二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵，屬于流體傳動及控制領(lǐng)域中的液壓泵及液壓馬達。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞泵用活塞和油缸體作為主要工作構(gòu)件。當活塞在缸體的活塞孔中作往復(fù)運動時，由活塞與缸體組成的密閉工作容積腔發(fā)生容積變化，完成吸、排油過程。根據(jù)活塞在缸體中的不同排列形式，活塞泵分為徑向式和軸向式兩大類。徑向活塞泵由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，在許多場合已經(jīng)被軸向活塞泵替代。軸向活塞泵的活塞中心線平行(或基本平行)于油缸體的軸線。此類泵的密封性好，具有工作壓力高(額定工作壓力一般可達32—40MPa)，在高壓下仍能保持相當高的容積效率(一般在95%左右)及總效率(一般在90%以上)，容易實現(xiàn)變量以及單位功率的重量輕等優(yōu)點；廣泛運用于壓力加工機械、起重運輸設(shè)備、工程機械、船舶甲板機械、冶金機械、火炮和空間技術(shù)領(lǐng)域中，并可被作為高壓及高壓油源。
[0003]傳統(tǒng)常見的軸向活塞泵的工作原理:當傳動軸帶動缸體轉(zhuǎn)動時，缸體會帶動活塞轉(zhuǎn)動，通過改變活塞和傾斜平面之間或與傳動軸之間的角度，使得活塞在活塞腔內(nèi)作直線往復(fù)運動。依靠活塞在缸體孔內(nèi)往復(fù)運動，使密封工作容腔容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸、壓油。傳統(tǒng)的軸向活塞泵其內(nèi)部相對運動的零件多，對材料材質(zhì)、加工精度要求高，對油液污染敏感，加工、使用、維護的要求和成本較高，價格昂貴；缸體隨傳動軸一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動慣量大，導(dǎo)致啟動、停止、調(diào)速的響應(yīng)速度慢，不利于通過調(diào)速來控制泵的輸出流量；缸體內(nèi)摩擦副較多，高速轉(zhuǎn)動下，缸體溫升較快，配流盤、活塞等零件的磨損直接影響泵的使用壽命和耐久性。除此之外，由于活塞泵本身工作原理的限制，傳動軸轉(zhuǎn)動一周，每個活塞只能實現(xiàn)一次吸油和一次排油，其排量受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有軸向活塞泵存在的上述缺陷，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)新穎緊湊、體積小、重量輕、傳動簡單、易調(diào)速、排量高、利用活塞雙自由度(旋轉(zhuǎn)的同時能夠軸向移動)的運動原理實現(xiàn)連續(xù)的吸排油的二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵，包括泵體、缸體和活塞，缸體置于泵體中并與泵體固定連接；泵體上開有吸排油孔和泄露油回油通道，泵體的左、右兩端分別通過卡簧固定安裝有左、右端蓋，其特征在于:所述的缸體的左、右兩端分別固設(shè)有具有相同滾輪滾動曲面的左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌，并且左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌相互呈90度錯開布置，即左導(dǎo)軌的最高點和最低點分別與右導(dǎo)軌的最低點和最高點相對應(yīng)；
[0007]所述的缸體的內(nèi)腔中心設(shè)置有活塞，并且所述的活塞可沿缸體內(nèi)腔的軸向作直線往復(fù)運動；在所述的活塞的左、右兩端分別安裝有與活塞同心的左塞環(huán)和右塞環(huán)，所述的左塞環(huán)、右塞環(huán)分別固定在缸體上；所述的左塞環(huán)、活塞左端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成左腔室，所述的右塞環(huán)、活塞右端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成右腔室，左腔室與右腔室的容積隨活塞的往復(fù)運動交錯變化；當活塞從最左端往最右端軸向運動時，左腔室容積逐漸變大，右腔室容積逐漸變??；相反，當活塞從最右端往最左端軸向運動時，右腔室容積逐漸變大，左腔室容積逐漸變小；
[0008]所述的活塞上設(shè)置有臺肩，所述的臺肩的表面上開設(shè)有均勻布置的四個矩形溝槽，并且四個矩形溝槽的槽口位置相互錯開布置；所述的缸體的對應(yīng)位置上均勻分布有與四個矩形溝槽相對應(yīng)的兩組窗口，并且兩組窗口通過開在缸體表面的環(huán)形槽相互貫通；工作時，活塞上的矩形溝槽與缸體上的窗口發(fā)生溝通，容積逐漸變大的腔室通過溝通的矩形溝槽和窗口從油箱吸油，容積逐漸減小的腔室通過溝通的溝槽和窗口將腔內(nèi)油液排出；
[0009]所述的活塞的左端安裝有一字銷軸，所述的一字銷軸的軸端對稱安裝有一組左軸承大滾輪，所述的一字銷軸的左端安裝有一與左端蓋固定連接的滾輪罩，所述的一字銷軸緊固在活塞上；所述的活塞的右端安裝有十字銷軸，所述的十字銷軸的軸端分別對稱安裝有一組右軸承大滾輪和一組用于傳遞扭矩的軸承小滾輪，所述的十字銷軸緊固在活塞上；所述的左軸承大滾輪和右軸承大滾輪分別設(shè)置在所述的左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌上，并且分別可沿左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌滾動；
[0010]所述的十字銷軸通過2D聯(lián)軸器安裝在開有通孔的右端蓋上，無刷電機與所述的2D聯(lián)軸器過緊配合，所述的無刷電機通過2D聯(lián)軸器將扭矩傳遞到軸承小滾輪，帶動軸承小滾輪轉(zhuǎn)動，從而帶動十字銷軸、活塞和一字銷軸一起轉(zhuǎn)動。當電機帶動2D聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時，2D聯(lián)軸器通過十字銷軸上的軸承小滾輪將扭矩傳遞至活塞，從而使得活塞旋轉(zhuǎn)，活塞旋轉(zhuǎn)的同時并往復(fù)運動實現(xiàn)吸排油腔的切換和連續(xù)的吸排油。
[0011]所述的左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌均呈圓柱體，所述的圓柱體的頂面具有向外凸起的弧形曲面，并且所述的弧形曲面的最低點兩端的圓柱體上對稱設(shè)置有與銷釘相匹配的安裝孔；所述的圓柱體的中心開設(shè)有與內(nèi)六角螺栓匹配的通孔。
[0012]所述的右軸承大滾輪和軸承小滾輪分別設(shè)置在2D聯(lián)軸器的溝槽上；所述的2D聯(lián)軸器通過第一鋼絲擋圈和鎖緊墊片安裝在開有通孔的右端蓋上。
[0013]所述的2D聯(lián)軸器的右端開有與無刷電機配合的矩形鍵槽。
[0014]所述的右端蓋與2D聯(lián)軸器之間安裝用于密封和減少聯(lián)軸器與端蓋的摩擦力作用的J形無骨架油封和銅片。
[0015]所述的左軸承大滾輪、右軸承大滾輪、軸承小滾輪分別由輪套、滾動軸承、第二鋼絲擋圈和鎖緊墊片構(gòu)成，所述的滾動軸承穿套在軸端，所述的輪套通過第二鋼絲擋圈和鎖緊墊片套設(shè)在滾動軸承上。
[0016]所述的左、右端蓋上開設(shè)有用于放置O形密封圈的環(huán)形槽。
[0017]所述的左塞環(huán)、右塞環(huán)分別通過第三鋼絲擋圈固定在缸體上。
[0018]所述的一字銷軸、十字銷軸分別通過內(nèi)六角螺栓緊固在活塞的左、右端。
[0019]本實用新型的工作原理:
[0020]活塞與十字銷軸、一字銷軸通過內(nèi)六角螺栓固連在一起，無刷電機通過2D聯(lián)軸器將扭矩傳遞到十字銷軸上的軸承小滾輪，帶動軸承小滾輪轉(zhuǎn)動，右軸承大滾輪隨著軸承小滾輪與2D聯(lián)軸器一起轉(zhuǎn)動的同時，右軸承大滾輪也會在右導(dǎo)軌上滾動。同理，在左端一字銷軸上左軸承大滾輪在轉(zhuǎn)動的同時也會在內(nèi)導(dǎo)軌上滾動。當左軸承大滾輪滾動到左導(dǎo)軌的最高點時，即右軸承大滾輪滾動到右導(dǎo)軌的最低點，活塞軸向移動到最左端；當左軸承大滾輪滾動到左導(dǎo)軌的最低點時，即右軸承大滾輪滾動到右導(dǎo)軌的最高點，活塞軸向移動到最右端。隨著左軸承大滾輪和右軸承大滾輪分別在左導(dǎo)軌、右導(dǎo)軌上連續(xù)滾動，就可以使活塞進行軸向連續(xù)往復(fù)運動，實現(xiàn)了活塞在縱向連續(xù)轉(zhuǎn)動的同時又在軸向有連續(xù)的往復(fù)運動。
[0021]本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:
[0022]1、提出了軸與活塞一體化設(shè)計，將整體結(jié)構(gòu)大大簡化，利用活塞的旋轉(zhuǎn)和滑動的雙運動自由度(2D)結(jié)構(gòu)替代了傳統(tǒng)軸向活塞泵的配油盤結(jié)構(gòu)，來實現(xiàn)連續(xù)吸排油功能，而且往復(fù)運動一次，吸排油各一次，較傳統(tǒng)軸向活塞泵多一次。
[0023]2、較傳統(tǒng)活塞泵的多摩擦副結(jié)構(gòu)，本實用新型只有一對摩擦副，使得效率得到很大提尚。
[0024]3、實現(xiàn)了微型化，在保證流量的前提下，成本得到大大降低。
[0025]4、活塞上的矩形溝槽與缸體上的窗口發(fā)生溝通，容積逐漸變大的腔室通過溝通的矩形溝槽和窗口從油箱吸油，容積逐漸減小的腔室通過溝通的溝槽和窗口將腔內(nèi)油液排出；活塞連續(xù)不斷往復(fù)運動使左右腔室的體積不斷的交錯變化，實現(xiàn)連續(xù)的吸油和排油。
[0026]5、左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)相同，左軸承大滾輪和右軸承大滾輪在各自的導(dǎo)軌上滾動的曲線相同，并且兩者錯位90度布置，左導(dǎo)軌的最高點和最低點分別與右導(dǎo)軌的最低點和最高點相對應(yīng)。
【附圖說明】
[0027]圖1為二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為2D聯(lián)軸器爆炸圖。
[0029]圖3為活塞與一字銷軸、十字銷軸裝配示意圖。
[0030]圖4a為活塞不意圖。
[0031]圖4b為圖4a中的A-A截面圖。
[0032]圖5a為缸體示意圖。
[0033]圖5b為圖5a中的B-B的剖面圖。
[0034]圖6a為活塞運動到最左端時，活塞上的溝槽e、f、g、h未和缸體上的窗口 a、b、C、d發(fā)生溝通示意圖。
[0035]圖6b為圖6a中的D-D截面圖。
[0036]圖6c為活塞轉(zhuǎn)動并往右端開始移動，活塞上的溝槽e、f、g、h分別與缸體上的窗口 a、d、b、c溝通的示意圖。
[0037]圖6d為圖6c中的E-E截面圖。
[0038]圖6e為活塞移動到最右端時，活塞上的溝槽e、f、g、h未和缸體上的窗口 a、b、C、d不再溝通的示意圖。
[0039]圖6f為圖6e中的F-F截面圖。
[0040]圖7為左導(dǎo)軌示意圖。
[0041]圖8為右導(dǎo)軌示意圖
[0042]圖9a、9b、9c均為左導(dǎo)軌或右導(dǎo)軌位移圖。
【具體實施方式】
[0043]參照圖1至圖9c，二維等加等減速導(dǎo)軌軸向活塞泵，包括泵體1、缸體2和活塞3，缸體2置于泵體I中并與泵體I固定連接；泵體I上開有吸排油孔和泄露油回油通道，泵體I的左、右兩端分別通過卡簧4固定安裝有左、右端蓋5、6，所述的缸體2的左、右兩端分別固設(shè)有具有相同滾輪滾動曲面的左導(dǎo)軌7和右導(dǎo)軌8，并且左導(dǎo)軌7和右導(dǎo)軌8相互呈90度錯開布置，即左導(dǎo)軌7的最高點和最低點分別與右導(dǎo)軌8的最低點和最高點相對應(yīng)；
[0044]所述的缸體2的內(nèi)腔中心設(shè)置有活塞3，并且所述的活塞3可沿缸體2內(nèi)腔的軸向作直線往復(fù)運動；在所述的活塞3的左、右兩端分別安裝有與活塞3同心的左塞環(huán)9和右塞環(huán)10，所述的左塞環(huán)9、右塞環(huán)10分別固定在缸體2上；所述的左塞環(huán)、活塞左端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成左腔室，所述的右塞環(huán)、活塞右端和缸體共同圍合的空間構(gòu)成右腔室，左腔室與右腔室的容積隨活塞的往復(fù)運動交錯變化；當活塞從最左端往最右端軸向運動時，左腔室容積逐漸變大，右腔室容積逐漸變小；相反，當活塞從最右端往最左端軸向運動時，右腔室容積逐漸變大，左腔室容積逐漸變?。?br>[0045]所述的活塞3上設(shè)置有臺肩，所述的臺肩的表面上開設(shè)有均勻布置的四個矩形溝槽e、f、g、h，并且四個矩形溝槽