本發(fā)明屬于液壓技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種徑向柱塞泵，具體涉及一種可通過電脈沖信號頻率控制實(shí)現(xiàn)流量精細(xì)調(diào)節(jié)的數(shù)字式徑向柱塞變量泵。

背景技術(shù)：
徑向柱塞泵在液壓領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因?yàn)檫@種柱塞泵不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，而且抗污染能力強(qiáng)，即使在惡劣的環(huán)境下也可以穩(wěn)定的工作很長時(shí)間。現(xiàn)有的徑向柱塞泵一般都是在進(jìn)出油口設(shè)置單向閥，由于進(jìn)出油口單向閥并未同時(shí)開啟，便形成了密封油腔。同時(shí)密封油腔內(nèi)的柱塞組件沿其軸線做往復(fù)運(yùn)動，密封油腔的容積便會產(chǎn)生周而復(fù)始的大小變化，從而達(dá)到吸油和排油的目的。同時(shí)徑向柱塞泵為了實(shí)現(xiàn)輸出排量大小的調(diào)節(jié)，在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加入了變量機(jī)構(gòu)，這些變量機(jī)構(gòu)主要用來改變柱塞組件的運(yùn)動行程或者運(yùn)動規(guī)律。這種變量式徑向柱塞泵的缺點(diǎn)在于變量機(jī)構(gòu)復(fù)雜而且可靠性差，導(dǎo)致其單位功率的重量和體積較大。為了實(shí)現(xiàn)徑向柱塞泵輸出排量的可調(diào)節(jié)性，國內(nèi)外許多專家對于變量機(jī)構(gòu)做了大量研究，例如授權(quán)公告號為CN104819115A的變量柱塞泵是利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動變量機(jī)構(gòu)改變轉(zhuǎn)子的偏心距從而改變柱塞組件的運(yùn)動行程，這種變量泵缺點(diǎn)已在上文提及，且機(jī)械傳動時(shí)會存在非線性因素對系統(tǒng)輸出產(chǎn)生干擾。又如授權(quán)公告號為CN104929885A的變量泵，利用兩個(gè)高速開關(guān)閥進(jìn)行配流，通過在排液過程中延遲關(guān)閉進(jìn)油口高速開關(guān)閥的關(guān)閉實(shí)現(xiàn)泵排量的改變。該發(fā)明將高速開關(guān)閥安裝在泵體內(nèi)，整個(gè)泵體體積較大，故只在一定程度上簡化了機(jī)構(gòu)。在排量的調(diào)節(jié)機(jī)制上既要考慮高速開關(guān)閥的開關(guān)頻率，同時(shí)又有延時(shí)時(shí)間，故其控制策略較為冗雜。不僅如此，其進(jìn)油口單向閥經(jīng)常要處于反向開啟的狀態(tài)，這對設(shè)計(jì)工作提出了很高的要求。總而言之，這些研究效果有限，反而會使得制造成本增高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不合理，故這些變量機(jī)構(gòu)的應(yīng)用未能得到推廣。因此，如何設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單有效且易于控制的數(shù)字式徑向柱塞變量泵是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有變量式徑向柱塞泵變量機(jī)構(gòu)復(fù)雜，且排量調(diào)節(jié)機(jī)制繁瑣的不足，提供了一種可通過電脈沖信號調(diào)節(jié)排量的數(shù)字式徑向柱塞變量泵。本發(fā)明是一種利用高速開關(guān)閥實(shí)現(xiàn)排量脈寬調(diào)制的變量泵；是一種可通過改變多個(gè)高速開關(guān)閥控制信號脈沖頻率來調(diào)整輸出排量的徑向柱塞泵；是一種可根據(jù)液壓回路負(fù)載需求，實(shí)時(shí)匹配調(diào)整泵輸出功率的節(jié)能型柱塞變量泵。本發(fā)明包括轉(zhuǎn)軸組件、柱塞組件、前蓋板、后蓋板、后蓋、泵罩和變量機(jī)構(gòu)；所述的轉(zhuǎn)軸組件包括中心轉(zhuǎn)軸和偏心傳動件；中心轉(zhuǎn)軸輸入動力，并驅(qū)動偏心傳動件偏心轉(zhuǎn)動。所述的柱塞組件包括柱塞桿、復(fù)位彈簧、柱塞缸和單向閥；所述的柱塞桿與柱塞缸的柱塞腔構(gòu)成滑動副；所述的復(fù)位彈簧套置在柱塞桿上，將柱塞桿貼緊于偏心傳動件上；所述柱塞缸的圓筒端端面開有沉孔，沉孔的孔壁設(shè)有內(nèi)螺紋；柱塞缸的圓筒端開設(shè)多個(gè)沿周向均布的溢流孔，且圓筒端外圓面設(shè)有外螺紋；所述的溢流孔為徑向孔，兩端分別開口于圓筒的內(nèi)外壁；所述柱塞缸的進(jìn)油口均安裝有單向閥；多個(gè)柱塞組件沿著周向均布。所述的前蓋板通過軸承支承在靠近中心轉(zhuǎn)軸的動力輸入端處；前蓋板的側(cè)面與柱塞缸的方形筒端側(cè)面貼緊并固定；前蓋板在內(nèi)部開有單向通道，單向通道的入口與柱塞缸出油口連通；所述的后蓋板通過軸承支承在遠(yuǎn)離中心轉(zhuǎn)軸的動力輸入端處，并與柱塞缸的方形筒端及前蓋板固定。所述的泵罩套在柱塞組件外；泵罩的兩端分別與前蓋板和后蓋固定；所述泵罩在周向上開設(shè)有與柱塞組件數(shù)量相等的螺紋孔，與各個(gè)柱塞缸圓筒端的外螺紋連接；所述的后蓋開設(shè)有進(jìn)油口。所述的變量機(jī)構(gòu)包括高速電磁閥和閉合彈簧；每個(gè)柱塞組件對應(yīng)設(shè)有一個(gè)變量機(jī)構(gòu)。所述高速電磁閥的滑閥一端與銜鐵焊接，另一端與柱塞缸的柱塞腔構(gòu)成滑動副，且滑閥位于柱塞缸柱塞腔的一端開設(shè)有溢流通道；所述的溢流通道設(shè)有與溢流孔數(shù)量相等的溢流出口在周向位置與多個(gè)溢流孔一一對應(yīng)；溢流通道的溢流入口將柱塞缸的柱塞腔與所有溢流出口連通。所述閉合彈簧的兩端分別與滑閥端面和柱塞缸柱塞腔內(nèi)的限位階梯面接觸，實(shí)現(xiàn)滑閥的復(fù)位。高速電磁閥的安裝座與柱塞缸的沉孔通過螺紋連接；滑閥在初始位置時(shí)，柱塞腔處于密閉狀態(tài)。所述的偏心傳動件包括傳動軸承、擋圈和偏心軸套。所述的中心轉(zhuǎn)軸為三軸段式階梯軸，兩端軸段均開有鍵槽，外端鍵槽連接交流電機(jī)的輸出軸，內(nèi) 端鍵槽連接偏心傳動件的偏心軸套；所述的偏心軸套外套置有傳動軸承，傳動軸承兩側(cè)分別安裝有一個(gè)擋圈，兩個(gè)擋圈限制傳動軸承內(nèi)、外圈的相對轉(zhuǎn)動；所述的復(fù)位彈簧將柱塞桿貼緊于傳動軸承外圈；中心轉(zhuǎn)軸上位于傳動軸承兩側(cè)安裝有兩個(gè)支撐軸承，兩個(gè)支撐軸承分別通過墊圈與對應(yīng)的擋圈隔開；所述的前蓋板支承在靠近中心轉(zhuǎn)軸動力輸入端的支承軸承外圈上，后蓋板支承在另一個(gè)支承軸承外圈上；所述中心轉(zhuǎn)軸的內(nèi)端軸段設(shè)有螺紋軸，螺紋軸與螺母連接，螺母在中心轉(zhuǎn)軸軸向上壓緊傳動軸承、支撐軸承及擋圈。所述柱塞缸的一側(cè)開有螺紋孔；后蓋板的螺紋孔與柱塞缸側(cè)部的螺紋孔通過螺釘連接。所述的前蓋板與中心轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有骨架油封密封件。所述后蓋板的外緣直徑比前蓋板的外緣直徑小2～3mm。所述的泵罩與前蓋板之間設(shè)有密封膠帶，與后蓋之間設(shè)有密封圈。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明結(jié)合外部高速電磁鐵與內(nèi)部液壓泵，只需人為改變高速電磁鐵的開關(guān)頻率，便可實(shí)現(xiàn)柱塞泵從零流量到最大額定流量的輸出，即僅調(diào)節(jié)單個(gè)參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)泵輸出排量的數(shù)字化控制，且對控制信號跟蹤具有高響應(yīng)速度；本發(fā)明的變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、易于控制。附圖說明圖1為本發(fā)明去掉變量機(jī)構(gòu)后的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2為本發(fā)明中變量機(jī)構(gòu)的安裝示意圖；圖3為本發(fā)明中轉(zhuǎn)軸組件和柱塞組件的傳動原理圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如圖1、2和3所示，一種數(shù)字式徑向柱塞變量泵，包括轉(zhuǎn)軸組件1、柱塞組件2、前蓋板3、后蓋板5、后蓋6、泵罩7和變量機(jī)構(gòu)8。轉(zhuǎn)軸組件1包括中心轉(zhuǎn)軸1-1、螺母1-3、支撐軸承1-6和偏心傳動件；偏心傳動件包括傳動軸承1-2、擋圈1-4和偏心軸套1-5。中心轉(zhuǎn)軸1-1為三軸段式階梯軸，兩端軸段均開有鍵槽，外端鍵槽用于連接交流電機(jī)的輸出軸，作為整個(gè)轉(zhuǎn)軸組件旋轉(zhuǎn)的動力源，內(nèi)端鍵槽則用于連接偏心傳動件的偏心軸套1-5；偏心軸套外套置有傳動軸承1-2，傳動軸承1-2兩側(cè)分別安裝有一個(gè)擋圈1-4，兩個(gè)擋圈1-4限制傳動軸承1-2內(nèi)、外圈的相對轉(zhuǎn)動。中心轉(zhuǎn)軸1-1上位于傳動軸承1-2兩側(cè)安裝有兩個(gè)支撐軸承1-6，兩個(gè)支撐軸承1-6分別通過墊圈 與對應(yīng)的擋圈1-4隔開。中心轉(zhuǎn)軸1-1的內(nèi)端軸段設(shè)有螺紋軸，螺紋軸與螺母1-3連接，螺母1-3在中心轉(zhuǎn)軸1-1軸向上壓緊傳動軸承1-2、支撐軸承1-6及擋圈1-4。由于傳動軸承1-2相對于中心轉(zhuǎn)軸1-1的軸線存在偏心量，因此在旋轉(zhuǎn)過程中相當(dāng)于一個(gè)偏心輪。柱塞組件2包括柱塞桿2-1、復(fù)位彈簧2-2、柱塞缸2-3和單向閥2-4；柱塞缸2-3的圓筒端端面開有沉孔，沉孔的孔壁設(shè)有內(nèi)螺紋；柱塞缸2-3的圓筒端開設(shè)七個(gè)沿周向均布的溢流孔，且圓筒端外圓面設(shè)有外螺紋；溢流孔為徑向孔，兩端分別開口于圓筒的內(nèi)外壁；柱塞桿2-1與柱塞缸2-3的柱塞腔構(gòu)成滑動副；復(fù)位彈簧2-2套置在柱塞桿2-1上，給柱塞桿2-1提供回復(fù)力使柱塞桿2-1貼緊傳動軸承1-2外圈；共有七個(gè)柱塞組件2沿著周向均布。柱塞缸2-3的進(jìn)油口安裝有單向閥2-4，實(shí)現(xiàn)吸、壓油的配流過程。柱塞缸2-3的方形筒端一側(cè)開有螺紋孔，用于連接后蓋板5。前蓋板3支承在靠近中心轉(zhuǎn)軸1-1動力輸入端的支承軸承1-6外圈上，且前蓋板3與中心轉(zhuǎn)軸1-1之間設(shè)有骨架油封密封件4，防止泵體內(nèi)液壓油的泄露。前蓋板3在內(nèi)部開有單向通道，單向通道的入口與柱塞缸2-3出油口處單向閥2-4的出口連通，高壓油液經(jīng)單向通道向外部輸出，即高壓油僅存在于前蓋板3的內(nèi)部通道中，實(shí)現(xiàn)了泵體內(nèi)低壓油區(qū)和高壓油區(qū)的隔離。后蓋板5支承在另一個(gè)支承軸承1-6外圈上；后蓋板5與前蓋板3通過螺釘緊固；后蓋板5的外緣直徑比前蓋板3的外緣直徑小2～3mm，以利于油液在泵體內(nèi)擴(kuò)散。后蓋板5的側(cè)面與柱塞缸2-3的方形筒端側(cè)面貼緊，后蓋板5的螺紋孔與柱塞缸2-3方形筒端側(cè)部的螺紋孔通過螺釘連接。泵罩7套在柱塞組件2外；泵罩7的兩端分別通過螺釘與前蓋板3和后蓋6固定；泵罩7與前蓋板3之間設(shè)有密封膠帶，與后蓋6之間設(shè)有密封圈，從而在其內(nèi)部形成一個(gè)密閉的容積空間。后蓋6開設(shè)有進(jìn)油口，低壓油由后蓋6的進(jìn)油口進(jìn)入并通過支承軸承1-6的內(nèi)、外圈縫隙充滿整個(gè)泵體。后蓋6與后蓋板5通過螺釘固定，后蓋6的凸緣結(jié)構(gòu)將前蓋板3、后蓋板5和柱塞組件2進(jìn)行軸向固定。泵罩7在周向上的七個(gè)螺紋孔分別與對應(yīng)一個(gè)柱塞缸2-3圓筒端的外螺紋連接。變量機(jī)構(gòu)8包括高速電磁閥8-1和閉合彈簧8-2；共有七個(gè)變量機(jī)構(gòu)8與七個(gè)柱塞組件2一一對應(yīng)。高速電磁閥8-1的滑閥一端與銜鐵焊接，另一端與柱塞缸2-3的柱塞腔構(gòu)成滑動副，且滑閥位于柱塞缸2-3柱塞腔的一端開設(shè)有溢流通道；溢流通道的七個(gè)溢流出口在圓周方向的位置與七個(gè)溢流孔一一對應(yīng)； 溢流通道的溢流入口將柱塞缸2-3的柱塞腔與七個(gè)溢流出口連通。閉合彈簧8-2兩端分別與滑閥端面和柱塞缸2-3柱塞腔內(nèi)的限位階梯面接觸，實(shí)現(xiàn)滑閥的復(fù)位。高速電磁閥8-1的安裝座與柱塞缸2-3的沉孔通過螺紋連接，完成變量機(jī)構(gòu)8和柱塞組件2的對接?；y在初始位置時(shí)，柱塞腔處于密閉狀態(tài)。該數(shù)字式徑向柱塞變量泵的工作原理：交流電機(jī)輸入動力給轉(zhuǎn)軸組件1，傳動軸承1-2繞中心轉(zhuǎn)軸1-1偏心轉(zhuǎn)動，使得柱塞組件2實(shí)現(xiàn)吸、壓油的配流過程；變量機(jī)構(gòu)主要工作在柱塞組件的壓油階段，即柱塞桿向遠(yuǎn)離傳動軸承1-2方向運(yùn)動的過程中。在初始位置時(shí)，高速電磁閥8-1將柱塞缸2-3內(nèi)的溢流孔封閉，即整個(gè)柱塞腔處于密閉狀態(tài)。通過向高速電磁閥8-1輸入脈沖信號，高速電磁閥8-1釋放銜鐵，由于銜鐵和滑閥固定連接，滑閥便在電磁推力的作用下克服油液的液動力運(yùn)動。當(dāng)溢流通道和溢流孔重合時(shí)，溢流通道得以打開，部分油液溢回泵體。在低電平階段滑閥由閉合彈簧8-2實(shí)現(xiàn)復(fù)位(溢流通道關(guān)閉)；其中，脈沖信號可由微機(jī)系統(tǒng)給出，通過脈寬調(diào)制技術(shù)便可實(shí)現(xiàn)高速電磁閥8-1開閉的頻率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高速電磁閥8-1的高速開閉。在柱塞組件2的壓油階段，當(dāng)高速電磁閥8-1開啟時(shí)，便會有部分油液經(jīng)溢流通道流回到泵體內(nèi)的低壓油區(qū)；剩下油液則經(jīng)柱塞缸2-3出油口進(jìn)入到前蓋板3的單向通道向外輸出。而在高速電磁閥8-1關(guān)閉階段，高壓油液則全部經(jīng)柱塞缸2-3的出油口輸出到前蓋板3的單向通道。即只需人為改變高速電磁閥8-1的開關(guān)頻率，便可實(shí)現(xiàn)柱塞泵從零流量(對應(yīng)脈沖信號占空比為1)到最大額定流量(對應(yīng)脈沖信號占空比為0)的輸出；控制七個(gè)高速電磁閥8-1的開關(guān)頻率，便可協(xié)同控制實(shí)現(xiàn)柱塞泵輸出流量的精細(xì)調(diào)節(jié)。這就是該數(shù)字式徑向柱塞變量泵的調(diào)節(jié)機(jī)制。