专利名称:双作用变量叶片泵的制作方法
本发明涉及液压泵，特别是变量叶片泵。现有技术的描述现有变量叶片泵都是单作用叶片泵，它是依靠调节定子中心相对于转子中心偏心量的大小来改变叶片运动行程实现变量的。由于单作用式变量叶片泵侧板的配油窗口只有两个，吸油窗口与压油窗口分别设置在转子的两侧，转子每转一周，实现吸油、压油各一次，转子径向要承受正比与叶片泵输出压力的不平衡径向液压力，主轴承受很大的弯矩、轴承负荷随着输出压力的增大而增大。因此，单作用的变量叶片泵不仅排量小，而且寿命短。据知，目前，额定压力63巴的单作用变量叶片泵的寿命只有数百小时，通常只适用于低压，限制了它的使用范围。工程上应用的高压大流量变量泵，主要是轴向柱塞泵，它依靠调节斜盘或缸体倾斜角度的大小来改变柱塞行程而实现变量。缸体外周必需要有大型滚动轴承(斜盘式)或主轴盘必需有大型推力轴承来支承(斜轴式)，因此其结构复杂、成本昂贵。
本发明的一个目的是使双作用叶片泵实现变量。双作用叶片泵的侧板上设置有两个吸油窗口和两个压油窗口，并且相对于转子对称布置，转子每转一周，吸油、压油各两次，转子外周承受的径向液压力平衡，主轴单纯传递扭矩，轴承基本卸荷，只需要普通向心轴承支承，因此它不仅排量较大，而且易于实现高压，结构简单，成本较低。目前应用的双作用定量叶片泵，已有不少产品的工作压力提高到200巴以上。若双作用定量叶片泵能够实现变量，既保留它的径向液压力平衡、排量大，压力高的优点，又能变量，则其性能不仅明显优于单作用变量叶片泵，而且在结构上要比同规格的变量轴向柱塞泵简单很多，成本明显降低，在一定程度上可取代部分轴向桂塞泵。
本发明的另一目的是为液压泵提供一个开发新系列叶片泵的途径。双作用变量叶片泵可以按不同压力等级和变量形式设计出多个系列产品，各系列还可按不同排量设计出单泵、双联泵和多联泵多种系列规格，为液压泵提供一个新的类型。
本发明还有一个目的就是为液压泵提供一类新的节能泵。变量泵可以根据负载需要供应流量，构成变量的液压传动系统，减少或消除溢流、节流损失，提高系统效率，实现节能，为变量系统提供一类新的动力元件。
按照本发明制作的双作用式变量叶片泵，上述目的即可达到。
本发明的双作用变量叶片泵(见图2、3、4)的结构是由主轴〔1〕带动一个转子〔2〕，转子〔2〕的每个叶片槽中并排放置两片高度、宽度和厚度相等，且外形完全相同的叶片〔3、4〕，两片叶片并排放置在叶片槽中的总高度不大于转子〔2〕的高度，但名义尺寸相同。转子〔2〕的外面相对应叠合着两个高度完全相等、内表面曲面完全相同的可动定子环〔5、6〕，它们可以分别绕轴线转动，其叠合高度不少于转子〔2〕的高度，但名义尺寸相同。两定子环〔5、6〕各自在外周一定的位置上铣有轮齿圈〔19、20〕，齿形是直齿或人字齿。当用于单向变量泵时，齿圈所占的中心角范围应不少于45°；用作双向变量泵时，齿圈所占的中心角范围应不少于90°。两定子环〔5、6〕在径向一定位置上分别作有两条可穿过定位肖〔11〕的弧形定位槽孔〔21、22〕，当用于单向变量泵时，定位槽孔所占中心角应不少于45°；当用于双向变量泵时，定位槽孔所占中心角应不少于90°。用作接受变量讯号的输入调节齿轮轴〔13〕和调节齿轮轴〔14〕上分别有两个齿轮〔15、17〕和〔16、18〕，同一轴上的两齿轮具有相同齿数。齿轮〔15〕与〔16〕啮合，齿轮〔17〕与前定子环〔5〕的轮齿〔19〕啮合，齿轮〔18〕与后定子环〔6〕上的轮齿〔20〕啮合。当变量讯号，即调节力从输入调节齿轮轴〔13〕的外端入后，再通过齿轮轴〔14〕，可驱动两个定子环〔5、6〕作反向同步转动。当然，变量讯号也可以从〔15、16、17、18〕四个齿轮中的任何一个输入，这样，输入调节齿轮轴〔13〕的外端就可单独装置变量幅度指示器了。当变量机构足以保证驱动两定子环〔5、6〕作反向同步转动时，调节讯号——调节力亦可分别从两定子环〔5、6〕的轮齿〔19、20〕上直接输入。由于两定子环〔5、6〕相向同步转动，分别改变了两定子环〔5、6〕内表面各段曲面与两侧板〔7、8〕上吸压油窗口的相对位置，从而改变了叶片通过吸、压油窗口的径向运动行程，也即改变了吸油和压油的容积而达到改变排量的目的。因此，本发明的双作用式变量叶片泵完全保留了双作用定量叶片泵的径向液压力平衡和每转吸油、压油各两次，排量较大的优点，又能实现变量调节。
本发明的上述和其它特点、目的和优点，在下面结合附图的详细描述和权利要求
中，将会变得更加明显。
附图的说明图1是双作用变量叶片泵的变量原理图；图2是沿图3的A－A线剖开的本发明双作用(单向)变量叶片泵的纵向剖视图；图3是沿图2的B－B线剖开的本发明双作用(单向)变量叶片泵的横向剖视图；图4是沿图3的C－C线剖开的局部剖视图。
参照附图，本发明的双作用变量叶片泵通常包括主轴〔1〕，转子〔2〕，叶片〔3、4〕，前、后定子环〔5、6〕，压力侧板〔7〕，侧板〔8〕，泵体〔9〕，泵盖〔10〕，定位肖〔11〕，主轴唇形密封圈〔12〕，输入调节齿轮轴〔13〕，调节齿轮轴〔14〕和后盖〔23〕等。在两齿轮轴〔13、14〕上分别有两个齿轮〔15、17〕和〔16、18〕，在两定子环〔5、6〕上各有一段轮齿圈〔19、20〕，并各有二个弧形定位槽孔〔21、22〕。
当前、后可动定子环〔5、6〕的内曲面长向轴线U－U和V－V重合轴线O－O时，两可动定子环内曲面完全重合，如同一个定子，转子〔2〕带动叶片槽中如同一个叶片的两个叶片〔3、4〕顺时针方向转动时，在离心力和叶片根部液压力的作用下，贴紧定子内表面在槽中作往复运动，两叶片在通过吸、压油窗口时，往复行程最大，此时叶片泵的工作情况与双作用定量叶片泵完全一样，排量最大。当通过调节齿轮轴〔13、14〕的齿轮〔17、18〕驱动前、后可动定子环〔5、6〕作同步反向转动时，例如前定子环〔5〕转过＋α角，后定子环〔6〕转过－α角，相对于前定子环〔5〕的叶片〔3〕中处于a、a′位置的两个叶片从a－a′转到b－b′，由于a处叶片从a转到b，还是过渡曲线段，叶片还要外伸，于是a、a′处两叶片之间、转子〔2〕外表面、前定子环〔5〕内表面和压力侧板〔7〕之间的拱形容积空间要增大，但两叶片间的容积已与吸油窗口隔断，不能继续吸油，因此就要产生部分吸空；此时相对于后定子环〔6〕的叶片〔4〕中处于C、C′位置的两个叶片也要同时从C－C′转到d－d′，它与前定子环〔5〕的相应位置a－a′和b－b′是重合的，叶片从C′转到d′也是处在过渡曲线段，叶片开始始被压入，但还未与压油窗口沟通，在后定子环〔6〕中C－C′位置的两个叶片之间、转子〔2〕外表面、后定子环〔6〕的内表面及侧板〔8〕之间的拱形容积空间将要缩小而发生部分困油。由于两定子环〔5、6〕内表面的曲面形状完全相同，在两可动定子环作反向同步转动时，处于a、a′和C、C′的两对叶片是在转子〔2〕中相邻的两个叶片槽中运动，两对叶片间的拱形容积空间是相通的，因此，后定子环〔6〕内的困油容积恰好为前定子环〔5〕内的吸空容积所平衡。同理，转子转动时，相对于前、后定子环的各相邻两叶片沿定子各段曲面运动时所产生的困油和吸空现象均能在两定子环间互相平衡。对照下表可清楚地看到
可见，本发明的双作用变量叶片泵工作过程中，仍能保持双作用式定量叶片泵的流量平稳，噪声和压力脉动小、主轴所受径向力平衡等特点。随着两定子环的反向同步转角±α的增大，使叶片通过吸、压油窗口时的行程逐渐减少，排量亦随之减小。当前定子环转过＋α＝45°时，后定子环也同步转过－α＝45°。相对于前定子环〔5〕的各相邻两叶片通过a－b′和j－k′产生容积吸空，通过e－f′和p－q′时产生容积困死，由于后定子环〔6〕转过－α＝45°，恰好为相对于后定子环〔6〕的各相邻两叶片通过C－d′和m－n′产生的容积困死和通过g－h′和s－t′时产生的容积吸空所补偿；相对于前、后定子环〔5、6〕的相邻两叶片通过压油窗口b′－e，k′－p，d′－g，n′－s和通过q′－a，f′－j，t′－C，h′－m时，由于叶片行程均无变化，无往复运动，既不吸油，也不压油，即输出排量等于零。若再继续转动两定子环〔5、6〕，使±α从45°增大到±90°，由于转子旋转方向保持不变，则将改变吸油和压油方向，原来的吸油窗口则变为压油窗口；原来的压油窗口变为吸油窗口。±α＝45°→90°，排量又从零→最大设定排量，这就提供了主轴转向不变时双向均能实现变量的双向双作用变量叶片泵。
本发明的双作用变量叶片泵通过变量调节机构和调节齿轮轴输入变量力，可以适应各种变量方法，包括手动、液动、电动、电液比例、手动伺服、恒压、恒流、恒功率等，因此，能广泛适用于各种液压传动系统。
权利要求
1.一种双作用变量叶片泵，由主轴[1]、转子[2]、叶片[3、4]、定子环[5、6]、压力侧板[7]、侧板[8]、泵体[9]、泵盖[10]、定位肖[11]、主轴唇形密封圈[12]组成，主轴[1]与转子[2]通过花键配合，定位肖在压力侧板[7]与侧板[8]之间穿过前、后定子环[5、6]的定位槽孔[21、22]，并定位于泵盖[10]的底平面上，本发明的特征在于(1)、所述的转子[2]中各叶片槽内并排放置着两片高、宽、厚相等、外形相同的叶片[3、4]，两叶片的总高度不大于转子[2]的高度；(2)、所述的定子环[5、6]是两个高度应完全相等、内表面曲面应完全相同的、可分别绕轴线转动的前、后定子环，它们的叠合高度不少于转子[2]的高度；(3)、所述的定子环[5、6]分别在外圆一定位置上设有轮齿圈[19、20]，两轮齿通常具有同一参数为宜，齿形必须是直齿或人字齿，单向变量时齿圈范围应不小于45°中心角；双向变量时轮齿范围应不小于90°中心角；(4)、所述的定子环[5、6]在径向一定位置上，分别作有两条可穿过定位肖[11]的弧形定位槽孔[21、22]。单向变量时弧形定位槽孔所占中心角应不小于45°；双向变量时弧形定位槽孔所占中心角应不少于90°；(5)、所述的输入调节齿轮轴[13]和调节齿轮轴[14]上各有两个齿轮[15、17]和[16、18]，同一轴上的两齿轮通常具有相同齿数为宜，也可以使两轴上各对应齿轮具有同一齿数比，齿轮[15]与[16]啮合，齿轮[17]与前定子环[5]的轮齿[19]啮合，齿轮[18]与后定子环[6]的轮齿[20]啮合，(6)、所述的各种变量机构的调节力从齿轮轴[13]外端输入；也可以从齿轮[15、16、17、18]中的任一个齿轮输入，此时，齿轮轴[13]外端可以单独装置变量幅度指示器。
2.按照权利要求
1所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量装置是足以保证两定子环〔5、6〕作反向同步转动的，其调节力分别从两定子环〔5、6〕的轮齿〔19、20〕直接输入。
3.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用手动变量机构。
4.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用液动变量机构。
5.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用电动变量机构。
6.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用恒压变量机构。
7.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用恒流变量机构。
8.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用恒功率变量机构。
9.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用手动伺服变量机构。
10.按照权利要求
1和2所述的双作用变量叶片泵，其特征在于所说的变量机构是采用电液比例伺服变量机构。
专利摘要
一种(类)适用于液压传动系统的双作用变量叶片泵，该叶片泵保留了双作用定量叶片泵经向液压力平衡、轴承卸荷，每转吸油、压油各两次，排量较大，结构简单，成本较低的优点。主要通过改变定子和叶片的结构，以及增设变量机构，即可在主轴转向不变情况下，实现单向或双向变量，因此能适应各种液压传动系统的要求。按不同压力等级和变量形式，可设计成多个系列双作用变量叶片泵，是一类新颖的节能液压元件，可满足工程上的广泛需要。
文档编号F04B1/12GK87206578SQ87206578
公开日1988年10月5日 申请日期1987年4月16日
发明者黄涛, 吴明坚 申请人:吴明坚, 黄涛导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan