专利名称：一种磁力补偿式轴配流径向柱塞泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压元件中的径向柱塞泵，尤其涉及水介质或高压大流量油介质的轴配流型径向柱塞泵。
背景技术：
配流轴是轴配流径向柱塞泵(或马达)的关键组成零件之一，其作用包括分配高低压油液(或水)的进出，承受缸体的偏心载荷。由于缸体和配流轴之间存在很大的相对运动速度，如果接触比压又很大的话，磨损将非常严重，直接影响着泵的性能和寿命。为使缸体和配流轴之间既保持一定的油(或水) 膜厚度而不发生干摩擦，又不能因二者之间的间隙过大导致泄漏过大而降低泵的容积效率，通常采用剩余压紧力设计法。剩余压紧力设计法就是在摩擦副之间引入高压油(或水)，靠其产生的静压平衡掉大部分压紧力，缸体依靠剩余的压紧力紧压到配流轴上。由于缸体所受到的轴向载荷变化幅度很大，所以剩余压紧力不可能取的很小，这就造成摩擦副之间常常不能形成有效的支承油(或水)膜，液体摩擦和干摩擦同时存在，润滑情况要视剩余压紧力大小、力矩平衡好坏、表面加工质量、相对速度高低以及油(或水)膜强度大小而定。由于剩余压紧力不能根据工况主动进行控制，所以摩擦副之间的润滑情况是不确定的，完全视工况而定，而且由于负载的变化、制造精度和安装误差等原因，配流轴所受的液压力也不可能完全达到平衡，摩擦副间常出现偏磨，造成泄漏和“抱轴”问题，使得泵的容积效率和寿命都受到严重影响。轴配流径向柱塞泵的噪声主要来源于配流轴的配流噪声，虽然采取了像在配流盘上设置平衡油槽等许多措施，但是由于油膜或水膜厚度的不可控性、工况环境变化或参数摄动时并不能保证最佳油膜或水膜的厚度，这就造成了噪声的不可控性。上述问题在高压大排量油介质液压泵中表现特别突出，而相比油介质，水(纯水或海水)介质润滑性能差，粘度低(约为油的1/40)，同样的间隙水的泄漏比油要严重得多，为保证泵的容积效率，只能更进一步减小摩擦副之间的间隙，这使得摩擦副间不能建立起具有有效刚度的油膜或水膜，难以产生足够的支承力，也更难以适应负载的变化，即使采用耐磨材料也很难达到预期的容积效率和寿命，使其成为液压泵的技术瓶颈之一。
发明内容
本发明的的目的是使缸体处于最佳润滑状态，避免由于各种因素造成缸体-配流轴摩擦副油膜或水膜破坏，进而导致的缸体和配流轴间的干摩擦，提高泵的使用寿命和容积效率，有效的降低泵的噪声。本发明是一种磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，转轴I的左端安装在轴承3上，并通过联轴器4与缸体8连接，配流轴15左端安装在壳体11的内孔中，缸体8套装在配流轴15的右端，在缸体8与配流轴配合的内孔的右端安装第一对圆弧形永磁铁5a、5b,左端对称安装第二对圆弧形永磁铁9a、9b,在配流轴15相对应的位置处对称安装有第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b，在配流轴15外表支承面上的高压和低压区对称装有两个压电晶体压力传感器12a、12b，其信号输出端分别与调节控制单元17连接，调节控制单元17的输出端分别与两个功率放大器16a、16b连接，两个功率放大器16a、16b的输出端分别与第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b连接。本发明与背景技术相比，具有的有益效果是利用闭环可控的电磁力，补偿泵的缸体内测与配流轴之间的不可控的油膜或水膜支承力，实现缸体-配流轴摩擦副最佳油膜或水膜厚度的主动闭环控制，使得缸体处于最佳润滑状态，提高了液压泵特别是水介质液压泵的使用寿命，有效的降低了泵的噪声；避免了由于配流轴受到不平衡液压力而导致的缸 体和配流轴这对摩擦副的偏磨和“抱轴”问题，使泵的容积效率、可靠性和使用寿命得到了提高，可使轴配流径向柱塞泵的压力进一步得到提高。
图I是本发明的结构示意图，图2是图I的A-A剖视图，附图标记及对应名称为转轴I，泵盖2,轴承3,联轴器4,第一对圆弧形永磁铁5a、5b,第二对圆弧形永磁铁9a、9b,第一对圆弧形电磁铁6a、6b,第二对圆弧形电磁铁13a、13b,柱塞7,缸体8,出油口 10,壳体11，第一压电晶体压力传感器12a，第二压电晶体压力传感器12b，电缆密封14a、14b、14c，配流轴15，第一功率放大器16a，第二功率放大器16b，调节控制单元17，进油口 18，定子19，螺钉20。
具体实施例方式如图I、图2所示，本发明是一种磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，转轴I的左端安装在轴承3上，并通过联轴器4与缸体8连接，配流轴15左端安装在壳体11的内孔中，缸体8套装在配流轴15的右端，在缸体8与配流轴配合的内孔的右端安装第一对圆弧形永磁铁5a、5b，左端对称安装第二对圆弧形永磁铁9a、9b，在配流轴15相对应的位置处对称安装有第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b,在配流轴15外表支承面上的高压和低压区对称装有两个压电晶体压力传感器12a、12b，其信号输出端分别与调节控制单元17连接，调节控制单元17的输出端分别与两个功率放大器16a、16b连接，两个功率放大器16a、16b的输出端分别与第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b连接。如图I、图2所示，第一对圆弧形永磁铁5a、5b、第二对圆弧形永磁铁9a、9b与对应位置处的第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b的极性相同。第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b分别通过螺钉20安装在配流轴15上。第一对圆弧形永磁铁5a、5b、第二对圆弧形永磁铁9a、9b分别通过螺钉安装在缸体8的内孔上。调节单元17和第一功率放大器16a、第二功率放大器16b安装在壳体11上，或安装在壳体11之外。第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b的控制电缆和第一压电晶体压力传感器12a、第二压电晶体压力传感器12b的信号电缆分别通过配流轴上的小孔、进油口 18和出油口 10与调节单元17和第一功率放大器16a、第二功率放大器16b连接，小孔出口处14a、14b、14c进行电缆密封。调节控制单元17可由微控制器，或模拟电路构成；调节控制单元17先对第一压电晶体压力传感器12a、第二压电晶体压力传感器12b反馈来的压力信号进行滤波、放大和线性化，再与设定值相比较得出偏差，通过控制策略对偏差进行运算，进而产生控制信号控制电磁铁的电流，实现缸体-配流盘摩擦副间最佳油膜或水膜厚度的主动闭环控制。本发明的工作过程如下缸体8在转轴I的驱动下旋转，缸体8在运转过程中受到的力包括柱塞7作用在缸体8上的正压力，转轴I的支承力、配流轴15与缸体8之间的压力场的支承力，包括油膜或水膜的支承力，配流轴17表面支承面的支承力，永磁铁第一对圆弧形永磁铁5a、5b、第二对圆弧形永磁铁9a、9b与第一对圆弧形电磁铁6a、6b、第二对圆弧形电磁铁13a、13b之间的磁斥力。上述诸力中除了永磁铁与电磁铁之间的磁斥力可控外，其它力均不可控。安装在配流轴上的第一压电晶体压力传感器12a、第二压电晶体压力传感器12b分别感受配流轴两边的压力，该压力信号通过信号电缆送给调节控制单元17，调节控制单元17据此计算出 配流轴15和缸体8内测的间隙变化情况，和是否有配流轴偏磨发生，同时该压力信号与最佳设定值比较产生偏差，通过控制算法产生控制量，由第一功率放大器16a、第二功率放大器16b对控制信号进行功率放大驱动电磁铁，补偿由于工况变化造成的配流轴和缸体内测的间隙变化，实现缸体-配流轴摩擦副最佳油膜或水膜厚度，使得缸体处于最佳润滑状态。电磁铁发出的热量可由配流轴与缸体之间的循环油(或水)带走，配流轴与缸体之间的油膜或水膜形成的液压阻尼可补充可控磁斥力阻尼不足问题，使得控制性能进一步提闻。
权利要求
1.一种磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，转轴(I)的左端安装在轴承(3)上，并通过联轴器(4)与缸体(8)连接，配流轴(15)左端安装在壳体(11)的内孔中，缸体(8)套装在配流轴(15)的右端，其特征是，在缸体(8)与配流轴配合的内孔的右端安装第一对圆弧形永磁铁(5a、5b)，左端对称安装第二对圆弧形永磁铁(9a、9b)，在配流轴(15)相对应的位置处对称安装有第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b),在配流轴(15)外表支承面上的高压和低压区对称装有两个压电晶体压力传感器(12a、12b)，其信号输出端分别与调节控制单元(17)连接，调节控制单元(17)的输出端分别与两个功率放大器(16a、16b)连接,两个功率放大器(16a、16b)的输出端分别与第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b)连接。
2.根据权利要求I所述的磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，其特征是，第一对圆弧形永磁铁(5a、5b)、第二对圆弧形永磁铁(9a、9b)与对应位置处的第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b)的极性相同。
3.根据权利要求I所述的磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，其特征是，调节单元(17)和第一功率放大器(16a)、第二功率放大器(16b)安装在壳体(11)上，或安装在壳体(11)之外。
4.根据权利要求I所述的磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，其特征是，第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b)的控制电缆和第一压电晶体压力传感器(12a)、第二压电晶体压力传感器(12b)的信号电缆分别通过配流轴上的小孔、进油口(18)和出油口(10)与调节单元(17)和第一功率放大器(16a)、第二功率放大器(16b)连接，小孔出口处(14a、14b、14c)进行电缆密封。
5.根据权利要求I所述的磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，其特征是，调节控制单元(17)可由微控制器，或模拟电路构成；调节控制单元(17)先对第一压电晶体压力传感器(12a)、第二压电晶体压力传感器(12b)反馈来的压力信号进行滤波、放大和线性化，再与设定值相比较得出偏差，通过控制策略对偏差进行运算，进而产生控制信号控制电磁铁的电流，实现缸体-配流盘摩擦副间最佳油膜或水膜厚度的主动闭环控制。
全文摘要
一种磁力补偿式轴配流径向柱塞泵，在缸体(8)与配流轴配合的内孔的右端安装第一对圆弧形永磁铁(5a、5b)，左端对称安装第二对圆弧形永磁铁(9a、9b)，在配流轴(15)相对应的位置处对称安装有第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b)，在配流轴(15)外表支承面上的高压和低压区对称装有两个压电晶体压力传感器(12a、12b)，其信号输出端分别与调节控制单元(17)连接，调节控制单元(17)的输出端分别与两个功率放大器(16a、16b)连接，两个功率放大器(16a、16b)的输出端分别与第一对圆弧形电磁铁(6a、6b)、第二对圆弧形电磁铁(13a、13b)连接。
文档编号F04D1/06GK102628443SQ20111016536
公开日2012年8月8日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者于振燕, 冀宏, 岳大灵, 张振华, 强彦, 李仁年, 李少年, 王喜良, 胡晓敏, 魏列江 申请人:兰州理工大学