專利名稱：一種凸輪式柱塞泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于液壓技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)生中高壓輸出的凸輪式柱塞式液壓油泵，屬于柱塞式油泵的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
柱塞式油泵的現(xiàn)有技術(shù)是:多個柱塞01沿分布圓柱面均布在油缸保持架02上并安裝在對應(yīng)油缸內(nèi)。保持架可帶動柱塞一起繞其軸線轉(zhuǎn)動，且繞分布圓柱軸線轉(zhuǎn)動。油缸數(shù)目與柱塞數(shù)目同。保持架一端為一相對保持架軸線成一定夾角的斜面03，斜面固定不動。每一柱塞與斜面對應(yīng)端通過球鉸05與斜面滑動鉸接。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動保持架轉(zhuǎn)動時，柱塞一端的球鉸與斜面對應(yīng)位置從柱塞相對于斜面的最遠(yuǎn)點(diǎn)開始向柱塞相對于斜面最近點(diǎn)旋轉(zhuǎn)滑移時，斜面推動柱塞壓縮液壓油并向柱塞另一端的排油口b排出液壓油；當(dāng)柱塞一端的球鉸從與斜面的最近點(diǎn)向與斜面的最遠(yuǎn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)滑移時，斜面又拉動柱塞，由另一端的吸油口 a吸進(jìn)液壓油。其排吸口設(shè)在保持架上與斜面對應(yīng)的另一端的配流板04上，配流板緊貼著保持架的對應(yīng)端。配流板示意圖如圖2所示。配流板與斜面都固定不動。其工作原理如運(yùn)動簡圖1所示。上述裝置的缺點(diǎn)是:1)柱塞受力時為懸臂狀態(tài)，容易造成與柱塞缸壁半圓弧接觸而非面接觸，從而造成非正常磨損泄露失效；2)球鉸與斜面的滑動摩擦對材料、制造、和安裝精度及潤滑油膜完整等要求極高，這就經(jīng)常造成球鉸與斜面的異常磨損而失效；3)配流板上的排吸油口為一與柱塞轉(zhuǎn)動中心同軸分布的長通槽，其寬度約等于柱塞直徑，吸排油通槽間斷開不通，這個區(qū)域暫稱盲區(qū)C。當(dāng)柱塞通過盲區(qū)時既不能吸油也不能排油，造成內(nèi)部泄露加劇。而當(dāng)柱塞進(jìn)入或離開吸排油區(qū)通槽時，又必然存在瞬間的過流面積太小，壓力流量過大的狀態(tài)，這就引起尖銳高頻的激烈摩擦呼嘯聲。而瞬間液體表面飽和壓激烈變化又會引起氣泡不斷產(chǎn)生、爆滅造成噪聲和震動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種有效消除震動和噪音并有效提高工作可靠性的凸輪式柱塞泵。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，方便實(shí)用，可有效解決業(yè)內(nèi)多年難題。本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的凸輪式柱塞泵，包括有柱塞保持架、配流板、內(nèi)槽凸輪組件、缸蓋、若干柱塞桿、第一滾輪、第二滾輪、第三滾輪，其中內(nèi)槽凸輪組件包括有凸輪套、上凸輪曲面、下凸輪曲面，上凸輪曲面和下凸輪曲面分別對向安裝在凸輪套的內(nèi)腔兩端，上凸輪曲面的最高點(diǎn)對應(yīng)下凸輪曲面的最低點(diǎn)，上凸輪曲面的最低點(diǎn)則對應(yīng)于下凸輪曲面的最高點(diǎn)，形成與第一滾輪相同尺寸的間隙而構(gòu)成內(nèi)凸輪槽，內(nèi)凸輪槽的中心線是第一滾輪相對于內(nèi)凸輪槽運(yùn)動時的質(zhì)心軌跡，配流板分別安裝在內(nèi)槽凸輪組件的兩端，柱塞保持架裝設(shè)在內(nèi)槽凸輪組件的內(nèi)腔，柱塞保持架的兩端分別設(shè)有若干與柱塞桿的數(shù)目相同的若干柱塞孔，若干柱塞孔沿柱塞保持架徑向均布，若干柱塞孔的軸線與柱塞保持架的軸線平行，若干柱塞桿的兩端分別對應(yīng)裝設(shè)在柱塞保持架的兩端所設(shè)的若干柱塞孔上，且若干柱塞桿的軸線與柱塞保持架的軸線平行，保持架的兩端分別同軸支承在上凸輪曲面和下凸輪曲面端面的對應(yīng)內(nèi)腔上，并能帶動所有柱塞桿一起相對于凸輪組件繞其軸線轉(zhuǎn)動，柱塞保持架的軸向中段設(shè)有階梯式用于導(dǎo)向的第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽，第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽的導(dǎo)向方向與柱塞保持架的軸線方向相同，第一導(dǎo)向槽的兩側(cè)和第二導(dǎo)向槽的兩側(cè)對稱于柱塞孔的軸線，且第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽的幾何中心位于保持架通過柱塞孔的軸線的軸截面上，柱塞桿的中部設(shè)有與其軸線垂直并緊固聯(lián)成一體的貫穿銷，貫穿銷的一端套裝有第一滾輪及第二滾輪，第一滾輪為錐滾輪，貫穿銷的另一端套裝有第三滾輪，且第一滾輪位于內(nèi)槽凸輪組件所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面中，內(nèi)槽凸輪組件所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面的法向截面為梯形截面，該梯形截面的梯形腰線夾角β與第一滾輪的錐度β 相同，能保證第一滾輪與內(nèi)槽凸輪組件作相對運(yùn)動時為純滾動，第二滾輪及第三滾輪分別位于對應(yīng)的第一導(dǎo)向槽及第二導(dǎo)向槽內(nèi)，兩端的缸蓋通過連接件與凸輪套連接并壓緊配流板。本發(fā)明 與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明用滾輪在內(nèi)槽凸輪曲面上的純滾動摩擦代替了現(xiàn)有技術(shù)的球鉸與斜面滑動摩擦，提高了工作可靠性；
2)現(xiàn)有裝置為一端輸出，本發(fā)明為兩端輸出，即油缸數(shù)目多了一倍。這樣，在輸出流量和壓力相等的情況下，本發(fā)明的柱塞直徑可大大減小，從而作用在其上的負(fù)荷就大大減小，從而大大提聞了相應(yīng)運(yùn)動件的使用壽命，提聞了工作可罪性。3)本發(fā)明在盲區(qū)和進(jìn)入、離開吸排油區(qū)瞬間，柱塞的適當(dāng)停程可消除異常內(nèi)部泄露，還可避免出現(xiàn)不合適的過流面積。這將有效消除因高速、高壓通過狹小間隙而造成的噪音和系統(tǒng)震動。本發(fā)明旨在從原理上根本解決業(yè)內(nèi)多年來的難題。是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的凸輪式柱塞泵。


圖1為現(xiàn)有柱塞式油泵的結(jié)構(gòu)示意 圖2為現(xiàn)有柱塞式油泵的進(jìn)出油示意 圖3為本發(fā)明凸輪式柱塞泵的結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明保持架的結(jié)構(gòu)示意 圖5為圖4中的A-A剖視 圖6為圖4的俯視 圖7為本發(fā)明第一滾輪、第二滾輪、第三滾輪安裝在柱塞桿上的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明中的第一滾輪的結(jié)構(gòu)示意 圖9為本發(fā)明中內(nèi)槽凸輪組件的凸輪槽的中線展開 圖10為本發(fā)明中內(nèi)槽凸輪組件的結(jié)構(gòu)示意 圖11為圖10的俯視 圖12為缸蓋端面示意 圖13為圖12的俯視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例:
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，本發(fā)明的凸輪式柱塞泵，包括有柱塞保持架1、配流板2、內(nèi)槽凸輪組件3、缸蓋4、若干柱塞桿5、第一滾輪6、第二滾輪7、第三滾輪8，其中內(nèi)槽凸輪組件3包括有凸輪套31、上凸輪曲面32、下凸輪曲面33，上凸輪曲面32和下凸輪曲面33分別對向安裝在凸輪套31的內(nèi)腔兩端，上凸輪曲面32的最高點(diǎn)對應(yīng)下凸輪曲面的最低點(diǎn)，上凸輪曲面32的最低點(diǎn)則對應(yīng)于下凸輪曲面33的最高點(diǎn)，形成與第一滾輪6相同尺寸的間隙而構(gòu)成內(nèi)凸輪槽，內(nèi)凸輪槽的中心線是第一滾輪6相對于內(nèi)凸輪槽運(yùn)動時的質(zhì)心軌跡，配流板2分別安裝在內(nèi)槽凸輪組件3的兩端，柱塞保持架I裝設(shè)在內(nèi)槽凸輪組件3的內(nèi)腔，柱塞保持架I兩端分別設(shè)有若干與柱塞桿5的數(shù)目相同的若干柱塞孔11，若干柱塞孔11沿柱塞保持架I徑向均布，若干柱塞孔11的軸線與柱塞保持架I的軸線平行，若干柱塞桿5的兩端分別對應(yīng)裝設(shè)在柱塞保持架I的兩端所設(shè)的若干柱塞孔11上，且若干柱塞桿5的軸線與柱塞保持架I的軸線平行，保持架I的兩端分別同軸支承在上凸輪曲面32和下凸輪曲面33端面的對應(yīng)內(nèi)腔上，并能帶動所有柱塞桿一起相對于凸輪組件3繞其軸線轉(zhuǎn)動，柱塞保持架I的軸向中段設(shè)有階梯式用于導(dǎo)向的第一導(dǎo)向槽12和第二導(dǎo)向槽13，第一導(dǎo)向槽12和第二導(dǎo)向槽13的導(dǎo)向方向與柱塞保持架I的軸線相同，第一導(dǎo)向槽12的兩側(cè)121和第二導(dǎo)向槽13的兩側(cè)131對稱于柱塞孔11的軸線，且第一導(dǎo)向槽12和第二導(dǎo)向槽13的幾何中心位于保持架I通過柱塞孔11的軸線的軸截面上,柱塞桿5的中部設(shè)有與其軸線垂直并緊固聯(lián)成一體的貫穿銷10，貫穿銷10的一端套裝有第一滾輪6及第二滾輪7，第一滾輪6為錐滾輪，貫穿銷10的另一端套裝有第三滾輪8，且第一滾輪6位于內(nèi)槽凸輪組件3所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面中，內(nèi)槽凸輪組件3所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面的法向截面為梯形截面34，該梯形截面34的梯形腰線夾角β與第一滾輪6的錐度β 相同，能保證第一滾輪6與內(nèi)槽凸輪組件3作相對運(yùn)動時為純滾動，第二滾輪7及第三滾輪8分別位于對應(yīng)的第一導(dǎo)向槽12及第二導(dǎo)向槽13內(nèi)，兩端的缸蓋4通過連接件14與凸輪套31連接并壓緊配流板2。本實(shí)施例中，本發(fā)明為兩端輸出，在實(shí)際應(yīng)用時，也可以做成一端輸出。此外，上述保持架I的兩端套裝有減少摩擦力的徑向滾珠軸承15、16，保持架I的兩端通過徑向滾珠軸承分別同 軸支承在上凸輪曲面32和下凸輪曲面33端面的對應(yīng)內(nèi)腔上。為便于安裝定位，上述凸輪套31的上下兩端分別設(shè)有定位結(jié)構(gòu)311，上凸輪曲面32和下凸輪曲面33分別套裝在凸輪套31的上下兩端，且通過凸輪套31上下兩端所設(shè)的定位結(jié)構(gòu)311定位，形成與第一滾輪6相同尺寸的間隙而構(gòu)成內(nèi)凸輪槽。本實(shí)施例中，上述連接件14為螺栓。為了便于加工及安裝，上述柱塞保持架I包括有軸體21、上缸體22、下缸體23，上缸體22及下缸體23分別裝設(shè)在軸體21的上下兩端。為便于安裝，上述其中一端的缸蓋4上設(shè)有法蘭面，油泵通過法蘭面及連接件能固定在油池的側(cè)壁。為確保安裝精度，上述其中一端的缸蓋4所設(shè)法蘭面上還設(shè)有與凸輪套31的軸線同軸、以保證輸入電機(jī)的安裝精度的端面定位圓圈槽41。為滿足柱塞泵的工作要求，上述內(nèi)槽凸輪組件3的曲面包括有5段曲面，包括有升程曲面35、回程曲面36、位于升程曲面與回程曲面之間的停程曲面37、升程曲面31前的始端停程曲面38、回程曲面32后的末端停程曲面39。上述內(nèi)槽凸輪組件3的凸輪槽的中線展開長度為d，d為凸輪槽的槽底直徑。本實(shí)施例中，上述內(nèi)槽凸輪組件3的停程曲面37位于凸輪槽的中線展開線上升程曲面35JB回程曲面36的中間，即位于π d/n的位置，Kn ( 2。始端停程曲面38及末端停程曲面39位于凸輪槽的中線展開圖的始端位置及末端位置，升程曲面35位于始端停程曲面38與停程曲面37之間，回程曲面36位于停程曲面37與末端停程曲面39之間。本發(fā)明的工作原理如下:內(nèi)槽凸輪組件3、配流板2、缸蓋4、固定不動，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動保持架I轉(zhuǎn)動時，所有柱塞桿5也繞著柱塞保持架的軸線做圓周運(yùn)動，其中部貫穿銷上的第一滾輪6則隨著與內(nèi)輪槽相對位置的變化而沿曲面滾動爬升或下降或停止不動。而曲面所提供的反作用力則通過第一滾輪6和與柱塞桿5連成一體的貫穿銷驅(qū)動柱塞桿做帶停歇的往復(fù)直線運(yùn)動，方向與轉(zhuǎn)動軸心線同向。第二滾輪7及第三滾輪8則在保持架I中部的導(dǎo)向槽內(nèi)運(yùn)動，以保證貫穿銷軸線理論上永遠(yuǎn)與轉(zhuǎn)動軸線正交。從而保證第一滾輪6與內(nèi)槽曲面的正確嚙合位置。對應(yīng)安裝在保持架I所設(shè)柱塞孔11內(nèi)的柱塞桿5的兩端在曲面驅(qū)動下相對于對應(yīng)端的配流板2推進(jìn)或后退，并通過配流板2上對應(yīng)的通槽推進(jìn)排油或后退吸油。這時，任一柱塞桿5 —端為排油時,另一端必然為吸油。任一柱塞在進(jìn)入盲區(qū)或進(jìn)入及離開吸排油區(qū)的瞬間曲面將進(jìn)入合適的停程，這時柱塞將靜止不動。
權(quán)利要求
1.一種凸輪式柱塞泵，其特征在于包括有柱塞保持架、配流板、內(nèi)槽凸輪組件、缸蓋、若干柱塞桿、第一滾輪、第二滾輪、第三滾輪，其中內(nèi)槽凸輪組件包括有凸輪套、上凸輪曲面、下凸輪曲面，上凸輪曲面和下凸輪曲面分別對向安裝在凸輪套的內(nèi)腔兩端，上凸輪曲面的最高點(diǎn)對應(yīng)下凸輪曲面的最低點(diǎn)，上凸輪曲面的最低點(diǎn)則對應(yīng)于下凸輪曲面的最高點(diǎn)，形成與第一滾輪相同尺寸的間隙而構(gòu)成內(nèi)凸輪槽，內(nèi)凸輪槽的中心線是第一滾輪相對于內(nèi)凸輪槽運(yùn)動時的質(zhì)心軌跡，配流板分別安裝在內(nèi)槽凸輪組件的兩端，柱塞保持架裝設(shè)在內(nèi)槽凸輪組件的內(nèi)腔，柱塞保持架的兩端分別設(shè)有若干與柱塞桿的數(shù)目相同的若干柱塞孔，若干柱塞孔沿柱塞保持 架徑向均布，若干柱塞孔的軸線與柱塞保持架的軸線平行，若干柱塞桿的兩端分別對應(yīng)裝設(shè)在柱塞保持架的兩端所設(shè)的若干柱塞孔上，且若干柱塞桿的軸線與柱塞保持架的軸線平行，保持架的兩端分別同軸支承在上凸輪曲面和下凸輪曲面端面的對應(yīng)內(nèi)腔上，并能帶動所有柱塞桿一起相對于凸輪組件繞其軸線轉(zhuǎn)動，柱塞保持架的軸向中段設(shè)有階梯式用于導(dǎo)向的第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽，第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽的導(dǎo)向方向與柱塞保持架的軸線方向相同，第一導(dǎo)向槽的兩側(cè)和第二導(dǎo)向槽的兩側(cè)對稱于柱塞孔的軸線，且第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽的幾何中心位于保持架通過柱塞孔的軸線的軸截面上，柱塞桿的中部設(shè)有與其軸線垂直并緊固聯(lián)成一體的貫穿銷，貫穿銷的一端套裝有第一滾輪及第二滾輪，第一滾輪為錐滾輪，貫穿銷的另一端套裝有第三滾輪，且第一滾輪位于內(nèi)槽凸輪組件所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面中，內(nèi)槽凸輪組件所設(shè)的內(nèi)輪槽曲面的法向截面為梯形截面，該梯形截面的梯形腰線夾角β與第一滾輪的錐度β 相同，能保證第一滾輪與內(nèi)槽凸輪組件作相對運(yùn)動時為純滾動，第二滾輪及第三滾輪分別位于對應(yīng)的第一導(dǎo)向槽及第二導(dǎo)向槽內(nèi)，兩端的缸蓋通過連接件與凸輪套連接并壓緊配流板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述保持架I的兩端套裝有減少摩擦力的徑向滾珠軸承，保持架的兩端通過徑向滾珠軸承分別同軸支承在上凸輪曲面和下凸輪曲面端面的對應(yīng)內(nèi)腔上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述凸輪套31的上下兩端分別設(shè)有定位結(jié)構(gòu)，上凸輪曲面和下凸輪曲面分別套裝在凸輪套的上下兩端，且通過凸輪套上下兩端所設(shè)的定位結(jié)構(gòu)定位，形成與第一滾輪相同尺寸的間隙而構(gòu)成內(nèi)凸輪槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述連接件為螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述柱塞保持架I包括有軸體、上缸體、下缸體，上缸體及下缸體分別裝設(shè)在軸體的上下兩端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述其中一端的缸蓋上設(shè)有法蘭面，油泵通過法蘭面及連接件能固定在油池的側(cè)壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述其中一端的缸蓋4所設(shè)法蘭面上還設(shè)有與凸輪套的軸線同軸、以保證輸入電機(jī)的安裝精度的端面定位圓圈槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述內(nèi)槽凸輪組件的曲面包括有5段曲面，包括有升程曲面、回程曲面、位于升程曲面與回程曲面之間的停程曲面、升程曲面前端的始端停程曲面、回程曲面后端的末端停程曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述內(nèi)槽凸輪組件的凸輪槽的中線展開長度為n d，d為凸輪槽的槽底直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的凸輪式柱塞泵，其特征在于上述內(nèi)槽凸輪組件的停程曲面位于凸輪槽的中線展 開線上的升程曲面和回程曲面的中間，即位于Jid/n(l〈n彡2)位置。
全文摘要
本發(fā)明是一種凸輪式柱塞泵。包括柱塞保持架、配流板、內(nèi)槽凸輪組件、柱塞桿及滾輪，本發(fā)明用滾輪在內(nèi)槽凸輪曲面上的純滾動摩擦代替及取消現(xiàn)有技術(shù)的球鉸與斜面滑動摩擦，大大提高了工作可靠性；本發(fā)明為兩端輸出，油缸數(shù)目多了一倍。在輸出流量和壓力相等的情況下，柱塞直徑大大減小，使作用在其上的負(fù)荷大大減小，大大提高使用壽命及可靠性。本發(fā)明用凸輪曲面取代了現(xiàn)有的柱塞驅(qū)動斜面，由于斜面沒法設(shè)計(jì)出停程，凸輪曲面可設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐３?，故柱塞在盲區(qū)和進(jìn)入和離開吸排油區(qū)瞬間，柱塞的適當(dāng)停程可消除異常的內(nèi)部泄露，還可避免出現(xiàn)不合適的過流面積。這將有效消除因高速、高壓通過狹小間隙而造成的噪音和系統(tǒng)震動。
文檔編號F04B53/00GK103089562SQ20131004296
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者方亮, 陳剛 申請人:方亮, 陳剛