[发明专利]轴向柱塞式泵及马达

说明书

本发明是一种关于轴向柱塞式泵及马达，特别是一种在配流盘及缸体之间采用了螺旋槽动压轴承作为辅助支承的，缸体浮动式柱塞泵及马达。

轴向柱塞式泵及马达，由于具有体积小，重量轻，功率密度大等优点，目前被广泛使用于各个工业领域中。但是，在现有的缸体浮动式轴向柱塞泵及马达中，仍然存在着若干问题。其中最重要也是最难解决的问题之一便是保持缸体与配流盘之间的适当间隙和稳定的流体润滑油膜，以提高其效率及可靠性。为解决这一问题，目前广泛采用的方法有两种;一种是采用所谓马蹄型或扇形的动压轴承辅助支承，一种是采用静压轴承辅助支承。前一种方式虽然在一定程度上解决了磨损或烧盘的问题，但难以保持稳定的油膜，有效地避免固体接触及磨损。后一种方式则需要牺牲相当的容积效率。

此外，对于通轴式轴向液压泵及马达，在采用中心弹簧通过球铰和回程盘使柱塞回程的结构中，存在着三个问题。第一个问题是，由于通常将球铰用花键或平键等固定在传动轴上，使其只能相对轴线平移而不能相对于轴转动。由此引起的弱点是：若想获得较大的轴径设计，则往往会因接触压力角变小而使球铰与回程盘之间的球面摩擦副的PV值过大乃至引起严重的粘着磨损等故障。

第二个问题是，如果回程盘与滑靴接触的平面的平面度等加工不良，在较高转速及吸油压力较低时，则很难使滑靴底面始终平行地接触在斜盘上。第三个问题是，由于各个滑靴的圆柱面外圆部轮流与回程盘上相应的通孔侧面接触而驱动回程盘转动，当上述通孔的加工质量不好时，便会引起冲击与噪音。

还有一个问题是，由于泵体内始终充满油液，故当泵在工作时，柱塞和滑靴以及回程盘等将在油液中高速搅动。由此引起至少两个问题，一是使油中产生大量的气泡，二是产生相当的扭矩损失及发热等。

对于工作压力高于300巴的超高压柱塞泵，由于液体的可压缩性及柱塞与缸孔之间的较大死容积的存在，容积效率会受到相当的影响。另一方面，考虑到在高速时柱塞的惯性力及良好的回程性，又难以将柱塞加工成实心的形式以消除死容积。

针对这一现状，本发明的目的在于提供一种可一举解决上述诸问题的轴向柱塞式泵及马达。

发明的意图是这样实现的;在缸体或配流盘配油面的任一（圆形）表面的外圆部位，开设所谓的螺旋槽动压轴承（Spiral  Groov  Bearing简称SGB）辅助支承区域。这种螺旋槽轴承的基本特点是：螺旋槽的条数多为几条到几十条，其深度为数微米到数十微米，由螺旋槽的泵效应引起的流动既可以是源流型也可以是汇流型。一般而论，螺旋槽应该开在摩擦副两表面中较硬的一面上，通常开在固定的配流盘上，汇流型比源流型的承载能力大。由于这种轴承具有一种对于液压机械来说十分理想的特性-在很小的间隙范围内存在着很大的轴承刚度且摩擦损失远小于其他类型的动压轴承，故既可有效地保持稳定的，很薄的流体润滑油膜，又可得到很高的机械效率，容积效率，从根本上避免固体磨损，大大提高泵的寿命及可靠性。

另外，为了解决上述回程机构中的三个问题，在本发明中采取了以下三个措施：

（1），球铰与缸体外伸端或传动轴之间为间隙配合，不存在任何相对转动及轴向移动的约束。同时，在回程弹簧或弹簧力传递顶针与球铰底平面之间，安置一块起轴向轴承作用的环型挡圈。这样，当泵在工作时，回程盘相对于球铰只作最有限的摇摆运动而不存在相对转动。与此相对应，球铰相对于传动轴及环型挡圈作一定的来回转动，从而使球铰与回程盘之间的球面摩擦副的PV值大大降低，即使把两零件间得接触压力角设计得很小，也不会出现任何问题。

（2），回程盘与滑靴接触的面为一宽度较窄的环型面，换句话说，回程盘仅与滑靴底部圆环面的（中心分布圆以外的）外圆部分相接触。从而既便于回程盘的加工，又能保证有效地将滑靴压紧在斜盘上。

（3），在各个滑靴的圆柱面周围，安置一圆筒状的橡胶或塑料缓冲圈，这样，既使回程盘上的通孔加工质量较差，也不会在滑靴与回程盘之间产生硬冲击和噪音。

为了解决柱塞等运动件高速搅动泵体内油液的问题且同时又能保证轴承及球铰面等的有效润滑，在本发明中采取的方法如下：

在缸体的表面，设有两段旋向相反的圆柱面螺纹槽式动压泵区，两段螺纹槽区之间由一环型槽连通，这一环型槽同开在缸体上（柱塞孔之间）的数个轴向孔相通，轴向孔的一端通至泵体内的油液储存空间。在两段螺纹槽区的端部，分别开有两个出油孔，各个出油孔上串接一个单向阀，两个单向阀的出口并接在一起，构成两个螺纹槽泵的共同出口。由该共同出口流出的油，一部分被引导去润滑轴承及球铰等零件，一部分直接至回油口。