数字配流与调速式低速轴向柱塞泵制造技术

一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，包括：壳体、设置于壳体内的输入轴机构、回程机构和五组分别配有高速电磁开关阀的柱塞和相应流道结构，其中：输入轴机构尾端上设有与电子控制单元相连的角度编码器，通过电子控制单元分别控制五个高速电磁开关阀；每个高速电磁开关阀输入端与对应柱塞腔相连，两个输出端分别与低压腔相连和高压腔相连。本发明专利技术通过改造轴向柱塞泵整体的流道结构，使各摩擦副均处于冷油润滑状态，泵体结构简单紧凑，能量转换效率高，使用寿命长；同时本发明专利技术采用分布于各柱塞腔的高速电磁开关阀取代传统配流盘或配流单向阀，形成易于控制的针对随机低转速输入下的数字式配流与调速。

Digital flow regulating and speed regulating low speed axial piston pump

A digital distribution and speed adjusting type low speed axial piston pump, which comprises a shell, an input shaft is arranged in the shell mechanism, return mechanism and the five group are equipped with high speed solenoid valve of the plunger and the corresponding flow structure, including: input encoder and electronic control unit is connected with the end point of shaft mechanism, five solenoid the on-off valve are respectively controlled by the electronic control unit; each high-speed solenoid valve is connected with the input end of the corresponding piston chamber, two output terminals are respectively connected with the low-pressure chamber and the high pressure chamber. The present invention through the channel structure transformation of axial piston pump of the whole, the friction is in the cold oil lubrication pump has simple and compact structure, high energy conversion efficiency, long service life; at the same time, the invention adopts high speed solenoid valve in the plunger cavity to replace the traditional flow with one-way valve or valve disc, the formation of the digital distribution aiming at the low speed and the speed of random input is easy to control.

【技术实现步骤摘要】
数字配流与调速式低速轴向柱塞泵
本专利技术涉及的是一种液压柱塞泵领域的技术，具体是一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵。
技术介绍
轴向柱塞泵结构紧凑，容积效率高，是常用液压泵之一。其输入主轴旋转一圈时，每个柱塞往复运动一次，为了正确完成吸油及排油工作，通常会采用配流盘配流或阀配流技术。配流盘配流中，柱塞组旋转，配流盘与斜盘固定。柱塞与配流盘间存在一对的配流副，工艺复杂，不可避免产生泄漏和损耗；且柱塞旋转惯量较大，不利于在外界输入转速随机变化时工作。阀配流中，柱塞固定，斜盘旋转，柱塞靠单向阀区分吸油及压油工作，省却了一对配流副。但是单向阀通常存在吸排油阀滞后现象，降低其容积效率，且对流量有一定要求。并且，不管是配流盘配流还是阀配流，泵内各摩擦副仅靠泄漏油进行润滑。当需要对泵进行调速时，都需要一个额外控制阀来进行变流量控制。近年来，液压发电技术被运用风能、海洋能等新能源发电中。传统液压发电结构采用“定量液压泵-变量液压马达”的回路来收集风能或海洋能，主要通过对变量液压马达的排量调节实现稳速控制和发电，而液压泵还是采用了按照恒定高转速驱动原理设计的定量液压泵，难以保证其长时间满足风力发电和海洋能发电所特有的随机发生和大小不定工况的需求。只有当泵本身能适应随机低转速输入状况，且只有当其配流还是调速技术都稳定可靠时，才能满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术大多通过泄漏油进行润滑导致泵连续运转时各摩擦副存在明显升温，以及无法在外界随机低转速输入下对流量进行连续稳定的调节等缺陷，提出一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，通过改造泵整体的流道结构，使各运动副均处于冷油润滑状态，并实现配流与调速功能于一体，泵体结构简单紧凑，能量转换效率高，使用寿命长；同时本专利技术采用分布于各柱塞腔的高速电磁开关阀取代传统配流盘、配流单向阀、或普通开关阀，形成易于控制的数字式配流与调速。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术包括：壳体、设置于壳体内的输入轴机构、回程机构和五组分别配有高速电磁开关阀的柱塞和相应流道结构，其中：输入轴机构尾端上设有与电子控制单元相连的角度编码器，通过电子控制单元分别控制五个高速电磁开关阀；每个高速电磁开关阀输入端与对应柱塞腔相连，两个输出端分别与低压腔相连和高压腔相连。所述的用于检测输入轴转角的角度编码器为绝对值型角度编码器，电子控制单元根据角度编码器输出的模拟信号测算出角度及角速度，再根据需要对各高速电磁开关阀进行配油及调速控制，即调整占空比其中：dθ/dt为编码器当前转角信号的微分，ω0为额定转速。所述的高速电磁开关阀优选为二位三通高速电磁开关阀，A端与柱塞腔相连，高压端即P端与高压负载相连，低压端即T端口与低压油腔相连，当高速电磁开关阀不得电时，柱塞区间与低压区间连通；当高速电磁开关阀得电时，柱塞腔与高压区间连通。所述的壳体包括：用于吸油及允许柱塞在其内运动的低压壳体、用于设置高速电磁开关阀的配油壳体以及与负载相连通的高压壳体。所述的输入轴机构包括：输入轴和与之同轴连接的斜盘和辅助轴、圆锥滚子轴承和深沟球轴承，其中：圆锥滚子轴承设置于低压壳体一侧，斜盘设置于圆锥滚子轴承上，斜盘与输入轴通过键配合，深沟球轴承设置于配油壳体上，辅助轴轴肩设置于深沟球轴承上，一端与斜盘通过键配合，另一端穿过配油壳体中心孔至高压壳体与编码器相连。所述的辅助轴内部设有空心流道，辅助轴周向设有小孔，用于将低压油从低压壳体内吸入至配油壳体中。所述的回程机构包括：嵌套于辅助轴上的弹簧、压盘、推力滚针轴承和回程盘，其中：弹簧一端设置于辅助轴轴肩上，另一端设置于压盘垂直面上，压盘的倾斜面设置于推力滚针轴承的一侧，推力滚针轴承的另一侧设置于回程盘上，回程盘设置于滑靴上。技术效果与现有技术相比，本专利技术将数字阀技术运用到轴向柱塞泵中，并优化其原有机械结构，集成电子控制技术、传感检测技术以及高速电磁开关阀技术来设计一种新型数字式配流与调速轴向柱塞泵，从根本上解决了原有的机械配流方式带来的容积效率低的固有缺点，并增强各摩擦副的润滑冷却功能，延长泵的使用寿命。除此之外，泵本身自带调速功能，提高了泵的调节特性，可有效运用于随机低转速输入场合。附图说明图1为本专利技术机械结构图；图中：a为外部示意图；b为A-A面剖视图；图2为本专利技术电路控制示意图；图中：1输入轴、2低压壳体、3圆锥滚子轴承、4斜盘、5推力滚针轴承、6滑靴、7回程盘、8压盘、9弹簧、10柱塞、11进油口、12柱塞腔、13深沟球轴承、14辅助轴、15配油壳体、16环型槽、17高压壳体、18出油口、19角度编码器、20高速电磁开关阀、21油箱、22负载、23电子控制单元、I～V第一至第五柱塞腔、①～⑤第一至第五高速电磁开关阀。具体实施方式如图1所示，本实施例包括：设置于低压壳体2内的输入轴机构、与输入轴机构相连的斜盘4以及与斜盘4相接触的五组带有高速电磁开关阀20的柱塞10及其柱塞腔12，其中：输入轴机构上设有与电子控制单元23相连的角度编码器19，通过电子控制单元23分别控制五个高速电磁开关阀20；每个高速电磁开关阀20(图中I～V)的输入端与对应柱塞腔①～⑤相连，输出端低压端口通过辅助轴14、低压壳体2、进油口11与油箱21相连，高压端口通过高压壳体17内环形槽16、出油口18与负载22相连。所述的用于检测输入轴1转角的角度编码器19为绝对值型角度编码器，电子控制单元23根据角度编码器19输出的模拟信号测算出角度及角速度，再根据需要对各高速电磁开关阀进行配油及调速控制，即调整占空比其中：dθ/dt为编码器19当前转角信号的微分，ω0为额定转速。所述的高速电磁开关阀优选为二位三通高速电磁开关阀，A端与柱塞腔12相连，高压端即P端与高压负载22相连，低压端即T端口与低压油箱20相连，当高速电磁开关阀20不得电时，柱塞腔12与低压区间连通；当高速电磁开关阀16得电时，柱塞腔12与高压区间连通。所述的壳体包括：用于向油箱21吸油并设置柱塞腔①～⑤等的低压壳体2、用于设置高速电磁开关阀20的配油壳体15、以及与用于设置编码器19并连通高压负载22的高压壳体17。所述的低压壳2体上有吸油口，内含输入轴机构、回程机构、柱塞10及其配套滑靴6。所述的配油壳体15包括：允许柱塞在内往复运动的柱塞腔12、设置高速电磁开关阀20的安装孔，容许辅助轴14从中心穿过的中心孔，以及高速电磁开关阀20分别与柱塞腔12、中心孔、高压壳体环形槽16连通的流道。所述的高压壳体17内设有用于设置角度编码器19的连接孔及环形槽16。所述的输入轴机构包括：输入轴1和与之同轴连接的斜盘4和辅助轴14、圆锥滚子轴承3和深沟球轴承13，其中：圆锥滚子轴承3设置于低压壳体2输入侧，斜盘4设置于圆锥滚子轴承3上，斜盘4与输入轴1通过键配合，深沟球轴承13设置于配油壳体15上，辅助轴14轴肩设置于深沟球轴承13上，辅助轴14一端与斜盘4键配合，一端穿过配油壳体15中心孔至高压壳体17与角度编码器19相连。所述的辅助轴14的内部设有空心流道，辅助轴14的周向设有小孔，从而将低压油从低压壳体内2吸入至配油壳体15中。所述的回程机构包括：嵌套在辅助轴14上的弹簧9、压盘8、推力滚针轴承5和回程盘7，其中：弹簧9的一端设置于辅助轴14轴肩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，其特征在于，包括：壳体、设置于壳体内的输入轴机构、回程机构和五组分别配有高速电磁开关阀的柱塞和相应流道结构，其中：输入轴机构尾端上设有与电子控制单元相连的角度编码器，通过电子控制单元分别控制五个高速电磁开关阀；每个高速电磁开关阀输入端与对应柱塞腔相连，两个输出端分别与低压腔相连和高压腔相连。

【技术特征摘要】
1.一种数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，其特征在于，包括：壳体、设置于壳体内的输入轴机构、回程机构和五组分别配有高速电磁开关阀的柱塞和相应流道结构，其中：输入轴机构尾端上设有与电子控制单元相连的角度编码器，通过电子控制单元分别控制五个高速电磁开关阀；每个高速电磁开关阀输入端与对应柱塞腔相连，两个输出端分别与低压腔相连和高压腔相连。2.根据权利要求1所述的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，其特征是，用于检测输入轴转角的角度编码器为绝对值型角度编码器，电子控制单元根据角度编码器输出的模拟信号测算出角度及角速度，再根据需要对各高速电磁开关阀进行配油及调速控制，即调整占空比其中：dθ/dt为编码器当前转角信号的微分，ω0为额定转速。3.根据权利要求1所述的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，其特征是，所述的高速电磁开关阀为二位三通高速电磁开关阀，A端与柱塞腔相连，高压端即P端与高压负载相连，低压端即T端口与低压油腔相连，当高速电磁开关阀不得电时，柱塞区间与低压区间连通；当电磁阀得电时，柱塞腔与高压区间连通。4.根据权利要求1所述的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵，其特征是，所述的壳体包括：用于设置柱塞腔的低压壳体、用于设置高速电磁开关阀的配油壳体以及与负载相连通的高压壳体。5.根据权利要求4所述的数字配流与调速式低速轴向柱塞泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁立成，施光林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31