一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法
阅读说明：本技术 一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法 (Eccentric wear eliminating method for oil distribution disc of high-pressure plunger variable pump ) 是由 王晋芝 安维亮 李东实 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法,包括以下步骤：a、建立三维空间坐标系；b、通过仿真建立缸体与配油盘的球面之间的油膜压力分布云图,c、基于三维空间坐标系和油膜压力分布云图,仿真计算得到配油盘在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的偏侧力以及围绕X轴、Y轴、Z轴的三个偏转力矩,d、在配油盘的进油孔和出油孔之间设置油道、在配油盘靠近进油孔的端面上设置与油道连接的第一油口、在配油盘靠近进油孔的弧面上设置第二油口,减少或消除配油盘的偏转力矩和偏侧力。本发明具有能防止配油盘偏磨的优点,可提高变量泵的使用寿命。(The invention discloses a method for eliminating eccentric wear of an oil distribution disc of a high-pressure plunger variable pump, which comprises the following steps of: a. establishing a three-dimensional space coordinate system; b. the method comprises the steps of establishing an oil film pressure distribution cloud picture between a cylinder body and a spherical surface of an oil distribution disc through simulation, c, obtaining offset force of the oil distribution disc in three directions of an X axis, a Y axis and a Z axis and three deflection moments around the X axis, the Y axis and the Z axis through simulation calculation based on a three-dimensional space coordinate system and the oil film pressure distribution cloud picture, d, arranging an oil duct between an oil inlet hole and an oil outlet hole of the oil distribution disc, arranging a first oil port connected with the oil duct on the end face, close to the oil inlet hole, of the oil distribution disc, arranging a second oil port on an arc face, close to the oil inlet hole, of the oil distribution disc, and reducing or eliminating the deflection moment and the offset force of the oil distribution disc. The invention has the advantage of preventing the eccentric wear of the oil distribution disc and can prolong the service life of the variable pump.)
技术领域
本发明属于高压斜轴式变量柱塞泵领域，尤其涉及一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法。
背景技术
高压斜轴式柱塞变量泵的结构，包括一端开口的泵壳体，泵壳体的开口端设有调节器壳体，泵壳体内设有转动连接的主轴，主轴的一端伸出泵壳体外，主轴的另一端的外侧设有缸体，缸体轴线与主轴轴线之间具有夹角，缸体与主轴之间设有中心杆，中心杆的外侧设有多个周向分布的柱塞杆，中心杆的一端和柱塞杆的一端均与主轴球铰接，缸体上设有与中心杆的另一端插入的中心孔，中心孔内设有弹簧，缸体上设有被柱塞杆插入的柱塞孔，缸体的一侧设有与调节器滑动连接的配油盘，配油盘的一侧为球面，通过球面与缸体球铰接，调节器上设有与配油盘另一侧形状配合的滑道，配油盘另一侧为弧面，配油盘上设有进油孔和出油孔，一部分的柱塞孔连接进油孔，另一部分的柱塞孔连接出油孔，调节器内设有拨杆，拨杆伸出滑道的底面并插入到配油盘内。现有变量泵的工作原理是，主轴通过柱塞带动缸体绕主轴的轴线旋转，弹簧提供弹力，使缸体压在配油盘上，缸体与配油盘之间存在压力油膜润滑，调节器控制拨杆上下转动，带动配油盘在调节器的弧面滑道内滑动，配油盘带动缸体绕旋转中心上下转动而改变缸体与主轴之间的夹角，变量泵的排量随之改变，所述旋转中心是中心杆与主轴的球铰接球心。在使用过程中发现，配油盘容易发生偏磨，即配油盘与调节器之间的摩擦副容易偏磨，导致变量泵的使用寿命低。因此，需要一种方法以防止配油盘偏磨，提高变量泵的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法。本发明具有能防止配油盘偏磨的优点，可提高变量泵的使用寿命。
本发明的技术方案：一种用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法，包括以下步骤：
a、建立三维空间坐标系，三维空间坐标系的原点为滑道轴线与缸体轴线的交点，三维空间坐标系的X轴平行于以滑道轴线，三维空间坐标系的Z轴垂直于调节器端面；
b、通过仿真建立缸体与配油盘的球面之间的油膜压力分布云图，
c、基于三维空间坐标系和油膜压力分布云图，仿真计算得到配油盘在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的偏侧力以及围绕X轴、Y轴、Z轴的三个偏转力矩，
d、在配油盘的进油孔和出油孔之间设置油道、在配油盘靠近进油孔的端面上设置与油道连接的第一油口、在配油盘靠近进油孔的弧面上设置第二油口，使出油孔的一部分高压油液进入到配油盘靠近进油孔的弧面与调节器之间、使出油孔的一部分高压油液进入配油盘靠近进油孔的端面与调节器之间，减少或消除配油盘的偏转力矩和偏侧力。
前述的用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法中，所述步骤d中，通过在第一油口和油道之间设立第一节流孔以调整第一油口的油压，通过在油道上设置第二节流孔以调节第二油口的油压。
前述的用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法中，所述步骤d中，通过在配油盘的端面上开设环绕第一油口的限压环，使经第一油口流出的油液经配油盘10与滑道16之间的微小缝隙渗透到限压环20中，增大第一油口流出的油液对于配油盘产生的油压力，通过改变限压环20的面积改变油液对于配油盘产生的油压力的大小。
前述的用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法中，所述在步骤d中，所述第二油口有两个。
前述的用于高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法中，所述步骤c中，所述仿真计算得到配油盘在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的偏侧力分别为Fx、Fy和Fz、围绕围绕X轴、Y轴、Z轴的三个偏转力矩分别为Mx、My和Mz；
所述步骤d中，通过改变限压环20的面积，使第一油口流出的油液对于配油盘产生的油压力fx与Fx相等且方向相反；
通过改变第二油口的大小或第二节流孔22的直径，改变第二油口流出的油液对于配油盘产生的合力的大小，通过改变第二油口在配油盘上的位置改变合力的方向，将合力分解，在Y轴上形成对配油盘的油压力fy、在Z轴上形成对配油盘的油压力Fz，使fy与Fy大小相等且方向相反、fz与Fz大小相等且方向相反；
fx与Z轴的力臂长度L1z，fx与Y轴的力臂长度L1y，fy与Z轴的力臂长度L2z，fy与X轴的力臂长度L2x，fz与Y轴的力臂长度L2y，fz与X轴的力臂长度L2x；
通过改变第一油口和第二油口在配油盘上的位置，使-Mx＝fz*L2y-fy*L2z、-My＝fx*L1z-fz*L2x、Mz＝fy*L2x-fx*L1y，配油盘上的偏转力矩和偏侧力均得以消除。
与现有技术相比，申请人通过长时间的研究、实验以及分析，发现配油盘发生偏磨的主要原因在于：在变量泵的的使用过程中，由于频繁发生高压变量，配油盘与调节器频繁摩擦，即配油盘上的弧面与调节器上的滑道频繁摩擦，由于配油盘的球面上存在高低压区，高压区位于配油盘的出油口附近，低压区位于配油盘的进油口附近，高低压区受力不均匀，导致配油盘上产生较大的偏转力矩以及侧偏力，配油盘与调节器之间产生较大的压紧力，导致配油盘和调节器之间的摩擦副容易磨偏，即配油盘容易发生偏磨(发生在图2中M指向的位置)，导致变量泵的使用寿命低。本发明在现有变量泵的基础上，通过油道和节流孔将配油盘出油口附近的高压油引到配油盘的进油口附近的容易磨损区域，形成静压支撑力，以平衡配油盘的偏转力矩和偏侧力，减少甚至避免配油盘偏磨，提高了变量泵的使用寿命。因此，本发明具有能防止配油盘偏磨的优点，可提高变量泵的使用寿命。
附图说明
图1是现有变量泵结构示意图。
图2是现有变量泵调节器、配油盘和缸体爆炸后的示意。
图3是本发明的配油盘的正视图。
图4是本发明的配油盘的左视图。
图5是现有配油盘球面上的油膜压力分布云图。
附图中的标记为：1-泵壳体，2-调节器，3-主轴，4-缸体，5-中心杆，6-柱塞杆，7-中心孔，8-弹簧，9-柱塞孔，10-配油盘，11-球面，12-弧面，13-进油孔，14-出油孔，15-拨杆，16-滑道，17-第一油口，18-第一节流孔，19-第二油口，20-限压环，21-油道，22-第二节流孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种配油盘不易偏磨的高压柱塞变量泵，如图1所示，包括一端开口的泵壳体1，泵壳体1的开口端设有调节器2，泵壳体1内设有转动连接的主轴3，主轴3的一端伸出泵壳体1外，主轴3的另一端的外侧设有缸体4，缸体4轴线与主轴3轴线之间具有夹角，缸体4与主轴3之间设有中心杆5，中心杆5的外侧设有多个周向分布的柱塞杆6，中心杆5的一端和柱塞杆6的一端均与主轴3球铰接，缸体4上设有与中心杆5的另一端插入的中心孔7，中心孔7内设有弹簧8，缸体4上设有被柱塞杆6插入的柱塞孔9，缸体4的一侧设有与调节器2滑动连接的配油盘10，配油盘10的一侧为球面11，通过球面11与缸体4球铰接，调节器2上设有与配油盘10另一侧形状配合的滑道16，配油盘10另一侧为弧面12，配油盘10上设有进油孔13和出油孔14，一部分的柱塞孔9连接进油孔13，另一部分的柱塞孔9连接出油孔14，调节器2内设有拨杆15，拨杆15伸出滑道16的底面并插入到配油盘10内并与配油盘10保持球铰接。
用于上述高压柱塞变量泵的配油盘偏磨消除方法：包括以下步骤：
a、建立三维空间坐标系，三维空间坐标系的原点为滑道16轴线与缸体4轴线的交点，三维空间坐标系的X轴平行于以滑道16轴线，三维空间坐标系的Z轴垂直于调节器2端面；
b、通过仿真建立缸体4与配油盘10的球面11之间的油膜压力分布云图，
c、基于三维空间坐标系和油膜压力分布云图，仿真计算得到配油盘10在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的偏侧力以及围绕X轴、Y轴、Z轴的三个偏转力矩，
d、在配油盘10的进油孔13和出油孔14之间设置油道21、在配油盘10靠近进油孔13的端面上设置与油道21连接的第一油口17、在配油盘10靠近进油孔13的弧面12上设置第二油口19，使出油孔14的一部分高压油液进入到配油盘10靠近进油孔13的弧面12与调节器2之间、使出油孔14的一部分高压油液进入配油盘10靠近进油孔13的端面与调节器2之间，减少或消除配油盘10的偏转力矩和偏侧力。
所述步骤d中，通过在第一油口17和油道21之间设立第一节流孔18以调整第一油口17的油压，通过在油道21上设置第二节流孔22以调节第二油口19的油压。
所述步骤d中，通过在配油盘10的端面上开设环绕第一油口17的限压环20，使经第一油口17流出的油液经配油盘10与滑道16之间的微小缝隙渗透到限压环20中，增大第一油口17流出的油液对于配油盘10产生的油压力，通过改变限压环20的面积改变油液对于配油盘10产生的油压力的大小。
所述在步骤d中，所述第二油口19有两个。
所述步骤c中，所述仿真计算得到配油盘10在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的偏侧力分别为Fx、Fy和Fz、围绕围绕X轴、Y轴、Z轴的三个偏转力矩分别为Mx、My和Mz；
所述步骤d中，通过改变限压环20的面积，使第一油口17流出的油液对于配油盘10产生的油压力fx与Fx相等且方向相反；
通过改变第二油口19的大小或第二节流孔22的直径，改变第二油口19流出的油液对于配油盘10产生的合力的大小，通过改变第二油口19在配油盘10上的位置改变合力的方向，将合力分解，在Y轴上形成对配油盘10的油压力fy、在Z轴上形成对配油盘10的油压力Fz，使fy与Fy大小相等且方向相反、fz与Fz大小相等且方向相反；
fx与Z轴的力臂长度L1z，fx与Y轴的力臂长度L1y，fy与Z轴的力臂长度L2z，fy与X轴的力臂长度L2x，fz与Y轴的力臂长度L2y，fz与X轴的力臂长度L2x；
通过改变第一油口17和第二油口19在配油盘上的位置，使-Mx＝fz*L2y-fy*L2z、-My＝fx*L1z-fz*L2x、Mz＝fy*L2x-fx*L1y，配油盘上的偏转力矩和偏侧力均得以消除，此时配油盘10不会发生偏磨。
由于Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz均可通过有限元计算已知，第一油口17和第二油口19限制在配油盘表面的几何区域内，配油盘10的尺寸也是已知的，同时满足上述三个公式仅有一组有效解存在，即可计算各个力臂的长度，也就能得知第一油口17和第二油口19在配油盘10上的具体位置。由于第一油口17只有1个，第一油口17的位置唯一，但第二油口19的数量不限制，可以一个、两个或三个以上，但一个第二油口19产生的力场范围有限，三个以上第二油口19在加工上又比较麻烦，所以实施例中优选第二油口19的数量为两个。两个第二油口19对配油盘的油压力形成合力，合力经过两个第二油口19连线的中点，根据计算得出的L1z、L1y、L2z、L2x，即可得知中点在弧面上的具体位置，两个第二油口19只需关于中点对称分布在弧面12上即可。此外，实际上，当第二油口19数量改变为一的时候，上述中点的位置即为第二油口19的位置；当第二油口19数量改变为三个以上的时候，多个第二油口19的位置也只需要环绕中点位置均匀分布即可。
本发明具有能防止配油盘偏磨的优点，可提高变量泵的使用寿命。
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