一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵
阅读说明：本技术 一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵 (Plunger pump with integrated return disc and swash plate ) 是由 张新华 黄建 周围 肖中卓 霍希建 鄢梦 刘海 李晓斌 赵帆 于 2020-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵,包括斜盘(2)、回程盘(8)、旋转支撑(10)、回程盘支撑(11),所述回程盘支撑(11)穿过所述斜盘(2)的内孔,与所述斜盘(2)之间通过所述旋转支撑(10)连接,两者可相对转动,所述回程盘支撑(11)与所述回程盘(8)连接。本发明降低了柱塞泵产品开发成本,提高了柱塞泵的动态性能和容积效率。(The invention discloses a plunger pump with a return disc and a swash plate in an integrated design, which comprises a swash plate (2), a return disc (8), a rotary support (10) and a return disc support (11), wherein the return disc support (11) penetrates through an inner hole of the swash plate (2) and is connected with the swash plate (2) through the rotary support (10) and can rotate relatively, and the return disc support (11) is connected with the return disc (8). The invention reduces the development cost of plunger pump products and improves the dynamic performance and volumetric efficiency of the plunger pump.)
技术领域
本发明属于液压元件柱塞泵技术领域，具体涉及一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵。
背景技术
液压元件柱塞泵是高压液压系统中的重要能量转化元件，它依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密闭容腔中液压油的容积发生变化，实现液压回路中液压油的吸入\压出，将电动机提供的机械能转化为液压能。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，广泛应用于航空航天、工程机械等行业中。我国柱塞泵行业发展起步较晚，与国外技术水平差距较大，在高端市场，主要依赖进口，每年产品缺口数量可达3万台，一直是制约我国工业液压技术发展的“卡脖子”关键技术。
柱塞泵主要由配流盘、斜盘、缸体、柱塞、滑靴、球头、回程盘、主轴等关键部件组成，通过斜盘使柱塞在缸体内往复运动，工作时部件之间相对运动极多，若设计参数不当极易引起故障，其中斜盘-回程盘处的结构设计为主要矛盾点。斜盘-回程盘处部件结构复杂：斜盘通过法兰或销孔固定在泵壳体上，回程盘与泵转子进行连接，并将7～9只滑靴压在斜盘上，使滑靴在斜盘上贴合运动。通常斜盘与泵转子有两种连接方法，第一种为：使用弹簧将回程盘压在斜盘上，弹簧另一侧将缸体压在回程盘上，缸体和回程盘之间通过球头保证回程盘与缸体的相对运动正确，此种设计方法可以实现回程盘-滑靴-斜盘之间零间隙，减小泵的泄露，提高泵容积效率，但设计方法复杂，结构部件较多，由于有弹簧参与传动，尺寸链控制困难，且回程盘无法使用轴承进行径向定位，弹簧模量、球头精度和表面粗糙度、滑靴与回程盘公差设计等均需要大量理论计算，而复杂的结构带来的流固耦合问题加大了计算难度，通常需要多轮产品样机进行迭代试验，对新产品开发造成极大困难。在实际使用时，由于回程盘没有径向固定，回程盘的转动通过滑靴带动，极易发生滑靴偏磨、回程盘松脱等问题，尤其在高速时很容易引起柱塞泵故障。第二种结构形式为：使用卡槽限制回程盘的轴向运动，将滑靴压紧在斜盘上。此种设计方法较为简单，但是间隙量难以控制，容易发生滑靴内泄漏，降低柱塞泵容积效率，转子部分径向尺寸较大，转动惯量大，影响泵的动态性能。除此之外，在换向时卡槽间隙会影响泵的换向性能，并产生很大的噪音，长时间高压工作甚至会使回程盘发生损坏，产生金属碎屑，随即将引起柱塞卡死失效、回程盘断裂等严重问题。
发明内容
本发明需解决的技术问题是提供一种设计方法简单、性能可靠的柱塞泵。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种回程盘与斜盘一体化设计的柱塞泵，采取技术方案如下：
包括主壳体、斜盘、缸体支撑架、缸体、后盖、中心弹簧、柱塞、回程盘、滑靴、旋转支撑、回程盘支撑、主轴。在所述主壳体的内部固定连接所述斜盘；所述回程盘将滑靴压在斜盘上；柱塞与滑靴进行连接，并插入缸体的内孔中，被回程盘压紧在斜盘上；主轴通过轴承固定在主壳体上，并穿过回程盘支撑的内孔，顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧上，同时，主轴与缸体之间通过花键传递转动，中心弹簧将缸体压向后盖。所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔，与所述斜盘之间通过所述旋转支撑连接，两者可相对转动，所述回程盘支撑与所述回程盘连接。
进一步地，所述旋转支撑为轴承滚子，所述斜盘内孔作为轴承定子外圈，所述回程盘支撑的外壁作为旋转支撑的轴承转子内圈。
进一步地，所述回程盘支撑穿过所述斜盘的内孔，通过螺纹与所述回程盘连接。
本发明通过回程盘-斜盘一体化设计，精简了柱塞泵回程盘-斜盘处的结构，简化了回程盘-斜盘的设计方法，降低了柱塞泵产品开发成本；使用回程盘支撑作为旋转支撑的转子内圈，斜盘作为定子外圈，极大减小了转子的径向尺寸，提高了柱塞泵的动态性能；在不使用弹簧的情况下，通过回程盘-斜盘一体化设计消除了轴向间隙，提高了容积效率，在不同工作压力和转速下均可以保证性能稳定。
附图说明
图1为本发明回程盘-斜盘一体化设计结构示意图；
其中，1、主壳体2、斜盘3、缸体支撑架4、缸体5、后盖6、中心弹簧7、柱塞8、回程盘9、滑靴10、旋转支撑11、回程盘支撑12、旋转密封13、主轴14、前盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在本发明的一个实施例中，所述回程盘与斜盘一体化设计柱塞泵包括主壳体1、斜盘2、缸体支撑架3、缸体4、后盖5、中心弹簧6、柱塞7、回程盘8、滑靴9、旋转支撑10、回程盘支撑11、旋转密封12、主轴13、前盖14，在所述主壳体1的内部固定连接所述斜盘2，所述回程盘支撑11穿过所述斜盘2的内孔，与所述斜盘2之间通过所述旋转支撑10连接，两者可相对转动。
缸体4与缸体支撑架3连接，继而通过轴承与主壳体相连，柱塞7与滑靴9进行连接，并插入缸体4的内孔中，被回程盘8压紧在斜盘2上。主轴13通过轴承固定在主壳体1上，并穿过回程盘支撑11的内孔，顶在镶嵌缸体内孔中的中心弹簧6上，同时，主轴13与缸体4之间通过花键传递转动，中心弹簧6将缸体4压向后盖5，保证缸体4与后盖5之间的密封性，缸体4与后盖5之间压紧力通过弹簧预紧力调节。
所述的主轴13通过花键与外部输入旋转部件相连，当主轴13转动时，将带动缸体4进行旋转，缸体4中的柱塞7也将随着缸体一并旋转，由于柱塞7被回程盘8压紧在斜盘2上，柱塞7在旋转的同时进行轴向往复运动，从而实现柱塞7与缸体4形成的柱塞腔体容积变化，实现抽油、压油。
主轴13通过旋转密封12与深沟球轴承进行径向支撑，通过前端盖14的定位直口进行轴向定位，旋转密封12可选取国内外成熟厂商旋转密封，最小密封压力应大于0.5MPa。主轴13表面粗糙度应根据旋转密封12产品手册内要求进行加工。
在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10为轴承滚子，使用斜盘2作为外圈定子，回程盘支撑11作为内圈转子。所述回程盘支撑11为圆锥状结构，其锥体外壁作为旋转支撑10的内圈，其锥体部分穿过所述斜盘2的内孔，并通过螺纹与所述回程盘8连接。所述斜盘2与所述回程盘支撑11上加工工艺槽孔以保证螺纹拧紧。
所述回程盘8将滑靴9压在斜盘2上，通过旋转回程盘8与回程盘支撑11之间的螺纹调整滑靴9与斜盘2之间压紧力与间隙，压紧力与间隙应视实际工况而定，若外负载对于动态性能考察较为严格，需柱塞泵正反换向较为迅速，应提高压紧力。若外负载对静态负载要求较高，应减小压紧力，使大负载下旋转支撑11与斜盘2仍保有一定间隙。
所述回程盘支撑11上预留力矩测量工装接口，以便测量旋转支撑11旋转力矩。
在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10滚子类型可以为滚珠、滚柱，可以为单列、双列，滚子表面粗糙度应达到Ra0.4，材料应选取耐磨材料。
优选地，选用GCr15为滚子材料，通过固溶时效处理加强表面硬度，使表面硬度达到HRC58-62。
在本发明的一个实施例中，所述旋转支撑10滚子与内外圈应留有一定间隙量，轴向间隙应小于15um，径向间隙保持在0.15～0.3mm之间，此间隙下油膜支撑力与旋转侧向力可保持平衡，减小轴承磨损。
在本发明的一个实施例中，所述斜盘2内孔作为轴承外圈表面涂覆四氟乙烯防磨涂层，回程盘支撑的外壁作为轴承内圈，涂覆四氟乙烯防磨涂层，并作表面渗碳、渗氮处理，以加强材料硬度。
在本发明的一个实施例中，所述斜盘2内孔侧壁设置直径小于1mm的过油孔，过油孔将斜盘轴承侧与滑靴滑动侧连通，当柱塞泵壳体压力较大时，油液可以通过此过油孔对轴承产生润滑作用。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：调节活塞和调移装置