[发明专利]一种轴承支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达

说明书

本发明公开了一种轴承支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达，包括斜盘以及滑盘，所述滑盘为整体结构，所述滑盘与斜盘对置的端面设置有静压支承面，在所述滑盘上设置有连通柱塞球窝与静压支承面的通油孔，所述静压支承面与斜盘端面形成间隙配合的静压油膜支承，在所述斜盘和滑盘之间夹设有第三轴承，所述滑盘以沿其径向受约束但沿其轴向可移动的状态支承在第三轴承上。本发明可使经由柱塞作用在缸体上的侧向力被消除或大幅度降低，可避免因缸体受到侧向力作用发生的倾覆导致缸体与配流盘出现楔形间隙，避免出现局部磨损严重、密封失效、油液泄漏过大等问题，从而提高了斜盘式柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

技术领域

本发明属于液压传动和控制技术领域，特别涉及一种轴承支承滑盘副结构及包含该结构的斜盘式柱塞泵或马达。

背景技术

轴向柱塞泵和马达是现代液压传动中使用最广的液压元件之一，其中无铰式斜轴泵和滑履斜盘式轴向柱塞泵是目前应用最广泛、也是最主要的两类轴向柱塞泵。斜盘式柱塞泵相比斜轴式泵，结构比较简单、紧凑，体积较小、重量较轻，通过斜盘摆动实现无级变量，变量比较方便，变量形式比较多，变量的惯性小，变量响应速度比较快，因此，斜盘式柱塞泵成为现在最主要的一种类型泵。

现有斜盘式柱塞泵或马达其工作压力和工作速度均比较高，其原因是突破了一些核心关键技术，主要是采用了静压油膜支承的滑靴副、配流副结构，滑靴副使得柱塞与斜盘由点或线接触变为面接触，并且利用液体静压支承使得柱塞与斜盘之间变为有润滑的面接触，这样可以大大降低柱塞与斜盘的摩擦，使得斜盘式柱塞泵或马达的工作压力大幅提高。

如图1和2所示，是现有技术中常见的斜盘式柱塞泵或马达结构，主要包含斜盘40、滑靴120、柱塞70、缸体80、配流盘90、主轴10、中心弹簧100、回程盘130等部件，主轴10一端支承在一端轴承上，另一端贯通配流盘90并与缸体80通过键连接，中心弹簧100通过套筒102、钢球101将所述滑靴120压紧，在缸体80外周面设置有缸套84，在缸套84与泵壳32之间夹设有第二轴承22，第二轴承为采用圆柱滚子轴承或滚针轴承的大轴承，其作用主要是抵消斜盘经由滑靴、柱塞作用在缸体的侧向力，这种结构制造工艺简单，容易达到高压，维修方便，但大轴承的尺寸大小，往往决定了泵的体积和重量，并在相当大的程度上影响了泵的噪音。另外，该结构中最关键的技术包含三对摩擦副，分别为滑靴副、配流副以及柱塞副。其中，滑靴副由滑靴120和斜盘40组成，滑靴120以斜盘40为支撑推动柱塞作轴向运动对液体做功，滑靴120承受着液压力、弹簧力、惯性力和摩擦力，同时又在斜盘上做高速滑动。柱塞和滑靴内部设置了通油孔，通油孔将高压油液通至滑靴底部的油室，使得在滑靴与斜盘之间充满油液，油液一方面起到平衡支承力作用，另一方面对滑靴与斜盘之间的金属面起到润滑作用。配流副中，配流盘90上的两个腰型窗口分别与泵的吸、排油口相通，配流盘在分配油液进出的同时，要承受缸体由于加工精度误差和运转中的倾斜力矩作用产生的偏心载荷。缸体端面与配流盘的间隙过大将加大泄漏而降低容积效率，反之则配流盘磨损加剧。柱塞70安装在沿缸体均匀分布的柱塞孔中，中心弹簧100的作用是通过回程盘130使滑靴120与斜盘40紧密接触，并使缸体80紧压在配流盘90上。

从受力分力角度，这种结构具有以下特点：斜盘对柱塞会产生一个反作用力，该反作用力沿侧向具有一个分力，该侧向分力经由柱塞传递至缸体，然后进一步传递给主轴，主轴在侧向分力作用下产生一定的挠曲变形，并带动缸体倾斜，造成缸体和配流盘之间出现楔形间隙△S，如图2所示。该楔形间隙破坏了缸体与配流盘之间的正常密封，从而增加了泵的容积损失，并使缸体与配流盘之间的密封面产生局部接触，造成缸体和配流盘之间的表面烧伤，即烧盘现象，使得泵完全丧失功能。因此，消除或尽可能地减少柱塞侧向力引起的缸体倾斜对配流副的影响是设计、研究、开发斜盘式轴向柱塞泵和马达的一个最主要的关键任务之一。