[发明专利]排量自动补偿变转速调节斜盘轴向柱塞泵

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种流体机械领域的技术，具体是一种可以在低转速工况下自动提升排量的斜盘式变量轴向柱塞泵。

背景技术

如今能源节约问题已受越来越多人的重视。在液压系统中，泵控系统的系统能耗要小于阀控系统的系统能耗。泵控系统中的流量控制不外乎改变泵的排量或转速。以斜盘式变量轴向柱塞泵为系统动力元件时，改变斜盘的倾角可改变系统的流量。然而随着伺服电机技术的发展，用伺服电机驱动的斜盘式轴向柱塞泵泵控系统的流量调节更为简单直观。

斜盘式轴向柱塞泵的优点是可以在高速高压大流量的工况下稳定工作，而在低速工况时其容积效率降低和阈值转速限影响了使用价值。研究如何改善斜盘式轴向柱塞泵在低速工况下的性能、拓宽其工作转速范围、配合伺服电机实现能源高效利用将对能源节约问题产生重要的影响。近年来，国内外对斜盘式变量轴向柱塞泵研究比较重视，但大部分未考虑其在低速工况下的效率问题。国内对变量柱塞泵的研究主要偏重在密封和泄漏，提升柱塞泵在常规工况下的性能。

中国专利号为201120239337X的实用新型专利，是一种新型的变量柱塞泵。其通过设计补油泵和双层油封解决了变量泵液压油吸入量不足、泄漏量过大的问题。其特征是在壳体的中轴线位置上设置输出轴，在壳体与输出轴之间设置双层油封。在低速工况下，容积效率过低，而增加补油泵，则提升了工作成本。

中国专利号为201210501686.3的发明专利，是一种多排超低速内曲线式低密度能量压缩柱塞泵。它包含一根传动轴、柱塞等传统柱塞泵组件，以及有多排柱塞孔的转子，利用了多于普通柱塞泵数倍的柱塞在一周内多次进行往复运动，在低速工况下产生足够的流量并建立起压力。在低速工况下，单个柱塞做往复运动所导致的几对摩擦副的泄漏并未减少，整体的容积效率未提高。

中国专利号为200910001382.9的发明专利，是一种旋转斜盘变量轴向柱塞泵。其内部由旋转斜盘、柱塞缸体和配流盘三部分组成。可变角度的斜盘与用铰链联结的驱动转轴一起旋转，斜盘迫使柱塞在固定的缸筒内只做往复运动，避免了斜盘轴向柱塞泵缸体转动惯量大、配流面摩擦大和易泄漏的缺点。在低速工况时，其容积效率降低，无法满足工作需要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种排量自动补偿变转速调节斜盘轴向柱塞泵，能够在低转速工况下自动提升泵的排量，拓宽了柱塞泵的低转速极限，提升泵在低转速工况下的容积效率，同时满足泵在高速和低速工况下的性能要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：设置于所述柱塞泵内的缸体、柱塞、柱塞套以及锥形弹簧，其中：柱塞套和柱塞依次活动设置于缸体内，用于限位的锥形弹簧设置于位于柱塞套与缸体之间，

所述的缸体内设有沿轴向圆周分布的梯形孔，方管形的柱塞套活动设置于梯形孔内做径向运动，圆柱形的柱塞活动设置于方管形柱塞套内做往复运动，

所述的缸体与柱塞套之间通过浮杯形连接件连接并密封。

所述的锥形弹簧设置于在每个柱塞套的外侧靠近缸体底部处，以控制柱塞套在梯形孔内的位置。

所述的柱塞泵内进一步设有带有弹性机构的传动轴、滑靴以及斜盘，其中：滑靴的一侧与弹性机构和柱塞相接触，另一侧与斜盘相接触，传动轴输入转速和扭矩带动缸体和柱塞整体做旋转运动。

所述的弹性机构包括：设置于传动轴末端的中心弹簧套以及与之相接触的中心球头，其中：中心球头与滑靴的一侧相接触。

所述的柱塞的顶部设有压盘，该压盘与滑靴紧密接触并将滑靴压在斜盘上。

当柱塞泵以大于阈值转速工作时，方管形的柱塞套和柱塞的离心力大于锥形弹簧的预紧力。在离心力的推动下，方管形的柱塞套带着柱塞压向弹簧。此时方管形的柱塞套和柱塞沿轴向圆柱形均匀分布在传动轴周围。

当传动轴输入的转速降低至阈值转速时，柱塞泵的出口流量几乎为零，所有入口流量几乎都转化为了泄漏量。此时泵内锥形弹簧的推力大于方管形的柱塞套和柱塞的离心力，锥形弹簧推动方管形的柱塞套的一端使其和其内部的柱塞与传动轴成一定角度。方管形的柱塞套和柱塞沿轴向圆锥形均匀分布在传动轴周围，柱塞泵的排量也相应地增大。

在负载压力恒定即泄漏恒定的工况下，转速降低至极限转速时，柱塞泵自动加大了排量，保证了其出口流量，拓宽了柱塞泵低转速极限。当转速继续降低时，锥形弹簧继续推动方管形的柱塞套和柱塞，使它们与传动轴的夹角继续变大，柱塞泵的排量继续增大，直至达到此柱塞泵的最大排量。

技术效果