一种自由浮动柱塞式转斜盘泵

本发明涉及柱塞泵，具体的，涉及一种自由浮动柱塞式转斜盘泵。

背景技术：

1、柱塞泵以其紧凑、高效率、高功率密度比等优势，在航空、船舶、工业等领域均有广泛应用。目前各领域为适应电动化需求，对柱塞泵的转速提出了苛刻的要求，转速范围大幅度增加，低速稳定性要求更高，最高转速和最低转速均需达到更高水平。并且同时在高压高转速的前提下提出了更高的功率密度比要求。然而目前国产柱塞泵性能与国外相比有较大差距，无法适应行业现况。

2、造成这一现象的原因包括有：

3、1.柱塞侧向力造成柱塞副油膜分布不均，造成摩擦磨损严重，造成缸体强度不足；

4、2.旋转组件惯性力大，造成转速响应慢，转速范围小，离心力影响加剧；

5、3.吸油能力不足，造成吸空、气蚀；

6、4.滑靴副、斜盘副pv值大，摩擦磨损严重，且不合理的设计加剧了缸体的倾覆，造成泄露磨损更严重。

7、为此提出一种双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵，以满足航空、工程等领域对液压泵高速化、低速性能稳定化、轻量化的需求。

技术实现思路

1、本发明提出一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，解决了相关技术中柱塞侧向力造成柱塞副油膜分布不均，造成摩擦磨损严重，造成缸体强度不足；旋转组件惯性力大，造成转速响应慢，转速范围小，离心力影响加剧；吸油能力不足，造成吸空、气蚀；滑靴副、斜盘副pv值大，摩擦磨损严重，且不合理的设计加剧了缸体的倾覆，造成泄露磨损更严重的问题。

2、本发明的技术方案如下：一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，包括双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵本体，所述双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵本体由浮动盘组件、固定盘组件、中心球铰、驱动轴组件、配流装置组成，所述浮动盘组件由浮动盘、浮动压盘、柱塞球铰一组成，所述固定盘组件由柱塞球铰二、浮动压盘、壳体组成，所述驱动轴组件由斜盘、驱动轴组成。

3、优选的，所述浮动盘上均布置有球窝和流道，所述浮动盘的背面布置有静压支承密封带，所述柱塞球铰一固定安装在球窝当中，所述浮动压盘压在浮动盘上，所述浮动压盘和浮动盘之间固定连接，所述柱塞球铰一在固定盘组件上为球铰副连接，静压支承密封带以改善浮动盘受力，减低磨损。

4、优选的，所述壳体上均匀分布有球窝，所述柱塞球铰一固定安装在球窝当中，所述浮动压盘压在壳体的顶部，且浮动压盘和壳体之间固定连接，所述柱塞球铰一在浮动盘组件上为球铰副连接。

5、优选的，所述柱塞球铰一的中间开设有圆柱孔，所述柱塞球铰一的外侧设置有静压支承密封带和螺旋槽以固定安装柱塞且改善柱塞球铰一的受力。

6、优选的，所述浮动盘组件和固定盘组件顶部的柱塞球铰一一一对应，且两者中间由柱塞相互连接，所述柱塞固定安装在两个柱塞球铰一中间的圆柱孔内，为圆柱副连接，轴向无固定约束，属于自由状态，柱塞球铰一-柱塞-柱塞球铰一形成柱塞腔。

7、优选的，所述浮动压盘上布置有锥齿轮，所述锥齿轮可在中心或周围布置且两盘的锥齿轮相互啮合，所述浮动压盘上布置有中心球铰球窝用于安装中心球铰，两盘的锥齿轮相互啮合限制浮动压盘的旋转自由度，或通过其他方案如销轴等结构限定自由度的方式也应在保护范围内，浮动压盘上布置有中心球铰球窝用于安装中心球铰，以定位浮动压盘并承担其浮动压盘受力，中心球铰可通过定间隙或者弹簧力保证浮动盘组件被压紧在斜盘上，中心球铰可安装在壳体或驱动轴上实现定位。

8、优选的，所述驱动轴由两端轴承支承并和斜盘连接，且驱动轴旋转时会驱动斜盘同步旋转，斜盘驱动浮动盘组件摆动进而压缩或拉伸柱塞腔，形成柱塞腔容腔的往复变化，结合配流装置可形成吸油排油。

9、优选的，所述斜盘的顶部设置有动平衡槽，所述斜盘的顶部设置有补油槽，所述斜盘的两侧设置有静压平衡槽，斜盘上设计有动平衡槽以将斜盘重心调整到旋转中心上，斜盘上设置有补油槽以对柱塞腔实现补油，斜盘两侧设置有静压平衡槽，以改善优化斜盘和端盖、斜盘和浮动盘的接触，减小摩擦磨损。

10、本发明的工作原理及有益效果为：

11、1、本发明通过柱塞球铰-柱塞-柱塞球铰的结构，质量更轻，可以更小的尺寸实现柱塞腔需求；

12、2、本发明通过柱塞球铰-柱塞-柱塞球铰的结构，无侧向力，改善了高压下摩擦磨损，使得转速可更快，低速更稳定，转速范围更宽；

13、3、本发明通过柱塞球铰-柱塞-柱塞球铰的结构结合转斜盘方案，可降低旋转惯量，拓宽转速；

14、4、本发明通过柱塞球铰-柱塞-柱塞球铰的结构结合球铰上静压支承，可优化结构受力，增加可靠性；

15、5、本发明通过浮动压盘与固定压盘以锥齿轮啮合，使得两盘之间所能承载的转动力矩更大，所能承受的线速度更高，避免了两盘之间相对位置的错动。

技术特征：

1.一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，包括双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵本体(1)，所述双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵本体(1)由浮动盘组件(11)、固定盘组件(12)、中心球铰(15)、驱动轴组件(13)、配流装置(14)组成，其特征在于，所述浮动盘组件(11)由浮动盘(111)、浮动压盘(113)、柱塞球铰一(112)组成，所述固定盘组件(12)由柱塞球铰二(121)、浮动压盘(122)、壳体(123)组成，所述驱动轴组件(13)由斜盘(131)、驱动轴(132)组成。

2.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述浮动盘(111)上均布置有球窝和流道，所述浮动盘(111)的背面布置有静压支承密封带，所述柱塞球铰一(112)安装在球窝当中，所述浮动压盘(113)压在浮动盘(111)上，所述浮动压盘(113)和浮动盘(11)之间固定连接，所述柱塞球铰一(112)在固定盘组件(12)上为球铰副连接。

3.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述壳体(123)上均匀分布有球窝，所述柱塞球铰一(112)安装在球窝当中，所述浮动压盘(122)压在壳体(123)的顶部，且浮动压盘(122)和壳体(123)之间固定连接，所述柱塞球铰一(112)在浮动盘组件(11)上为球铰副连接。

4.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述柱塞球铰一(112)的中间开设有圆柱孔，所述柱塞球铰一(112)的外侧设置有静压支承密封带和螺旋槽以改善柱塞球铰一(112)的受力，优化柱塞球铰一(112)与浮动压盘(113)以及浮动盘(111)的摩擦副承载能力。

5.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述浮动盘组件(11)和固定盘组件(12)顶部的柱塞球铰一(112)一一对应，且两者中间由柱塞相互连接，所述柱塞安装在两个柱塞球铰一(112)中间的圆柱孔内。

6.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述浮动压盘(113)上布置有锥齿轮，所述锥齿轮可在中心或周围布置且两盘的锥齿轮相互啮合，以限定浮动盘组件转动自由度，所述浮动压盘(113)上布置有中心球铰球窝用于安装中心球铰(15)。

7.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述驱动轴(132)由两端轴承支承并和斜盘(131)连接，且驱动轴(132)旋转时会驱动斜盘(131)同步旋转。

8.根据权利要求1所述的一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，其特征在于，所述斜盘(131)的顶部设置有动平衡槽，所述斜盘(131)的顶部设置有补油槽，所述斜盘(131)的两侧设置有静压平衡槽。

技术总结
本发明涉及柱塞泵技术领域，提出了一种自由浮动柱塞式转斜盘泵，包括双球铰自由柱塞式转斜盘柱塞泵本体。通过柱塞球铰‑柱塞‑柱塞球铰的结构，质量更轻，可以更小的尺寸实现柱塞腔需求；柱塞球铰‑柱塞‑柱塞球铰的结构，无侧向力，改善了高压下摩擦磨损，使得转速可更快，低速更稳定，转速范围更宽；柱塞球铰‑柱塞‑柱塞球铰的结构结合转斜盘方案，可降低旋转惯量，拓宽转速；柱塞球铰‑柱塞‑柱塞球铰的结构结合球铰上静压支承，可优化结构受力，增加可靠性；浮动压盘与固定压盘以锥齿轮啮合的方式限定浮动压盘转动自由度，可承载更高的压力与转速，能避免浮动压盘与固定压盘两者相对位置的错动。

技术研发人员：安高成,刘宝玉,徐兵
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17