一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵

本发明涉及液压泵，特别是涉及一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵。

背景技术：

1、近年来，液压发电技术被运用风能、海洋能等新能源发电领域中。传统液压发电结构采用“定量液压泵-变量液压马达”的回路来收集风能或海洋能。其中液压泵一般采用按照恒定高转速驱动原理设计的定量液压泵。在风力发电和海洋能发电这类随机低速的输入工况下工作时，这类高速定量液压泵难以保持性能高、适应性强、寿命长以及运维方便等特点。

2、轴向柱塞液压泵结构紧凑，高转速时容积效率高，是常用液压泵之一。其输入主轴旋转一圈时，每个柱塞往复运动一次。为了正确完成吸油及排油工作，通常会采用配流盘配流或阀配流技术。盘配流结构中，柱塞组随输入轴旋转，斜盘与配流盘静止，可以通过机构调整斜盘倾角以达到变排量的目的。阀配流结构中，斜盘随输入轴旋转，柱塞组仅作往复运动，靠电磁阀的开闭来对吸油与排油区进行切换。如果需要根据外界输入转速对泵的排量进行闭环控制，上述两种方式都需要增加额外的反馈装置。

3、另外，不管是盘配流还是阀配流，滑靴与斜盘之间大多采用静压支承进行润滑，即柱塞腔会开槽与滑靴内腔进行联通，用高压泄漏油对斜盘滑靴摩擦副进行润滑降温。这种开槽形式会导致容积效率降低，且少量的泄漏油对泵内部件的降温效果较差，这导致柱塞泵连续运转时各运动副存在明显升温。另外，应用于风力发电和海洋能发电的随机低转速的输入工况，开设泄油槽会使轴向柱塞泵的容积效率进一步降低，这导致泵的性能以及能量转换效率下降。

4、专利cn110848126a公开了一种柱塞式数字泵，包括配流端盖、壳体、低压阀体、高压阀体、缸体、滚轮柱塞、配流轴承及端盖。其通过电信号控制均匀间隔设置在缸体上的9个低压阀体，可以实现泵的输出流量调节功能。其配流功能由固定于输入轴的配流滑道实现，本质上还是一种机械式配流，因此自身不具备对输入轴转角、角速度的检测功能，需要外接反馈装置才能实现闭环调速功能，且滑靴也采用传统的泄油槽静压支承形式，低速下泄漏量较大。

5、专利cn106321393a公开了一种排量自动补偿变转速调节斜盘的轴向柱塞泵，包括设置于柱塞泵内的缸体、柱塞、柱塞套及锥形弹簧，当转速低至阈值时可自动提升排量，一定程度拓宽了该泵的低转速极限。但是由于是机械式的排量调整，并没有彻底解决泵的内泄问题。并且，该泵自身在低速工况不具备调速功能。

6、专利cn113107800a公开了一种壳体进油强制自冷却斜轴式轴向柱塞泵，其进油口也在壳体上，吸入的凉油直接冷却泵内两对摩擦副和诸多传动副，以达到降低泵温提高寿命的目的。但是该设计仅提升了泵的散热性能，并没有借助这一点进一步优化滑靴斜盘这一块的内泄漏问题，因此该泵低转速工况下容积效率较低。

7、专利cn105386953b公开了一种数字配流恒流量径向柱塞泵，其主要包括柱塞腔、连接油箱和负载的二位三通高速开关阀，与柱塞腔的曲轴相连的绝对值角度编码器、配流体和控制器。其接收输入轴转角信号后再通过占空比控制实现泵的变量控制。但是其进出口油道都在配流体上，滑靴还是采用传统的泄油槽静压支承形式，因此低速工况运行下的内泄导致的容积效率下降问题依旧存在。

8、综上，应用于随机低速的输入工况的轴向柱塞泵仍有优化设计的空间。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，以解决上述现有技术存在的问题，提高轴向柱塞泵的容积效率与寿命、增强泵内部件的散热并使泵体结构更紧凑。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，包括：

4、泵体，所述泵体内设置有储油容腔和通油孔，所述泵体上还设置有进油口和出油口，所述通油孔的一端和所述进油口分别与所述储油容腔相通；

5、输入轴，所述输入轴与所述泵体转动配合，所述输入轴用于连接驱动装置，所述输入轴一端伸入所述储油容腔内；

6、位于所述储油容腔内的斜盘，所述斜盘一侧的中心与所述输入轴伸入所述储油容腔内的一端固连；

7、滑靴，所述滑靴的第一侧与所述斜盘的另一侧接触；

8、多个以所述输入轴的轴向为中心轴周向均匀分布的轴向柱塞，所述轴向柱塞的轴线与所述输入轴的轴线平行，所述泵体内对应每个所述轴向柱塞都设置有一个柱塞腔，所述轴向柱塞与对应的所述柱塞腔滑动配合，所述轴向柱塞的周向侧壁与所述柱塞腔的内壁之间密封，且每个所述轴向柱塞都一端与所述滑靴的第二侧转动配合；

9、多个弹簧，所述弹簧、所述轴向柱塞及所述柱塞腔一一对应，所述弹簧一端与所述轴向柱塞远离所述滑靴的一端抵接、另一端与所述柱塞腔远离所述滑靴的一端抵接；

10、与所述柱塞腔一一对应的流道，所述流道一端与对应的所述柱塞腔连通、另一端通过单向阀与所述出油口连通，所述流道的中部通过二位二通电磁阀与所述通油孔的另一端连通；

11、穿过所述通油孔且与所述输入轴同轴的通轴，所述通轴与所述泵体转动配合，所述通油孔一端与所述输入轴伸入所述储油容腔内的一端固连；

12、编码器，所述编码器与所述通轴伸出所述泵体的一端连接；

13、控制器，所述编码器和每个所述二位二通电磁阀都与所述控制器电连接，所述控制器用于根据所述编码器反馈的信号控制任意一个所述二位二通电磁阀的启闭。

14、优选的，所述斜盘通过第一轴承与所述泵体转动配合，所述通轴通过两个第二轴承与所述泵体转动配合；所述数字配流与调速式低速轴向柱塞泵正常工作时，所述输入轴伸入所述泵体的一端、所述轴向柱塞靠近所述滑靴的一端、所述斜盘、所述滑靴及所述第一轴承都浸泡在所述储油容腔内的油液中，两个所述第二轴承浸泡在所述通油孔中的油液中。

15、优选的，所述滑靴的第一侧设置有导流槽，且所述导流槽贯通所述滑靴的第一侧的外边缘和内边缘。

16、优选的，所述泵体上还设置有与所述储油容腔连通的维修排油口。

17、优选的，所述轴向柱塞靠近所述滑靴的一端设置有球头，所述滑靴的第二侧对应所述球头设置有球形凹面，所述球头与对应的所述球形凹面转动配合。

18、优选的，所述滑靴上对应每个所述球形凹面都设置有导油孔，所述球形凹面通过所述导油孔与所述储油容腔相通。

19、优选的，所述滑靴的材料为梯度结构硬质合金。

20、优选的，所述泵体上设置有观察窗，通过所述观察窗能够观察到所述储油容腔。

21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

22、本发明的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵能够提高轴向柱塞泵的容积效率与寿命、增强泵内部件的散热并使泵体结构更紧凑。

23、进一步的，本发明的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵以通轴的形式将输入轴的角度、速度信息传递给尾端控制器，再通过控制阀组对进而形成泵内闭环的配流与调速功能。

24、进一步的，本发明的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵将液压油储存在泵体内的储油容腔内，省去了外部油箱，使液压系统更加紧凑。液压油储存在泵内可作为润滑油与冷却油使用，这一方面增加了泵内各部件之间的润滑，降低了部件的故障率并增加了泵的使用寿命；另一方面利于泵体的散热降温，避免液压油温度过高引起的工作效率、润滑性能以及液压油使用寿命降低。

25、进一步的，通过改变流道、润滑方式与控制方式，省去了传统柱塞泵中的泄油槽。这增加了泵的容积效率和工作效率，降低了轴向柱塞与滑靴的加工难度与加工精度。因此，可选用力学性能更强但不易于加工的材料制造轴向柱塞与滑靴，从而进一步提高泵的寿命并增强其适应性。

26、进一步的，使用导流槽增强滑靴与配流盘之间的油膜刚度，从而起到增强润滑效果的目的。新型有序导流织构能够使滑靴在不同的运动状态下都能吸入液压油进行润滑，同时不同的导流槽宽度设计也可使得滑靴端面具有较均匀的油膜刚度和润滑性能。