[发明专利]一种变量轴向柱塞泵

说明书

技术领域

本发明涉及柱塞泵领域，特别地，涉及一种变量轴向柱塞泵。

背景技术

柱塞泵是依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封腔的空间容积发生变化来实现吸油或排油的泵。现有技术中，多柱塞的柱塞泵主要有两种，一种是轴向柱塞泵，另一种是径向柱塞泵。

其中，径向柱塞泵是指柱塞径向排列安装在转子中，转子连同柱塞一起由电机带动旋转。柱塞靠离心力的作用和低压大流量齿轮泵供给的油液作用而紧抵于定子的内壁。其结构如图4所示，其中，01、柱塞，02、转子，03、衬套，04、定子，05、配油轴。当转子左偏作顺时针方向旋转时，由于定子和转子间有偏心距e，因此，柱塞绕经上半周时逐渐向外伸出，油缸内的空间容积由小变大，形成部分真空而吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞往里推，油缸内的空间容积由大变小而排油。转子每转一周，每个柱塞各完成一次吸油和一次排油，若转子连续不停地旋转，油泵便可不断地完成输油工作。改变所述偏心距e即可改变油泵的流量。改变偏心的方向，即可改变输油的方向。径向柱塞泵具有流量大(50～400L/min)和流量可调节、流向可变、工作压力高(6.3～40MPa)，运行平稳等特点。但径向泵是由传动轴、定子、转子、大流量齿轮泵、柱塞泵、伺服阀、电磁阀、背压阀、安全阀及柱塞泵的左、右油缸和壳体等30多个零部件装配而成的，其结构复杂，制造难度大，体积大且笨重；因此大多用在最高工作压力为10～20MPa左右的低速、大功率(20～150kw)的大重型机械液压设备中。另外，转子上的柱塞靠转子的旋转离心力作用和齿轮泵供给的油压力作用而紧顶定子内壁，改变缸体各孔的空间容积，达到吸入介质和排出介质的目的；这存在摩擦因数大，工作介质单一等缺陷。此外，径向柱塞泵的结构决定了其变量控制部件会相当的复杂。

而轴向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞泵利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来工作。现有的轴向柱塞泵主要包括传动轴、缸体、与缸体同轴设置的配流盘等部件。由传动轴带动缸体旋转，配流盘不动，液压油从配流盘上的腰型孔沿轴向进入缸体中，例如为对称分布的4个腰型孔。在这种柱塞泵中，配流盘的直径与缸体直径一致，由于缸体和配流盘的非腰型孔的贴合面无间隙，所以只能采用静压摩擦旋转的配流方式完成吸油和排油工作。当泵的设计压力和工作压力提高，在旋转中配流盘与缸体平面间的摩擦加剧，形成配流盘与缸体贴合面出现干摩擦状态，从而导致配流盘与缸体贴合面被磨坏而产生轴向漏油，造成柱塞泵报废。此外，随着设计压力提高和配流部位摩擦加剧使得泵中流体的温度升高(如油温从低压20MPa时的50℃升高至32.5MPa时的60℃)，进而油的粘度变小、泵的容积效率下降而达不到国家标准。因此，现有的轴向柱塞泵的设计压力最高值一般在31.5～35MPa。另有一种进口泵的配流盘和缸体配流面均为部分球面的轴向柱塞泵，这样的设计相比平面盘来说，可以适度缓解配流部位的摩擦，因而泵的设计压力可以适度提高，但这样的轴向柱塞泵又存在配流部位的工件曲面型加工复杂、轴向柱塞泵及其配件极其昂贵的问题。

因而，上述两种柱塞泵都有各自的优点和缺点，简单来说径向柱塞泵的设计压力较高，但结构复杂、装置的体积庞大，尤其是其变量控制形式单一，且要实现变量控制相当困难。而轴向柱塞泵的配流方式决定了其设计压力，无法适应给大功率设备提供液压能的需要。因而本领域需要研发一种全新的变量柱塞泵。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、工艺先进、容易制造、转速高、线速度低、摩擦因数小、使用寿命长、应用广泛(既能够用油做工作介质，又能够用水做工作介质，还能够用气体做工作介质)的径向配流的变量轴向柱塞泵，以解决现有技术中的上述问题。