[发明专利]单圆锥滚柱二维柱塞电机泵及凸轮轮廓曲面设计方法

说明书

单圆锥滚柱二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳，电机泵外壳内设有转子、定子以及位于转子内部的柱塞泵体；柱塞泵体包括外泵体和内泵体，外泵体具有内腔，内腔中从左至右安装有内泵体和凸轮组件；凸轮组件之间安装有滚轮组件，滚轮组件与凸轮组件配合转动，柱塞在随泵轴转动的同时，在凸轮组件和滚轮组件的约束下做直线往复运动；柱塞上的左配流槽和右配流槽分别与缸体上的吸油窗口、排油窗口发生沟通，容积逐渐变大的腔室吸油，容积逐渐减小的腔室排油。本发明还提供一种单圆锥滚柱二维柱塞电机泵的凸轮轮廓曲面设计方法。本发明在凸轮接触应力最优轨道下，实现柱塞直线左右运动，解决整个等加速区段内接触应力不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及电机泵技术领域，尤其涉及单圆锥滚柱二维柱塞电机泵及凸轮轮廓曲面设计方法。

背景技术

对电机泵的研究，符合液压技术轻巧集成化、清洁环保、低噪声的发展趋势。振动小噪声低的液压电机泵特别适用于国防军工、航空航天等一些要求低振动低噪声小体积的场合，和深水领域中的需要独立液压源的各种液压工具。也适用于对环境卫生有严格要求的食品加工和精密加工设备领域。

二维电机泵主要由电机和二维柱塞泵两大部分组成，设计端面凸轮曲线形成的曲线导轨是二维柱塞泵上关键的部件，滚轮在特殊的轮廓曲面使得柱塞轴向运动和电机驱动下的旋转运动的双向自由度来实现吸排油功能。

等加速度曲线滚道目前得到最广泛的应用。基于等接触应力思想的设计方法，在这种曲线导轨的主要区段上，滚动元件与导轨之间的接触应力是均匀的，根据导轨上的接触疲劳剥落凹坑或剥蚀麻斑,都发生在曲线内死点附近的加速区段的起始部位，因此这种设计方法主要采用接触应均匀分布方法进行设计的。但这种曲线的设计计算复杂，加工精度要求高，需要专门的加工工具进行加工，且成本较高。

通过等加速曲线凸轮面液压泵的寿命试验，发现滚道上的接触剥落坑或腐蚀点出现在加速段开始处，靠近曲线死点。不同材料的凸轮面经过多次试验，损伤部位相同，说明失效原因不是材料内部局部缺陷等因素。通过进一步分析计算表明，等加速度曲线滚道上的接触应力是不均匀的，且接触应力轨道最高一般在剥落区。

其性能和寿命直接在取决于曲线导轨的设计。按照运动学观点和几何学思想的设计方法，不能直接计算和预估其工作寿命，并不能解决整个等加速区段内接触应力不均匀的问题，已日益不能适应技术发展的要求。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供单圆锥滚柱二维柱塞电机泵及凸轮轮廓曲面设计方法。

本发明的第一方面提供单圆锥滚柱二维柱塞电机泵，包括电机泵外壳，电机泵外壳内设有转子、定子以及位于转子内部的柱塞泵体；柱塞泵体包括外泵体和内泵体，外泵体具有内腔，内腔中从左至右安装有内泵体和凸轮组件；内泵体的左端面设有吸油孔和排油孔，内泵体内设有缸体，内腔中从左至右安装有内泵体和凸轮组件；内泵体内设有缸体，缸体的外表面设有第一半环形槽和第二半环形槽，吸油孔与第一半环形槽连通，排油孔与第二半环形槽连通；缸体内设有柱塞，柱塞固定连接在泵轴上，且柱塞可沿缸体的轴向作直线往复运动；柱塞的左端与缸体围合成左腔室，柱塞的右端与缸体围合成右腔室，左腔室、右腔室的容积随柱塞的往复运动变化，当柱塞从最左端往最右端轴向运动时，左腔室容积逐渐变大，右腔室容积逐渐变小；相反，当柱塞从最右端往最左端轴向运动时，右腔室容积逐渐变大，左腔室容积逐渐变小；

柱塞的外表面间隔均布有开口方向相反的左配流槽和右配流槽各两个，左配流槽和右配流槽的槽口位置相互错开布置，缸体与左配流槽和右配流槽相对应的位置设有吸油窗口和排油窗口，吸油窗口与第一半环形槽连通，排油窗口与第二半环形槽连通；