一种柱塞及柱塞泵的制作方法

本发明属于柱塞泵及其零部件领域，具体涉及一种柱塞及柱塞泵。

背景技术

柱塞泵是一种典型的容积式水力机械，由原动机驱动，把输入的机械能转换成为液体的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压系统的动力源，由于它能在高压下输送液体，因此在工业生产和日常生活中的各个行业都得到广泛的应用。柱塞马达为液压系统的一种执行元件，它将液压泵提供的液体压力能转变为其输出轴的机械能转矩和转速。

但现有的柱塞主要是一体式柱塞，其在轻微磨损后会导致柱塞泵(马达)的工作效率下降甚至无法正常工作，而且柱塞和滑靴之间是不可拆卸式连接，柱塞和滑靴的机构加工难度大，可维修性较差，当其中一方损坏，则需要连同另一方一同更换。现有技术针对以上问题都没有提出一个很好的解决方案，也没有关于如何解决柱塞自身结构缺陷相关问题的文献论述。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了提供一种柱塞及柱塞泵，该柱塞的结构简单，通过柱塞环承受液体压力和密封工作腔的作用，能够在柱塞主体轻微磨损的情况下使柱塞泵继续正常工作。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柱塞，包括柱塞主体和滑靴主体，柱塞主体的一端与滑靴主体通过球头-球窝结构连接，柱塞主体的另一端设置柱塞环、柱塞环衬套以及柱塞环卡套，其中，柱塞环衬套与柱塞主体过盈配合，柱塞环套设在柱塞环衬套外侧，柱塞环卡套与柱塞主体过盈配合，柱塞环卡套的配合端面与柱塞环衬套的端面紧贴，柱塞环卡套的自由端面与柱塞主体的端面平齐；柱塞环设有开口，柱塞环在自由状态下其外径大于柱塞主体的外径。

柱塞环沿柱塞主体轴向间隔设置有多个，两个柱塞环之间为柱塞环衬套。

柱塞环衬套为台阶式圆环。

柱塞环的开口处端面为台阶式，相邻两个柱塞环的开口在圆周方向所处位置不同。

柱塞主体设置柱塞环的一端外侧设置有柱塞环安装台阶以及第一圆柱面，柱塞环卡套与柱塞主体的第一圆柱面过盈配合，柱塞环卡套配合端面紧贴衬套第二端面。

滑靴主体上设置球窝，柱塞主体设置有球头，球头的外侧还设置有柱塞回程半环，柱塞回程半环内侧面为球面，球面紧贴球头。

球窝的外壁设置球窝外螺纹，球窝的外侧设置半环压套，半环压套的内侧设置有与球窝外螺纹相匹配的内螺纹，半环压套的内侧还设置有台阶，台阶用于压紧柱塞回程半环。

半环压套的外侧设置有一组平行的沉台，滑靴主体远离半环压套的一端开设扳手卡槽。

一种采用带柱塞环的柱塞的柱塞泵。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：柱塞环上设置开口，柱塞环有向外的扩张力，柱塞环能与柱塞缸内侧壁紧密配合，当柱塞产生自然磨损后，柱塞环依旧可以满足泵马达的密封要求，设置柱塞环衬套，使柱塞与柱塞环衬套配合安装，柱塞环不磨损柱塞主体，更换也柱塞环也方便，柱塞环卡套对柱塞环以及柱塞环衬套进行轴向固定，滑靴主体与柱塞主体通过球头-球窝结构连接，柱塞工作过程中，滑靴主体与柱塞主体之间能够传递轴向力而不影响角度改变，从而增大了泵马达的使用寿命，降低设备的维护成本。

进一步的，设置多个柱塞环，逐级密封，效果显著。

进一步的，柱塞环开口处端面为台阶式，柱塞环受到压力时，台阶面相互挤压，形成良好密封，避免开口处漏油。

进一步的，相邻两个柱塞环的开口设置在不同的圆周方向，将密封效果薄弱的部位错开，进一步增强密封效果。

进一步的，柱塞主体上设置台阶，为柱塞环通过柱塞主体的台阶向柱塞主体施加压力。

进一步的，柱塞环衬套台阶的防止柱塞环直接安装在柱塞主体上，而且柱塞环衬套的台阶保证了柱塞环之间的装配间距。

进一步的，滑靴主体柱塞主体通过球头-球窝结构以及柱塞回程半环实现可拆卸连接，易于更换，当滑靴内球窝发生磨损时，更换滑靴上组件即可，避免了传统柱塞组件在某个零件磨损后整体需要重新加工的缺点，可维修性较强，节约加工成本，成品率高。

进一步的，半环压套通过螺纹紧固柱塞回程半环与球窝端面，连接方式稳定，便于拆卸。

进一步的，半环压套上设置沉台，便于扳手卡住半环压套进行安装和拆卸；滑靴主体的一端开设扳手卡槽，使得滑靴主体与柱塞主体拆卸方便。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的主视图；

图3图2的局部放大图e；

图4本发明的半剖示意图；

图5图4的c-c剖视图；

图6图4的局部放大图f；

图7本发明装配使用时的结构示意图；

图8图7的局部放大图g；

图9本发明装配使用时的半剖示意图；

图10图9的局部放大图h；

图11本发明在使用时柱塞环贴紧柱塞环卡套一侧端面时的半剖示意图；

图12图11的局部放大图i；

图13本发明在使用时柱塞环贴紧球头一侧端面时的半剖示意图；

图14图13的局部放大图j；

图15本发明柱塞主体的结构示意图；

图16本发明柱塞主体半剖示意图；

图17本发明滑靴主体结构扳手卡槽一侧示意图；

图18本发明滑靴主体结构球窝一侧示意图；

图19本发明滑靴主体半剖示意图；

图20本发明柱塞回程半环的结构半环第二端面一侧示意图；

图21本发明柱塞回程半环的结构半环第一端面一侧示意图；

图22本发明半环压套的结构示意图；

图23本发明柱塞环的结构示意图；

图24本发明柱塞环衬套的台阶一侧结构示意图；

图25本发明柱塞环衬套的结构示意图；

图26本发明柱塞环卡套的结构示意图；

附图中：1.柱塞主体，2.滑靴主体，3.柱塞回程半环，4.半环压套，5.柱塞环，6.柱塞环衬套，7.柱塞环卡套，8.柱塞环安装台阶，9.第一圆柱面，10.台阶端面，11.球头，12.球窝，13.回程半环配合端面，14.球窝外螺纹，15.扳手卡槽，16.球面，17.半环第一端面，18.半环第二端面，19.内螺纹，20.回程半环配合内端面，21.沉台，22.柱塞环内圆表面，23.柱塞环外圆表面，24.自由开口，25.闭口间隙，26.衬套台阶，27.衬套第一端面，28.衬套第二端面，29.衬套内表面，30.卡套配合端面，31.卡套内表面，32.柱塞环装配间隙，33.柱塞主体与柱塞缸间隙，34.柱塞缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参考图1～4，一种柱塞，包括柱塞主体1和滑靴主体2，柱塞主体1的一端与滑靴主体2通过球头-球窝结构连接，柱塞主体1的另一端设置柱塞环5、柱塞环衬套6以及柱塞环卡套7，其中，柱塞环衬套6与柱塞主体1过盈配合，柱塞环5套设在柱塞环衬套6外侧，柱塞环卡套7与柱塞主体1过盈配合，柱塞环卡套7的配合端面与柱塞环衬套6的端面紧贴，柱塞环卡套7的自由端面与柱塞主体1的端面平齐；柱塞环5设有开口，柱塞环5在自由状态下其外径大于柱塞主体1的外径；柱塞环5沿柱塞主体1轴向间隔设置有多个，两个柱塞环5之间为柱塞环衬套6，柱塞环衬套6为台阶式圆环；柱塞环5的开口处端面为台阶式，相邻两个柱塞环5的开口所在圆周位置不同，柱塞主体1设置柱塞的一端外侧设置有柱塞环安装台阶8以及第一圆柱面9，柱塞环卡套7与柱塞主体1的第一圆柱面9过盈配合，柱塞环卡套配合端面30紧贴衬套第二端面28；滑靴主体2设置球窝12，柱塞主体1设置有球头11，球头11的外侧还设置有柱塞回程半环3，柱塞回程半环3内侧面为球面16，球面16紧贴球头11，球窝12的外壁设置球窝外螺纹14，球窝12的外侧设置半环压套4，半环压套4的内侧设置有与球窝外螺纹14相匹配的内螺纹，半环压套4的内侧还设置有台阶，台阶用于压紧柱塞回程半环3，半环压套4的外侧设置有一组平行的沉台，滑靴主体2的一端开设扳手卡槽15。

柱塞回程半环3为两个半环，柱塞回程半环3与滑靴主体2连接时便于安装。

作为本发明的一个实施例，一种柱塞泵，包括本发明所述的柱塞。

本发明采用的技术方案为一种柱塞，包括柱塞主体1、滑靴主体2、柱塞回程半环3、半环压套4、柱塞环5、柱塞环衬套6和柱塞环卡套7；柱塞主体1设有柱塞环安装台阶8、第一圆柱面9、台阶端面10和球头11；滑靴主体设有球窝12、回程半环配合端面13、球窝外螺纹14和扳手卡槽15；柱塞回程半环3包括内侧的球面16、半环第一端面17和半环第二端面18；半环压套4设有内螺纹，回程半环配合内端面20和沉台21；

参考图23～图26以及图9，柱塞环1包括柱塞环内圆表面22和柱塞环外圆表面23，且在非工作的情况下设有自由开口，在工作的情况下自由开口被压缩成闭口间隙25，且有向外自张的弹力；滑靴主体2的球窝12与柱塞主体1的球头11配合，柱塞回程半环3的球面16与柱塞主体1的球头11配合，柱塞回程半环3的半环第一端面17与滑靴主体2的回程半环配合端面13配合，柱塞回程半环的半环第二端面18与半环压套3的回程半环配合内端面20配合，半环压套4的内螺纹19与滑靴主体2的球窝外螺纹14配合，柱塞环5与柱塞主体1的柱塞环安装台阶8间隙配合，柱塞环衬套7的衬套内表面29与柱塞主体1的第一圆柱面9过盈配合，柱塞环5与柱塞衬套6的台阶间隙配合，柱塞环衬套6的衬套第一端面27与柱塞主体1的台阶端面配合，柱塞衬套6的衬套第二端面28与另一个柱塞衬套7的衬套第一端面27配合，柱塞环卡套7的卡套内表面29与柱塞主体1的第一圆柱面9过盈配合，柱塞卡套7的卡套配合端面30与柱塞衬套6的衬套第二端面28配合。

柱塞环5自由状态下设有自由开口24，在工作状态下自由开口形成闭合间隙25。

如图4所示，滑靴主体2的一端开设扳手卡槽15，扳手卡槽15中心位置开设有中心孔，所述中心孔与柱塞主体1的轴向通孔连通；滑靴主体2与柱塞主体1连接的一端设置球窝12，球窝12的外壁设置球窝外螺纹14，半环压套4的内侧设置有与球窝外螺纹14相匹配的内螺纹，半环压套4的内侧还设置有台阶，台阶用于压紧柱塞回程半环3；球头11外侧设置有柱塞回程半环3，柱塞回程半环3的半环第一端面17与球窝12的端面紧密贴合，半环压套4内侧的台阶端面压紧半环第二端面18。

参考图15和图16，柱塞主体1的一端为球头11，另一端外侧面为阶梯状，从端面向中部依次为第一圆柱面9、台阶端面10以及第二圆柱面8，柱塞主体1沿轴线开设有通孔，球头11顶部的锥形孔是为了满足柱塞和滑靴在配合运动的时候给液压油的流动空间，滑靴主体2能够倾斜的，当滑靴主体2倾斜以后，滑靴主体2的通孔和柱塞主体1的轴向通孔可能会完全错开，这时液压油便无法流通，故在满足强度的情况下开设锥形孔；柱塞主体1的球头11顶部开设锥孔。

参考图4、图5以及图17～图22，滑靴主体2的球窝12与柱塞主体1的球头11配合，柱塞回程半环3的球面16与柱塞的球头11配合，柱塞回程半环3的半环第一端面17与滑靴主体回程半环配合端面13配合，柱塞回程半环3的半环第二端面18与半环压套台阶端面紧密贴合，半环压套4的内螺纹19与滑靴主体外螺纹14配合，柱塞环5与柱塞主体1的柱塞环安装台阶8间隙配合。

柱塞回程半环3内侧为球面16、球面16与球头结构紧密贴合，半环第一端面17和半环第二端面18；半环压套4设有内螺纹19、柱塞回程半环3配合内端面20和沉台21；柱塞环衬套6设有衬套台阶26、衬套第一端面27、衬套第二端面28和衬套内表面29；柱塞环卡套7设有卡套配合端面30和卡套内表面31；滑靴主体2的中心开孔与柱塞主体1的通孔连通。

如图23所示，柱塞环5开口处端面为台阶式，柱塞环5受到压力时，台阶面相互挤压，形成良好密封，避免开口处漏油。

如图24和图25所示，柱塞环衬套6包括一台阶、衬套第一端面27、衬套第二端面28和衬套内表面29，衬套第一端面27的直径小于衬套第二端面28的直径，衬套第一端面27的直径等于柱塞主体台阶的直径。

如图26所示，柱塞环卡套7包括卡套配合端面30和卡套内表面31。

参考图6～图14，本发明的工作原理如下：

柱塞装配使用时，柱塞主体1与柱塞缸34之间设有柱塞主体与柱塞缸的间隙；柱塞环5有自身向外的扩张力，柱塞环外圆表面23紧贴柱塞缸34的内腔腔壁，柱塞环内圆表面22与柱塞环衬套6之间设有柱塞环装配间隙32，柱塞环5能够在有限的空间内移动，当柱塞环5的任意一个端面紧贴对应的柱塞环衬套6或柱塞主体1上的台阶端面时，柱塞缸34、柱塞主体1与柱塞环5之间形成一个密闭的空腔，当柱塞在柱塞泵中使用时，进油口充满液压油，泵吸油时，所述空腔增大，此时柱塞环5紧贴其靠近柱塞环卡套6一侧的端面，液压油被吸入由柱塞缸34、柱塞主体1和柱塞环5组成的空腔中，当柱塞运动到排油口一侧时，由于压力的作用，柱塞环5此时紧贴靠近柱塞主体1的球头11一端的端面，且高压液压油进入柱塞环5与柱塞环衬套6的柱塞环装配间隙32，给柱塞环内圆表面22施加压力，使柱塞环外圆表面23更加贴紧柱塞缸34，达到高压密封的效果，从而把液压油从空腔中压出；

当柱塞在泵马达中使用时，进油口充满高压液压油，由于压力的作用，柱塞环5此时紧贴靠近柱塞主体1的球头11一侧的端面，且高压液压油进入柱塞环5与柱塞环衬套6装配间隙，给柱塞环内圆表面22施加压力，使柱塞环外圆表面23更加贴紧柱塞缸34，达到高压密封的效果，从而使柱塞马达工作，当柱塞处于排油口一侧时，空腔减小，柱塞环5此时紧贴靠近柱塞主体1的球头11一侧的端面，从而把液压油从空腔中压出；在泵马达工作的时候，液压油通过柱塞泵和滑靴主体2的空腔可以到达滑靴主体2的底部，形成了静压支撑效果，避免了滑靴的过度磨损。