二維圓柱導(dǎo)軌軸向活塞泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二維圓柱導(dǎo)軌軸向活塞泵,屬于流體傳動(dòng)及控制領(lǐng)域中的液壓泵及液壓馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞泵用活塞和油缸體作為主要工作構(gòu)件。當(dāng)活塞在缸體的活塞孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),由活塞與缸體組成的密閉工作容積腔發(fā)生容積變化,完成吸、排油過(guò)程。根據(jù)活塞在缸體中的不同排列形式,活塞泵分為徑向式和軸向式兩大類。徑向活塞泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大,在許多場(chǎng)合已經(jīng)被軸向活塞泵替代。軸向活塞泵的活塞中心線平行(或基本平行)于油缸體的軸線。此類泵的密封性好,具有工作壓力高(額定工作壓力一般可達(dá)32—40MPa),在高壓下仍能保持相當(dāng)高的容積效率(一般在95%左右)及總效率(一般在90%以上),容易實(shí)現(xiàn)變量以及單位功率的重量輕等優(yōu)點(diǎn);廣泛運(yùn)用于壓力加工機(jī)械、起重運(yùn)輸設(shè)備、工程機(jī)械、船舶甲板機(jī)械、冶金機(jī)械、火炮和空間技術(shù)領(lǐng)域中,并可被作為高壓及高壓油源。
[0003]傳統(tǒng)常見(jiàn)的軸向活塞泵的工作原理:當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),缸體會(huì)帶動(dòng)活塞轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)改變活塞和傾斜平面之間或與傳動(dòng)軸之間的角度,使得活塞在活塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。依靠活塞在缸體孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),使密封工作容腔容積發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸、壓油。傳統(tǒng)的軸向活塞泵其內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件多,對(duì)材料材質(zhì)、加工精度要求高,對(duì)油液污染敏感,加工、使用、維護(hù)的要求和成本較高,價(jià)格昂貴;缸體隨傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大,導(dǎo)致啟動(dòng)、停止、調(diào)速的響應(yīng)速度慢,不利于通過(guò)調(diào)速來(lái)控制泵的輸出流量;缸體內(nèi)摩擦副較多,高速轉(zhuǎn)動(dòng)下,缸體溫升較快,配流盤、活塞等零件的磨損直接影響泵的使用壽命和耐久性。除此之外,由于活塞泵本身工作原理的限制,傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周,每個(gè)活塞只能實(shí)現(xiàn)一次吸油和一次排油,其排量受到了限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有軸向活塞泵存在的上述缺陷,本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)新穎緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)簡(jiǎn)單、易調(diào)速、排量高、利用活塞雙自由度(旋轉(zhuǎn)的同時(shí)能夠軸向移動(dòng))的運(yùn)動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)連續(xù)的吸排油的二維圓柱導(dǎo)軌軸向活塞泵。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一■維圓柱導(dǎo)軌軸向活塞栗,包括栗體、缸體和活塞,缸體置于栗體中并與栗體固走連接;泵體上開(kāi)有吸排油孔和泄露油回油通道,泵體的左、右兩端分別通過(guò)卡簧固定安裝有左、右端蓋,其特征在于:所述的缸體的左、右兩端分別固設(shè)有具有不同滾輪滾動(dòng)曲面的左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌,并且左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌相互呈90度錯(cuò)開(kāi)布置,即左導(dǎo)軌的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別與右導(dǎo)軌的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)相對(duì)應(yīng);
[0007]所述的缸體的內(nèi)腔中心設(shè)置有活塞,并且所述的活塞可沿缸體內(nèi)腔的軸向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng);在所述的活塞的左、右兩端分別安裝有與活塞同心的左塞環(huán)和右塞環(huán),所述的左塞環(huán)、右塞環(huán)分別固定在缸體上;所述的左塞環(huán)、活塞左端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成左腔室,所述的右塞環(huán)、活塞右端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成右腔室,左腔室與右腔室的容積隨活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)交錯(cuò)變化;當(dāng)活塞從最左端往最右端軸向運(yùn)動(dòng)時(shí),左腔室容積逐漸變大,右腔室容積逐漸變??;相反,當(dāng)活塞從最右端往最左端軸向運(yùn)動(dòng)時(shí),右腔室容積逐漸變大,左腔室容積逐漸變?。?br>[0008]所述的活塞上設(shè)置有臺(tái)肩,所述的臺(tái)肩的表面上開(kāi)設(shè)有均勻布置的四個(gè)矩形溝槽,并且四個(gè)矩形溝槽的槽口位置相互錯(cuò)開(kāi)布置;所述的缸體的對(duì)應(yīng)位置上均勻分布有與四個(gè)矩形溝槽相對(duì)應(yīng)的兩組窗口,并且兩組窗口通過(guò)開(kāi)在缸體表面的環(huán)形槽相互貫通;工作時(shí),活塞上的矩形溝槽與缸體上的窗口發(fā)生溝通,容積逐漸變大的腔室通過(guò)溝通的矩形溝槽和窗口從油箱吸油,容積逐漸減小的腔室通過(guò)溝通的溝槽和窗口將腔內(nèi)油液排出;
[0009]所述的活塞的左端安裝有一字銷軸,所述的一字銷軸的軸端對(duì)稱安裝有一組左軸承大滾輪,所述的一字銷軸的左端安裝有一與左端蓋固定連接的滾輪罩,所述的一字銷軸緊固在活塞上;所述的活塞的右端安裝有十字銷軸,所述的十字銷軸的軸端分別對(duì)稱安裝有一組右軸承大滾輪和一組用于傳遞扭矩的軸承小滾輪,所述的十字銷軸緊固在活塞上;所述的左軸承大滾輪和右軸承大滾輪分別設(shè)置在所述的左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌上,并且分別可沿左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌滾動(dòng);
[0010]所述的十字銷軸通過(guò)2D聯(lián)軸器安裝在開(kāi)有通孔的右端蓋上,無(wú)刷電機(jī)與所述的2D聯(lián)軸器過(guò)緊配合,所述的無(wú)刷電機(jī)通過(guò)2D聯(lián)軸器將扭矩傳遞到軸承小滾輪,帶動(dòng)軸承小滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)十字銷軸、活塞和一字銷軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)2D聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時(shí),2D聯(lián)軸器通過(guò)十字銷軸上的軸承小滾輪將扭矩傳遞至活塞,從而使得活塞旋轉(zhuǎn),活塞旋轉(zhuǎn)的同時(shí)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)吸排油腔的切換和連續(xù)的吸排油。
[0011]所述的左導(dǎo)軌呈圓柱體,所述的圓柱體的頂面具有向內(nèi)凹的第一弧形曲面,并且所述的第一弧形曲面的最低點(diǎn)兩端的圓柱體上對(duì)稱設(shè)置有與銷釘相匹配的安裝孔;所述的圓柱體的中心開(kāi)設(shè)有與內(nèi)六角螺栓匹配的第一通孔。
[0012]所述的右導(dǎo)軌呈圓柱體,所述的圓柱體的頂面具有向外凸起的第二弧形曲面,并且所述的第二弧形曲面的最低點(diǎn)兩端的圓柱體上對(duì)稱設(shè)置有與銷釘相匹配的安裝孔;所述的圓柱體的中心開(kāi)設(shè)有與內(nèi)六角螺栓匹配的第二通孔。
[0013]所述的右軸承大滾輪和軸承小滾輪分別設(shè)置在2D聯(lián)軸器的溝槽上;所述的2D聯(lián)軸器通過(guò)第一鋼絲擋圈和鎖緊墊片安裝在開(kāi)有通孔的右端蓋上。
[0014]所述的2D聯(lián)軸器的右端開(kāi)有與無(wú)刷電機(jī)配合的矩形鍵槽。
[0015]所述的右端蓋與2D聯(lián)軸器之間安裝用于密封和減少聯(lián)軸器與端蓋的摩擦力作用的J形無(wú)骨架油封和銅片。
[0016]所述的左軸承大滾輪、右軸承大滾輪、軸承小滾輪分別由輪套、滾動(dòng)軸承、第二鋼絲擋圈和鎖緊墊片構(gòu)成,所述的滾動(dòng)軸承穿套在軸端,所述的輪套通過(guò)第二鋼絲擋圈和鎖緊墊片套設(shè)在滾動(dòng)軸承上。
[0017]所述的左、右端蓋上開(kāi)設(shè)有用于放置O形密封圈的環(huán)形槽。
[0018]所述的左塞環(huán)、右塞環(huán)分別通過(guò)第三鋼絲擋圈固定在缸體上。
[0019]所述的一字銷軸、十字銷軸分別通過(guò)內(nèi)六角螺栓緊固在活塞的左、右端。
[0020]本發(fā)明的工作原理:
[0021]活塞與十字銷軸、一字銷軸通過(guò)內(nèi)六角螺栓固連在一起,無(wú)刷電機(jī)通過(guò)2D聯(lián)軸器將扭矩傳遞到十字銷軸上的軸承小滾輪,帶動(dòng)軸承小滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),右軸承大滾輪隨著軸承小滾輪與2D聯(lián)軸器一起轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),右軸承大滾輪也會(huì)在右導(dǎo)軌上滾動(dòng)。同理,在左端一字銷軸上左軸承大滾輪在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也會(huì)在內(nèi)導(dǎo)軌上滾動(dòng)。當(dāng)左軸承大滾輪滾動(dòng)到左導(dǎo)軌的最高點(diǎn)時(shí),即右軸承大滾輪滾動(dòng)到右導(dǎo)軌的最低點(diǎn),活塞軸向移動(dòng)到最左端;當(dāng)左軸承大滾輪滾動(dòng)到左導(dǎo)軌的最低點(diǎn)時(shí),即右軸承大滾輪滾動(dòng)到右導(dǎo)軌的最高點(diǎn),活塞軸向移動(dòng)到最右端。隨著左軸承大滾輪和右軸承大滾輪分別在左導(dǎo)軌、右導(dǎo)軌上連續(xù)滾動(dòng),就可以使活塞進(jìn)行軸向連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了活塞在縱向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)又在軸向有連續(xù)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0022]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0023]1、提出了軸與活塞一體化設(shè)計(jì),將整體結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化,利用活塞的旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)的雙運(yùn)動(dòng)自由度(2D)結(jié)構(gòu)替代了傳統(tǒng)軸向活塞泵的配油盤結(jié)構(gòu),來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)吸排油功能,而且往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次,吸排油各一次,較傳統(tǒng)軸向活塞泵多一次。
[0024]2、較傳統(tǒng)活塞泵的多摩擦副結(jié)構(gòu),本發(fā)明只有一對(duì)摩擦副,使得效率得到很大提尚O
[0025]3、實(shí)現(xiàn)了微型化,在保證流量的前提下,成本得到大大降低。
[0026]4、活塞上的矩形溝槽與缸體上的窗口發(fā)生溝通,容積逐漸變大的腔室通過(guò)溝通的矩形溝槽和窗口從油箱吸油,容積逐漸減小的腔室通過(guò)溝通的溝槽和窗口將腔內(nèi)油液排出;活塞連續(xù)不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)使左右腔室的體積不斷的交錯(cuò)變化,實(shí)現(xiàn)連續(xù)的吸油和排油。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為2D軸向活塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為2D聯(lián)軸器爆炸圖。
[0029]圖3為活塞與一字銷軸、十字銷軸裝配示意圖。
[0030]圖4a為活塞不意圖。
[0031]圖4b為圖4a中的A-A截面圖。
[0032]圖5a為缸體示意圖。
[0033]圖5b為圖5a中的B-B的剖面圖。
[0034]圖6a為活塞運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí),活塞上的溝槽e、f、g、h未和缸體上的窗口 a、b、C、d發(fā)生溝通示意圖。
[0035]圖6b為圖6a中的D-D截面圖。
[0036]圖6c為活塞轉(zhuǎn)動(dòng)并往右端開(kāi)始移動(dòng),活塞上的溝槽e、f、g、h分別與缸體上的窗口 a、d、b、c溝通的示意圖。
[0037]圖6d為圖6c中的E-E截面圖。
[0038]圖6e為活塞移動(dòng)到最右端時(shí),活塞上的溝槽e、f、g、h未和缸體上的窗口 a、b、C、d不再溝通的示意圖。
[0039]圖6f為圖6e中的F-F截面圖。
[0040]圖7為左導(dǎo)軌示意圖。
[0041]圖8為右導(dǎo)軌示意圖
[0042]圖9為左導(dǎo)軌或右導(dǎo)軌位移圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]參照?qǐng)D1至圖9,一■維圓柱導(dǎo)軌軸向活塞栗,包括栗體1、缸體2和活塞3,缸體2置于泵體I中并與泵體I固定連接;泵體I上開(kāi)有吸排油孔和泄露油回油通道,泵體I的左、右兩端分別通過(guò)卡簧4固定安裝有左、右端蓋5、6,所述的缸體2的左、右兩端分別固設(shè)有具有不同滾輪滾動(dòng)曲面的左導(dǎo)軌7和右導(dǎo)軌8,并且左導(dǎo)軌7和右導(dǎo)軌8相互呈90度錯(cuò)開(kāi)布置,即左導(dǎo)軌7的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)分別與右導(dǎo)軌8的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)相對(duì)應(yīng);
[0044]所述的缸體2的內(nèi)腔中心設(shè)置有活塞3,并且所述的活塞3可沿缸體2內(nèi)腔的軸向作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng);在所述的活塞3的左、右兩端分別安裝有與活塞3同心的左塞環(huán)9和右塞環(huán)10,所述的左塞環(huán)9、右塞環(huán)10分別固定在缸體2上;所述的左塞環(huán)、活塞左端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成左腔室,所述的右塞環(huán)、活塞右端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成右腔室,左腔室與右腔室的容積隨活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)交錯(cuò)變化;當(dāng)活塞從最左端往最右端軸向運(yùn)動(dòng)時(shí),左腔室容積逐漸變大,右腔室容積逐漸變?。幌喾?,當(dāng)活塞從最右端往最左端軸向運(yùn)動(dòng)時(shí),右腔室容積逐漸變大,左腔室容積逐漸變小;
[0045]所述的活塞3上設(shè)置有臺(tái)肩,所述的臺(tái)肩的表面上開(kāi)設(shè)有均勻布置的四個(gè)矩形溝槽e、f、g、h,并且四個(gè)矩形溝槽的槽口位置相互錯(cuò)開(kāi)布置;所述的缸體2的對(duì)應(yīng)位置上均勻分布有與四個(gè)矩形溝槽相對(duì)應(yīng)的兩組窗口 a、c和b、d,并且兩組窗口通過(guò)開(kāi)在缸體2表面的環(huán)形槽相互貫通;工作時(shí),活塞3上的矩形溝槽與缸體上的窗口發(fā)生溝通,容積逐漸變大的腔室通過(guò)溝通的矩形溝