有效
含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵
胡敏、张杰、范志刚、曾亿山
合肥工业大学
摘要
本发明公开了一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式轴向柱塞泵,含有“三枢轴式球铰‑球形滚轮式”及“球笼式球铰‑滚珠式”两种驱动机构,实现了主轴、球铰、回转盘、缸体四者之间的全运转周期内的等速同步转动,突破了现存技术中的依靠柱塞轮流依次驱动回转盘旋转带来的柱塞副存在周期性侧向接触力/摩擦力峰值的不足,全面彻底地降低了柱塞副处的侧向接触力/摩擦力。预升压/预降压降噪容腔设置在后端盖中间凹槽部位,在不影响安装空间要求的同时,降低了柱塞泵泵源流量脉动与柱塞腔内压力冲击。配流盘的配流孔中的部分油液由固定间隙阻尼槽流入储油槽,加上缸体和配流盘之间的可变间隙配合作用,配流副处形成静压支承。
1.一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:包括有泵体以及安装在泵体内的主轴,在泵体内腔的前后端分别安装有前端盖和后端盖,在泵体的内腔中位于前端盖后方设置有轴承、底座、斜盘、回转盘、三枢轴式球铰-球形滚轮式等速驱动机构或球笼式球铰-滚珠式等速驱动机构、缸体和配流盘;所述轴承的外圈前端固定在前端盖上,底座前侧与轴承的外圈后端连接,斜盘朝向底座的前侧面安装于底座的后端,所述回转盘与斜盘平行,回转盘的前端面与斜盘的后端面相对,在回转盘前端面与斜盘后端面上设有静压支承与辅助支承结构,回转盘外侧面与斜盘内侧面之间存在一定间隙不相互接触;所述主轴通过花键与缸体键连接,回转盘受到三枢轴式球铰-球形滚轮式等速驱动机构或球笼式球铰-滚珠式等速驱动机构驱动,在所述回转盘后端面上设有多个球窝,在所述缸体上设有多个缸孔,球窝和缸孔分别绕回转盘和缸体的中心轴呈周向均匀分布,且球窝和缸孔一一对应,在每个缸孔内分别滑动安装有异形柱塞,多个异形柱塞的端部柱塞球头伸出缸体并相应铰接于多个球窝,异形柱塞的尾部含有一段球面结构,球面结构带有一个或多个密封环,并直接与缸孔接触;所述回转盘后端面的每个球窝口部分别成型为圆柱口,所述异形柱塞的球头端周向外表面成型有环槽,所述环槽的中心轴线相较于所在异形柱塞的中心轴线倾斜一定角度,所述圆柱口的直径大于所述环槽的直径,异形柱塞的球头端铰接于球窝时,由环槽与圆柱口形成尺寸配合,当异形柱塞球头环槽的柱形面与球窝柱形面同轴线时,柱塞球头自由出入球窝,当球头柱形面与球窝柱形面非同轴线时,则柱塞球头以球铰副形式卡扣铰接于球窝处;所述的配流盘的前后端面分别与缸体和后端盖接触,在所述的配流盘上低压向高压过渡区设有双预升压阻尼孔,在高压向低压过渡区设有预降压阻尼孔,在所述后端盖的后端面中间部位设有预降压容腔、预升压容腔,后端盖中设有预升压流道和预降压流道,所述预降压阻尼孔通过预降压流道与预降压容腔连通,双预升压阻尼孔通过预升压流道与预升压容腔连通,在配流盘上还设有多个配流孔,配流孔与泵体的进出油口连通,在缸体的后端端面对应每个缸孔位置分别设有通油孔口,通油孔口与对应的缸孔连通,通油孔口与配流孔连通;在所述缸体上还设有若干弹簧孔道,在弹簧孔道内设有中心弹簧,所述中心弹簧两端分别作用在缸体和三枢轴式球铰-球形滚轮式等速驱动机构或球笼式球铰-滚珠式等速驱动机构的球铰上;所述的三枢轴式球铰-球形滚轮式等速驱动机构,包括有三枢轴式球铰、球形滚轮以及对应的回转盘;所述的三枢轴式球铰的外侧球形面被三枢轴分割成三段球形面,三枢轴为在球铰外侧面周向均布凸出的三根柱形枢轴,三枢轴式球铰通过花键与主轴连接;所述的球笼式球铰-滚珠式等速驱动机构,包括有球笼式球铰、滚珠以及对应的回转盘,所述球笼式球铰通过花键与所述主轴连接,球笼式球铰的球形外表面上周向均布开设有若干条供所述滚珠滚动的内滚道,所述球笼式球铰的后端面与所述缸体之间作用有中心弹簧;所述的配流盘前端面对应每个配流孔的内侧、外侧位置分别设有储油槽,储油槽与所述通油孔口相对应,每个配流孔分别通过阻尼槽与对应的储油槽连通。
2.根据权利要求1所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述的球形滚轮有3个,球形滚轮中间为柱形通孔,外侧为球形面,球形滚轮通过中间的柱形通孔套装在三枢轴上,绕着三枢轴产生滚动;所述的回转盘的中间开设有通孔,通孔轮廓面中的一部分面为球形面,球形面被三段均布的槽形轨道均匀分割成三段球形面,回转盘中间通孔的三段球形面与三枢轴式球铰的外侧的三段球形面相配合形成铰接,三枢轴式球铰上由中心弹簧产生的弹簧力通过球形铰接配合面传递作用在回转盘上,将回转盘压向斜盘面;所述回转盘中间通孔上开设的三段均布的槽形轨道,与所述的三个球形滚轮相配合,三个球形滚轮分别与对应的槽形轨道上的槽面相接触并发生相对运动;所述的主轴通过花键连接拖动三枢轴式球铰发生同步转动,转动的三枢轴式球铰通过套装在三枢轴上的球形滚轮与回转盘中间通孔上的槽形轨道相接触并传递转矩,从而驱动回转盘发生与主轴等速的同步转动。
3.根据权利要求2所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述的三枢轴式球铰与所述主轴之间的连接为键连接、销连接中的一种;所述的三枢轴式球铰为一体式结构或者分体式结构,三枢轴式球铰为分体式结构时,由圆筒状的三枢轴及含有球形面的球铰配合而成;所述的圆筒状的三枢轴其轮廓面为柱形面,在圆筒状的三枢轴外侧柱形面上凸出三根柱形体枢轴用于套装所述球形滚轮;所述的含有球形面的球铰外轮廓面含有三部分球形面,其中间通孔为柱形面,通过柱形面的中间通孔套装在三枢轴的圆筒状外侧柱形面上,所述球铰与所述缸体之间安装有传动销,所述缸体通过传动销驱动所述球铰同步旋转,所述球铰一端与中心弹簧接触,通过所述球铰与所述回转盘的球面铰接作用将中心弹簧力传递作用在回转盘上。
4.根据权利要求1所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述的球笼式球铰-滚珠式等速驱动机构还包括有保持架,所述的保持架具有内球面及外球面,所述保持架的内球面与所述球笼式球铰的球形外表面配合接触,所述保持架的外球面与所述回转盘的中间通孔的球形面配合接触,所述保持架周向均布开设有若干个腰形通孔;所述回转盘的中间通孔的球面上轴向均布开设有若干条供所述滚珠滚动的外滚道;所述滚珠呈球形状并被夹持在所述保持架的腰形通孔内,随着所述球笼式球铰与所述回转盘之间的中心轴夹角的变化,也即随着泵斜盘倾角的变化,所述滚珠在所述球笼式球铰上的内滚道以及所述回转盘上的外滚道之间自由滚动,通过所述滚珠完成所述球笼式球铰与所述回转盘之间的力和转矩的传递。
5.根据权利要求4所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述球笼式球铰上的内滚道的中心及所述回转盘上的外滚道的中心,与所述球笼式球铰球形表面的球心之间或所述保持架的内球面、外球面球心之间具有一定距离的偏置,为对称偏置或相同偏置,所述的对称偏置为偏心距大小相等,方向相反,所述的相同偏置为偏心距大小相等,方向相同。
6.根据权利要求5所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述球笼式球铰上的内滚道以及所述回转盘上的外滚道形状为曲面凹槽或直线形槽,所述的曲面凹槽型滚道对应的中心线形状或沿着对应的所述球笼式球铰或所述回转盘中心线方向的滚道底部的轮廓线形状为圆弧线形状,所述的直线形槽滚道对应的中心线形状或沿着对应的所述球笼式球铰或所述回转盘中心线方向的滚道底部的轮廓线形状为直线形状;当内滚道及外滚道都为曲面凹槽型滚道时,在传递转矩的过程中,所述球笼式球铰与所述回转盘之间只能相对转动、不会产生轴向位移;当内滚道及外滚道都为直线形槽滚道时,在传递转矩的过程中,所述球笼式球铰与所述回转盘之间不仅能相对转动,还允许产生轴向位移,即所述滚珠在直线形槽滚道上滚动,补偿所述球笼式球铰与所述回转盘两者之间因工作和安装误差引起的轴向移动。
7. 根据权利要求 1所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述异形柱塞为锥形柱塞、细杆柱塞、连杆柱塞三种柱塞中的一种;所述的锥形柱塞的中间部位为锥面形状,相对于柱塞前端球头和尾部球面直径,其中间部位尺寸为逐渐变化;所述的细杆柱塞的中间部位为细杆形状,相对于柱塞前端球头和尾部球面直径,其中间部位尺寸急剧变化过渡至细杆尺寸;所述的连杆柱塞含有连杆及柱塞筒,所述连杆两端为球头,所述连杆一端的球头与所述柱塞筒内部的球窝铰接,所述连杆另一端的球头与所述回转盘的球窝铰接,所述的柱塞筒的外侧面与所述缸孔间隙配合。
8.根据权利要求1所述的一种含有主轴等速驱动回转盘传动机构的浮动斜盘式柱塞泵,其特征在于:所述的后端盖与预升压容腔采用分体式设计,在所述后端盖后端面中间部位设有下沉凹槽,在下沉凹槽上加工有安装面并开有螺栓安装孔,下沉凹槽中心与主轴中心线相对应,在预升压容腔上开有与下沉凹槽上相对应的螺栓安装孔,预升压容腔通过螺栓固定在下沉凹槽内;所述的预降压容腔与后端盖为一体化设计。



