专利名称：斜盘连杆式轴向水压柱塞泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于泵类，具体涉及一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵。
背景技术：
水液压传动技术是以水作为工作介质，具有不燃烧、无污染、系统压缩损失小、响 应快、系统温升低、系统沿程损失和局部损失小、系统维修方便和维护成本低等优点，它是 当前液压技术的重要发展方向之一，有着广阔的应用前景。水液压泵是水液压系统中的关 键动力元件，是水液压系统的心脏，其性能优劣直接决定着整个水液压系统的性能优劣。近 年来，容积式液压传动的高压化趋势，使水压柱塞泵尤其轴向水压柱塞泵的采用日益广泛。 轴向柱塞泵主要有结构紧凑、单位功率体积小、重量轻、压力高、变量机构布置方便、寿命长 等优点。从20世纪60年代末、70年代初开始，美国、英国、日本、德国、芬兰等国家相继开始 了轴向水压柱塞泵的研究，目前已进入实际应用阶段。目前应用最广泛的是斜盘滑靴式轴向柱塞泵，原动机通过主轴带动斜盘转动，进 而通过滑靴驱动柱塞在缸孔中做往复直线运动，由此实现封闭柱塞容腔的大小作周期性变 化，再通过配流机构来不断完成吸水和排水过程。华中科技大学于1996年成功研制出国内 第一台斜盘式轴向柱塞水压泵，最高压力可达6. 3 MPa，最大流量100 L/min，最高吸入真空 度达到0. 05 MPa,容积效率大于86%，总效率大于74%。该泵为阀配流斜盘滑靴式定量泵，通 过复位弹簧使柱塞头部始终与斜盘接触，缸体不动而主轴带动斜盘旋转使柱塞在缸体中作 直线往复运动，且主轴和斜盘采用整体结构，结构简单，便于加工制造和维护。该泵存在的 缺点是由于柱塞和缸套之间、滑靴和斜盘之间存在较大的侧向力，使得柱塞和缸套、滑靴和 斜盘容易磨损，影响工作寿命，而且难以保证柱塞摩擦副长期有效地密封，使得泄漏偏大。 为了减轻侧向力的负面影响，该系列泵的斜盘倾角一般低于10°，这也使得泵体体积较大。
发明内容本实用新型提供一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，该泵采用油水分离、配流阀沿 径向布置的结构形式，减小了体积，解决了泵的主要摩擦副及轴承的润滑难题；传动机构 采用斜盘连杆式，连杆两端为万向球铰连接，属于二力杆构件，连杆与柱塞的夹角，即压力 角较小，通常最大只有3°左右，所以柱塞受的侧倾力很小，柱塞与缸孔之间的摩擦副承受 的PV值很小，这减小了柱塞与缸孔之间发生过度磨损或黏着失效的可能性；斜盘连杆结构 的柱塞承受的PV值很小，因此可以很大程度上增大斜盘的倾角；省去了斜盘_滑靴这一对 摩擦副，减少了泄漏的途径，与滑靴式柱塞泵相比，相同的体积可以达到更大的理论流量； 斜盘不随主轴转动，作绕其中心的球面摆动，对主轴的动平衡影响较小，减小了柱塞泵的振 动。实现本实用新型采用的技术方案如下一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，包括顺序连接的轴承座、泵壳体、缸体和泵阀 体，所述柱塞泵主轴一端通过支撑轴承安装在轴承座上，另一端通过支撑轴承安装在缸体中心，多个柱塞孔均布于缸体的分布圆上，每个柱塞孔中对应布置有柱塞，其特征在于，所 述的柱塞泵主轴为端面曲轴，主轴的曲拐轴线与主轴轴线成一定夹角，斜盘通过支撑轴承 安装在所述端面曲轴的曲拐上，并通过连杆与柱塞活动连接，该斜盘被限位机构的约束，不 随主轴一起转动，作绕其中心的球面摆动，带动柱塞在柱塞孔中沿轴向往复运动完成吸水、 排水功能。作为本实用新型的进一步改进，所述的斜盘限位机构包括导向滑块和导向滑槽， 所述导向滑槽固定在泵壳体上，所述导向滑块包括销轴、滚动体、轴端盖和K型滚针轴承， 所述销轴与轴承采用过盈配合，滚动体与轴承采用间隙配合，所述销轴安装在斜盘的销孔 中，相对于斜盘保持不动，滚动体在导向滑槽内作往复地圆弧滚动。作为本实用新型的进一步改进，所述的斜盘包括斜盘体和斜盘压盖，所述连杆一 端通过万向球铰安装在斜盘体的分度圆上，连杆另一端通过万向球铰与柱塞相连。作为本实用新型的进一步改进，所述夹角为5° 25°。本实用新型具有以下优点(1)本实用新型采用滚动式斜盘限位机构，减小了导向滑块和导向滑槽摩擦副的 PV值，提高了斜盘限位结构的使用寿命，降低了机械振动和噪声。(2)本实用新型采用油水分离结构，使绝大多数摩擦副及所有轴承处于油润滑状 态，避免了滚动轴承在水中很快失效的严重问题，工作可靠性及寿命大为提高。(3)本实用新型采用斜盘连杆式传动机构，取消了斜盘/滑靴平面摩擦副，并且减 小了水介质中工作的柱塞与缸体柱塞孔这一对关键摩擦副的PV值，仅仅是斜盘/滑靴式结 构的6%左右，因此降低了对摩擦副材料的要求，即降低了制造的难度和生产成本；大的斜 盘角度，增大了柱塞的行程，提高泵的额定输出流量。(4)本实用新型采用无导杆平板配流阀结构，结构简单，加工工艺性好，加工精度 容易保证，密封性能优越，通流能力大，抗污染能力强，而且升程小、响应快；采工程塑料做 阀座和阀套还可以有效减轻配流阀的冲击、振动和噪声；吸入阀和压出阀做成一个配流阀 体，沿径向布置，提高了泵的可维修性，缩短了维修时间。(5)本实用新型能泵送中高压海(淡)水及其他低粘度液体，同时也能泵送矿物油。 与离心式、轴流式水泵相比，具有输出压力高、流量大、体积小、重量轻等优点，特别是离心 泵、轴流泵具有输出流量随输出压力增加而急剧下降的特性，而本实用新型具有输出流量 基本上不随输出压力增加而改变的突出优点；与卧式径向柱塞泵相比，本实用新型具有体 积小、重量轻、噪声低的突出优点。(6)本实用新型适用于泵送海(淡)水及其他低粘度液体的场合，应用范围很广。如 用作水下航行器中高压喷射推进装置的动力部件，船舶水液压传动系统或抽排水系统的动 力部件，水下液压作业工具系统的动力部件，冶金、煤炭行业低粘度及难燃介质液体液压传 动及控制系统的动力部件，中高压细水雾灭火系统的动力部件等。
图1、本实用新型的一个实施例结构示意图；图2、斜盘/导向滑块/导向滑槽结构示意图；图3、导向滑块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施状态进一步说明图1所示为本实施新型的一个实施例，采用端面曲轴斜盘连杆轴向柱塞式结构， 主轴9前端通过支撑轴承7安装在轴承座8上，后端通过支撑轴承3安装在缸体2中心，主 轴下端与主轴轴线0-0成25°锐角斜盘体11、斜盘压盖12通过支撑轴承10安装在主轴 9所形成的端面曲轴的曲拐上，斜盘上安装有导向滑块4，导向滑块在固定于泵壳体6上的 导向滑槽5中沿轴向来回滚动；一组连杆13的万向球铰安装在斜盘体11的分度圆上，采用 斜盘压盖12限位，连杆13的另一组万向球铰与一组柱塞14相连，采用球铰压盖16限位； 一组柱塞在缸体分度圆上的柱塞套18中沿轴向往复运动完成吸水、排水功能；柱塞吸水的 时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关闭；柱塞排水的时候，出水单向阀20开启，进水 单向阀19关闭；缸体与泵体刚性联接，两者之间无相对运动；在缸体的柱塞孔上可以安装 第一道密封圈15和第二道密封圈17，通过这两道密封圈将缸体柱塞孔内的海(淡)水介质 与泵壳体内的润滑油可靠地隔离开。图2为斜盘/导向滑块/导向滑槽结构示意图，端面曲轴的曲拐中心线O1-O工作 以曲拐中心线O1-O i和主轴轴线0-0的交点A为顶点，以曲拐中心线O1-O i为素线的圆锥面 运动，曲拐、支撑轴承9和斜盘外侧安装的导向滑块4的联合作用，导向滑块4与固定于泵 壳体6上的导向滑槽5沿轴向滚动配合，使斜盘只能作以顶点为中心的球面摆动，斜盘与泵 壳体6及缸体2之间无相对转动。图3为导向滑块的结构示意图，销轴21与轴承23采用间隙配合，滚动体22与轴 承23保持架采用间隙配合，轴承保持架靠滚动体22轴肩和轴端盖24限位；销轴21安装在 斜盘的销孔中，相对于斜盘保持不动，滚动体22在导向滑槽5内作往复地圆弧滚动。本实用新型工作时，输入转速和转矩使主轴9以0-0为中心线作回转运动，同时主 轴所形成的端面曲轴的曲拐中心线作以曲拐中心线O1-O1和主轴轴线0-0的交点A为顶点， 以曲拐中心线O1-O工为素线的圆锥面运动，曲拐、支撑轴承10和导向滑块4的联合作用，使 斜盘只能作以顶点A为中心的球面摆动，斜盘体11、斜盘压盖12与泵壳体6及缸体2之间 无相对转动，因此在斜盘的分度圆周上能够安装一组连杆13分别与缸体分度圆周上一组 柱塞14相连，连杆13连接斜盘体11、斜盘压盖12和柱塞14，斜盘的摆动拉动或推动柱塞 作往复运动，完成吸水和排水动作；柱塞吸水的时候，进水单向阀19开启，出水单向阀20关 闭；柱塞排水的时候，出水单向阀20开启，进水单向阀19关闭；斜盘旋转一周，每一个柱塞 完成吸水和排水各一次。
权利要求一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，包括顺序连接的轴承座(8)、泵壳体(6)、缸体(2)和泵阀体(1)，所述柱塞泵的主轴(9)一端通过支撑轴承(7)安装在轴承座(8)上，另一端通过支撑轴承(3)安装在缸体(2)中心，多个柱塞孔均布于缸体(2)的分布圆上，每个柱塞孔中对应布置有柱塞(14)，其特征在于，所述的柱塞泵主轴为端面曲轴，主轴(9)的曲拐轴线与主轴轴线成一定夹角，斜盘通过支撑轴承(10)安装在所述端面曲轴的曲拐上，并通过连杆(13)与柱塞(14)活动连接，该斜盘被限位机构的约束，不随主轴一起转动，作绕其中心的球面摆动，带动柱塞(14)在柱塞孔中沿轴向往复运动完成吸水、排水功能。
2.根据权利要求1所述的一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，其特征在于，所述的斜盘 限位机构包括导向滑块(4)和导向滑槽(5)，所述导向滑槽(5)固定在泵壳体(6)上，所述导 向滑块(4)包括销轴(21)、滚动体(22)、轴端盖(24)和K型滚针轴承(23)，所述销轴(21) 与轴承(23)采用过盈配合，滚动体(22)与轴承(23)采用间隙配合，所述销轴(21)安装在 斜盘的销孔中，相对于斜盘保持不动，滚动体(22)在导向滑槽(5)内作往复地圆弧滚动。
3.根据权利要求1或2所述的一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，其特征在于，所述的斜 盘包括斜盘体(11)和斜盘压盖(12)，所述连杆(13) —端通过万向球铰安装在斜盘体(11) 的分度圆上，连杆(13)另一端通过万向球铰与柱塞(14)相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，其特征在于，所述夹角 为5° 25°。
专利摘要本实用新型公开了一种斜盘连杆式轴向水压柱塞泵，包括顺序连接的轴承座、泵壳体、缸体和泵阀体，所述柱塞泵主轴一端通过支撑轴承安装在轴承座上，另一端通过支撑轴承安装在缸体中心，多个柱塞孔均布于缸体的分布圆上，每个柱塞孔中对应布置有柱塞，其特征在于，所述的柱塞泵主轴为端面曲轴，主轴的曲拐轴线与主轴轴线成一定夹角，斜盘通过支撑轴承安装在所述端面曲轴的曲拐上，并通过连杆与柱塞活动连接，该斜盘被限位机构的约束，不随主轴一起转动，作绕其中心的球面摆动，带动柱塞在柱塞孔中沿轴向往复运动完成吸水、排水功能。本实用新型具有体积小、重量轻、噪声低的突出优点。
文档编号F04B1/16GK201739111SQ20102029775
公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者巴鑫, 曹树平, 朱万方, 朱玉泉, 石兆存, 罗小辉, 胡军华, 谭娟 申请人:华中科技大学