[发明专利]一种柔性支撑的同轴驱动高速高压连杆柱塞装置

说明书

本发明公开了一种柔性支撑的同轴驱动高速高压连杆柱塞装置，包括机械密封结构、O型圈、组合式衬板、压盘、球较、柱塞、弹簧垫圈、壳体、后端盖、紧固螺栓、密封压盖、前端盖、斜盘、第一滑动轴承、轴销、滑盘、连杆、中心弹簧、缸体、配流盘、主轴、和第二滑动轴承。本发明综合斜盘式柱塞泵、斜轴式柱塞泵及浮杯泵的优点，采用通轴式缸体支撑结构、锥形缸体、球面配流盘、连杆柱塞结构与柔性支撑的同轴驱动结构。连杆柱塞泵的旋转组件由滑盘、连杆、柱塞及锥形缸体组成，柔性支撑滑盘副的应用不仅增大了摩擦副的接触面积，而且减小了对材料许用PV值的要求，同时减小了滑盘副的泄漏量，增加了连杆柱塞泵在高速工况下的生存能力。

技术领域

本发明属于液压传动和控制技术领域，具体涉及一种柔性支撑的同轴驱动结构及包含其的连杆柱塞泵或马达，主要以海水为工作介质，同时也可以用淡水或高水基等为工作介质。

背景技术

直接以天然海水作为液压介质的海水液压传动技术具有与海洋特定的环境条件相容、无环境污染、安全性好、经济节能等突出优越性，在海军装备、海洋工程、水下作业、深海空间站、深潜调查船的浮力调节、反渗透海水淡化系统、高压水清洗、高层建筑灭火等领域有着广阔的应用前景，已经成为国际液压技术的一个十分重要的发展方向。

海水液压泵是海水液压传动系统的“心脏”，其研究的重点在于如何使以具有粘度小、润滑性差、电导率高、汽化压力高及较高污染等的理化特性的海水作为介质的海水液压泵能产生与油液液压泵相当的高速、高压、低振动、低噪音及高可靠性，以便海水液压系统能像油液压系统一样，以较小的体积、高效地传递较大的动力。

传统的矿物液压油驱动泵的结构形式有齿轮式、叶片式、柱塞式等。由于水液压驱动的特殊性，使得水液压泵的要求有较大差异。美国NECL的Bhusban B.等通过实验发现同一种材料在轴向柱塞泵中承受的PV值仅为叶片泵的1/3和齿轮泵的1/10，径向动压轴承的PV值约为齿轮泵的1/4,故轴向柱塞泵的结构型式更有利于降低对材料的耐磨性要求。在柱塞泵中，曲轴驱动柱塞泵和径向柱塞泵的单位功率的重量和体积较大，而轴向柱塞泵具有结构紧揍、输出压力高、效率高、使用寿命长等特点。因此，轴向柱塞泵是高速高压海水泵的主要结构型式。

全海水润滑斜盘式轴向柱塞海水泵是几乎所有海、淡水液压泵都采用的结构形式，该结构泵有四大关键摩擦副(分别为柱塞副、滑靴副、配流副及滑动轴承)，其中柱塞副、滑靴副及配流副的支撑方式为动静压支撑综合方式，而滑动轴承仅为动压支撑。滑靴副由滑靴和斜盘组成，滑靴以斜盘为支撑推动柱塞作轴向运动，同时又在斜盘上做高速滑动，滑靴承受着来自柱塞一侧液压力、斜盘的支撑力、回程盘的压力、自身的惯性力、绕流阻力、绕流升力和粘性摩擦力的作用，滑靴在离心力、自身惯性力、绕流阻力、绕流升力和摩擦力的作用下会使其产生倾覆，导致滑靴偏磨，水膜稳定性受到破坏进而出现磨损烧靴现象；配流副由配流盘和缸体组成，斜盘支撑力通过柱塞作用在缸体上的侧向力以及柱塞的离心力使得缸体和配流盘之间出现楔形间隙，增加了泵的容积损失，造成缸体和配流盘之间的表面烧伤；柱塞副由柱塞和缸体柱塞腔璧组成，柱塞在缸体柱塞腔作高速往复和自转运动，两者受力复杂、配合间隙要求高，柱塞经常出现刮痕、胀肚、折断，缸体出现刮痕、开裂、拔套等现象。当轴向柱塞泵处于高速高压工况时，滑靴副、柱塞副、配流副三大关键摩擦副出现失效的可能性加大，严重影响水液压泵整机的工作性能。因此，需要根据高速高压高污染工况设计一种新型关键摩擦副结构型式，能够消除或降低滑靴倾覆，降低柱塞作用在缸体上的侧向力，减小缸体和配流盘之间的楔形间隙，提高海水柱塞泵在高速高压工况下的工作性能，延长其工作寿命。

发明内容