一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵的制作方法
【專利摘要】一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，采用一體式泵體結構，將傳統軸向柱塞泵中的缸體與殼體合二為一；通過傳動軸上的旋轉窗口配流盤配流，一體式泵體固定，安裝在其內部的柱塞組不隨傳動軸轉動，該泵中的柱塞組在驅動凸輪的作用下往復運動，該泵的總進油口和總出油口設置在端部，可與其他液壓元件直通連接，連接簡便，還可將本泵中的第一泵端蓋與其他液壓元件的一部分做成一體，從而實現泵與液壓元件的一體式設計，本發明構緊湊，傳動簡單，轉動慣量小，轉速高，排量大，可與其他液壓元件直接連接的優點。
【專利說明】—種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵
【技術領域】
[0001]本發明屬于軸向柱塞泵【技術領域】，具體涉及一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞栗。
【背景技術】
[0002]軸向柱塞泵是工程液壓系統中最常用的壓力油源，它具有結構簡單、體積小、噪音低、效率高、有自吸能力等優點，被廣泛用于鍛壓、冶金、船舶等領域的液壓系統中。
[0003]傳統的軸向柱塞泵的工作原理是:傳動軸直接或間接帶動缸體轉動，通過柱塞與斜盤或者傳動軸與缸體之間的角度，將傳動軸的轉動轉化為柱塞的往復運動，從而周期性的改變柱塞腔的容積，實現吸油和壓油的動作。由于缸體隨傳動軸一起轉動，因此泵的總轉動慣量較大，泵的啟停和調速響應速度較慢，不利于通過控制轉速直接調節泵的輸出流量；由于油液隨缸體高速轉動，油液內部容易產生氣蝕和溫升，從而不利于提高泵的容積效率和能量利用率；且泵體內相對運動的零件較多，造成泵內的結構比較復雜，加工成本高而可靠性低；由于柱塞的運動是靠柱塞與斜盤或者傳動軸與缸體之間的夾角實現的，因此，傳動軸轉動一周，柱塞只能完成一次吸油和壓油動作，因此泵的排量有限；另外常見的軸向柱塞泵其進油口出油口 一般位于泵體的側面，通常需要管路才能與外部油路連接，不便于實現泵與其他元件的一體化。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，具有結構緊湊，傳動簡單，轉動慣量小，轉速高，排量大，可與其他液壓元件直接連接的優點。
[0005]為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0006]一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，包括一體式泵體6，第一泵端蓋16和第二泵端蓋7分別固定安裝在一體式泵體6的兩側，傳動軸9安裝在一體式泵體6的內部，并通過第一滾動軸承18和第二滾動軸承10分別支承在第一泵端蓋16和第二泵端蓋7上，且傳動軸9的軸伸端在第二泵端蓋7 —側，驅動凸輪11安裝在傳動軸9上，驅動凸輪11上的臺肩壓在傳動軸9的臺肩上，第一泵端蓋16上的臺肩壓緊第一滾動軸承18的外圈，第一滾動軸承18的內圈壓在傳動軸9的臺肩上，軸端壓蓋8安裝在第二泵端蓋7上，壓緊第二滾動軸承10的外圈，第二滾動軸承10的內圈壓在驅動凸輪11上；
[0007]—體式泵體6上設有兩個以上的柱塞孔1，每個柱塞孔I內都安裝有一個彈簧2和一個柱塞組12，彈簧2將柱塞組12壓緊在驅動凸輪11上；每個柱塞孔I的底部還開有一個柱塞孔進油孔23和一個柱塞孔出油孔21，各個柱塞孔進油孔23的分布半徑與各個柱塞孔出油孔21的分布半徑不同；
[0008]每個柱塞組12包括一個柱塞3，滾珠壓蓋4固定安裝在柱塞3的頭部，將滾珠5壓在柱塞3頭部的球形槽內，滾珠5能夠自由滾動，柱塞3的中心開有軸向的細孔；[0009]驅動凸輪11面向柱塞組12的一側是一個凸輪曲面24，凸輪曲面24形狀為:以驅動凸輪11中軸為軸心的任意圓柱面與該凸輪曲面24的交線的展開線為正弦曲線，該正弦曲線有兩個以上的周期；凸輪曲面24上還開有一圈溝槽25，溝槽25的半徑與柱塞組12的分布半徑相同，溝槽25截面為弧形，弧形半徑與滾珠5半徑相同，在彈簧2的作用下，滾珠5壓在溝槽25內，當傳動軸9轉動時，滾珠5沿溝槽25運動；
[0010]傳動軸9位于泵體內的一端設有旋轉窗口配流盤17，旋轉窗口配流盤17上分別開有數目與凸輪曲面24周期數相同的進油窗口 13和出油窗口 19，進油窗口 13的分布半徑與柱塞孔進油孔23的分布半徑相同，出油窗口 19與柱塞孔出油孔21的分布半徑相同，進油窗口 13和出油窗口 19相間分布，保證在旋轉窗口配流盤17隨傳動軸9轉動時，進油窗口 13和出油窗口 19分別通過柱塞孔進油孔23和柱塞孔出油孔21交替地與柱塞孔I連通，且進油窗口 13和出油窗口 19的分布與凸輪曲面24有關，具體是:在凸輪曲面24驅動柱塞組12向柱塞孔I內壓入時，出油窗口 19轉至柱塞孔I所在方位，并通過柱塞孔出油孔21與柱塞孔I連通，在柱塞組12隨凸輪曲面24運動出柱塞孔I時，進油窗口 13轉至柱塞孔I所在方位，并通過柱塞孔進油孔23與柱塞孔I連通； [0011 ] 第一泵端蓋16上開有吸油匯油環槽22和壓油匯油環槽15，吸油匯油環槽22的半徑與柱塞孔進油孔23以及進油窗口 13的分布半徑相同，壓油匯油環槽15的半徑與柱塞孔出油孔21以及出油窗口 19的分布半徑相同，第一泵端蓋16上還開有總進油口 14和總出油口 20，總進油口 14與吸油匯油環槽22連通，總出油口 20與壓油匯油環槽15連通。
[0012]相鄰的進油窗口 13與出油窗口 19之間的間隔不小于柱塞孔進油孔23和柱塞孔出油孔21的寬度。
[0013]本發明具有以下優點:
[0014]I)結構緊湊，傳動簡單。該泵采用一體式泵體6結構，將傳統軸向柱塞泵中的缸體與殼體合二為一；通過傳動軸9上的旋轉窗口配流盤17配流，制造簡單，提高了可靠性。
[0015]2)轉動慣量小，動作靈敏。該泵的一體式泵體6固定，安裝在其內部的柱塞組12不隨傳動軸9轉動，從而減小了泵的轉動慣量，利于用在需要對泵頻繁調速的場合。
[0016]3)驅動凸輪11能夠實現多作用，泵的排量大。該泵中的柱塞組12在驅動凸輪11的作用下往復運動，由于驅動凸輪11上的曲面24設計成具有兩個以上的周期，因此傳動軸9轉動一周，柱塞組12可以往復運動兩次以上，其往復次數與曲面24的周期數相同。
[0017]4)可與其他液壓元件直接連接，擴展性好。該泵的總進油口 14和總出油口 20設置在端部，可與其他液壓元件直通連接，連接簡便，還可將本泵中的第一泵端蓋16與其他液壓元件的一部分做成一體，從而實現泵與液壓元件的一體式設計，簡化了系統，提高了傳動效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的軸向剖視圖。
[0019]圖2為本發明圖1的A-A截面的剖視圖。.[0020]圖3為本發明圖1的B-B截面的剖視圖。
[0021]圖4為本發明圖1的C-C截面的剖視圖。
[0022]圖5為本發明圖1的D-D截面的剖視圖。[0023]圖6為本發明中凸輪曲面24的示意圖，其中圖(a)為驅動凸輪11的三維示意圖，圖(b)為凸輪曲面24與同軸圓柱面交線的函數曲線圖，也是柱塞的運動規律函數曲線圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明做詳細描述。
[0025]參照圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，包括一體式泵體6，第一泵端蓋16和第二泵端蓋7分別固定安裝在一體式泵體6的兩偵牝傳動軸9安裝在一體式泵體6的內部，并通過第一滾動軸承18和第二滾動軸承10分別支承在第一泵端蓋16和第二泵端蓋7上，且傳動軸9的軸伸端在第二泵端蓋7 —側，驅動凸輪11安裝在傳動軸9上，通過鍵連接實現與傳動軸9的周向固定，驅動凸輪11上的臺肩壓在傳動軸9的臺肩上，第一泵端蓋16上的臺肩壓緊第一滾動軸承18的外圈，第一滾動軸承18的內圈壓在傳動軸9的臺肩上，軸端壓蓋8安裝在第二泵端蓋7上，壓緊第二滾動軸承10的外圈，第二滾動軸承10的內圈壓在驅動凸輪11上，上述結構共同實現傳動軸9和驅動凸輪11的軸向固定；
[0026]參照圖1、圖4和圖5，一體式泵體6上設有兩個以上的柱塞孔1，每個柱塞孔I內都安裝有一個彈簧2和一個柱塞組12，彈簧2將柱塞組12壓緊在驅動凸輪11上；每個柱塞孔I的底部還開有一個柱塞孔進油孔23和一個柱塞孔出油孔21，各個柱塞孔進油孔23的分布半徑與各個柱塞孔出油孔21的分布半徑不同；
[0027]參照圖1，每個柱塞組12包括一個柱塞3，滾珠壓蓋4固定安裝在柱塞3的頭部，將滾珠5壓在柱塞3頭部的球形槽內，滾珠5能夠自由滾動，柱塞3的中心開有軸向的細孔；
[0028]參照圖6，驅動凸輪11面向柱塞組12的一側是一個凸輪曲面24，凸輪曲面24形狀為:以驅動凸輪11中軸為軸心的任意圓柱面與該凸輪曲面24的交線的展開線為正弦曲線，該正弦曲線有兩個以上的周期；凸輪曲面24上還開有一圈溝槽25，溝槽25的半徑與柱塞組12的分布半徑相同，溝槽25截面為弧形，弧形半徑與滾珠5半徑相同，在彈簧2的作用下，滾珠5壓在溝槽25內，當傳動軸9轉動時，滾珠5沿溝槽25運動；
[0029]參照圖1、圖3和圖4，傳動軸9位于泵體內的一端設有旋轉窗口配流盤17，旋轉窗口配流盤17上分別開有數目與凸輪曲面24周期數相同的進油窗口 13和出油窗口 19，進油窗口 13的分布半徑與柱塞孔進油孔23的分布半徑相同，出油窗口 19與柱塞孔出油孔21的分布半徑相同，進油窗口 13和出油窗口 19相間分布，相鄰的進油窗口 13與出油窗口19之間的間隔不小于柱塞孔進油孔23和柱塞孔出油孔21的寬度，從而使它們在工作時能夠實現完全隔離，保證在旋轉窗口配流盤17隨傳動軸9轉動時，進油窗口 13和出油窗口 19分別通過柱塞孔進油孔23和柱塞孔出油孔21交替地與柱塞孔I連通，且進油窗口 13和出油窗口 19的分布與凸輪曲面24有關，具體是:在凸輪曲面24驅動柱塞組12向柱塞孔I內壓入時，出油窗口 19轉至柱塞孔I所在方位，并通過柱塞孔出油孔21與柱塞孔I連通，在柱塞組12隨凸輪曲面24運動出柱塞孔I時，進油窗口 13轉至柱塞孔I所在方位，并通過柱塞孔進油孔23與柱塞孔I連通；
[0030]參照圖1和圖2，第一泵端蓋16上開有吸油匯油環槽22和壓油匯油環槽15，吸油匯油環槽22的半徑與柱塞孔進油孔23以及進油窗口 13的分布半徑相同，壓油匯油環槽15的半徑與柱塞孔出油孔21以及出油窗口 19的分布半徑相同，第一泵端蓋16上還開有總進油口 14和總出油口 20，總進油口 14與吸油匯油環槽22連通，總出油口 20與壓油匯油環槽15連通。
[0031]本發明的工作原理:
[0032]參照圖1，當驅動凸輪11隨傳動軸9轉動時，柱塞組12在液壓力、彈簧力和驅動凸輪11上的凸輪曲面24的壓力的作用下，在柱塞孔I內做直線往復運動，當柱塞組12被壓入柱塞孔I時，出油窗口 19轉至柱塞孔I所在方位，柱塞孔I通過柱塞孔出油孔21與出油窗口 19、壓油匯油環槽15以及總出油口 20連通，油液在柱塞組12的壓力下按照上述連通的油路從總出油口 20排出；當柱塞組12隨凸輪曲面24運動出柱塞孔I時，進油窗口 13轉至柱塞孔I所在方位，柱塞孔I通過柱塞孔進油孔23與進油窗口 13、吸油匯油環槽22以及總進油口 14連通，油液按照上述連通油路從總進油口 14被吸入柱塞孔1，當傳動軸9連續轉動時，所有柱塞組12同時工作，即實現連續不斷的從總進油口 14吸入油液并從總出油口 20排出。
【權利要求】
1.一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，包括一體式泵體(6)，其特征在于:第一泵端蓋(16)和第二泵端蓋(7)分別固定安裝在一體式泵體(6)的兩側，傳動軸(9)安裝在一體式泵體(6)的內部，并通過第一滾動軸承(18)和第二滾動軸承(10)分別支承在第一泵端蓋(16)和第二泵端蓋(7)上，且傳動軸(9)的軸伸端在第二泵端蓋(7) —側，驅動凸輪(11)安裝在傳動軸(9)上，驅動凸輪(11)上的臺肩壓在傳動軸(9)的臺肩上，第一泵端蓋(16)上的臺肩壓緊第一滾動軸承(18)的外圈，第一滾動軸承(18)的內圈壓在傳動軸(9)的臺肩上，軸端壓蓋(8)安裝在第二泵端蓋(7)上，壓緊第二滾動軸承(10)的外圈，第二滾動軸承(10)的內圈壓在驅動凸輪(11)上； 一體式泵體(6)上設有兩個以上的柱塞孔(I)，每個柱塞孔(I)內都安裝有一個彈簧(2)和一個柱塞組(12)，彈簧(2)將柱塞組(12)壓緊在驅動凸輪(11)上；每個柱塞孔(I)的底部還開有一個柱塞孔進油孔(23)和一個柱塞孔出油孔(21)，各個柱塞孔進油孔(23)的分布半徑與各個柱塞孔出油孔(21)的分布半徑不同； 每個柱塞組(12)包括一個柱塞(3)，滾珠壓蓋(4)固定安裝在柱塞(3)的頭部，將滾珠(5)壓在柱塞(3)頭部的球形槽內，滾珠(5)能夠自由滾動，柱塞(3)的中心開有軸向的細孔； 驅動凸輪(11)面 向柱塞組(12)的一側是一個凸輪曲面(24)，凸輪曲面(24)形狀為:以驅動凸輪(11)中軸為軸心的任意圓柱面與該凸輪曲面(24)的交線的展開線為正弦曲線，該正弦曲線有兩個以上的周期；凸輪曲面(24)上還開有一圈溝槽(25)，溝槽(25)的半徑與柱塞組(12)的分布半徑相同，溝槽(25)截面為弧形，弧形半徑與滾珠(5)半徑相同，在彈簧(2)的作用下，滾珠(5)壓在溝槽(25)內，當傳動軸(9)轉動時，滾珠(5)沿溝槽(25)運動； 傳動軸(9)位于泵體內的一端設有旋轉窗口配流盤(17)，旋轉窗口配流盤(17)上分別開有數目與凸輪曲面(24)周期數相同的進油窗口(13)和出油窗口(19)，進油窗口(13)的分布半徑與柱塞孔進油孔(23)的分布半徑相同，出油窗口(19)與柱塞孔出油孔(21)的分布半徑相同，進油窗口(13)和出油窗口(19)相間分布，保證在旋轉窗口配流盤(17)隨傳動軸(9)轉動時，進油窗口(13)和出油窗口(19)分別通過柱塞孔進油孔(23)和柱塞孔出油孔(21)交替地與柱塞孔(I)連通，且進油窗口(13)和出油窗口(19)的分布與凸輪曲面(24)有關，具體是:在凸輪曲面(24)驅動柱塞組(12)向柱塞孔(I)內壓入時，出油窗口(19)轉至柱塞孔(I)所在方位，并通過柱塞孔出油孔(21)與柱塞孔(I)連通，在柱塞組(12)隨凸輪曲面(24)運動出柱塞孔⑴時，進油窗口(13)轉至柱塞孔⑴所在方位，并通過柱塞孔進油孔(23)與柱塞孔(I)連通； 第一泵端蓋(16)上開有吸油匯油環槽(22)和壓油匯油環槽(15)，吸油匯油環槽(22)的半徑與柱塞孔進油孔(23)以及進油窗口(13)的分布半徑相同，壓油匯油環槽(15)的半徑與柱塞孔出油孔(21)以及出油窗口(19)的分布半徑相同，第一泵端蓋(16)上還開有總進油口(14)和總出油口(20)，總進油口(14)與吸油匯油環槽(22)連通，總出油口(20)與壓油匯油環槽(15)連通。
2.根據權利要求1所述的一種采用旋轉窗口配油的端面凸輪驅動式向柱塞泵，其特征在于:相鄰的進油窗口(13)與出油窗口(19)之間的間隔不小于柱塞孔進油孔(23)和柱塞孔出油孔(21)的寬度。
【文檔編號】F04B9/04GK103982387SQ201410193401
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】趙升噸, 郭桐, 劉辰, 韓曉蘭, 張晨陽, 李靖祥, 張琦 申請人:西安交通大學