[发明专利]一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体

说明书

技术领域

本发明属于液压领域，具体地涉及一种斜盘式柱塞泵、马达的配流盘及其配合的缸体。

背景技术

斜盘式柱塞泵、马达中的缸体和配流盘配流面（缸体和配流盘的接触面），有平面和球面两种结构。因球面配流对缸体具有自定心作用，在使用压力和使用转速相对较高的柱塞泵中采用较多。

现有技术的球面配流盘，其球面侧（与缸体球面接触）配流窗在其背面（平面侧）的投影，与其背面的配流窗是包容关系。如图1a-1c所示，球面侧配流窗1在其背面的投影，包容了背面的配流窗2。

现有技术的球面缸体，连通球面配流窗和柱塞腔的油道，与缸体轴线平行或形成一个角度很小的夹角。如图1d所示，θ很小甚至为零。

球面配流盘主要结构参数的设计依据，是缸体的受力分析。现有技术的球面配流盘，其结构参数的确定，不仅受制于缸体的受力分析数据，具体设计时还受制于轴承的外径Db。

图1d所示是缸体1A、配流盘2A、端盖3A和轴承4A的相互安装位置示意图，缸体1A球面与配流盘2A球面贴合，缸体1A球面上的配流窗口与配流盘2A球面上的配流窗口对齐，配流盘2A平面安装在端盖3A上，端盖3A上安装有轴承4A。为保证端盖3A上的油道壁具有足够的强度和刚度，壁厚t不能太小。受限于轴承4A的外径尺寸Db，故配流盘2A的配流窗分布圆直径Df需要设计得足够大。

由于配流盘的各主要结构参数，如球面半径R、球面配流窗宽度B、配流窗分布圆直径Df、内外密封带直径Dx和Dy等，对缸体的作用力和作用力矩影响都很大。为使缸体的整体受力符合设计需求，配流盘主要结构参数之间，还受制于一个多元的复杂关系式，各结构参数互相影响。其中任意一个参数的变动，会影响到其他多个结构参数的改变。

因此，当配流窗分布圆直径Df设计得比较大时，其他结构参数的设计也受到影响，比如需要加大球面半径R及内、外密封带直径Dx和Dy。

现有技术的球面缸体和配流盘，因球面侧配流窗分布圆直径较大，制约了产品传动效率和自吸性能的提升。当应用于常规用途的、中等或较大排量的柱塞泵、马达时，其不利影响相对较小；但当应用于一些特殊用途（如航空、航天、小型机器人等）的微型柱塞泵、马达时，其缺陷就很明显。具体如下：

1、如图1d所示，受轴承4A外径Db的制约，配流盘2A的配流窗分布圆直径Df较大，故设计时配流盘2A的球面半径R也较大，缸体上的球面就会更加“平坦”（球面半径越大，缸体端面形状越接近于平面），对缸体1A的自定心效果变差。尤其对于使用在转速很高且同时处于高压的工况，其缺陷更加明显，性能上的直观反映是配流面内泄量的增加，导致容积效率下降。这种内泄量的增加对于中等排量到大排量的泵、马达而言，所占比例较小；但对于排量本来就很小的微型泵、马达，其影响会被放大。

2、由于配流盘2A的配流窗分布圆直径Df较大，相应地，内外密封带直径Dx和Dy也较大，因此，缸体和配流盘之间发生内泄的环带长度更长，导致内泄量的增加。这对于排量本来就很小的微型泵、马达，是不容忽视的。

3、缸体球面与配流盘球面贴合并相对旋转，会产生滑动摩擦功耗， Dx和Dy越大，缸体和配流盘相对滑动的平均线速度越大，则滑动摩擦功耗越大，产品机械效率越低。

4、如图1d所示，缸体1A的柱塞孔分布圆直径DF比配流盘2A的配流窗分布圆直径Df大，缸体1A上的配流窗分布圆相对于柱塞孔分布圆，是向内收缩的，这对提升泵的自吸性能有利，设计时可使缸体上连通柱塞腔与配流窗的油道与轴线形成的一个夹角θ。当缸体高速旋转时，此油道内的油液在离心力的作用下，可为吸油区柱塞腔增压，这对柱塞泵而言，实际上提升了泵的自吸能力，在同等吸油压力下允许的转速更高。油道倾斜角度θ越大，泵的自吸能力越强。

但按现有技术设计的产品，缸体1A的柱塞孔分布圆直径DF和配流盘2A的配流窗分布圆直径Df相差较小，不利于倾斜油道的设计，只能采用与轴线夹角很小或平行于轴线的油道（备注：为避免吸油过程中柱塞腔内的M点所在区域发生气蚀，此油道与柱塞腔的连通点N不能太靠近柱塞腔的外侧。换言之，不能随意将N点外移来增大油道倾斜角度θ，否则易导致局部气蚀的发生）。因油道倾斜角度θ很小，对于自吸能力的提升效果也就不明显，在同等吸油压力下泵允许的转速受到制约。这对于特殊用途的、特别是需要工作于很高转速的微型柱塞泵而言，是一个重大的缺陷。

发明内容