单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器的制作方法

本实用新型涉及一种液压泵，尤其是一种往复旋转式液压驱动器，工作介质为液压油或者是水介质等流体。

背景技术：

柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。径向柱塞泵由于结构复杂、体积较大，在许多场合已经被轴向柱塞泵取代。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。传统常见的轴向柱塞泵的工作原理，当传动轴带动缸体转动时，缸体会带动活塞转动，通过改变柱塞和倾斜平面之间或与传动轴之间的角度，使得柱塞在腔内做往复运动。柱塞伸出，腔容积增大，腔内吸入油液，称吸油过程；柱塞缩回，腔容积减小，腔内排出油液，称排油过程。缸不断旋转实现连续地吸油和排油。

柱塞泵存在如下缺点：结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。结构中存在多个摩擦副，柱塞受侧向力作用，有一定的摩擦损失。传动轴带动缸体转动时，转动惯量大。集成性较差，每个泵都有独立的泵体，不便于插装安装，需要大流量输出的，只能进行多泵组合泵组布置；噪声和脉动较大。

技术实现要素：

本实用新型是要提供一种的单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器，用于解决传统的液压柱塞泵存在的缺点，该液压驱动器具有单位功率重量轻、结构新颖、插装设计、工作时惯性小、压力脉动小，排量和效率高。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器，具有一个安装在前端盖内的输入轴，安装在泵体中的泵套，泵体上具有一个吸油口和两个排油口，泵套内装有泵芯，所述输入轴一端连接电机，另一端通过浮动联轴结连接泵芯，由电机通过输入轴带动泵芯在泵套里旋转，泵套与泵芯之间通过泵芯圆柱表面的半圆形沟槽与泵套的球面中的钢球配合连接，使泵芯在旋转的同时沿泵芯圆柱表面的余弦曲线沟槽作轴向往复运动；所述泵芯的两端中心分别开有盲孔及油槽，其中，一端的盲孔和输入轴构成泵的左端封闭油腔，另一端盲孔和泵套、泵体构成泵的右端封闭油腔，当泵芯旋转时，所述泵芯的油槽与泵套的吸油口和排油口交替切换连通，同时伴随着泵芯的左右轴向往复运动交替改变左右两封闭油腔的体积，实现吸排油，形成双排量输出。

所述泵套由左泵套和右泵套组成，左泵套和右泵套呈对称结构，左泵套和右泵套上分别设有若干个用于安装高精度钢球的1/4球面，靠近1/4球面处，设置有用于高精度钢球润滑的通油口，沿轴向位置上，分别按圆周方向设置有n个吸油孔和n个排油孔，n个吸油孔和n个排油孔按错开180°/n的角度进行错位布置，其中，n=2或4或8。

所述泵芯的两头中心开有两个相同直径的左、右盲孔，左、右盲孔上分别开有数个长腰油槽，并呈180°/数个的角度进行错位布置；泵芯圆柱表面的半圆形沟槽的径向形状轨迹为：S= ，其中A为位移的幅值，n为泵的冲程数量，n=2或4或8，t为泵自转过的角度，即0~360°变化，或为圆弧线或为二次抛物线。

所述浮动联轴结包括泵芯上均布的键槽、输入轴上的键槽、高精度钢球，所述泵芯的键槽内安装有四组八个高精度钢球，与输入轴的键槽配合连接，可使泵芯在旋转的同时实现往复运动，并传递电机输出扭矩。

所述电机为伺服电机或高速电机，通过改变电机的转速和方向方便的实现流量或方向的变化。

本实用新型的有益效果是：

1．该液压驱动器有两个容积变化腔，一个吸油口，两个排油口，一个泵芯实现双排量输出。

2．泵芯两端的油槽，按180°/n的角度错位布置，一端吸油时，另一端排油，几乎无压力脉动。

3．体积小、单位功率的重量轻，突破现有的液压泵在航空航天及特殊使用场合的应用限制。

4．具有可逆性，可以通过改变电机的转速和方向方便的实现流量或方向的变化。

5.液压驱动器的高速转动轴即为泵芯本身，无偏载情况，转速可以达到5000转以上。

6、结构精度要求低、加工难度相对小，转动惯量小且均匀、结构体积小，可以实现高度集成化。

7．传统柱塞泵往往设计有6个柱塞，1个极靴，存在多个摩擦副，本实用新型仅存在泵芯-泵套一个摩擦副，可以提高泵的效率和寿命。

附图说明

图1为本实用新型的单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器总体结构图；

图2为本实用新型的单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器结构剖视图；

图3为泵套结构立体示意图；

图4为泵芯结构立体示意图；

图5为泵芯结构主视图；

图6为泵芯结构剖视图；

图7为输入轴结构立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图7所示，一种单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器，包括电机30、输入轴1、前端盖2、泵体20、泵套、泵芯4、浮动联轴结、高精度钢球9、钢球15等。

前端盖2内安装输入轴1，前端盖2端面安装泵套，泵套上具有一个吸油口S和两个排油口P，泵套内装有泵芯4，输入轴1一端连接电机，另一端通过浮动联轴结连接泵芯4，由电机30通过输入轴1带动泵芯4在泵套里旋转，泵套与泵芯4之间通过泵芯圆柱表面的半圆形沟槽21与泵套的球面24中的钢球15配合连接，使泵芯4在旋转的同时沿泵芯圆柱表面的半圆形沟槽21作轴向往复运动；泵芯4的两端中心分别开有盲孔及油槽，其中，一端的盲孔和输入轴1构成泵的左端封闭油腔，另一端盲孔和泵套、泵体20构成泵的右端封闭油腔，当泵芯4旋转时，泵芯4的油槽与泵套的吸油口S和排油口P交替切换连通，同时伴随着泵芯4的左右轴向往复运动交替改变左右两封闭油腔的体积，实现吸排油，形成双排量输出。工作介质为液压油或者是水介质等流体。

单柱塞双排量往复旋转式液压驱动器的具体连接结构如下：

（1）电机30通过联轴器31，带动液压驱动器32的转动。见图1。电机30为电机，通过改变电机的转速和方向方便的实现流量或方向的变化。

（2）输入轴1前端上设有平键6，输入轴1与前端盖2之间安装有单向推力球轴承8，泵输入轴1与泵芯4之间安装有高精度钢球9。前端盖2与左泵套3之间用圆柱销10进行连接。泵芯4与左泵套3、右泵套5用钢球15进行连接。见图2。

（3）在左泵套3、右泵套5外安装一个图1的泵体20，前端盖2和泵体20间用螺钉进行固定，并用密封件进行密封，便可成为一个独立安装的泵。见图2。

（4）泵套由左泵套3和右泵套5组成。左泵套3和右泵套5呈对称结构。每个泵套上设有若干个高精度1/4的球面24，用于安装钢球15。泵套靠近1/4的球面24处，设置有通油口25，用于给高精度钢球15进行润滑、并使泵芯4不受额外的附加液压力。泵套的两处轴向位置上，分别按圆周方向上设置有n个吸油n个26和n个排油n个27。n个26和n个排油n个27按错开180°/n的角度进行错位布置，n=2、4、8。见图3。

（5）泵芯4的结构示意图见图4，5，6。泵芯4的左端开有安装高精度钢球的半圆形沟槽21。泵芯的两头中心开有两个相同直径的左、右盲孔22、23，左盲孔22和输入轴1构成泵的左端封闭容腔，右盲孔23和右泵套5、泵体20构成泵的右端封闭容腔。

（6）泵芯4的圆柱面D上设计有半圆形沟槽21，与左泵套3、右泵套5上的1/4球面配合，用于安装钢球15。半圆形沟槽21沟槽的径向形状轨迹S=，其中A为位移的幅值，n为泵的冲程数量，即二冲程、四冲程或八冲程，t为泵自转过的角度，即0~360°变化。在电机带动泵芯4旋转时，通过该钢球机构实现泵芯的轴向运往复运动。轨迹线可以根据需要进行设置，或圆弧曲线或二次抛物线。

（7）泵芯4的两端圆柱面d上左端、右端分别设置有与左、右盲孔22、23相贯通的n个长腰油槽，泵芯4旋转使泵芯4的长腰油槽与泵套的吸油孔和排油孔交替切换。

（8）泵芯4两端的长腰油槽呈180°/n的角度进行错位布置。当左端封闭油腔开始排油时，右端封闭油腔开始吸油；左油腔排油结束，右油腔吸油结束；左强吸油开始，右油腔排油开始。左右两端封闭油腔吸排油交替进行，实现无脉动压力输出。

（9）浮动联轴结：泵芯4的一轴端设置有均布键槽见图4，5，6，键槽内安装有4组8个高精度钢球9，与输入轴1的键槽配合见图7，可在旋转的同时实现往复运动，并传递电机输出扭矩。

（10）泵芯4旋转使泵芯的油槽与泵套的吸、排油口交替切换，同时在泵芯4和泵套间钢球机构的作用下泵芯作轴向往复运动，实现交替改变左右两油腔的体积，实现吸排油功能。