阅读说明：本技术 改良柱塞结构的轴向柱塞泵 (Axial plunger pump with improved plunger structure ) 是由 朱建平 于 2019-12-10 设计创作，主要内容包括：改良柱塞结构的轴向柱塞泵,包括：泵体、配油盘、泵壳、滚针轴承、缸体、柱塞组件、传动轴、斜盘结构、轴承和端盖,泵体通过螺钉与泵壳连接,配油盘设于泵体和泵壳中间,缸体通过滚针轴承与泵壳内部支撑连接,柱塞组件与缸体内孔连接,柱塞组件前端与斜盘结构压紧连接,传动轴与泵体内固定连接,传动轴与泵体、配油盘和缸体贯穿连接,斜盘结构与端盖连接,轴承与传动轴连接,端盖通过螺钉与泵壳连接。与传统技术相比,通过在柱塞行程不变的前提下减短柱塞的长度,降低缸体孔外的高度,减小往复运动时产生的侧向力矩,同时相应缩短弹簧总长度,降低弹簧在伸缩运动时产生的弯曲,避免和柱塞孔内过大磨擦造成的磨损,使通油通道横截面扩大2倍。(Axial plunger pump of improvement plunger structure includes: the pump body, join in marriage the food tray, the pump case, needle bearing, the cylinder body, the plunger subassembly, the transmission shaft, the sloping cam plate structure, bearing and end cover, the pump body passes through the screw and is connected with the pump case, join in marriage the food tray and locate in the middle of the pump body and the pump case, the cylinder body passes through needle bearing and is connected with the inside support of pump case, the plunger subassembly is connected with the cylinder body hole, the plunger subassembly front end compresses tightly with the sloping cam plate structure and is connected, transmission shaft and pump body internal fixation are connected, the transmission shaft and the pump body, join in marriage food tray and cylinder body through connection, the sloping. Compared with the prior art, the length of the plunger is shortened on the premise that the stroke of the plunger is not changed, the height outside the cylinder hole is reduced, the lateral moment generated during reciprocating motion is reduced, meanwhile, the total length of the spring is correspondingly shortened, the bending of the spring generated during telescopic motion is reduced, the abrasion caused by excessive friction in the plunger hole is avoided, and the cross section of the oil passage is enlarged by 2 times.)

改良柱塞结构的轴向柱塞泵

技术领域

本发明涉及柱塞结构与柱塞泵的技术领域，具体涉及改良柱塞结构的轴向柱塞泵。

背景技术

目前在铁路轨道转辙系统运行的电液转辙机，采用的轴向柱塞泵，绝大部分由原来的小流量MCY14-1B改制而来，该油泵传动轴穿过固定在泵体内轴承、配油盘、铜缸体内花键、泵壳和固定在内壁的滚针轴承将泵体连接，而铜缸体由滚针轴承所支撑，形成一个组件；缸体的孔内有柱塞构件，目前采用的是分散式柱塞弹簧结构，它分别独立于柱塞泵缸体孔内，包括柱塞、回程弹簧、弹簧导杆、钢球及钢球座，柱塞设计成中空，钢球滑动夹持在弹簧导杆和柱塞孔底球窝坑内，回程弹簧套设于弹簧导杆上，另一端和弹簧座相连，弹簧座固定在铜缸体孔内底部。斜盘组件被固定在油泵的后盖内，斜盘上设有推力轴承。柱塞顶部的半球面和斜盘组件上的垫盘连接，后盖和泵売连接，完成整台泵的总装。通过传动轴带动缸体运转，柱塞由于斜盘的角度进行往复运动改变柱塞孔内的容积来进行吸入和排出液体，该系列轴向柱塞泵的传动轴不仅要传递扭矩，还要承受柱塞侧向里所产生的弯矩，由于现行的设计，柱塞组件伸出缸体外的最大长度为15mm，而此时留在缸内的长度却小于15mm，柱塞沿斜盘滑动时产生的侧向分力的力矩较大，使得缸体有一个侧翻趋势，导致配油密封面易于泄漏难以保持密封状态，从而配油盘和缸体，配油盘和泵体平面这二对摩擦副难以达到最佳状态，油泵性能难以达到技术指标，在柱塞往复运动时会产生的侧向弯矩，加快缸体孔的磨损，同时由于柱塞的往复运动，孔内回程弹簧也随之伸缩，较长的弹簧在孔内运动不可避免地产生弯曲和柱塞孔壁的磨擦，加速弹簧的磨损。

随着中国高铁，不断发展壮大，原有的技术指标已不适应时代的变化，对转辙机油泵的寿命要求大幅度的提高。

为了解决上述问题，我们做出了一系列改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供改良柱塞结构的轴向柱塞泵，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

改良柱塞结构的轴向柱塞泵，包括：泵体、配油盘、泵壳、滚针轴承、缸体、柱塞组件、传动轴、斜盘结构、轴承和端盖，所述泵体通过螺钉与泵壳连接，所述配油盘设于泵体和泵壳中间，所述缸体通过滚针轴承与泵壳内部支撑连接，所述柱塞组件与缸体内孔连接，所述柱塞组件前端与斜盘结构压紧连接，所述传动轴与泵体内固定连接，所述传动轴与泵体、配油盘和缸体贯穿连接，所述斜盘结构与端盖连接，所述轴承与传动轴连接，所述端盖通过螺钉与泵壳连接；

其中，所述柱塞组件包括：柱塞、柱塞孔、柱塞孔底球窝坑、导杆球窝坑、钢球、导杆、弹簧和弹簧座，所述柱塞长度为25mm～27mm，所述柱塞孔设于柱塞内部，所述柱塞孔底球窝坑设于柱塞孔内底部，所述柱塞孔底球窝坑半径大于钢球半径0.2mm～0.5mm，所述导杆球窝坑设于导杆前端上，所述钢球与柱塞孔底球窝坑和导杆球窝坑中间滑动夹持连接，所述柱塞孔底球窝坑半径大于导杆球窝坑半径，所述导杆球窝坑半径与钢球半径相同，所述导杆与弹簧连接，所述弹簧长度为34mm～37mm，所述弹簧与弹簧座连接，所述弹簧座与缸体的孔内底部连接。

进一步，所述柱塞孔内通道的粗糙度为Ra0.4～0.8，所述柱塞孔的末端设有开口，所述开口为喇叭形结构，所述开口的倒角外口与外壁距离为0.4mm～0.5mm，所述开口的倒角角度为15°～40°。

进一步，所述斜盘结构包括：斜盘、推力轴承、滚动钢珠、非金属钢球保持架和转盘，所述推力轴承与斜盘上部连接，所述滚动钢珠通过非金属钢球保持架与推力轴承连接，所述转盘一侧与推力轴承连接，所述转盘另一侧与柱塞组件连接，所述斜盘斜角的设定角度为7°～13°，所述转盘斜角的设定角度为7°～13°。

进一步，所述缸体上设有通油孔，所述通油孔的数量为7个或9个，所述通油孔的直径为7.5mm～9.5mm。

进一步，所述柱塞外部顶端球面的半径为7mm～13mm。

进一步，所述泵壳与端盖的衔接端设有O型密封圈。

本发明的有益效果：

本发明与传统技术相比，通过在柱塞行程不变的前提下减短柱塞的长度，降低缸体孔外的高度，减小往复运动时产生的侧向力矩，同时相应缩短弹簧总长度，降低弹簧在伸缩运动时产生的弯曲，避免和柱塞孔内过大磨擦所造成的的磨损，并且通油通道横截面可扩大2倍。通油孔改进为7孔或9孔，其效果是吸油峰值和排油峰值有效的错开、流量脉动小、压力平稳、避免共振，这三项指标，是油泵成功与否的关键。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的柱塞组件的结构示意图。

图3为本发明的缸体孔底通油孔的结构示意图。

图4为本发明的斜盘结构的结构示意图。

附图标记：

泵体100、配油盘200、泵壳300和O型密封圈310。

滚针轴承400、缸体500和通油孔510。

柱塞组件600、柱塞610、柱塞孔620、开口621、柱塞孔底球窝坑630、导杆球窝坑640、钢球650、导杆660、弹簧670、弹簧座680和顶端球面690。

传动轴700、斜盘结构800、斜盘810、推力轴承820、滚动钢珠830、非金属钢球保持架840和转盘850。

轴承900和端盖1000。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1

图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的柱塞组件的结构示意图。图3为本发明的缸体孔底通油孔的结构示意图。图4为本发明的斜盘结构的结构示意图。

如图1和图2所示，改良柱塞结构的轴向柱塞泵，包括：泵体100、配油盘200、泵壳300、滚针轴承400、缸体500、柱塞组件600、传动轴700、斜盘结构800、轴承900和端盖1000，泵体100通过螺钉与泵壳300连接，配油盘200设于泵体100和泵壳300中间，缸体500通过滚针轴承400与泵壳300内部支撑连接，柱塞组件600与缸体500内孔连接，柱塞组件600前端与斜盘结构800压紧连接，传动轴700与泵体100内固定连接，传动轴700与泵体100、配油盘200和缸体500贯穿连接，斜盘结构800与端盖1000连接，轴承900与传动轴700连接，端盖1000通过螺钉与泵壳300连接。

其中，柱塞组件600包括：柱塞610、柱塞孔620、柱塞孔底球窝坑630、导杆球窝坑640、钢球650、导杆660、弹簧670和弹簧座680，柱塞610长度为25mm～27mm。本发明的柱塞长度与传统相比，长度进行了减少，目的是减少侧向力矩，降低缸体侧翻的趋势，避免配油面(摩擦副)出现微量开口，造成内泄漏，同时弹簧缩短了，内壁的摩擦力也会减少，从而使用寿命得到提高。

柱塞孔620设于柱塞610内部，柱塞孔底球窝坑630设于柱塞孔620内底部，柱塞孔底球窝坑630半径大于钢球650半径0.2mm～0.5mm，导杆球窝坑640设于导杆660前端上，钢球650与柱塞孔底球窝坑630和导杆球窝坑640中间滑动夹持连接，柱塞孔底球窝坑630半径大于导杆球窝坑640半径，导杆球窝坑640半径与钢球650半径相同，导杆660与弹簧670连接，弹簧670长度为34mm～37mm，弹簧670与弹簧座680连接，弹簧座680与缸体500的孔内底部连接。传统结构中，钢球转动过程中和弹簧一起转动。本发明采用柱塞孔底球窝坑630半径大于导杆球窝坑640半径的设计方案，使钢球650自由度增加。改善了柱塞610的自转能力，同时降低了扭矩。

柱塞孔620内通道的粗糙度为Ra0.4～0.8，柱塞孔620的末端设有开口621，开口621为喇叭形结构，开口621的倒角外口与外壁距离为0.4mm～0.5mm，开口621的倒角角度为15°～40°。

如图4所示，斜盘结构800包括：斜盘810、推力轴承820、滚动钢珠830、非金属钢球保持架840和转盘850，推力轴承820与斜盘810上部连接，滚动钢珠830通过非金属钢球保持架840与推力轴承820连接，转盘850一侧与推力轴承820连接，转盘850另一侧与柱塞组件600连接，斜盘810斜角的设定角度为7°～13°，转盘850斜角的设定角度为7°～13°。

如图3所示，缸体500上设有通油孔510，通油孔510的数量为7个或9个，通油孔510的直径为7.5mm～9.5mm。通油孔510分为7孔或9孔其效果是，吸油峰值和排油峰值有效的错开、流量脉动小、压力平稳、避免共振，这三项指标，是油泵成功与否的关键。

另一方面，传统结构是单弹簧，而本实施例中采用7孔设计，有7根弹簧。即使断掉一根，也可以继续运行，从而为更换零件争取一定的时间，而不是直接在原地无法启动。

柱塞610外部顶端球面690的半径为7mm～13mm。

泵壳300与端盖1000的衔接端设有O型密封圈310。

本发明的工作原理是，泵体100通过螺钉与泵壳300连接，配油盘200设于泵体100和泵壳300中间，缸体500通过滚针轴承400与泵壳300内部支撑连接，柱塞组件600与缸体500内孔连接，柱塞610内设有柱塞孔620，柱塞610长度由原来的总长度缩短4mm～6mm，为25mm～27mm，柱塞孔底球窝坑630设于柱塞孔620内底部，柱塞孔底球窝坑630半径大于钢球650半径0.2mm～0.5mm，导杆球窝坑640设于导杆660前端上，钢球650与柱塞孔底球窝坑630和导杆球窝坑640中间滑动夹持连接，导杆球窝坑640半径与钢球650半径相同，柱塞孔底球窝坑630半径大于导杆球窝坑640半径，柱塞孔620内通道的粗糙度为Ra0.4～0.8，柱塞孔620的末端设有开口621，开口621为喇叭形结构，开口621的倒角外口与外壁距离为0.4mm～0.5mm，开口621的倒角角度为15°～40°。在这个位置，传统的柱塞泵弹簧非常容易断裂，原因是弹簧弯曲后的位置在倒角处摩擦，造成磨损。本发明增加倒角，并设计成喇叭形，避免摩擦，提高寿命。

导杆660与弹簧670连接，弹簧670与弹簧座680连接，弹簧670长度为34mm～37mm，弹簧座680与缸体500的孔内底部连接，缸体500孔内底部设有通油孔510，通油孔510的数量为7个或9个，通油孔510的直径为7.5mm～9.5mm，柱塞组件600前端与斜盘结构800的转盘850一侧压紧连接，转盘850另一侧与推力轴承820连接，推力轴承820与斜盘810上部连接，滚动钢珠830通过非金属钢球保持架840与推力轴承820连接，斜盘810斜角的设定角度为7°～13°，转盘850斜角的设定角度为7°～13°，传动轴700与泵体100内固定连接，传动轴700与泵体100、配油盘200和缸体500贯穿连接，斜盘结构800与端盖1000连接，端盖1000通过螺钉与泵壳300连接，泵壳300与端盖1000的衔接端设有O型密封圈310。传统的金属钢球保持架，金属保持架在有角度、有侧向力的情况下运转，容易磨损产生微小的金属颗粒，而进一步磨损油泵其余的零件，造成油泵寿命降低。为了增加耐磨性，我们换成了非金属尼龙材质。非金属保持架在运转时有较大的弹性，不易磨损。换成了非金属保持架，寿命提高50％以上。

本发明通过在柱塞行程不变的前提下减短柱塞的长度，降低缸体孔外的高度，减小往复运动时产生的侧向力矩，同时相应缩短弹簧总长度，降低弹簧在伸缩运动时产生的弯曲，避免和柱塞孔内过大磨擦所造成的的磨损，并且油通管道横截面可扩大2倍。

以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。