用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞的制作方法

本发明属于柱塞泵技术领域，具体涉及一种用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞。

背景技术：

随着铁路技术的迅速发展，铁轨道岔的分离对转辙机液压系统可靠性的要求越来越高，从而对转辙机液压系统中柱塞式液压泵的柱塞部件是柱塞式液压泵的关键部件，它和缸体孔构成了柱塞泵最基本的工作容腔，柱塞部件在缸体内往复运动，造成缸体孔容腔容积大小变化，促使柱塞泵吸油、排油。一台柱塞式液压泵一般需用七套柱塞，生产需求量大。柱塞泵吸油、排油过程都发生在缸体孔容腔内，对柱塞部件的质量要求比较高，因此，柱塞的加工工艺以及安装结构对柱塞式液压泵有着巨大的影响。

发明申请号为201820497506.1公开了一种“铁路道岔电液转辙机用柱塞式液压泵的弹簧柱塞结构”(下称文件1)，如图1-4所示，文件1中改变了柱塞体1的结构，使柱塞体1充当了柱塞头的功能，从而解决现有柱塞泵由于结构和装配工艺限制，只能对柱塞头的球头部分进行局部热处理而导致的生产效率低、柱塞头硬度不均、产品质量无法保证等问题，从根源上解决了现有柱塞结构由于冲铆变形力而造成的柱塞体外圆变形，但上述结构的柱塞部件由于设计不合理，在安装与工作过程中存在以下缺陷：①钢球座ⅱ2为一端设有钢球限位槽ⅱ而另一端设有十字通油槽的结构，钢球座ⅰ5一端设有与钢球限位槽ⅱ相同作用的钢球限位槽ⅰ，在装配时，若钢球3与钢球限位槽ⅰ和钢球限位槽ⅱ未进行有效配合(钢球3未卡入钢球限位槽ⅱ或钢球限位槽ⅰ内，又或者钢球3装配不到位)，在使用一段时间后，柱塞体1在缸体内往复运动时，易造成弹簧4变形受损，出现裂纹或断裂的现行，断裂的弹簧4碎渣一方面会从十字通油槽跑出影响配油盘，另一方面会将柱塞体1以及缸体工作腔划伤，从而降低了泵的有效性；②由于钢球座ⅰ5另一端端部为直角端面，且钢球座ⅰ5较短，柱塞体1在往复运动时，若弹簧4因装备或其它因素存在变形现象，钢球座ⅰ5的直角端部不仅不具有将弹簧4导正的作用，弹簧4变形处或者因钢球座ⅰ5较短在弹簧4无导向作用处还会卡到钢球座ⅰ5的直角端部，甚至遭到钢球座ⅰ5直角端部的碾压产生碎渣，或弹簧4卡在钢球座ⅰ5与柱塞体1开口端的管口处，憋劲使弹簧4断裂产生碎渣，进而影响柱塞体1、缸体、配油盘以及斜盘，降低泵的有效性，甚至造成其余弹簧柱塞失效，造成严重的设备故障；③由于柱塞体1开口端管口的结构，使得柱塞体1内的铁屑以及弹簧4碎渣易从柱塞体1管口移出进入配油盘，易使柱塞泵发生故障影响设备，大大降低柱塞泵的使用寿命，针对上述问题，有必要进行改进。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：提供一种用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞，采用具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ，有利于柱塞体在往复运动过程中对弹簧的导正，避免弹簧压缩过程中卡到钢球座ⅰ的直角端部被碾压的现象，通过将柱塞体开口端内壁制成外扩的喇叭状结构，降低了弹簧在柱塞体管口处憋劲断裂产生碎渣的概率，有利于弹簧碎渣以及铁屑在弹簧压缩过程中被推入柱塞体内部，极大的延缓了弹簧碎渣以及铁屑移出柱塞体后对配油盘、斜盘、缸体以及其余弹簧柱塞的影响，将与钢球适配的限位槽制成锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ，有利于钢球的安装以及快速找正，避免钢球与钢球座ⅰ和钢球座ⅱ未有效配合而对弹簧柱塞结构的影响，大大提高了柱塞式液压泵的使用寿命。

本发明采用的技术方案：用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞，包括柱塞体、钢球座ⅱ、钢球、弹簧、钢球座ⅰ和弹簧座，所述柱塞体为一端通过外圆弧柱塞头结构封闭而另一端为开口的管状结构，所述弹簧座固定于柱塞体管孔底部，所述弹簧一端伸入柱塞体管孔内固定于弹簧座上，所述弹簧另一端套装于具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ上，所述柱塞体开口端内壁为外扩的喇叭状结构且钢球座ⅰ一端伸入柱塞体管孔内，所述钢球座ⅱ适配安装于缸体上的柱塞孔内,所述钢球座ⅰ另一端面和钢球座ⅱ一端面上分别制有锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ，所述钢球座ⅰ另一端伸入柱塞孔内且位于钢球座ⅰ和钢球座ⅱ之间的钢球抵于锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ内。

其中，所述钢球座ⅱ为圆柱形结构且钢球座ⅱ与柱塞孔间隙配合，所述锥形限位槽ⅱ由槽口外扩状的锥形槽和与钢球适配的半球形槽过渡连接为一体的结构，所述锥形限位槽ⅱ槽口外扩状锥形槽的锥角范围为90°≤a≤150°，所述钢球座ⅱ另一端面上制有贯穿至锥形限位槽ⅱ槽底面的主渗油孔和分布于锥形限位槽ⅱ四周的副渗油孔。

优选地，所述钢球座ⅱ为圆柱形结构且钢球座ⅱ与柱塞孔间隙配合，所述钢球座ⅱ一端面上制有锥形限位槽ⅱ且锥形限位槽ⅱ的锥角范围为90°≤a≤150°，所述钢球座ⅱ另一端面制有油槽且多个均布于锥形限位槽ⅱ槽面上的l形油孔贯穿至油槽侧壁上，所述钢球座ⅱ外圆周侧壁上设有呈十字结构分布的通油槽。

进一步地，所述钢球座ⅰ为阶梯轴结构且钢球座ⅰ一端的导杆端部设有用于对弹簧进行导正的锥形倒角，所述锥形倒角的锥角范围为30°≤d≤60°所述锥形限位槽ⅰ设于钢球座ⅰ另一端端面上，且锥形限位槽ⅰ由槽口外扩状锥形槽和与钢球适配的半球形槽过渡为一体的结构，所述锥形限位槽ⅰ槽口外扩状的锥形槽的锥角90°≤b≤150°，所述弹簧一端与弹簧座的阶形外圆过盈配合，且钢球座ⅰ一端的导杆穿入弹簧内并与弹簧另一端的台阶外圆过盈配合。

进一步地，所述柱塞体由外扩状锥形孔和通过圆弧将外扩状锥形孔与柱塞体内壁过渡连接为一体的喇叭状结构，所述外扩状锥形孔端部制有倒角且外扩状锥形孔的锥角30°≤c≤60°。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本技术方案采用具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ，即在钢球座ⅰ一端的导杆端部制有将与其侧壁过渡连接的过渡圆弧，有利于柱塞体在往复运动过程中对弹簧的导正，避免弹簧压缩过程中卡到钢球座ⅰ的直角端部被碾压的现象，同时加长了钢球座ⅰ的导杆长度，保证钢球座ⅰ的导向杆在弹簧压缩过程中始终对弹簧起到导向的作用；

2、本技术方案通过将柱塞体开口端内壁制成外扩的喇叭状结构，降低了弹簧在柱塞体管口处憋劲断裂产生碎渣的概率，有利于弹簧碎渣以及铁屑在弹簧压缩过程中被推入柱塞体内部，极大的延缓了弹簧碎渣以及铁屑移出柱塞体后对配油盘、斜盘、缸体以及其余弹簧柱塞的影响；

3、本技术方案将钢球座ⅰ和钢球座ⅱ上的与钢球适配的限位槽分别制成锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ，一方面保证与钢球配合的有效性，另一方面，锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ槽口外扩状的锥形槽有利于钢球自动找正，从而保证钢球与锥形限位槽ⅰ和锥形限位槽ⅱ配合的有效性，避免钢球与钢球座ⅰ和钢球座ⅱ未有效配合而对弹簧柱塞结构的影响，锥形限位槽ⅱ可制成由槽口外扩状的锥形槽和与钢球适配的半球形槽过渡连接为一体的结构，也可直接为锥形槽的锥形限位槽ⅱ；

4、本技术方案采用均布于锥形限位槽ⅱ槽面上的l形油孔贯穿至油槽204侧壁上呈十字结构分布于钢球座ⅱ外圆周侧壁上的通油槽的结构，或采用主渗油孔和副渗油孔结构的结构，可有效有效延缓了碎渣铁屑从油道跑出的速度，利于提高柱塞泵的寿命；

5、本技术方案结构简单，加工制造难度低，提高了弹簧的使用寿命，减少了弹簧碎渣量，减缓了弹簧碎渣以及铁屑移出的速度，保证产品质量，提高工作效率，大大提高了柱塞式液压泵的使用寿命。

附图说明

图1为现有柱塞组件的使用状态结构示意图；

图2为现有柱塞组件的结构示意图；

图3为现有钢球座ⅱ结构主视图；

图4为现有钢球座ⅱ结构左视图；

图5为本发明第一种实施例的结构示意图；

图6为本发明第一种实施例的钢球座ⅱ主视图；

图7为本发明第一种实施例的钢球座ⅱ左视图；

图8为本发明钢球座ⅰ结构示意图；

图9为本发明柱塞体结构示意图；

图10为本发明第一种实施例装入缸体内的结构示意图；

图11为本发明第一种实施例使用状态一的结构示意图；

图12为本发明第一种实施例使用状态二的结构示意图；

图13为本发明第二种实施例的钢球座ⅱ主视图；

图14为图13的a-a剖视图；

图15为本发明第二种实施例的钢球座ⅱ俯视图；

图16为本发明第二种实施例的使用状态结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在实际生产安装以及后续的使用过程中发现，原有钢球座ⅱ2上加工的十字通油槽形成的流道，断屑和铁屑极易从该流道流出后进入配油盘面，影响配油盘，从而造成其余弹簧柱塞；其次，钢球3在装配中，极易出现钢球3装到钢球座ⅰ5或钢球座ⅱ2的限位槽侧壁的现象，这在后续的使用过程中，因钢球3装偏将产生非常严重的后果；再有就是，钢球座ⅰ5一端的导杆面与柱塞体1内孔的光洁度对弹簧4的使用寿命至关重要，若钢球座ⅰ5一端的导杆与弹簧4发生摩擦导致导杆面和柱塞体1内孔磨损划伤，将直接影响弹簧4的寿命。

下面结合附图5-12描述本发明的第一种实施例，从而对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞，如图5、图10、图11和图12所示，包括柱塞体1、钢球座ⅱ2、钢球3、弹簧4、钢球座ⅰ5和弹簧座6，所述柱塞体1为一端通过外圆弧柱塞头结构101封闭而另一端为开口的管状结构，所述弹簧座6固定于柱塞体1管孔底部，所述弹簧4一端伸入柱塞体1管孔内固定于弹簧座6上，所述弹簧4另一端套装于具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ5上，所述柱塞体1开口端内壁为外扩的喇叭状结构且钢球座ⅰ5一端伸入柱塞体1管孔内，所述钢球座ⅱ2适配安装于缸体7上的柱塞孔701内,所述钢球座ⅰ5另一端面和钢球座ⅱ2一端面上分别制有锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201，所述钢球座ⅰ5另一端伸入柱塞孔701内且位于钢球座ⅰ5和钢球座ⅱ2之间的钢球3抵于锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201内；具体的，如图6-7所示，所述钢球座ⅱ2为圆柱形结构且钢球座ⅱ2与柱塞孔701间隙配合，所述锥形限位槽ⅱ201由槽口外扩状的锥形槽和与钢球3适配的半球形槽过渡连接为一体的结构，所述锥形限位槽ⅱ201槽口外扩状锥形槽的锥角范围为a＝120°，所述钢球座ⅱ2另一端面上制有贯穿至锥形限位槽ⅱ201槽底面的主渗油孔202和分布于锥形限位槽ⅱ201四周的副渗油孔203；具体的，如图8所示，所述钢球座ⅰ5为阶梯轴结构且钢球座ⅰ5一端的导杆端部设有用于对弹簧4进行导正的锥形倒角502，所述锥形倒角502的锥角范围为d＝40°所述锥形限位槽ⅰ501设于钢球座ⅰ5另一端端面上，且锥形限位槽ⅰ501由槽口外扩状锥形槽和与钢球3适配的半球形槽过渡为一体的结构，所述锥形限位槽ⅰ501槽口外扩状的锥形槽的锥角b＝120°，所述弹簧4一端与弹簧座6的阶形外圆过盈配合，且钢球座ⅰ5一端的导杆穿入弹簧4内并与弹簧4另一端的台阶外圆过盈配合；具体的，如图9，所述柱塞体1由外扩状锥形孔102和通过圆弧将外扩状锥形孔与柱塞体1内壁过渡连接为一体的喇叭状结构，所述外扩状锥形孔102端部制有倒角且外扩状锥形孔102的锥角c＝45°。

下面结合附图8-9、13-16描述本发明的第二种实施例，从而对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

用于柱塞式液压泵的改进型弹簧柱塞，如图16所示，包括柱塞体1、钢球座ⅱ2、钢球3、弹簧4、钢球座ⅰ5和弹簧座6，所述柱塞体1为一端通过外圆弧柱塞头结构101封闭而另一端为开口的管状结构，所述弹簧座6固定于柱塞体1管孔底部，所述弹簧4一端伸入柱塞体1管孔内固定于弹簧座6上，所述弹簧4另一端套装于具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ5上，所述柱塞体1开口端内壁为外扩的喇叭状结构且钢球座ⅰ5一端伸入柱塞体1管孔内，所述钢球座ⅱ2适配安装于缸体7上的柱塞孔701内,所述钢球座ⅰ5另一端面和钢球座ⅱ2一端面上分别制有锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201，所述钢球座ⅰ5另一端伸入柱塞孔701内且位于钢球座ⅰ5和钢球座ⅱ2之间的钢球3抵于锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201内；具体的，如图13-15所示，所述钢球座ⅱ2为圆柱形结构且钢球座ⅱ2与柱塞孔701间隙配合，所述钢球座ⅱ2一端面上制有锥形限位槽ⅱ201且锥形限位槽ⅱ201的锥角范围为a＝140°，所述钢球座ⅱ2另一端面制有油槽204且多个均布于锥形限位槽ⅱ201槽面上的l形油孔205贯穿至油槽204侧壁上，所述钢球座ⅱ2外圆周侧壁上设有呈十字结构分布的通油槽206，采用此种结构的钢球座ⅱ2，一方面便于钢球3安装，另一方面，有效延缓了碎渣铁屑从油道跑出的速度，利于提高柱塞泵的寿命；具体的，如图8所示，所述钢球座ⅰ5为阶梯轴结构且钢球座ⅰ5一端的导杆端部设有用于对弹簧4进行导正的锥形倒角502，所述锥形倒角502的锥角范围为d＝50°所述锥形限位槽ⅰ501设于钢球座ⅰ5另一端端面上，且锥形限位槽ⅰ501由槽口外扩状锥形槽和与钢球3适配的半球形槽过渡为一体的结构，所述锥形限位槽ⅰ501槽口外扩状的锥形槽的锥角b＝140°，所述弹簧4一端与弹簧座6的阶形外圆过盈配合，且钢球座ⅰ5一端的导杆穿入弹簧4内并与弹簧4另一端的台阶外圆过盈配合；具体的，如图9所示，所述柱塞体1由外扩状锥形孔102和通过圆弧将外扩状锥形孔与柱塞体1内壁过渡连接为一体的喇叭状结构，所述外扩状锥形孔102端部制有倒角且外扩状锥形孔102的锥角c＝55°。

上述两种实施例中，采用具有弹簧导正功能的钢球座ⅰ5，在钢球座ⅰ5一端的导杆端部制有将与其侧壁过渡连接的过渡圆弧502，有利于柱塞体1在往复运动过程中对弹簧4的导正，避免弹簧4压缩过程中卡到钢球座ⅰ5的直角端部被碾压的现象，同时加长了钢球座ⅰ5的导杆长度，保证钢球座ⅰ5的导向杆在弹簧4压缩过程中始终对弹簧4起到导向的作用，但需要注意的是，钢球座ⅰ5的导杆不能过程，以免钢球座ⅰ5的导杆端部与弹簧座6发生干涉；通过将柱塞体1开口端内壁制成外扩的喇叭状结构，降低了弹簧4在柱塞体1管口处憋劲断裂产生碎渣的概率，有利于弹簧碎渣以及铁屑在弹簧4压缩过程中被推入柱塞体1内部，极大的延缓了弹簧碎渣以及铁屑移出柱塞体1后对配油盘、斜盘、缸体7以及其余弹簧柱塞的影响；将钢球座ⅰ5和钢球座ⅱ2上的与钢球3适配的限位槽分别制成锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201，其中，采用由槽口外扩状的锥形槽和与钢球3适配的半球形槽过渡连接为一体的锥形限位槽ⅱ201，和直接为锥形槽的锥形限位槽ⅱ201两种结构，一方面保证与钢球3配合的有效性，另一方面，锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201槽口外扩状的锥形槽有利于钢球3自动找正，从而保证钢球3与锥形限位槽ⅰ501和锥形限位槽ⅱ201配合的有效性，避免钢球3与钢球座ⅰ5和钢球座ⅱ2未有效配合而对弹簧柱塞结构的影响；结构简单，加工制造难度低，提高了弹簧4的使用寿命，减少了弹簧碎渣量，减缓了弹簧碎渣以及铁屑移出的速度，保证产品质量，提高工作效率，大大提高了柱塞式液压泵的使用寿命。

如图3所示的钢球座ⅱ2中的半球形的钢球限位槽ⅱ，可制成本技术方案实施例一中槽口外扩状锥形槽结构的锥形限位槽ⅱ201且锥角范围为90°≤a≤150°，也可直接制成实施例二中锥角范围为90°≤a≤150°的锥形限位槽ⅱ201，均属于本结构的等效变换，可应用于弹簧柱塞结构中实现降低钢球3安装难度的效果，具有自找正的功能。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。