专利名称：高压径向柱塞油泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于液压机床中的高压油泵，特别涉及一种新型的高压径向柱塞油泵。
目前机床液压传动中常用的高压油泵除齿轮式、叶片式及转子式油泵外，最常用的是轴向柱塞式油泵。目前的轴向柱塞式油泵的缺点是一方面，为了同时需满足液压机床空行程高速度和载荷低速度的两种工况，故必须采用大流量油泵以从满足空行程高速度的大流量调节到小流量来满足负载使用要求。因此，不但造成能量损失，而且使油泵体积较大；与之配套的电动机也必须按大流量大压力的要求选择相应功率，因而体积也相应要大，由于占据空间较大而给安装带来不便；另一方面，在结构上由于配油器直径较大，在受到轴向力的作用下较易磨损；由于柱塞端部采用滑靴结构，与泵体配合是滑动摩擦，长期使用后易磨损；泵体中的运动件所受的侧向力很大，以致影响到零件使用寿命，例如加剧所述滑靴磨损和易使其脱落，如果其中任一个脱落便会导致整泵损坏，此外还会使配油盘和缸体同时磨损及柱塞卡死；再方面，结构复杂，零部件多且加工精度要求高，例如所述的滑靴的球形体需要用专用机床和工夹具加工并需研磨，油泵的伺服变量机构部件的加工和装配难度很大，因而质量控制较难且加工成本高。
除上述以外，另有一种径向式柱塞泵，由于其柱塞都是径向辐射式布置，因此外形很大，且结构陈旧、工作不够可靠，不能满足大流量、大压力要求，已趋淘汰。
为了克服现有各类柱塞泵的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种能同时满足大流量低压力和小流量高压力两种工况且体积小、结构简单紧凑、寿命长、成本低的一种新型径向式柱塞高压油泵。
本实用新型的一种高压径向式柱塞油泵，它包括一油泵壳体；一与所述油泵壳体前端螺接的轴承座，内设前后径向轴承与它们间的平面推力轴承；一工作主轴，支承在所述的各轴承上；设在油泵各配合密封面上的油封以及泵油工作机构，配油机构；其特征在于，所述的泵油工作机构包括一旋转泵体，它设置在所述的油泵壳体内，其前端固设一传动盘，所述传动盘与主轴后端以键连接并支承在后面的径向轴承上，其后端固定一配油轴并支承在其外环(衬套)上，以使所述泵体可绕着壳体中心轴线与所述主轴一起转动，在所述泵体内设有两互相平行的且垂直于所述中心轴线的相同的缸孔；两高压油缸套分别设在所述相应缸孔的中间部位以使每个缸孔分成上下两缸；两组高低压组合柱塞分设在所述上、下缸内，所述的柱塞端部分别安装一滚柱；两双曲线内凸轮体分别设在各油缸孔的轴向的中心位置上并按其凸峰互成90°地固定在壳体上，以使在泵体连同油缸旋转时，借助各柱塞的旋转惯性力使滚柱支靠在凸轮滚道上沿凸轮廓线作往复运动以实现高、低压柱塞工作以便连续交替供油；所述的配油机构包括低压油配油机构和高压油配油机构，所述的低压油配油机构由泵体及缸套内的低压油道、设置在泵壳和端盖间的一配油体，设置在配油体内腔中的配油轴及配油轴的外环所组成，所述配油体设有低压油进出口；所述的高压油配油机构由泵体及缸套内的高压油道、配油轴及设置在配油轴和端盖间并与端盖固设的高压配油盘组成，所述的端盖设有高压油出油道。
所述的双曲线内凸轮体的型线为由升程峰部和下程谷部组成的对称设置的阿基米德螺线和等圆弧部分组成，每一内凸轮型线的180°范围包括从谷部到峰部为90°，峰部范围为5°等圆弧，从峰部滑入谷部为80°，谷部范围为5°等圆弧，以便形成柱塞的一次往复运动。
还设有液压补偿机构，它包括设置在所述配油盘内的补偿油孔、配油轴和泵体的内油道及泵体前端与主轴端部间的平衡油腔，及设置在油腔内的一平衡弹簧和弹簧座；高压液压补偿油的轴向作用力及弹簧支撑力的合力由主轴的平面轴承承受以使配油盘端平面受到恒定的较小轴向推力。
所述泵体相应于各缸孔中心位置的外周的上、下和左、右对称地设置四伸出臂，以使泵体旋转时在360°范围内均能承受柱塞的侧向力，以改善滚柱啮合滚动的受力状况。
现通过本实用新型的一个最佳实施例并结合其附图以进一步说明本发明的目的、特点和优点。
图1是本实用新型的一高压径向柱塞泵的沿其中心轴线的纵向剖视图；图2是分别沿
图1的A－A线和B－B线的两半剖视图的拼合图；图3是沿
图1的C－C线的横剖视图；图4是本实用新型的结构分解示意图；图5是本实用新型的旋转泵体的主视图；图6是图5的右视图；图7是图5的左视图；图8是沿图6的A－A线的旋转剖视图；图9是本实用新型的配油轴的带有局部剖视图的纵半剖视图；
图10为图9的右视图；
图11为沿图9的A－A线的横剖视图；
图12为沿图9的B－B线的横剖视图；
图13为图9的左视图；
图14为沿图9的C－C线的横剖视
图15为本实用新型的配油盘的平面视图；
图16为沿
图15的A－A线的剖视图；
图17为本实用新型的凸轮体纵剖视图；
图18是沿
图17的A－A线的横剖视图；
图19为本实用新型的配油体的一水平剖视图；图20是
图19的右视半剖视图；图21为
图19的沿B－B线的剖视图。
如
图1所示为本实用新型的一高压径向柱塞油泵，它包括油泵壳体12；轴承座1，它通过螺钉和其止口与所述壳体12的前端面连接，其端面密封是靠嵌设其间的油密封圈；前后轴承25、35设置在轴承座1的阶段形座孔内；挡圈6和平面推力轴承27设置在前后轴承间的座孔内，轴承盖2螺接于轴承座1的前端；一主轴4，其前端轴颈支承在所述的前轴承25上，其后端设有内孔28，在后端外周上设置一键槽；一设在内孔28内的平衡机构，由一平衡弹簧3和用以支承弹簧3的一弹簧座8所组成；一传动盘24，通过键7与所述主轴4的后端连接，并支承在所述的后轴承35内；一旋转泵体14，位于所述泵壳12内，其前端嵌设于传动盘24和主轴后端间并与传动盘24螺接；两缸套13，分别设置在缸体孔的中间位置上，两缸孔的中心线相互平行地位于泵体的纵向中心平面上且分别垂直于泵体的中心轴线；两组滚柱柱塞机构，分别设置在缸套13的两端上，其中的每一组包括高压柱塞10、低压柱塞11和滚柱9，所述的高压柱塞10嵌设在低压柱塞11的内腔由卡簧23固定，高压柱塞11滑配于缸套13的内孔29中，所述的低压柱塞12滑配在泵体14的缸孔30内，所述的滚柱9设在低压柱塞11端部上，低压柱塞11的一侧设有导向槽31，与设在泵体上，相应伸出臂33上的导向螺钉32配合，以便在泵体14高速旋转时，使整个滚柱柱塞机构在缸孔内上下往复运动；两内凸轮体22，分别固定连接于所述的壳体12内，(如图2所示，由螺钉34与壳体固定)其处在相应缸体孔的中心位置上，其中每一个包括两对称相对的内凸轮33，两凸轮体22的高峰34相互设置成90°，所述的滚柱贴合在凸轮22的内滚道上；一配油体17，与所述壳体12的后端面贴合，用于引出大流量低压油；一端盖20，与所述的配油体17端接，用以引出高压油；一配油轴18通过一配油轴外环(衬套)16设置在所述配油体17内；一配油盘19设置在所述配油轴18和端盖20之间，用于连通高压油道；所述的端盖20、配油体17与壳体12螺结一体；所述的配油轴螺法在所述泵体14上。
图5至图8示出了旋转泵体14的具体结构，如图所示，泵体14设有两在垂直方向上相互平行的缸孔，用以设置所述的缸套13和滚轮柱塞组件，要求确保缸孔中心线V垂直于缸体的水平中心线H(即整个缸体的旋转中心轴线)，缸体的前端设一圆形凸台34用以嵌设传动盘24，并通过前端面上的螺孔35以螺钉与之固定，泵体的后端设有圆形凹腔36以与配油轴18相配合，在泵体的于经过缸孔中心线V的横向平面位置的圆柱外周上，分别设有上下，前后对称的四个伸出臂33，以与凸轮22的中间圆弧形凹槽37相互间隙地配合，以使在泵体旋转同时，由所述伸出臂33承受柱塞的轴向推力，而在中心对称的两伸出臂上的螺孔中设置导向螺钉34(如图2和图7所示)以便可引导柱塞机构在垂直方向上的反复移动，如图6和8所示，与前后缸孔B、A分别贯通地设有高压油道38、39，低压油道40、41，另设有在前端的一高压平衡油腔42和高压补偿油道43。
如
图1、2所示，本实用新型的两个形状相同的内凸轮体22，它们以其高峰34互成90°方式设置在油泵壳体12内，并分别用四个螺钉34固定在泵壳圆围上。
图17和18所示为本实用新型实施例的一个凸轮体22的结构，在每个凸轮体22的两端内腔具有相同的凸轮型线，在其两端间的中央设有圆弧形内腔37，以与泵体14的伸出臂33相配，在本实例中，每条内凸轮型线由按阿基米德曲线形成，分别设有高峰34和低谷44，成对称地布置的双内凸轮，如
图17所示，凸轮型线是这样形成(以其对称一半180°分析)从下程谷部到升程峰部的角距为90°，峰顶等圆段为5°，从升程峰部滑入下程谷部段为80°，谷部等圆段为5°，由此，180°组成柱塞一次循环工作；另一对称的180°布置相同，这样泵体14每旋转一周(360°)，通过滚柱9在上述凸轮型线滚道在滚动，使每组柱塞往复运动两次以完成吸油和压油。
图19和20所示为本实用新型的配油体17，与油泵壳体12的后端面密封连接，其密封是采用密封油圈，它的内腔固定设置一配油轴外环(补套)16，在所述的外环16设有在周向上间距均分的两进油孔45，和两出油孔65，分别与配油体进出油腔46、47连通，另设有低压油进出油口58、59，进油口58与进油腔46连通，而出油口59通过两引油道60与出油腔47连通。
图9至14所示为本实用新型的配油轴18，设置在配油体内的外环(衬套)16内，其前端面F通过四个螺钉54与泵体14的后端螺接，在前端面F上设有四个低压油进油孔48，在近前端面F的圆柱面上在垂直方向上设有上、下各一配油孔49，其上配油孔49与进油孔48的上面两个连通，其下配油孔49与下面两个进油孔48连通，进油孔48与泵体14后端面上的四个低压油通油道41对准连通，使低压油直接引入A油缸的低压油腔内；另外还设有与泵体B油缸贯通的低压油道40对准连通的两个低压油孔51，在配油轴的与配油孔49同一圆柱面的水平方向上分别设有两配油孔52，所述的低压油孔51与配油孔52分别连通，且每一个低压油孔51的横截面积等于所述两个低压油孔48的横截面积之和，以确保进入A、B两缸低压油道的进油量相等；在配油轴18的中心处设有高压油孔50，以与泵体的A缸高压油道连通，直接引出(或通入)A缸的高压油道油；如图所示，在前端面F上还另设两高压油孔53，它们分别与通入泵体14的B缸高压油腔的高压油道38对准连通，这两个高压油孔53的横截面积等于所述的高压油孔50的横截面积以使分别(通入)引出A、B缸的高压通道油量相等。
如上所述，这样，在配油轴18的圆柱面上设有两组分别相应于A、B缸的配油孔49、52；由于所述外环16(衬套)是固定在配油体17内及泵体外部上，而配油轴18是与泵体14一起旋转的，因此所述配油孔49、52便可分别交替地与配油轴18的外环16圆周上布置的两进油孔45和两出油孔46相配，以组成低压油的进出枢纽。
如
图12、13所示，在配油轴18的后端面上设有两组高压配油孔56、57；其中两高压配油孔57通过一过渡油道58与中心高压油孔50连通以便分两路引出A缸高压油，其中另两高压配油孔56分别通过两过渡油道55与所述的高压油孔53连通，以分别引出B缸高压油。
图15和16所示为本实用新型的配油盘17，通过前端面M平面与配油轴18的后端面R密合，其后端面与端盖20配合并固定连接，在配油盘17上分别设有进油孔59，出油孔61，进油孔设置成长腰形，在配油盘的柱面上径向地设有与进油孔59贯通的两进油道60，两长腰形扩孔60与出油孔连接，中心处设有一小通孔，其前端与配油轴18的后端面的小孔63对准连通，以将端盖20的出油口的高压液压补偿油引入过渡油道64进入小通孔65，因小通孔65是对准泵体后端面上的高压补偿油道43而引到泵体前端的平衡腔42内，因此，高压油液的液压力变化而使对配油盘摩擦面受到恒定的较小轴向推力。
如
图1所示，端盖20与配油体17的后端面密封连接，其密封采用油密封圈，其后端面设有与配油盘19后端高压油孔61和66连通的三个高压油通孔67(见
图1，图中只示出一个)它们都分别与高压出油道68贯通。
如上所述，配油轴18上的两组高压配油孔56、57与安装在泵体端盖20上的配油盘19的两进油孔59和61相密合，以构成高压油液进出的枢纽。
如图4所示，当泵体14(作为转子)旋转时，上述的高、低压油液枢纽分别周期性进油和出油，由于两凸轮的峰部位置相间差90°，因此两油缸A、B便轮流地压油，出油是均匀和平衡的。
如
图1和图4所示，油泵工作时，由一电动机(未图示)，通过键5带动主轴4高速旋转，通过传动盘24驱动泵体连同缸套13高速旋转，由于所述的低压柱塞11的侧面设有导向槽与泵体14的伸出臂33上所设的导向销钉30相配合，因此借助旋转离心惯性力，始终使滚柱9紧贴凸轮22的内滚道运转，而使滚柱柱塞机构在泵体14的缸孔内作往复运动，相应于不同工况分别通过高、低压油道而使高低压柱塞工作，通过相应柱塞(或高压柱塞或低压柱塞工作)与缸套配合的容积变化而完成吸油和压油过程。
采用本实用新型的上述方案较现有的柱塞油泵有以下的明显优点一、体积小、结构紧凑；二、由于采用两组柱塞轮流输油，因此输油平稳；三、由于这种双凸轮具有对称的凸轮滑道，工作时作用力可对应抵销以达到平衡工作，因此径向支承力小，只需要采用小型轴承；四、采用滚柱与凸轮滑道滚动摩擦配合方式，可减少相对的直接摩擦面，使摩擦付获得较长的使用寿命。
五、油泵的配油通道可实现高、低液压油的分道，以适应不同工况要求，以达到节能目的。
六、低压液压油由轴承挡径向配油，输油结构简单。
七、高液压油部分用轴向平面配油，精度高、工作性能可靠，且在另一端装有轴向平面推力轴承和高压液压油补偿装置轴向推力相互平衡。
八、每一对柱塞侧向力都由泵体伸出臂抵销，因而减小了柱塞侧向磨损。
九、零部件少、结构简单，加工和装配工艺性好，因而制造方便使成本大大降低。
权利要求1.一种高压径向柱塞油泵，它包括一油泵壳体；一与所述油泵壳体前端螺接的轴承座，内设前、后径向轴承与它们之间的平面推力轴承；一工作主轴，支承在所述的各轴承上；设在油泵各配合密封面上的油封；以及泵油工作机构，配油机构，其特征在于，所述泵油工作机构包括一旋转泵体，它设置在所述的油泵壳体内，其前端固设一传动盘，所述传动盘与主轴后端以键连接并支承在所述后径向轴承上；其后端固定一配油轴并支承在其外环(或衬套上，以使所述泵体可绕着壳体中心轴线与所述主轴一起转动，在所述泵体内设有两互相平等的且垂直于所述中心轴线的相同的缸孔；两高压油缸套分别设在所述的相应缸孔的中间部位以使每个缸孔分为上、下两缸；两组高低压组合柱塞分设在各上、下缸内，所述的柱塞端部分安装一滚柱；两双曲线凸轮体分别设在各油缸的轴向的中心位置上并按其升程峰部互成90°地固定在壳体上，以使在泵体连同油缸旋转时，借助各柱塞的旋转惯性力使滚柱支靠在凸轮滚道上沿凸轮廓线作往复运动以实现高低压柱塞工作时连续交替供油；所述的配油机构包括低压油配油机构和高压油配油机构，所述的低压油配油机构由泵体及缸套内的低压油道、设置在泵壳和端盖间的一配油体、设置在配油体内腔中的配油轴及配油轴的外环所组成，所述配油体设有低压油进出口；所述的高压油配油机构由泵体及缸套内的高压油道及配油轴设置在配油轴和端盖之间并与端盖固设的高压配油盘所组成，所述的端盖设有高压油出油道。
2.如权利要求1所述的高压径向 柱塞油泵，其特征在于，所述的双曲线内凸轮体的型线为由升程峰部和下程谷部组成的对称设置的阿基米德螺线和等圆弧部分组成，每一内凸轮型线的180°范围包括从谷部到峰部为90°，峰部范围为5°等圆弧，从峰部滑入谷部为80°，谷部范围为5°等圆弧，以便形成柱塞的一次往复运动。
3.如权利要求1所述的高压径向柱塞油泵，其特征在于，还包括一液压补偿机构，它包括设置在所述配油盘内的补偿油孔、配油轴和泵体的内油道及泵体前端与主轴后端部间的平衡油腔及设置在油腔内的一平衡弹簧和弹簧座；高压液压补偿油的轴向作用力及弹簧支撑力的合力由主轴的平面轴承承受以使配油盘端平面受到恒定的较小轴向推力。
4.如权利要求1所述的高压径向 柱塞油泵，其特征在于，所述泵体相应于各缸孔中心位置的外周的上、下和左、右对称地设置四伸出臂，以使泵体旋转时，在360°范围内均承受柱塞的侧向力以改善滚柱啮合滚动的受力状况。
5.如权利要求4所述的高压径向 柱塞油泵，其特征在于，所述的泵体的两中心对称的伸出臂上设有导向螺钉，所述低压柱塞侧向设有与之相配合的导向槽，以免柱塞往复运动的侧向摆动。
专利摘要一种高压径向或柱塞油泵，它包括泵壳、主轴、泵油工作机构和配油工作机构，其特点是，泵油工作机构包括两组高低压组合柱塞，在低压柱塞的两端设有滚柱；两组双曲线内凸轮体，它们相互成90°设置，与滚柱配合以实现轮流输油；所述配油工作机构分为高压和低压两组，其中的低压配油机构包括泵体、缸套的低压油道、配油体、配油轴及其外环；高压配油机构由泵体缸套内的高压油道及配油盘和端盖组成。
文档编号F04B9/02GK2185811SQ9322641
公开日1994年12月21日 申请日期1993年10月13日 优先权日1993年10月13日
发明者杨永宁 申请人:杨永宁