本發(fā)明涉及的是一種流體機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種可以在低轉(zhuǎn)速工況下自動(dòng)提升排量的斜盤式變量軸向柱塞泵。

背景技術(shù)：

如今能源節(jié)約問題已受越來越多人的重視。在液壓系統(tǒng)中，泵控系統(tǒng)的系統(tǒng)能耗要小于閥控系統(tǒng)的系統(tǒng)能耗。泵控系統(tǒng)中的流量控制不外乎改變泵的排量或轉(zhuǎn)速。以斜盤式變量軸向柱塞泵為系統(tǒng)動(dòng)力元件時(shí)，改變斜盤的傾角可改變系統(tǒng)的流量。然而隨著伺服電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的斜盤式軸向柱塞泵泵控系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)更為簡(jiǎn)單直觀。

斜盤式軸向柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)是可以在高速高壓大流量的工況下穩(wěn)定工作，而在低速工況時(shí)其容積效率降低和閾值轉(zhuǎn)速限影響了使用價(jià)值。研究如何改善斜盤式軸向柱塞泵在低速工況下的性能、拓寬其工作轉(zhuǎn)速范圍、配合伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)能源高效利用將對(duì)能源節(jié)約問題產(chǎn)生重要的影響。近年來，國內(nèi)外對(duì)斜盤式變量軸向柱塞泵研究比較重視，但大部分未考慮其在低速工況下的效率問題。國內(nèi)對(duì)變量柱塞泵的研究主要偏重在密封和泄漏，提升柱塞泵在常規(guī)工況下的性能。

中國專利號(hào)為201120239337X的實(shí)用新型專利，是一種新型的變量柱塞泵。其通過設(shè)計(jì)補(bǔ)油泵和雙層油封解決了變量泵液壓油吸入量不足、泄漏量過大的問題。其特征是在殼體的中軸線位置上設(shè)置輸出軸，在殼體與輸出軸之間設(shè)置雙層油封。在低速工況下，容積效率過低，而增加補(bǔ)油泵，則提升了工作成本。

中國專利號(hào)為201210501686.3的發(fā)明專利，是一種多排超低速內(nèi)曲線式低密度能量壓縮柱塞泵。它包含一根傳動(dòng)軸、柱塞等傳統(tǒng)柱塞泵組件，以及有多排柱塞孔的轉(zhuǎn)子，利用了多于普通柱塞泵數(shù)倍的柱塞在一周內(nèi)多次進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在低速工況下產(chǎn)生足夠的流量并建立起壓力。在低速工況下，單個(gè)柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的幾對(duì)摩擦副的泄漏并未減少，整體的容積效率未提高。

中國專利號(hào)為200910001382.9的發(fā)明專利，是一種旋轉(zhuǎn)斜盤變量軸向柱塞泵。其內(nèi)部由旋轉(zhuǎn)斜盤、柱塞缸體和配流盤三部分組成。可變角度的斜盤與用鉸鏈聯(lián)結(jié)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，斜盤迫使柱塞在固定的缸筒內(nèi)只做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，避免了斜盤軸向柱塞泵缸體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、配流面摩擦大和易泄漏的缺點(diǎn)。在低速工況時(shí)，其容積效率降低，無法滿足工作需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種排量自動(dòng)補(bǔ)償變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)斜盤軸向柱塞泵，能夠在低轉(zhuǎn)速工況下自動(dòng)提升泵的排量，拓寬了柱塞泵的低轉(zhuǎn)速極限，提升泵在低轉(zhuǎn)速工況下的容積效率，同時(shí)滿足泵在高速和低速工況下的性能要求。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：設(shè)置于所述柱塞泵內(nèi)的缸體、柱塞、柱塞套以及錐形彈簧，其中：柱塞套和柱塞依次活動(dòng)設(shè)置于缸體內(nèi)，用于限位的錐形彈簧設(shè)置于位于柱塞套與缸體之間，

所述的缸體內(nèi)設(shè)有沿軸向圓周分布的梯形孔，方管形的柱塞套活動(dòng)設(shè)置于梯形孔內(nèi)做徑向運(yùn)動(dòng)，圓柱形的柱塞活動(dòng)設(shè)置于方管形柱塞套內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

所述的缸體與柱塞套之間通過浮杯形連接件連接并密封。

所述的錐形彈簧設(shè)置于在每個(gè)柱塞套的外側(cè)靠近缸體底部處，以控制柱塞套在梯形孔內(nèi)的位置。

所述的柱塞泵內(nèi)進(jìn)一步設(shè)有帶有彈性機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸、滑靴以及斜盤，其中：滑靴的一側(cè)與彈性機(jī)構(gòu)和柱塞相接觸，另一側(cè)與斜盤相接觸，傳動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)速和扭矩帶動(dòng)缸體和柱塞整體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述的彈性機(jī)構(gòu)包括：設(shè)置于傳動(dòng)軸末端的中心彈簧套以及與之相接觸的中心球頭，其中：中心球頭與滑靴的一側(cè)相接觸。

所述的柱塞的頂部設(shè)有壓盤，該壓盤與滑靴緊密接觸并將滑靴壓在斜盤上。

當(dāng)柱塞泵以大于閾值轉(zhuǎn)速工作時(shí)，方管形的柱塞套和柱塞的離心力大于錐形彈簧的預(yù)緊力。在離心力的推動(dòng)下，方管形的柱塞套帶著柱塞壓向彈簧。此時(shí)方管形的柱塞套和柱塞沿軸向圓柱形均勻分布在傳動(dòng)軸周圍。

當(dāng)傳動(dòng)軸輸入的轉(zhuǎn)速降低至閾值轉(zhuǎn)速時(shí)，柱塞泵的出口流量幾乎為零，所有入口流量幾乎都轉(zhuǎn)化為了泄漏量。此時(shí)泵內(nèi)錐形彈簧的推力大于方管形的柱塞套和柱塞的離心力，錐形彈簧推動(dòng)方管形的柱塞套的一端使其和其內(nèi)部的柱塞與傳動(dòng)軸成一定角度。方管形的柱塞套和柱塞沿軸向圓錐形均勻分布在傳動(dòng)軸周圍，柱塞泵的排量也相應(yīng)地增大。

在負(fù)載壓力恒定即泄漏恒定的工況下，轉(zhuǎn)速降低至極限轉(zhuǎn)速時(shí)，柱塞泵自動(dòng)加大了排量，保證了其出口流量，拓寬了柱塞泵低轉(zhuǎn)速極限。當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)降低時(shí)，錐形彈簧繼續(xù)推動(dòng)方管形的柱塞套和柱塞，使它們與傳動(dòng)軸的夾角繼續(xù)變大，柱塞泵的排量繼續(xù)增大，直至達(dá)到此柱塞泵的最大排量。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過增加了較為容易加工的柱塞套等部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小巧。巧妙的利用離心力實(shí)現(xiàn)低速下柱塞泵排量的自補(bǔ)償，從而拓寬了柱塞泵的轉(zhuǎn)速范圍，突破其最低轉(zhuǎn)速的限制，提升了變轉(zhuǎn)速控制柱塞泵的低速性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1局部放大示意圖；

圖3為浮杯形連接件示意圖；

圖4為缸體端面示意圖；

圖中：1傳動(dòng)軸、2卡簧、3擋塊、4深溝球軸承、5擋環(huán)、6泵體外殼、7深溝球軸承、8配流盤、9浮杯形連接件、10缸體、11柱塞套、12帶底座的錐形彈簧、13圓柱滾子軸承、14泵體外殼、15柱塞、16壓盤、17滑靴、18中心彈簧套、19中心球頭、20斜盤、21端蓋、22中心彈簧。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例包括：設(shè)置于所述柱塞泵內(nèi)的缸體10、柱塞、柱塞套11以及錐形彈簧12，其中：柱塞套11和柱塞依次活動(dòng)設(shè)置于缸體10內(nèi)，用于限位的錐形彈簧12設(shè)置于位于柱塞套11與缸體10之間，

所述的缸體10內(nèi)設(shè)有沿軸向圓周分布的梯形孔，方管形的柱塞套11活動(dòng)設(shè)置于梯形孔內(nèi)做徑向運(yùn)動(dòng)，圓柱形的柱塞活動(dòng)設(shè)置于方管形柱塞套11內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

所述的缸體10與柱塞套11之間通過浮杯形連接件連接并密封。

所述的錐形彈簧12設(shè)置于在每個(gè)柱塞套11的外側(cè)靠近缸體10底部處，以控制柱塞套11在梯形孔內(nèi)的位置。

所述的柱塞泵內(nèi)進(jìn)一步設(shè)有傳動(dòng)軸1，該傳動(dòng)軸1輸入轉(zhuǎn)速和扭矩帶動(dòng)缸體10、柱塞15等元件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述的柱塞泵內(nèi)進(jìn)一步設(shè)有中心彈簧22，該中心彈簧22中心彈簧22通過中心彈簧套18、中心球頭19和壓盤16把滑靴17壓在斜盤20上。

所述的柱塞15在缸體10中沿著方管形的柱塞套11的軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述的錐形彈簧12與方管形的柱塞套11接觸但不相連，保證方管形的柱塞套11在泵啟動(dòng)時(shí)不會(huì)直接撞上缸體10內(nèi)孔；錐形彈簧12的剛度隨著每個(gè)彈簧12圈的直接的變化而變化，滿足設(shè)計(jì)需求。

所述的柱塞套11為外方內(nèi)圓結(jié)構(gòu)，使得其和缸體10內(nèi)孔為面接觸，減少磨損的同時(shí)還便于錐形彈簧12對(duì)其推壓。

所述的浮杯形連接件9，通過鉸接的方式連接著缸體10和方管形的柱塞套11，保證方管形的柱塞套11在進(jìn)行角位移的同時(shí)不會(huì)滑出缸體10的內(nèi)孔，有著軸向定位的功能。

所述的缸體10，其端面上開設(shè)的梯形孔限制了方管形的柱塞套11的自轉(zhuǎn)。

當(dāng)轉(zhuǎn)速大于閾值轉(zhuǎn)速時(shí)，柱塞15和方管形的柱塞套11產(chǎn)生的離心力大于錐形彈簧12在極限位置時(shí)的彈簧力，錐形彈簧12被壓到底部，方管形的柱塞套11緊貼缸體10的梯形孔外側(cè)。

當(dāng)轉(zhuǎn)速降低至閾值轉(zhuǎn)速時(shí)，柱塞15和方管形的柱塞套11產(chǎn)生的離心力小于錐形彈簧12被壓緊時(shí)產(chǎn)生的彈簧力，錐形彈簧12推開方管形的柱塞套11直至彈簧力等于離心力。

此時(shí)方管形的柱塞套11和柱塞15與傳動(dòng)軸1成一定角度，柱塞泵的排量增大。

所述帶底座的錐形彈簧12分布在各個(gè)方管形的柱塞套11的一端，它的底座以焊接的方式固定在缸體10上。

錐形彈簧12與方管形的柱塞套11接觸而不相連接。

其本身具有緩沖的特性，保護(hù)方管形的柱塞套11和柱塞15不會(huì)在泵啟動(dòng)時(shí)直接撞向缸體10的內(nèi)孔，這是其特點(diǎn)之一。

根據(jù)數(shù)學(xué)模型所需求的是變剛度的彈簧，而錐形彈簧本身的剛度隨每個(gè)彈簧圈的直徑變化而變化。

此帶底座的錐形彈簧12就是按照需求所設(shè)計(jì)的錐形彈簧，這是其特點(diǎn)之二。

所述方管形的柱塞套11的外形為外方內(nèi)圓結(jié)構(gòu)。

外輪廓是倒圓角后的方形而不是傳統(tǒng)的圓柱形，是為了其和缸體10內(nèi)孔上下側(cè)接觸時(shí)是面接觸而不是線接觸，減少磨損的同時(shí)還便于錐形彈簧12對(duì)其的推壓。

所述浮杯形連接件9如圖3所示，通過鉸接的方式連接著缸體10和方管形的柱塞套11，保證方管形的柱塞套11在進(jìn)行角位移的同時(shí)不會(huì)滑出缸體10的內(nèi)孔，說明書第4/4頁有著軸向定位的功能。

所述缸體10如圖4所示，其端面上的梯形孔限制了方管形的柱塞套11的自轉(zhuǎn)。

上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。