一種斜盤式柱塞泵的缸體自冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種斜盤式柱塞栗的缸體自冷卻結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種適用于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)缸體自冷卻的斜盤式柱塞栗。
【背景技術(shù)】
[0002]斜盤式柱塞栗因其具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度比大、高壓高效、變量方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、工程機(jī)械和船舶工業(yè)等領(lǐng)域中。當(dāng)前，伴隨軸向柱塞栗的高壓化發(fā)展，斜盤式軸向柱塞栗的三個(gè)主要摩擦副(柱塞副、配流副和滑靴副)產(chǎn)生的熱量進(jìn)一步增大，其工作熱量積累將增大摩擦副產(chǎn)生膠著等破壞，由此將大幅降低栗的使用壽命。
[0003]對柱塞副而言，活塞在缸體中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使滑動(dòng)面發(fā)熱，而滑動(dòng)面的發(fā)熱量取決于活塞與缸體的接觸壓力。與低轉(zhuǎn)速下相比，高速旋轉(zhuǎn)下柱塞所受離心力增大，活塞與缸體的接觸壓力增大，滑動(dòng)面上的發(fā)熱量也隨之增大。同時(shí)，由于活塞緊靠在缸體徑向外側(cè)，使其外側(cè)間隙寬度變小，外側(cè)間隙中的工作油流動(dòng)阻力顯著增加，更不容易帶走此處產(chǎn)生的熱量。隨之，此處工作油液局部持續(xù)升溫，超過工作油的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，工作油的潤滑性能下降，滑動(dòng)面發(fā)熱量將進(jìn)一步增大，在此惡性循環(huán)下柱塞與缸體發(fā)生熱膠著、卡死。因此，如何在高轉(zhuǎn)速工況下對柱塞副進(jìn)行冷卻，對提升斜盤式柱塞栗對高速、高壓工況的適應(yīng)性具有重要意義。
[0004]當(dāng)前，針對摩擦副發(fā)熱的冷卻設(shè)計(jì)方案主要有:(I)采用增大柱塞與缸體的間隙或在柱塞表面開設(shè)凹槽的方法，提高柱塞與缸體間的進(jìn)油量，以提升摩擦副的潤滑性及冷卻性能；(2)在缸體外周面增加散熱翅片，以增大缸體與殼體間油液的熱交換面積；(3)在缸體上開設(shè)冷卻槽，利用栗殼體和缸體間的油液冷卻缸體，以抑制摩擦副表面溫度上升及間隙潤滑的油溫上升。
[0005]上述方案可一定程度抑制柱塞副溫升，但仍存在以下不足:
(I)增大柱塞與缸體的間隙，對缸體徑向外側(cè)的冷卻潤滑作用有限。該方案增大了間隙泄漏量，降低栗了的效率，同時(shí)間隙的高壓泄漏也會增加栗的發(fā)熱。此外，高轉(zhuǎn)速下柱塞受到較大離心力緊靠于缸體徑向外側(cè)，實(shí)際上柱塞與缸體徑向外側(cè)的間隙并不能有效增大。
[0006](2)缸體外周面增加散熱翅片，加劇了缸體自身的攪動(dòng)發(fā)熱和旋轉(zhuǎn)阻力。缸體外周面的凸凹不平，明顯增加工作時(shí)缸體對殼體內(nèi)油液的攪動(dòng)強(qiáng)度，從而增大了栗的自攪發(fā)熱，而攪動(dòng)油液也同樣會增大缸體旋轉(zhuǎn)的阻力，這些不利因素會減低栗的性能。
[0007](3)缸體外周面開設(shè)冷卻槽，降低了缸體的剛度。在高速、高壓工況下，柱塞受到離心力和高壓的作用增強(qiáng)，對缸體的接觸壓力增大，若缸體的剛度不足極易導(dǎo)致缸體變形，由此增大柱塞與柱塞腔的縫隙，并最終致使栗由于內(nèi)泄漏量迅速增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為可克服以上不足，本發(fā)明提供了一種斜盤式軸向柱塞栗的缸體自冷卻結(jié)構(gòu)，具有缸體自冷卻功能，同時(shí)避免缸體相對配流盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的閉死容腔問題，尤其適用于高速、高壓的工況。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種斜盤式柱塞栗的缸體自冷卻結(jié)構(gòu)，包括缸體和配流盤，缸體前端面上開設(shè)有環(huán)形陣列分布的柱塞腔，缸體后端面上開設(shè)有弧形槽狀且與柱塞腔相通的腰形孔，缸體后端面
[9]緊貼有配流盤，所述的缸體上沿軸向開設(shè)有軸向冷卻油道，缸體周側(cè)沿周向開設(shè)有將軸向冷卻油道與缸體外周面連通的徑向冷卻油道，缸體后端面開設(shè)有將軸向冷卻油道與缸體后端面連通的配流冷卻油道，所述配流盤同一端面的兩側(cè)上開設(shè)有弧形通孔狀的低壓吸油區(qū)和高壓排油區(qū)，低壓吸油區(qū)和高壓排油區(qū)之間開設(shè)有油槽，柱塞腔通過腰形孔與低壓吸油區(qū)和高壓排油區(qū)相連通。
[0010]進(jìn)一步的，所述的軸向冷卻油道的橫截面為圓弧槽，所述圓弧槽與柱塞腔同心且弧度σ為0~120度，軸向冷卻油道在缸體前端面沿周向均勻分布，所述軸向冷卻油道與柱塞腔之間的最小厚度A為柱塞腔直徑D的0.01-0.5倍。
[0011]進(jìn)一步的，所述的徑向冷卻油道由缸體外周面沿缸體徑向貫通至軸向冷卻油道。
[0012]進(jìn)一步的，所述的配流冷卻油道位于缸體后端面中心與對應(yīng)的柱塞腔中心點(diǎn)連線的外側(cè)。
[0013]進(jìn)一步的，所述的油槽為盲槽形式的L形油槽，其開設(shè)于低壓吸油區(qū)和高壓排油區(qū)中間且接近配流盤外端面的位置。
[0014]進(jìn)一步的，在缸體后端面以缸體中心為圓心、腰形孔中心為半徑的圓上，所述的油槽與高壓排油區(qū)弧長不小于腰形孔在該圓上的弧長。
[0015]進(jìn)一步的，所述的軸向冷卻油道從缸體前端面沿柱塞腔向缸體內(nèi)延伸，其深度為柱塞腔軸向長度的0.2-0.8倍。
[0016]進(jìn)一步的，在垂直于缸體軸向的截面上，所述的徑向冷卻油道對稱軸與軸向冷卻油道對稱軸之間的夾角β為0~60度，夾角β的偏置方向與缸體旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0017]進(jìn)一步的，所述的徑向冷卻油道與缸體前端面的軸向距離為柱塞軸向長度的0.2-0.8 倍。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
通過缸體旋轉(zhuǎn)離心力及缸體外周面的壓差作用，有效提升冷卻效率。該方式引入缸體外的流體對缸體進(jìn)行冷卻，不增大柱塞與缸體之間的間隙，可抑制高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柱塞和柱塞腔的滑動(dòng)面溫升，為提升柱塞栗的最高轉(zhuǎn)速創(chuàng)造條件；
在缸體內(nèi)開設(shè)冷卻結(jié)構(gòu)，不破壞缸體周面的平滑度，缸體轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小。該結(jié)構(gòu)不破壞缸體周面的平滑度，可顯著抑制油液攪動(dòng)發(fā)熱、油液流動(dòng)方向性好。同時(shí)，所設(shè)計(jì)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)考慮了缸體剛度的影響，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)；
開設(shè)特有的配流盤油槽和缸體冷卻油道，進(jìn)一步提升冷卻效率與可靠性。利用柱塞腔運(yùn)動(dòng)到配流盤的高低壓區(qū)切換間隙，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化冷卻，并可有效防止柱塞腔的閉死，由此抑制柱塞腔在高低壓區(qū)切換時(shí)可能產(chǎn)生的空化與沖擊。
【附圖說明】
[0019]圖中: 圖1是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是帶有冷卻結(jié)構(gòu)的缸體前端面視圖；
圖3是圖2的A-A剖面視圖；
圖4是帶有冷卻結(jié)構(gòu)的缸體后端面視圖；
圖5是配流盤油槽一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖6是圖5的實(shí)施結(jié)構(gòu)工作時(shí)腰形孔由高壓排油區(qū)向低壓吸油區(qū)運(yùn)動(dòng)的示意圖一；
圖7是圖5的實(shí)施結(jié)構(gòu)工作時(shí)腰形孔由高壓排油區(qū)向低壓吸油區(qū)運(yùn)動(dòng)的示意圖二；
圖8是圖5的實(shí)施結(jié)構(gòu)腰形孔由高壓排油區(qū)向低壓吸油區(qū)過渡時(shí)的油液流動(dòng)示意圖； 圖9是配流盤油槽另一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖10是圖9的實(shí)施結(jié)構(gòu)工作時(shí)腰形孔由高壓排油區(qū)向低壓吸油區(qū)運(yùn)動(dòng)的示意圖一； 圖11是圖9的實(shí)施結(jié)構(gòu)工作時(shí)腰形孔由高壓排油區(qū)向低壓吸油區(qū)運(yùn)動(dòng)的示意圖二 ； 圖12是圖9的實(shí)施結(jié)構(gòu)腰形孔由低壓吸油區(qū)向高壓排油區(qū)過渡時(shí)的油液流動(dòng)示意圖；
圖中:1_端蓋，2-栗蓋，3-前栗體，4-中栗體，5-傳動(dòng)軸，6_斜盤，7-底板，8_球形襯套，9-缸體，9A-缸體前端面，9B-缸體周面，9C-缸體后端面，10-配流盤，1A-低壓吸油區(qū)，1B-高壓排油區(qū)，11-滑靴，12-柱塞，12A-柱塞底面，13-缸體彈簧，14-斜盤控制器，15-滾珠軸承，16-滾針軸承，17-柱塞腔，17A-柱塞腔壁面，17B-柱塞腔壁面，18A-軸向冷卻油道，18B-徑向冷卻油道，18C-配流冷卻油道，19A、19B-L形油槽，20-腰形孔，21-預(yù)降壓三角槽，22-預(yù)升壓三角槽，23-預(yù)壓孔，σ 4瓜度σ，β-夾角向冷卻油道與柱塞腔之間的最小厚度九D-柱塞腔直徑D，OO1-徑向冷卻油道對稱軸OO1, OO2-軸向冷卻油道對稱軸OO20
【具體實(shí)施方式】
[0020]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
[0021]圖1示意性地表示了本發(fā)明實(shí)施方案的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。具有缸體自冷卻結(jié)構(gòu)的斜盤式軸向柱塞栗由端蓋1、栗蓋2、前栗體3、中栗體4、傳動(dòng)軸5、斜盤6、底板7、球形襯套8、缸體9、配流盤10、滑靴11、柱塞12、缸體彈簧13、斜盤控制器14、滾珠軸承15、滾針軸承16等零件組成。其中，栗殼由栗蓋2、前栗體3、中栗體4組成，傳動(dòng)軸5前后貫穿于栗殼體內(nèi)，由滾珠軸承15和滾針軸承16分別支撐于栗殼的前端和后端。缸體9與傳動(dòng)軸5通過花鍵相連，不能相對旋轉(zhuǎn)，缸體9在傳動(dòng)軸5的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。缸體前端面9Α上開設(shè)柱塞腔17，在缸體后端面9C上開設(shè)腰形孔20與柱塞腔相通。柱塞12 —端通過間隙配合方式安裝在缸體9的柱塞腔17內(nèi)，柱塞12另一端通過球節(jié)方式與滑靴11相連接，滑靴11與斜盤6面接觸形成滑動(dòng)摩擦副。斜盤6以一定角度安裝在前栗體3內(nèi)，且在缸體一側(cè)安裝有底板7。球形襯套8成環(huán)狀外裝于傳動(dòng)軸5上，且被設(shè)置在缸體上的多個(gè)缸體彈簧按壓在底板7上。缸體9與配流盤10相接觸，可相對轉(zhuǎn)動(dòng)，而配流盤10通過銷固定在中栗體4上，不能相對旋轉(zhuǎn)。配流盤10上開設(shè)有低壓吸油區(qū)1A和高壓排油區(qū)10Β，柱塞腔17可通過腰形孔20與低壓吸油區(qū)1A和高壓排油區(qū)1B相連通。
[0022]工作時(shí)，柱塞12隨缸體9作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于受到斜盤6和滑靴11組成摩擦副的約束，以及高壓油腔內(nèi)壓力共同作用，柱塞12在柱塞腔17內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過缸體旋轉(zhuǎn)使腰形孔20在低壓吸油區(qū)1A和高壓排油區(qū)1B交替切換。腰形孔20在經(jīng)過低壓吸油區(qū)1A時(shí)，由于柱塞12由柱塞腔17內(nèi)向外運(yùn)動(dòng)，在柱塞腔17內(nèi)形成負(fù)壓將油液從低壓吸油區(qū)1A經(jīng)腰形孔20吸入；在柱塞腔經(jīng)過高壓排油區(qū)1B時(shí)，柱塞12由柱塞腔17外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使柱塞腔17內(nèi)的油液受壓從高壓排油區(qū)1B流出。由此反復(fù)工作，實(shí)現(xiàn)栗的吸油、壓油。
[0023]圖2~圖4示意性地表示了本發(fā)明實(shí)施方案中缸體的冷卻結(jié)構(gòu)，缸體9的冷卻結(jié)構(gòu)包括沿缸體9軸向延伸的軸向冷卻油道18A、沿缸體9徑向延伸的徑向冷卻油道18B以及傾斜設(shè)置的配流冷卻油道18C。如圖2所示，軸向冷卻油道18A從缸體前端面9A向缸體內(nèi)內(nèi)沿柱塞腔17延伸(延伸深度為柱塞腔軸向長度的1/5~4/5)，其與柱塞腔17之間的壁面厚度h應(yīng)保證缸體9的足夠剛度，最小厚度A為0.01 ZX 0.5 Z? (/?柱塞腔直徑)。軸向冷卻油道18A的橫截面為與柱塞腔17同心的圓弧槽，以在保證足夠剛度的前提下具有良好的冷卻效果。軸向冷卻油道18A的形狀并不局限于圖2那樣，其弧度角可在具體實(shí)施時(shí)適當(dāng)變化，只要保證缸體9的剛度且具有良好的冷卻效果即可。在缸體外周面9B開設(shè)徑向冷卻油道18B，沿缸