一种运动副结构、滑盘副结构及滑盘式柱塞泵或马达的制作方法

本技术属于液压传动和控制，特别涉及一种运动副结构、滑盘副结构及滑盘式柱塞泵或马达。

背景技术：

1、轴向柱塞泵和马达是现代液压传动中使用最广的液压元件之一，其中无铰式斜轴泵和滑靴式斜盘泵是目前应用最广泛、也是最主要的两类轴向柱塞泵。斜盘式柱塞泵与斜轴式柱塞泵，各有其优势和特点：例如，斜盘式柱塞泵结构比较简单、紧凑，体积较小、重量较轻，通过斜盘摆动可实现无级变量，变量比较方便，变量形式比较多，变量的惯性小，变量响应速度比较快。但斜盘式柱塞泵由于滑靴受离心力的作用，转速受到限制，以及由于柱塞受侧向力作用，对缸体产生较大倾覆力矩，因此斜盘倾角受到限制，一般小于20°；斜轴泵在转速、效率等方面优于滑盘式柱塞泵，尤其是在大角度倾角(最大倾角可达40°)、侧向力显著减少等方面具有突出优势；但同时，由于斜轴式柱塞泵变量靠驱动缸体摆动，因此其惯性大，变量响应速度慢，双向变量体积庞大，以及轴承需要承受巨大的轴向力作用，对加工装配以及轴承技术要求很高，因此价格高。

2、滑盘式柱塞泵技术是近年来在结构原理有较大突破的柱塞泵技术，该技术深度融合了现有斜盘式和斜轴式柱塞泵技术优点，规避了各自的不足，是一款集斜盘式和斜轴式柱塞泵多种优点于一体的技术。该技术将传统单个滑靴变为整体式滑盘结构，配合锥形柱塞结构，从原理上基本解决了传统滑靴结构带来的离心倾覆力矩、侧向力过大、以及由此导致的滑靴副倾覆磨损烧盘、配流副倾覆磨损烧盘、漏损等关键问题，改变了近百年来传统轴向柱塞泵三大摩擦副原理结构。

3、申请号为201810494748x和2018111057637的实用新型专利分别提出了一种轴承外支承滑盘副结构和轴承内支承滑盘副结构，该轴承支承式滑盘副结构通过轴承约束滑盘沿径向的运动或运动趋势，平衡了滑盘作用力的侧向分力，使得滑盘经由柱塞作用在缸体上的侧向力被消除或大幅度降低，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

4、为进一步优化滑盘式柱塞泵技术，丰富和拓展滑盘式柱塞泵侧向力支承技术体系，提高滑盘式柱塞泵性能，且为了与现有滑靴式柱塞泵技术体系更好地进行技术衔接，提出了一种新型滑盘副及滑盘式柱塞泵或马达。

技术实现思路

1、本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效提高滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命的运动副结构、滑盘副结构及滑盘式柱塞泵或马达。

2、本实用新型技术的技术方案实现方式：一种运动副结构，包括滑盘以及球铰，其特征在于：所述滑盘与球铰配合形成运动副，所述滑盘中部区域设置有构形为球面的滑盘球形支承面，所述滑盘球形支承面支承在球铰上且与所述球铰能在一定倾角范围内保持自由倾动。

3、本实用新型所述的运动副结构，其所述球铰的球铰支承面和/或滑盘球形支承面上设置有至少一道油槽，使得所述滑盘与球铰在倾动时两结构间保持油膜润滑，减少摩擦磨损，所述油槽可设置成径向环形油槽或径向半环形油槽或轴向油槽。

4、本实用新型所述的运动副结构，其所述球铰的球铰支承面上设置有至少一个销孔，所述滑盘球形支承面上设置有至少一道沿轴向延伸的滑槽，所述销孔与滑槽通过销钉连接，使得滑盘与球铰同步转动。

5、一种具有运动副结构的滑盘副结构，其包括整体盘状结构的滑盘以及与滑盘共同构成的组合式运动副：

6、所述组合式运动副包括由滑盘与支承滑盘的斜盘配合形成的第一运动副、由滑盘与柱塞的柱塞球头配合形成的第二运动副以及由滑盘与球铰配合形成的第三运动副。

7、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴，所述旋转中心轴与斜盘旋转中心轴、滑盘旋转中心轴、滑盘球形支承面中心、球铰中心重合，连接所述滑盘上各柱塞球窝中心组成的平面经过所述旋转中心轴，并与经过旋转中心轴且垂直于主轴轴心的垂面构成滑盘倾动角度a。

8、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述滑盘与柱塞球头对置的端面上设置有多个柱塞球窝，所述柱塞球头部分被包容在柱塞球窝内且与所述柱塞球窝在一定倾角范围内保持自由倾动，所述柱塞作用在滑盘上的力包含因液压阻力作用的轴向柱塞液压力和驱使缸体转动产生的侧向力，所述侧向力通过滑盘与球铰的接触传递至主轴上。

9、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述柱塞为带锥形结构的锥形柱塞或两端均设置有球头的连杆柱塞，所述柱塞一端可相对缸体往复滑动的方式插入所述缸体的柱塞孔内，另一端以相对滑盘端面远离受限且能够倾动的状态固定在滑盘的柱塞球窝上。

10、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述柱塞包括具有一锥角的锥形杆部，所述锥形杆部的锥角使所述柱塞在工作过程中不与缸体发生干涉，所述锥形杆部的锥角设置在1.2度至2.5度之间。

11、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述柱塞设置成空腔结构以减少高速运动中的离心力。

12、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述滑盘与斜盘对置的端面设置有静压支承面，所述滑盘的静压支承面上设置有多个油室，所述油室是以主轴轴心为中心间隔地分布在静压支承面上，在每个油室底部与对应柱塞球窝之间设置有通油孔，所述通油孔将油液引入所述油室，使所述静压支承面与斜盘端面保持滑动配合且形成间隙配合的静压油膜支承。

13、本实用新型所述的滑盘副结构，其连接所述多个油室中心构成第一分布圆，连接多个柱塞球窝中心构成第二分布圆，所述第一分布圆的半径与第二分布圆的半径比值限定在0.7至1.0之间。

14、本实用新型所述的滑盘副结构，其所述滑盘的静压支承面可设置成平面或球面结构。

15、一种包含有滑盘副结构的滑盘式柱塞泵或马达，包括主轴、壳体、第一轴承、第二轴承、柱塞、缸体、配流盘以及中心弹簧，所述主轴的主轴轴心与所述缸体的缸体中心轴心重合，所述中心弹簧通过球铰将滑盘压紧，所述主轴贯通斜盘、滑盘、缸体和配流盘，并由两端的第一轴承和第二轴承支承，所述缸体支承在主轴上并与主轴通过键连接，所述主轴和缸体在旋转工作时，在所述柱塞液压作用力和中心弹簧的作用下，所述柱塞在缸体的柱塞腔内做往复运动，实现泵或马达的吸排油工作。

16、基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

17、1、本实用新型采用的运动副结构，利用滑盘与球铰的配合，能够将因液压阻力作用的轴向柱塞液压力和驱使缸体转动产生的侧向力，由滑盘经球铰传递至主轴上，从而降低柱塞作用在缸体上的侧向力。

18、2、本实用新型采用的滑盘副结构，集成了多个运动副于一体，包括滑盘与斜盘组成的第一运动副、柱塞与滑盘组成的第二运动副、滑盘与球铰组成的第三运动副，使得结构更为简化，力的传递路径更加简单明晰；液压阻力作用在柱塞的液压力通过滑盘的静压油膜支承得到大部分平衡，驱动缸体转动的侧向力或力矩通过滑盘与球铰的接触支承在主轴上。这样使得柱塞作用在缸体上的侧向力被消除或大幅度降低，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了滑盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

19、3、该结构可避免轴承支承滑盘结构因柱塞泵交变荷载、斜盘倾动变量力矩、油液压力脉动以及不平衡力矩带来的对轴承结构的不利影响。

20、4、由于滑盘副倾动变量时，具有共同的旋转中心轴，各柱塞作用在滑盘上的侧向力合理的作用点始终在球铰中心点附近，不会产生过大的不平衡力矩，有利于柱塞泵稳定可靠地工作。

21、5、本实用新型的滑盘副结构将多个独立的滑靴和与滑靴接触连接的回程盘集成在一起，使得柱塞与滑盘、滑盘与压盘连接更加可靠，柱塞具有自回程作用，中心弹簧力只需要满足初始密封即可，显著减少中心弹簧的刚度和预压缩力，方便装配。

22、6、本实用新型采用的整体式滑盘副结构，滑盘各部分的离心力及摩擦力相互抵消，避免了单个滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所产生的摩擦力矩综合作用下会使滑靴相对斜盘表面产生倾覆，整体式滑盘结构磨耗均匀，消除或降低了原有滑靴副偏磨现象。

23、7、本实用新型采用的整体式滑盘副结构，由于具有较大的接触面积，滑盘与斜盘摩擦副间磨损较小且更加均匀，避免过早出现“烧盘”现象，有利于进一步提高泵或马达的工作压力、工作转速。

24、8、本实用新型采用的整体式滑盘副结构，有利于降低因滑靴和回程盘存在间隙而因摩擦、推挤、冲击等原因造成的机械噪音。