于壳体 (2)后端的后盖(9)、安装于后盖(9)上的配流盘(8)，还包括芯轴(6);上述缸体(7)具有1个 芯轴孔和7个均匀分布的柱塞孔;上述芯轴(6)的前端与所述主轴（1)的后端球铰接，后端穿 过芯轴孔与所述配流盘(8)配合;其特征在于： 该斜轴式柱塞栗/马达还包括7个锥形柱塞（10)，每个锥形柱塞的前端与所述主轴（1) 的后端球铰接，锥形柱塞的后端位于柱塞孔内，锥形柱塞的后端还具有环形凹槽，凹槽处安 装开口柱塞环（11); 上述锥形柱塞的锥角α等于拨动缸体所需的最小接触倾角Cimin的1~1.1倍;其中锥形柱 塞的锥角α是指柱塞外圆母线与其轴线的夹角；其中最小接触倾其中R 为主轴球窝分布圆半径，具体指锥形柱塞前端球心到芯轴前端球心的距离;r为缸孔分布圆 半径，具体指柱塞孔轴线到芯轴孔轴线的距离;L为锥形柱塞长度，具体指锥形柱塞大球头 球心到柱塞尾部球形弧面中心的距离。2. 根据权利要求1所述的无连杆锥形柱塞的斜轴式柱塞栗/马达，其特征在于：上述锥 形柱塞的尾部为球形弧面结构。
【文档编号】F03C1/06GK205445926SQ201521136728
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】周燕飞, 王建国, 向伦凯, 巴图, 胡芳, 吴方文, 王兆华, 牛德奎, 王小博
【申请人】南京航空航天大学