一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵制造技术

本发明专利技术的轴向柱塞变量泵由壳体、前盖、后盖、主轴、斜盘摇架、回程盘、缸体、配流盘、柱塞、滑靴、轴承、排量控制机构等元件组成。缸体配流端面与配流盘组成摩擦副；缸体柱塞孔内的柱塞其滑靴部分与斜盘摇架组成摩擦副；泵后盖上平面配流面与配流盘对应端面为静连接；配流盘配流为三窗口配流，其中配流盘的两个配流窗口采用内、外环双环并联布置的结构，配流盘上的配流窗口与缸体端面上的油槽口分度圆直径一致；泵后盖具有三个油口，各自独立工作，三个工作油口的组合应用可以实现单泵直接闭环控制差动油缸回路。该轴向柱塞变量泵工艺简单，压力可达300bar以上，结构稳定性好、可靠性高、噪音低、寿命长，具有较高的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵
本专利技术涉及柱塞变量泵领域，具体为一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵。
技术介绍
采用单台轴向柱塞变量泵直接闭环控制差动油缸运动，必须在差动油缸工作时平衡掉多余的流量。差动油缸两腔存在容积差，连接油缸无杆腔的流量会多出连接有杆腔的流量。目前，直接泵控技术虽已取得非常大的进展，研发成功了高动态响应伺服和比例轴向柱塞变量泵，引入了变转速控制技术，这些技术用在泵控对称油缸上取得了很好的效果，但应用在液压系统广泛使用的差动油缸上，效果都不够理想，原因是这些泵只能输出对称流量，如果直接连接在差动油缸上，需要采用许多辅助的方法。如采用液压变压器平衡泵至差动油缸间的不对称流量，采用低压液压泵配合液控单向阀补油。美国Vickers公司申请了用交流伺服电动机驱动定量液压泵、用液控单向阀平衡差动油缸不对称流量、闭环控制差动油缸的专利。上述成果尽管取得了一定的进展，但仍存在回路复杂或需要借助其它液压阀，其推广应用受到制约。对于轴向柱塞变量泵直接控制差动油缸的应用而言，存在成本高、技术复杂，只适用于某些特定负载工况等问题，需要从技术方面实现突破；尤其是要实现只需采用一台液压泵就可自动平衡差动油缸不对称流量，控制其在回路中运动自如。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本专利技术旨在设计并制造一种新型轴向柱塞变量泵，该泵可降非对称并联配流结构产生的困油噪声，满足生产需要，能单泵闭环直接控制差动油缸在回路中运动。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，包括壳体、泵前盖、泵后盖、主轴、斜盘摇架、回程盘、缸体、配流盘、柱塞、滑靴、轴承、排量控制机构；泵后盖上的配流面为平面，配流盘对应端面为平面，配流盘与泵后盖配流面之间为平面静连接，配流盘与缸体之间为平面旋转配流；缸体具有偶数个柱塞孔且分为数量相同的两组，柱塞与缸体柱塞孔相适配；缸体上的柱塞孔轴线与主轴轴线平行；其特征在于，缸体配流面上连通两组柱塞孔的油槽口分布在两个不同分度圆上，构成一组内环油槽口和一组外环油槽口且内、外环油槽口交替设置；配流盘配流为并联型三窗口配流：配流盘的配流窗口为三组，以配流盘上下死点轴为基准，一侧为配流窗口C，另一侧为两个结构形式为内、外双环并联布置的配流窗口B、A；配流窗口B、A分别与内、外环油槽口相贯通，配流窗口C与内、外环油槽口都贯通；泵后盖具有三个油口，油口间相互独立分布；三个油口分别通过配流油道与开在泵后盖配流面上的三组配流油口相连通；配流盘的三组配流窗口与泵后盖上的三组配流油口相对应匹配。本专利技术所述的轴向柱塞变量泵，可实现单泵平衡差动油缸两腔的不对称流量，控制其在回路中运动自如，就像单台现有标准对称配流窗口结构轴向柱塞变量泵控制对称油缸运动一样。本专利技术轴向柱塞变量泵的其中一个配流窗口被重新设计成并联双环的两个窗口，具有非对称配流结构；另一个配流窗口被重新设计加宽，连接窗口的渐变三角减震槽由一个增为二个；泵后盖上的油口由两个增加为三个。三个油口使用中，若其中一个为出油口时，则另两个为进油口；若两个为出油口时，则另一个为进油口，两个出油口的流量一致；理论上出油口为一个Q1时，其流量等于出油口为两个Q2时的流量和，即Q1=Q2+Q2=2Q2；Q1与Q2间的流量差完全等于差动油缸两腔的容积差。其中，出油口为两个时，一个油口要进入差动油缸的有杆腔，另一个油口则主要用于液压油冷热交换和补油。同时，三油口泵的困油噪声、压力和流量脉动状况、容积效率，可具有与传统轴向柱塞变量泵一样的参数标准。本专利技术所述新型轴向柱塞变量泵控制差动油缸运动回路原理，如图1所示。进一步的，非对称泵的三个油口都可以当高压油口，进油口和出油口能通过电机旋向或泵内控制排量的摆角机构相互转换；泵既可以单向旋转，又可以双向旋转；单向旋转时适用于开式回路，双向旋转时适用于闭式回路；电机单向旋转时，配流窗口端部为单减震槽结构；电机双向旋转时，配流窗口端部为双减震槽结构。配流盘每个配流窗口的端部都设有专门设计的困油减震结构，减小泵的压力冲击和流量脉动，使轴向柱塞变量泵具有低噪声运行的特性。新型泵正常运转时，必须要解决的一个技术难点是，非对称窗口配流过程产生的噪声问题。本领域技术人员公知，现有轴向柱塞变量泵为对称配流窗口，两个对称配流窗口之间区域为困油过渡区，上下两个配流过渡区的中心点称为配流死点。当其中一个配流窗口变为两个并联结构的配流窗口后，泵就变为非对称配流。改型设计后的配流盘，有一侧为两个配流窗口，在新型泵旋转过程中，必须要解决好窗口间不对称配流困油引发的压力冲击和噪声；泵后盖既要结构合理，又要考虑轴承安装以及油道流通的顺畅性；为了不影响泵的吸油能力，泵后盖上配流油口区域角度范围要小于配流盘对应区域。需要重新设计的元件除配流盘、泵后盖和缸体外，还涉及到传动轴、回程盘、斜盘摇架、壳体等。图2为现有轴向柱塞变量泵配流盘结构图。图2中，配流盘只有一进一出两个对称配流窗口，进、出油窗口结构区分明显，吸油窗口和排油窗口腰形槽角度范围相等。图3为非对称型配流盘结构图。图中，配流盘一侧为一个配流窗口，该窗口与现有泵配流盘相比，窗口宽度已经变大；另一侧为两个并联配流结构的非对称配流窗口，该窗口与现有泵配流盘相比，形状变化较大；吸油窗口和排油窗口腰形槽角度范围不相等。图4为现有轴向柱塞变量泵缸体结构图。图5为非对称型配流缸体结构图。图5中，缸体的结构与图4现有轴向柱塞变量泵缸体结构不一致，标准型缸体柱塞孔数为单数，非对称型配流缸体柱塞孔数为偶数；对于缸体配流面，图4标准型缸体的柱塞孔配流油槽口位于一个分度圆上，非对称型配流缸体的柱塞孔配流油槽口则分别位于两个分度圆上；非对称型配流缸体配流面上的二个油槽口A和B分度圆直径，与图3配流盘两个并联配流窗口的腰形槽直径一致。图6为非对称配流泵后盖端面结构图。图中，后盖为三配流油口结构，配流油口C、A、B分别连通三个工作油口；后盖上两个并联结构配流油口分度圆直径与配流盘图3并联配流窗口的腰形槽一致，角度范围要小于配流盘对应区域。非对称泵进油口变为出油口、出油口变为进油口的方式主要有两种：一种是动力源（电机或发动机等）旋向发生改变；另一种是泵内控制排量的摆角机构发生改变。当泵内控制排量的摆角机构在正、负最大摆角间变化时，可实现泵进、出油口间转换；若泵内摆角只能在零到正向最大摆角间变化，要使泵进、出油口发生转换，只能是电机旋向发生改变。泵内元件配流盘，当电机单向旋转或双向旋转时，其配流窗口位置和减震槽结构不一样；电机单向旋转时，配流窗口位置要面向泵旋向偏转一个角度，窗口端部为单减震槽结构；电机双向旋转时，配流窗口位置不偏转，窗口端部为双减震槽结构。图7为非对称并联配流窗口单向旋转结构原理图。图中，配流窗口的对称轴B1B2相对于上下死点轴A1A2，面对缸体旋向偏转1个角度ф，形成错开配流的工作状态。当柱塞在上死点位置吸油快要结束脱离配流窗口C进入升压时，缸体油槽口在配流盘面上的投影以虚线表示。柱塞随缸体继续旋转，缸体柱塞孔内油液开始压缩，同时升压减震槽向孔内引入高压油；转过闭死区域角ф1，柱塞孔升压后与排油窗口接通。通过偏转配流，可保证柱塞腔充分升压。图8为非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，包括壳体、泵前盖、泵后盖、主轴、斜盘摇架、回程盘、缸体、配流盘、柱塞、滑靴、轴承、排量控制机构；泵后盖上的配流面为平面，配流盘对应端面为平面，配流盘与泵后盖配流面之间为平面静连接，配流盘与缸体之间为平面旋转配流；缸体具有偶数个柱塞孔且分为数量相同的两组，柱塞与缸体柱塞孔相适配；缸体上的柱塞孔轴线与主轴轴线平行；其特征在于，缸体配流面上连通两组柱塞孔的油槽口分布在两个不同分度圆上，构成一组内环油槽口和一组外环油槽口且内、外环油槽口交替设置；配流盘配流为并联型三窗口配流：配流盘的配流窗口为三组，以配流盘上下死点轴为基准，一侧为配流窗口C，另一侧为两个结构形式为内、外双环并联布置的配流窗口B、A；配流窗口B、A分别与缸体内、外环油槽口相贯通，配流窗口C与缸体内、外环油槽口都贯通；泵后盖具有三个油口，油口间相互独立分布；三个油口分别通过配流油道与开在泵后盖配流面上的三组配流油口相连通；配流盘的三组配流窗口与泵后盖上的三组配流油口相对应匹配。

【技术特征摘要】
1.一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，包括壳体、泵前盖、泵后盖、主轴、斜盘摇架、回程盘、缸体、配流盘、柱塞、滑靴、轴承、排量控制机构；泵后盖上的配流面为平面，配流盘对应端面为平面，配流盘与泵后盖配流面之间为平面静连接，配流盘与缸体之间为平面旋转配流；缸体具有偶数个柱塞孔且分为数量相同的两组，柱塞与缸体柱塞孔相适配；缸体上的柱塞孔轴线与主轴轴线平行；其特征在于，缸体配流面上连通两组柱塞孔的油槽口分布在两个不同分度圆上，构成一组内环油槽口和一组外环油槽口且内、外环油槽口交替设置；配流盘配流为并联型三窗口配流：配流盘的配流窗口为三组，以配流盘上下死点轴为基准，一侧为配流窗口C，另一侧为两个结构形式为内、外双环并联布置的配流窗口B、A；配流窗口B、A分别与缸体内、外环油槽口相贯通，配流窗口C与缸体内、外环油槽口都贯通；泵后盖具有三个油口，油口间相互独立分布；三个油口分别通过配流油道与开在泵后盖配流面上的三组配流油口相连通；配流盘的三组配流窗口与泵后盖上的三组配流油口相对应匹配。2.根据权利要求1所述的一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，其特征在于：非对称泵的三个油口都可以当高压油口，进油口和出油口能通过电机旋向或泵内控制排量的摆角机构相互转换；泵既可以单向旋转，又可以双向旋转；单向旋转时适用于开式回路，双向旋转时适用于闭式回路；电机单向旋转时，配流窗口端部为单减震槽结构；电机双向旋转时，配流窗口端部为双减震槽结构。3.根据权利要求2所述的一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，其特征在于：配流盘每个配流窗口的端部都设有专门设计的困油减震结构；当泵单向旋转时，配流窗口位置要面向泵旋向偏转一个角度，具体为分布在配流盘上下死点轴两侧的配流窗口以对称轴B1B2对称分布，对称轴B1B2相对于配流盘上下死点轴A1A2面对缸体旋向偏转1个角度ф，形成错开配流的工作状态；保证缸体柱塞腔充分升压；配流窗口端部为阻尼阶梯U型减震槽与渐变三角减震槽相结合的单减震槽结构。4.根据权利要求2所述的一种可降非对称并联配流结构困油噪声轴向柱塞变量泵，其特征在于：当泵双向旋转时，配流窗口A、B区域角α与配流窗口C区域角α一致，属于可双向旋转无偏转角对称式结构；配流窗口端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓刚，权龙，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14