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一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘柱塞

阅读:1028发布:2021-01-15

专利汇可以提供一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘柱塞专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的 斜盘 式 柱塞 泵 或 马 达,包括斜盘以及滑盘,所述滑盘为整体结构,所述滑盘的端面设置有多个柱塞球窝,所述滑盘端面设置有静压支承球面,所述斜盘具有与静压支承球面 曲率 半径相同的球支承面,在滑盘上设置有通油孔,所述通油孔将油液引入静压支承球面与球支承面之间,使所述滑盘与斜盘形成间隙配合的静压油膜支承。本发明一方面取消了多个分散的滑靴结构,可防止滑靴离心产生的偏磨以及回程盘断裂,另一方面,采用球面滑盘副结构及锥形柱塞结构,大幅度减少了作用下柱塞上的侧向分 力 ,防止缸体与 配流盘 之间出现过大的楔形间隙,因此,本发明结构提高了斜盘式柱塞泵或马达的工作可靠性和工作寿命。,下面是一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘柱塞专利的具体信息内容。

1.一种球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:所述滑盘副结构包括用于提供支承的
斜盘(40)以及支承在斜盘(40)上的滑盘(50),所述滑盘(50)为整体结构,所述滑盘(50)朝向缸体一侧的端面设置有多个柱塞球窝(58),所述滑盘(50)与斜盘(40)对置的端面设置有静压支承球面(50a),所述斜盘(40)与滑盘(50)对置的端面具有与静压支承球面(50a)曲率半径相同的球支承面,所述滑盘(50)的静压支承球面(50a)以能够滑动的方式支承在所述斜盘(40)的球支承面,在所述滑盘(50)上设置有连通柱塞球窝(58)与静压支承球面(50a)的通油孔(53),所述通油孔(53)将油液引入滑盘(50)的静压支承球面(50a)与斜盘(40)的球支承面之间,使所述滑盘(50)与斜盘(40)形成间隙配合的静压油膜支承。
2.根据权利要求1所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:所述滑盘(50)的静压支承球面(50a)上设有多个油室(52),所述油室(52)以滑盘轴心(50C)为中心间隔地分布在静压支承球面(50a)上,在每个油室(52)底部与对应柱塞球窝(58)之间设置有通油孔(53),所述通油孔(53)将油液引入所述油室(52),使所述静压支承球面(50a)与斜盘(40)端面形成间隙配合的静压油膜支承。
3.根据权利要求2所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:所述静压支承球面
(50a)为滑盘(50)上、沿径向向斜盘(40)一侧延伸的球面凸台面(51),在所述球面凸台面(51)上设置有多个油室(52),所述油室(52)以滑盘轴心(50C)为中心间隔地分布在所述球面凸台面(51)上,在每个油室(52)底部与对应柱塞球窝(58)之间设置有通油孔(53),所述通油孔(53)将油液引入所述油室(52),使所述球面凸台面(51)与斜盘(40)的端面形成间隙配合的静压油膜支承。
4.根据权利要求3所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:在所述球面凸台面
(51)上设置有用于密封油液的密封部,所述密封部包括设置在油室(52)径向内外侧的内密封部(55)和外密封部(54),以及设置在相邻油室(52)之间的间隔密封部(56)。
5.根据权利要求2所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:在所述滑盘(50)的球面凸台面(51)外周设置有多个辅助支承面(510),所述辅助支承面(510)之间设置有径向泄油槽(511),所述辅助支承面(510)与所述外密封部(54)之间设置有环形泄油槽(512),所述径向泄油槽(511)与环形泄油槽(512)之间相互连通。
6.根据权利要求2所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:所述通油孔(53)或柱塞中心孔(72)设置成阻尼孔或设置有阻尼器,所述阻尼孔或阻尼器能够使油室(52)的油压随外荷载变化而变化,以形成带油膜压反馈的静压支承,使得所述滑盘(50)与斜盘(40)之间间隙始终处于相对稳定的状态。
7.根据权利要求1所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:在所述滑盘(50)的滑盘轴心(50C)处与斜盘(40)对置的端面上成形有一开口的轴销孔(513),所述滑盘(50)与斜盘(40)的中心轴部设置轴销(43),所述轴销(43)以贯通所述斜盘(40)的方式插入所述滑盘(50)的轴销孔(513)中并与所述滑盘(50)滑动配合,所述滑盘(50)相对于轴销(43)绕自身轴心旋转。
8.根据权利要求1所述的球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:在所述滑盘(50)上设置有至少一个贯通滑盘(50)的卸油孔(57),所述卸油孔(57)将滑盘(50)的两侧连通,所述卸油孔(57)能将滞留在滑盘(50)和斜盘(40)之间的油液引至壳体的腔室内。
9.一种包含有权利要求1至8中任意一项所述的球面静压支承滑盘副结构的斜盘式柱
达,包括主轴(10)、壳体(30)、第一轴承(21)、第二轴承(22)、柱塞(70)、缸体(80)、配流盘(90)以及中心弹簧(100),所述主轴(10)的主轴轴心(10C)与所述缸体(80)的缸体中心轴心(80C)重合,所述主轴(10)一端支承在第一轴承(21)上,另一端贯通配流盘(90)并与所述缸体(80)通过键连接,所述缸体(80)通过缸套(84)支承在第二轴承(22)上,所述柱塞(70)的柱塞球头(71)固定在所述滑盘(50)的柱塞球窝(58)上并与柱塞球窝(58)滑动配合,所述中心弹簧(100)通过套筒(106)和球(104)将所述滑盘(50)压紧,所述滑盘(50)的静压支承球面(50a)支承在斜盘(40)上,并与所述斜盘(40)的球支承面保持紧密配合,所述主轴(10)和缸体(80)在旋转工作时,在所述斜盘(40)的支承力和中心弹簧(100)的回程力作用下,所述柱塞(70)在缸体(80)的柱塞腔内做往复运动,实现泵或马达的吸排油工作。
10.根据权利要求9所述的斜盘式柱塞泵或马达,其特征在于:所述柱塞(70)包含带锥形结构的连杆柱塞、两端均设置有球头的连杆柱塞、带万向铰的球面柱塞的一种,所述柱塞(70)一端可相对缸体(80)往复滑动的方式拆入所述缸体的柱塞孔(81)内,另一端以相对滑盘(50)端面远离受限且能够倾动的状态固定在所述滑盘(50)的柱塞球窝(58)上。
11.根据权利要求9或10所述的斜盘式柱塞泵或马达,其特征在于:所述轴销(43)的一端以可相对滑(33a)滑动的方式与滑阀(33a)连接,变量机构的液压力驱使所述滑阀(33a)往复运动,并经由轴销(43)带动所述斜盘(40)和滑盘(50)相对于轴销轴心(40C)与缸体中心轴心(80C)的交点倾动,实现斜盘式柱塞泵或马达的变量。

说明书全文

一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘柱塞

技术领域

[0001] 本发明属于液压传动和控制技术领域,特别涉及一种球面静压支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达。

背景技术

[0002] 轴向柱塞泵和马达是现代液压传动中使用最广的液压元件之一,其中无铰式斜轴泵和滑履斜盘式轴向柱塞泵是目前应用最广泛、也是最主要的两类轴向柱塞泵。斜盘式柱
塞泵相比斜轴式泵,结构比较简单、紧凑,体积较小、重量较轻,通过斜盘摆动实现无级变
量,变量比较方便,变量形式比较多,变量的惯性小,变量响应速度比较快,因此,斜盘式柱
塞泵成为现在最主要的一种类型泵。
[0003] 现有斜盘式柱塞泵或马达其工作压和工作速度均比较高,其原因是突破了一些核心关键技术,其中采用滑靴副结构就是其中一个关键技术,滑靴副使得柱塞与斜盘由点
或线接触变为面接触,并且利用液体静压支承使得柱塞与斜盘之间变为有润滑的面接触,
这样可以大大降低柱塞与斜盘的摩擦,使得斜盘式柱塞泵或马达的工作压力大幅提高。由
此可见,滑靴副是轴向柱塞泵的重要关键部件,在液压轴向柱塞泵高压高速化发展进程中,
滑靴的出现对降低柱塞和斜盘间的接触比压、减小摩擦磨损、提高效率和工作可靠性意义
重大。因此,任何对滑靴副的改善均可能对提高轴向柱塞泵的性能产生深远影响,尤其是在
液压传动高压高速的发展趋势下更是如此。
[0004] 如图1所示,是现有技术中常见的滑靴副结构及回程机构。其中,滑靴副由滑靴120和斜盘40组成,滑靴120以斜盘40为支撑推动柱塞作轴向运动对液体做功,滑靴120承受着
液压力、弹簧力、惯性力摩擦力,同时又在斜盘上做高速滑动;回程机构包含回程盘130、
中心弹簧100、套筒106、球104等部件,中心弹簧100一方面可以让缸体80和配流盘90之间
保持预封,另一方面,中心弹簧100通过套筒106、钢球104将预压力压紧回程盘130,回程盘
130的主要作用是压紧滑靴120,使其滑靴表面与斜盘工作面均匀贴合,从而拉动柱塞在缸
体柱塞腔内做往复运动,由于中心弹簧100承受静荷载,其压缩量不随泵主轴的转动而变,
故中心弹簧不会产生疲劳破坏。
[0005] 这种结构具有以下特点:1、滑靴副与回程机构两者是相对独立的构件,与各柱塞相连接的滑靴也是独立的构
件。滑靴副与回程机构之间是接触连接,这种结构一方面既要保证回程盘与滑靴台面均匀
贴合,要求回程盘不能太厚,需要有一定的变形能力,另一方面为防止滑靴与回程盘之间发
生干涉,对回程盘的钻孔要求高,即要使滑靴颈部与回程盘钻孔之间保持一定的间隙,否则
容易使得滑靴颈部及肩部磨损甚至造成剪切破坏,回程盘钻孔部位发生开裂等现象。
[0006] 2、滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所产生的摩擦力矩综合作用下,会使滑靴相对斜盘表面产生倾覆,从而形成楔形油膜,并导致滑靴
偏磨,从而破坏了滑靴的正常工作。实践表明,在泵实际工作过程中,滑靴偏磨磨损就是因
为滑靴发生严重倾覆造成的,这种偏磨对泵或马达的影响很大。
[0007] 3、随着压力、转速的提高,当油液润滑性以及摩擦副材料的耐磨性不够好时,由于剩余压紧力的存在,滑靴与斜盘摩擦副间将出现较为严重的磨损,甚至出现“烧靴”现象。
[0008] 4、各个滑靴及回程盘均为独立构件,同时也是高精度加工构件,因此,加工量较大,加工要求较高。
[0009] 5、由于滑靴与回程盘两者是相对独立且具有一定间隙的构件,因此,两者之间存在摩擦、推挤、冲击等现象,容易发出较大机械噪音。
[0010] 6、斜盘提供的支承力会产生一个侧向的分力,该分力经由柱塞作用在缸体上,使得缸体产生相对于配流盘端面的倾斜,当倾斜较大时,缸体与滑盘密封破坏,产生过大的泄
漏,从而使缸体与配流盘的油膜支承失效。

发明内容

[0011] 本发明的目的在于:针对上述存在的问题,提供一种能够防止滑靴离心产生的偏磨、回程盘断裂及缸体倾斜失效,从而提高工作可靠性,延长工作寿命的球面静压支承滑盘
副结构及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达。
[0012] 本发明技术的技术方案实现方式:一种球面静压支承滑盘副结构,其特征在于:所述滑盘副结构包括用于提供支承的斜盘以及支承在斜盘上的滑盘,所述滑盘为整体结构,
所述滑盘朝向缸体一侧的端面设置有多个柱塞球窝,所述滑盘与斜盘对置的端面设置有静
压支承球面,所述斜盘与滑盘对置的端面具有与静压支承球面曲率半径相同的球支承面,
所述滑盘的静压支承球面以能够滑动的方式支承在所述斜盘的球支承面,在所述滑盘上设
置有连通柱塞球窝与静压支承球面的通油孔,所述通油孔将油液引入滑盘的静压支承球面
与斜盘的球支承面之间,使所述滑盘与斜盘形成间隙配合的静压油膜支承。
[0013] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其所述滑盘的静压支承球面上设有多个油室,所述油室以滑盘轴心为中心间隔地分布在静压支承球面上,在每个油室底部与对应
柱塞球窝之间设置有通油孔,所述通油孔将油液引入所述油室,使所述静压支承球面与斜
盘端面形成间隙配合的静压油膜支承。
[0014] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其所述静压支承球面为滑盘上、沿径向向斜盘一侧延伸的球面凸台面,在所述球面凸台面上设置有多个油室,所述油室以滑盘轴
心为中心间隔地分布在球面凸台面上,在每个油室底部与对应柱塞球窝之间设置有通油
孔,所述通油孔将油液引入所述油室,使所述球面凸台面与斜盘的端面形成间隙配合的静
压油膜支承。
[0015] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其在所述球面凸台面上设置有用于密封油液的密封部,所述密封部包括设置在油室径向内外侧的内密封部和外密封部,以及设置
在相邻油室之间的间隔密封部。
[0016] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其在所述滑盘的球面凸台面外周设置有多个辅助支承面,所述辅助支承面之间设置有径向泄油槽,所述辅助支承面与所述外密封
部之间设置有环形泄油槽,所述径向泄油槽与环形泄油槽之间相互连通。
[0017] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其所述通油孔或柱塞中心孔设置成阻尼孔或设置有阻尼器,所述阻尼孔或阻尼器能够使油室的油压随外荷载变化而变化,以形成
带油膜压力反馈的静压支承,使得所述滑盘与斜盘之间间隙始终处于相对稳定的状态。
[0018] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其在所述滑盘的滑盘轴心处与斜盘对置的端面上成形有一开口的轴销孔,所述滑盘与斜盘的中心轴部设置轴销,所述轴销以贯通
所述斜盘的方式插入所述滑盘的轴销孔中并与所述滑盘滑动配合,所述滑盘相对于轴销绕
自身轴心旋转。
[0019] 本发明所述的球面静压支承滑盘副结构,其在所述滑盘上设置有至少一个贯通滑盘的卸油孔,所述卸油孔将滑盘的两侧连通,所述卸油孔能将滞留在滑盘和斜盘之间的油
液引至壳体的腔室内。
[0020] 一种包含有上述球面静压支承滑盘副结构的斜盘式柱塞泵或马达,包括主轴、壳体、第一轴承、第二轴承、柱塞、缸体、配流盘以及中心弹簧,所述主轴的主轴轴心与所述缸
体的缸体中心轴心重合,所述主轴一端支承在第一轴承上,另一端贯通配流盘并与所述缸
体通过键连接,所述缸体通过缸套支承在第二轴承上,所述柱塞的柱塞球头固定在所述滑
盘的柱塞球窝上并与柱塞球窝滑动配合,所述中心弹簧通过套筒和钢球将所述滑盘压紧,
所述滑盘的静压支承球面支承在斜盘上,并与所述斜盘的球支承面保持紧密配合,所述主
轴和缸体在旋转工作时,在所述斜盘的支承力和中心弹簧的回程力作用下,所述柱塞在缸
体的柱塞腔内做往复运动,实现泵或马达的吸排油工作。
[0021] 本发明所述的斜盘式柱塞泵或马达,其所述柱塞包含带锥形结构的连杆柱塞、两端均设置有球头的连杆柱塞、带万向铰的球面柱塞的一种,所述柱塞一端可相对缸体往复
滑动的方式拆入所述缸体的柱塞孔内,另一端以相对滑盘端面远离受限且能够倾动的状态
固定在所述滑盘的柱塞球窝上。
[0022] 本发明所述的斜盘式柱塞泵或马达,其所述轴销的一端以可相对滑滑动的方式与滑阀连接,变量机构的液压力驱使所述滑阀往复运动,并经由轴销带动所述斜盘和滑盘
相对于轴销轴心与缸体中心轴心的交点倾动,实现斜盘式柱塞泵或马达的变量。
[0023] 基于上述技术方案,本发明的有益效果是:1、本发明的静压支承滑盘结构将多个独立的滑靴和与滑靴接触连接的回程盘集成在
一起,使得柱塞与滑盘、滑盘与压盘连接更加可靠,避免了原有结构中滑靴颈部及肩部磨
损、剪切破坏和回程盘钻孔部位发生开裂等现象,从而提高了斜盘式柱塞泵或马达的工作
可靠性。
[0024] 2、本发明采用的整体式球面静压支承滑盘结构,滑盘各部分的离心力及摩擦力相互抵消,避免了单个滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转
所产生的摩擦力矩综合作用下会使滑靴相对斜盘表面产生倾覆,整体式滑盘结构磨耗均
匀,消除或降低了原有滑靴副偏磨现象。
[0025] 3、本发明采用的整体式球面静压支承滑盘结构,由于具有较大的接触面积,因此,滑盘与斜盘摩擦副间磨损较小且更加均匀,避免过早出现“烧盘”现象,有利于进一步提高
泵或马达的工作压力、工作转速。
[0026] 4、一方面,由于采用了连杆柱塞结构,作用在滑盘的侧向力通过使得柱塞作用在缸体上的侧向力降低,由于缸体受到的侧向力减少进一步使得作用在主轴上的侧向弯矩减
少,因此有利于缸体端面与配流盘保持紧密配合,防止油液从缸体端面与配流盘端面出现
过大漏损、偏磨严重等病害,提高泵或马达的使用寿命和工作压力。
[0027] 另一方面,由于采用了球面静压滑盘副结构,经由斜盘作用在柱塞的侧向力一部分被抵消,另一部分通过设置滑盘轴心处的轴销传递至斜盘中,因此,经由柱塞作用在缸体
上的侧向分力几乎被抵消,使得缸体相对与配流盘端面之间的倾斜很小或不产生,从而保
证了缸体与配流盘的油膜支承的有效性。
[0028] 5、本发明采用的整体式球面静压支承滑盘结构,有利于降低因滑靴和回程盘存在间隙而因摩擦、推挤、冲击等原因造成的机械噪音。
附图说明
[0029] 图1为现有技术中滑靴式斜盘柱塞泵或马达的一种结构示意图。
[0030] 图2为本发明中带球面静压支承滑盘副结构的斜盘式柱塞泵或马达的一种实施例结构示意图。
[0031] 图3为本发明中球面静压支承滑盘副结构的一种结构示意图。
[0032] 图4为本发明中滑盘的一种实施例示意图。
[0033] 图5为本发明中滑盘的另一种实施例示意图。
[0034] 图6为本发明中带辅助支承面的滑盘的一种实施例示意图。
[0035] 图7为图4和图5中A-A剖面图。
[0036] 图8为本发明中滑盘y-z方向受力分析图。
[0037] 图9为本发明中滑盘x-y方向的合力图。
[0038] 图10为本发明中滑盘x-y方向的合力分解图。
[0039] 图中标记:10为主轴,10C为主轴轴心,11为第一轴承支承部,21为第一轴承,22为第二轴承, 31为泵体,32为壳体主体,33为端盖或变量机构,33a为滑阀,34为第一空腔,35
为第二空腔,36为螺栓,40为斜盘,40C为销轴轴心,43为轴销,43a为轴销前部,43b为轴销后
部,50为滑盘,50a为静压支承球面,50C为滑盘轴心,51为球面凸台面,52为油室,53为通油
孔,54为外密封部,55为内密封部,56为间隔密封部,57为卸油孔,58为柱塞球窝,59为中心
球窝,510为辅助支承面,511为径向泄油槽,512为环形泄油槽,513为轴销孔,60为压板,70
为柱塞,71为柱塞球头,72为柱塞中心孔,73为锥形杆部,74为柱塞部,80为缸体,81为柱塞
孔,82为主轴装配孔,83为缸体端面,84为缸套,80C为缸体中心轴心,90为配流盘,100为中
心弹簧,104为钢球,105为套筒,106为外套,120为滑靴,130为回程盘,AH为高压区,AL为低
压区。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图,对本发明作详细的说明。
[0041] 尽管本发明容许有不同形式的实施例,但本说明书和附图仅仅公开了如本发明的示例的一些特定形式。然而本发明并不试图限于所述的实施例。本发明的范围在所附的权
利要求中给出。
[0042] 为了方便描述,本发明的实施例以典型的取向示出,所述取向使得当斜盘式柱塞泵或马达的主轴的中心轴线平静置,以主轴的联轴端一侧为左,端盖为右,描述中使用的
“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“水平”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置
或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作,应理解的是本发明可以不同于
所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。
[0043] 为了便于说明,重点对斜盘式柱塞泵进行说明,斜盘式柱塞马达的结构可以参照斜盘式柱塞泵的结构并做必要的改变,但应指出的是,一切利用本发明原理的斜盘式柱塞
泵或马达均可被认为包含在内。
[0044] 如图2所示,为本发明中带球面静压支承滑盘副结构的一种优选实施例,所述斜盘式柱塞泵以轴承支承缸体结构形式呈现,但需要说明的是,也包含轴支承缸体结构形式的
斜盘式柱塞泵。
[0045] 所述斜盘式柱塞泵包含主轴10、壳体30、第一轴承21、第二轴承22,斜盘40、滑盘50、柱塞70、缸体80、配流盘90以及中心弹簧100。所述主轴10的主轴轴心10C与所述缸体80
的缸体中心轴心80C重合,所述主轴10一端支承在第一轴承21上,另一端贯通配流盘90并与
所述缸体80键连接,所述缸体80通过缸体套84支承在第二轴承21上,所述滑盘50朝向缸体
一侧的端面的环周向与柱塞70相对位置设置有多个柱塞球窝58,所述柱塞70的球头通过压
板60固定在所述滑盘50的柱塞球窝58上,并与所述柱塞球窝58滑动配合,所述中心弹簧100
通过套筒105和钢球104将所述滑盘50压紧,所述滑盘50的静压支承面支承在所述斜盘50
上,并与所述斜盘40工作面保持紧密配合,所述主轴10和缸体80在旋转工作时,在所述斜盘
40的支承力和中心弹簧100的回程力作用下,所述柱塞70在缸体柱塞孔81内做往复运动,实
现泵或马达的吸排油工作。
[0046] 其中,所述壳体30包含泵体31、壳体主体32和端盖33(或变量机构),所述壳体主体32为中空状的一端与泵体通过螺栓36连接,另一端与端盖33(或变量机构)连接,所述泵体
31具有用于容纳第一轴承21的第一空腔34,在所述泵体上设置进油口31a和出油口31b,所
述壳体主体32具有用于容纳缸体80和第二轴承22的第二空腔35。
[0047] 所述主轴10呈圆柱状贯通泵体31的第一空腔33和壳体主体32的第二空腔,在其上设置有第一轴承支承部11,所述第一轴承支承部11与泵体31之间夹设有第一轴承21,所述
主轴10一端伸出壳体用于外界原动机(或负载)并经由第一轴承21支承在泵体31上,其另一
端与缸体80通过键连接,所述主轴10经由第一轴承21绕自身的轴心旋转自如。
[0048] 所述缸体80的外周部设置缸套84,在所述缸套84与壳体主体32之间夹设有第二轴承22,所述缸体80在第二轴承22的支承作用下绕自身轴心旋转自如。所述缸体80是沿径向
截面为圆形的柱状构形,并容纳在壳体主体32的第二空腔35内,其具有以缸体中心轴心80C
环向均匀分布的多个柱塞孔81和在中心处用于容纳主轴的主轴装配孔82。所述柱塞孔81及
主轴装配孔82沿着径向的截面为圆形形状,并在缸体朝向滑盘50一侧的端面形成开口。所
述柱塞70一端以能够往复运动的方式拆入缸体80的柱塞孔81中,所述主轴90以其轴体外周
设置键连接方式与缸体80连接,并穿过缸体的主轴装配孔82,所述缸体80以其与主轴同步
运动的方式支承在第二轴承22上。
[0049] 其中,在缸体主轴装配孔82设置有向斜盘40一侧开口的外套106,在外套106的中心空腔中设置有中心弹簧100,所述中心弹簧100一端支撑在外套106底面上,其另一端借助
套筒105和钢球104支撑在滑盘50的中心球窝59上。在工作中,所述中心弹簧100处于压缩状
态,通过中心弹簧100的作用,使得缸体80一端经由中心弹簧100预压力作用以能够滑动的
方式与配流盘90端面紧密抵接,形成具有间隙配合的静压油膜支承,另一端通过中心弹簧
100预压力作用并经由套筒105和钢球104作用在滑盘50上,使滑盘50始终与斜盘40贴紧,并
对柱塞70起到回程作用。所述配流盘90设置在泵体31和缸体80之间,所述配流盘90上设置
有高压口和低压口(未示出)并分别与泵体31的进油口31a和出油口31b相通,所述配流盘90
的高压口和低压口被经过主轴轴心10C的平面分割成两侧
所述柱塞70包括一端支承在滑盘50的柱塞球窝58上且经由压板60固定在滑盘端面的
柱塞球头71、用于连通柱塞孔81和柱塞球窝58并将油液通至静压支承面的柱塞中心孔72、
外周面呈圆锥形的锥形杆部73以及与缸体柱塞孔81壁间隙配合的且可在其往复运动的柱
塞部74。所述柱塞球头71呈球状且能够滑动自如的支承在滑盘的柱塞球窝上,所述锥形杆
部73是大致从柱塞球端向柱塞部74逐渐增加的锥形状,当柱塞70运动到某一位置时,锥形
杆部74与缸体柱塞孔81内环周面接触,起到传力作用。但需要说明的是,柱塞70不限于锥形
柱塞类型,还可以包含外周面呈柱状的柱塞以及两端均为球头的连杆柱塞或者带万向铰的
球面柱塞。
[0050] 所述滑盘50朝向缸体一侧的端面的环周向与柱塞70相对位置设置有多个柱塞球窝58,所述柱塞球窝58在滑盘50端面形成开口大致成半球状的凹部,柱塞球窝58以在滑盘
50上以滑盘轴心50C的共同的圆周均匀间隔地分布的状态对柱塞球头71进行支承,在柱塞
球头71安装在柱塞球窝58后,通过压板60将其固定在滑盘50的端面上,使得柱塞70相对滑
盘50的端面的远离移动受到限制。特殊地,用于将柱塞70固定在滑盘50的端面的方式也不
限于采用压板的方式,例如,也可以在滑盘50上设置有形状合的压紧装置(未示出),该压
紧装置可通过大于180度的包覆将柱塞球头71进行固定。
[0051] 其中,所述滑盘50与斜盘40对置的端面设置有静压支承球面50a,所述斜盘40与滑盘50对置的端面具有与所述滑盘50的静压支承球面50a曲率半径相同的球支承面,所述滑
盘50的静压支承球面以能够滑动的方式支承在所述斜盘40的球支承面,在所述滑盘50上设
置有连通所述柱塞球窝58与所述静压支承球面50a的通油孔53,所述通油孔53将油液引入
滑盘50的静压支承球面50a与斜盘40的球支承面之间,使所述滑盘50与斜盘40形成间隙配
合的静压油膜支承。
[0052] 进一步地,所述滑盘50的静压支承球面50a上设有多个油室52,所述油室52是以滑盘轴心50C为中心间隔地分布在所述静压支承球面50a上,特殊地所述油室52为均匀间隔分
布,在所述油室52底部与各个柱塞球窝58之间设置有通油孔53,所述通油孔53将油液引入
所述油室52,使所述静压支承球面50a与斜盘40端面形成间隙配合的静压油膜支承。
[0053] 进一步地,所述滑盘50与斜盘40对置的端面上设置有沿径向向斜盘40一侧延伸的突起的球面凸台面51,所述球面凸台面51是由内直径和外直径围成的区域构成,所述滑盘
50的球面凸台面51与斜盘40的球支承面以能够滑动的方式相互抵接。在所述球面凸台面51
上与柱塞球窝58位置对应处还设置有油室52,所述油室52与柱塞球窝或柱塞数量相同,所
述油室52是以滑盘轴心50C为中心的共同的圆周均匀间隔地分布在所述球面凸台面51上,
在每个油室52底部与对应柱塞球窝58之间设置有通油孔53,所述通油孔53经由设置于柱塞
中心的通油孔53与缸体80中的高压油液连通,并将高压油液引入滑盘50的球面凸台面的油
室中,使得球面凸台面51与斜盘40的球支承面之间形成间隙配合的静压油膜支承。
[0054] 为了使球面凸台面51与斜盘40之间形成有效的静压油膜支承,在所述球面凸台面51上设置有用于密封油液作用的密封部,所述密封部以包围所述油室52的状态设置在油室
的内外周,所述密封部包括分布在油室径向内外的内密封部55、外密封部54,以及设置在相
邻油室之间的间隔密封部56。所述内密封部55是由油室52内边缘与球面凸台面51的内直径
围成的区域,所述外密封部54是由油室52外边缘与球面凸台面51的外直径围成的区域,所
述间隔密封部56是由两油室52之间的间隔凸台面区域,所述球面凸台面51的密封部与斜盘
40之间始终保持一定合理的间隙使得油膜泄漏处于合理水平。
[0055] 其中,在所述球面凸台面51上与柱塞球窝58位置对应处设置的油室52沿径向的截面可设置多种形式,图4-图6为本发明中示出的三种实施例,但本发明不限于此三种实施
例,一切利用本发明原理的实施例均可被认为包含在内。
[0056] 图4为其中一个优选实施例,在实施例中,从沿滑盘轴心50C向滑盘端面观察,在滑盘的球面凸台面51上设置的油室52沿径向的截面呈腰形,腰形油室两端优先采用半个圆弧
状,每一个腰形油室与相应柱塞球窝58对应,腰形油室均匀的环形地间隔分布在球面凸台
面51上,在腰形油室底部设置有连通油室52与滑盘50球窝的通油孔53。
[0057] 图5为其中一个实施例,在实施例中,从沿滑盘轴心50C向滑盘端面观察,在滑盘的球面凸台面51上设置的油室52沿径向的截面呈圆形,每一个圆形油室与相应柱塞球窝58对
应,圆形油室均匀的环形地间隔分布在球面凸台面51上,在圆形油室底部设置有连通油室
与滑盘50球窝的通油孔53。
[0058] 进一步地,为了减少支承面上的支承力,减少磨损,可在球面凸台面51上设置圆形油室或腰形油室的基础上,沿径向在滑盘50外圆周上增设多个辅助支承面510,如图6所示,
所述辅助支承面510之间设置有径向泄油槽511,所述辅助支承面510与所述外密封部54之
间也设置有环形泄油槽512,所述径向泄油槽511与环形泄油槽512之间相互连通。
[0059] 特殊地,可以将贯通油室52底部和柱塞球窝58的通油孔53设置成阻尼孔形式,或者也可在通油孔53内设置阻尼器(未示出)。这种带阻尼孔或阻尼器的结构使得滑盘50端面
与斜盘40形成带油膜压力反馈的平面静压油膜支承。这种结构可使油室52的压力随外荷载
而变化,其具体工作原理如下:当外荷载增加,油膜厚度减少,漏损减少,通过阻尼孔的压降
减少,油室52压力升高,滑盘50端面总推力加大,使得油膜厚度恢复至原来值;反之,当外荷
载减少,油膜厚度增大,漏损加大,油室52压力下降,滑盘50端面总推力减少,使得油膜厚度
恢复至原来值。
[0060] 其中,在滑盘50上、滑盘轴心50C处与斜盘40对置的端面上成形有一开口的轴销孔513,在斜盘轴心40C处设置有与滑盘的轴销孔对置的中心通孔43,所述滑盘50与斜盘40的
中心轴部设置有轴销43,所述轴销43以贯通所述斜盘40的方式插入所述滑盘50的轴销孔中
并与滑盘50滑动配合,所述滑盘50相对于轴销43绕自身轴心旋转。特殊地,所述轴销43也可
为斜盘40的一部分,即轴销43为斜盘中心轴部突出的部分插入滑盘的轴销孔513中。
[0061] 对于在变量型斜盘柱塞泵,在壳体主体32后端面连接有用于变量调节的变量机构33,该变量机构设有在液压力作用下可往复运动的滑阀33a,与斜盘连接的轴销43的另一端
以可相对滑阀滑动的方式与滑阀连接,所述变量机构33的液压力驱使所述滑阀往复运动,
并经由轴销43带动所述斜盘40和滑盘50相对于轴销轴心40C与缸体中心轴心80C的交点倾
动,实现斜盘式柱塞泵或马达的变量。
[0062] 如图8-10所示,为滑盘的受力分析图,在柱塞泵运行过程中,在高压区AH,柱塞70受到缸体柱塞孔81的高压油液压力p作用,经柱塞球头71对滑盘50施加一个接近水平的液
压力F1作用,该液压力将滑盘50推向斜盘40并与斜盘40端面紧密接触。斜盘40端面对滑盘
50施加一个反作用力F2,由于滑盘50端面与斜盘40端面是以球面形式接触,将斜盘40的球
支承面作用在滑盘静压支承球面上的力分解成沿主轴轴心10C方向的水平分力F2z以及沿
垂直主轴轴心10C方向的侧向分力(F2x,F2y)。以此同时,由于在滑盘50与斜盘40的中心轴
部设置有轴销43,因此,轴销43对滑盘在与其接触面上产生一个反作用力F3,该反作用力可
分解为沿主轴轴心10C方向的水平分力F3z以及沿垂直主轴轴心10C方向的侧向分力F3x,
F3y)。除此之外,滑盘还受到中心轴处的回程力F4作用、惯性力作用(相互抵消)以及摩擦力
作用(未示出)等,上述几种力构成滑盘的力的平衡。
[0063] 需要说明的是,各力沿主轴轴心z方向的水平分力与柱塞作用在滑盘的液压力F1平衡。在沿垂直主轴轴心10C的方向(包含沿x和y方向的侧向分力),如图9和10所示,由于设
置在滑盘50与斜盘40的中心轴部的轴销43能够将斜盘40的球支承面作用在滑盘静压支承
球面上的侧向分力(F2x和F3x,F2y和F3y)传递至斜盘40上,从而平衡该侧向分力,也就是
说,作用在滑盘上沿垂直主轴轴心10C方向的侧向分力在滑盘内能够得到抵消,而不需要进
一步经由柱塞传递至缸体中,即:用轴销来承担现有技术中通过缸体承担的侧向力,使得缸
体不与配流盘产生倾斜,轴销将侧向力传递至斜盘,并进一步传递至壳体。
[0064] 其中,油液在滑盘50端面与斜盘40端面之间是以间隙配合形成的球面静压油膜支承,随着斜盘式柱塞泵地运行过程中,油液势必会在滑盘50端面与斜盘40端面的密封部产
生部分泄漏,该泄漏的油液在滑盘50端面与斜盘40端面之间且在内密封带的内直径范围内
的间隙聚集,一方面该油液对轴销与滑盘的滑动起到润滑作用,但另一方面,随着油液在间
隙的聚集,油液滞留在间隙中,使得油液压力升高,油液的滞留会产生对滑盘50向缸体80一
侧的推力作用,从而破坏滑盘50端面与斜盘40端面的静液压平衡作用。因此为防止这一不
利作用,在滑盘40上设置有至少一个贯通至所述滑盘50两端至壳体主体32的第二空腔35的
卸油孔57,所述卸油孔57将壳体主体的第二空腔35与所述滑盘50和斜盘40之间的间隙连
通,把滞留在滑盘50和斜盘40之间的油液引至缸体一侧的壳体主体的第二空腔35,使液压
油液不破坏滑盘50和斜盘40之间的静压油膜支承。
[0065] 由于采用的整体式球面静压支承滑盘结构,滑盘将现有滑靴结构技术中多个独立的滑靴和与滑靴接触连接的回程盘集成在一起,使得本发明中柱塞与滑盘、滑盘与压板连
接更加可靠,避免了原有滑靴结构中滑靴颈部及肩部磨损、剪切破坏和回程盘钻孔部位发
生开裂等现象,从而提高了斜盘式柱塞泵或马达的工作可靠性。同时,由于滑盘是对称的圆
形结构,在柱塞泵和马达高速工作运转下,滑盘各部分的离心力及摩擦力相互抵消,避免了
现有结构中单个滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所
产生的摩擦力矩综合作用下,使滑靴相对斜盘表面产生倾覆现象,因此,整体式滑盘结构磨
耗更加均匀,消除或降低了原有滑靴结构中偏磨现象。再者,采用的整体式静压支承滑盘结
构,由于具有较大的接触面积,可降低支承应力,因此,滑盘与斜盘摩擦副间磨损较小,避免
过早出现“烧盘”现象,有利于进一步提高泵或马达的工作压力及工作转速。
[0066] 进一步地,由于采用压板将柱塞球头固定在滑盘上,并通过套筒和钢球提供回程力,因此,有利于柱塞的回程,提高了泵或马达的自吸能力。
[0067] 进一步地,本发明采用的整体式球面静压支承滑盘结构,静压支承面、油室、球窝均在滑盘上加工,而原有滑靴结构须对各个滑靴和回程盘分别加工,降低了高精度加工构
件工作量。同时,整体式静压支承滑盘结构,有利于降低因原有滑靴结构中滑靴和回程盘存
在间隙而因摩擦、推挤、冲击等原因造成的机械噪音。
[0068] 进一步地,一方面,由于采用了连杆柱塞结构,作用在滑盘的侧向力通过使得柱塞作用在缸体上的侧向力降低,由于缸体受到的侧向力减少进一步使得作用在的主轴上的侧
向弯矩减少,因此有利于缸体端面与配流盘保持紧密配合,防止油液从缸体端面与配流盘
端面出现过大漏损、偏磨严重等病害,提高泵或马达的使用寿命和工作压力。另一方面,由
于采用了球面静压滑盘副结构,经由斜盘作用在柱塞的侧向力一部分被抵消,另一部分通
过设置滑盘中心轴处的轴销传递至斜盘上,使得作用在滑盘上沿垂直主轴轴心方向的侧向
分力在滑盘内能够得到抵消,而不需要进一步经由柱塞传递至缸体中,因此缸体相对与配
流盘端面之间的倾斜很小或不产生,从而保证了缸体与配流盘的油膜支承的有效性。
[0069] 以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限与这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在
不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,而一切不脱离本发明的精
神和范围的技术方案及及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
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