轴向柱塞变量泵的制作方法

本发明涉及液压传动,更具体地说，它涉及一种轴向柱塞变量泵。

背景技术：

1、斜盘式轴向柱塞变量泵是高端液压系统的核心动力元件，广泛应用于工程机械、冶金装备、海洋工程船舶等领域，其斜盘变量支撑机构与变量控制系统的性能直接决定了柱塞泵的使用寿命、运行可靠性、工况适配性与控制精度。

2、在斜盘变量支撑结构方面，现有轴向柱塞泵的斜盘高低压侧跑道通常通过滑动轴承与壳体内的支撑跑道配合，复位活塞、变量活塞与对应支撑滑靴之间采用金属端面直接抵接，上述四组关键摩擦副均处于金属硬接触干摩擦状态。在高压、频繁往复变量的工况下，交变液压力与弹簧载荷直接作用于金属接触面，摩擦磨损剧烈，易出现磨粒磨损、表面拉伤等失效，是限制柱塞泵整机寿命的主要因素。同时，干摩擦持续产生的大量摩擦热缺乏有效散热路径，仅能通过壳体内油液自然散热，高压工况下局部热量快速堆积，易引发油液碳化、金属表面胶合、滑动轴承抱死等故障，导致变量机构卡滞失效。此外，干摩擦的摩擦系数高且随磨损程度动态变化，不仅增大了斜盘摆动的驱动力损耗，还会造成摆角调节滞后、控制线性度下降，难以满足高精度变量控制的需求。目前行业内多通过采用耐磨涂层、减摩合金材料改善磨损性能，但该类方案无法从根本上消除金属干摩擦，也无法同步解决散热不足的问题，存在成本高、寿命提升幅度有限、不具备自冷却缓冲能力等局限。

3、基于以上问题，本发明申请一种能同时实现全摩擦副的减摩自冷却，且工况稳定、工作寿命长的轴向柱塞变量泵。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种轴向柱塞变量泵，该泵可在多组关键摩擦副间形成稳定液压油膜，将金属干摩擦转化为流体摩擦，同步实现减摩与自冷却。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种轴向柱塞变量泵，包括主泵体、流量控制阀和功率控制阀，所述主泵体包括壳体、位于壳体内的斜盘、以及固定密封连接于壳体一端的后盖，所述斜盘上设有对置布置的活塞驱动组件，包括复位侧活塞组件和变量控制侧活塞组件，所述斜盘的前后侧分别设有高压侧斜盘跑道和低压侧斜盘跑道，所述壳体内壁对应高压侧斜盘跑道处设有半圆形支撑跑道一，对应低压侧斜盘跑道处设有半圆形支撑跑道二，在高压侧斜盘跑道与半圆形支撑跑道一之间设有滑动轴承一，在低压侧斜盘跑道与半圆形支撑跑道二之间设有滑动轴承二，所述复位侧活塞组件包括固定于后盖上的复位杆，所述复位杆沿壳体的轴向延伸，在其端部的外周同轴套设有复位活塞，所述复位活塞与复位杆沿轴向滑动配合，所述复位活塞的尾端设有支撑滑靴一，所述支撑滑靴一与斜盘之间通过支撑柱塞一装配，所述复位活塞与支撑滑靴一之间形成有缓冲摩擦区一；

3、所述后盖内开设有高压油进油道，所述高压油进油道延伸至复位杆内，所述复位活塞的内部开设有沿轴向延伸的高压油通道一，所述高压油进油道与高压油通道一相连通，所述支撑滑靴一上设有油室一，所述油室一的开口与复位活塞内的高压油通道一相连通，通过油室一内的油液，在复位活塞与支撑滑靴一之间产生液压油膜，形成所述缓冲摩擦区一；

4、所述变量控制侧活塞组件包括固定于后盖上的控制杆，所述控制杆沿壳体的轴向延伸，其端部的外周同轴套设有变量活塞，所述变量活塞的尾端设有支撑滑靴二，所述支撑滑靴二与斜盘之间通过支撑柱塞二装配，所述变量活塞与支撑滑靴二之间形成有缓冲摩擦区二；所述支撑滑靴二对应变量活塞的一端设有油室二，所述支撑柱塞二内设有低压油通道，所述低压油通道与壳体的内腔相连通，通过油室二内的油液，使变量活塞与支撑滑靴二之间产生液压油膜，形成所述缓冲摩擦区二；

5、所述支撑柱塞一内设有与油室一相连通的高压油通道二，在斜盘上设有高压油通道三，所述高压油通道三的一端与高压油通道二相连通，另一端延伸至高压侧斜盘跑道内，所述高压侧斜盘跑道内设有月牙形浮动支撑槽一，油液通过月牙形浮动支撑槽一，使高压侧斜盘跑道与滑动轴承一之间产生液压油膜，形成缓冲摩擦区三；

6、在斜盘上还设有高压油通道四，所述高压油通道四的一端与高压油通道二相连通，另一端延伸至低压侧斜盘跑道内，所述低压侧斜盘跑道内设有月牙形浮动支撑槽二，油液通过月牙形浮动支撑槽二，使低压侧斜盘跑道与滑动轴承二之间产生液压油膜，形成缓冲摩擦区四。

7、本发明进一步地，所述支撑柱塞一上设有球头装配端，所述支撑滑靴一背离油室一的一端开设有与球头装配端相适配的装配槽，所述球头装配端铰接于装配槽内并可相对转动；所述高压油通道二延伸至球头装配端上，且通道开口与装配槽的内壁相对应；所述油室一与装配槽之间设有连通槽，所述连通槽连通油室一的一端的开口截面积，小于所述连通槽连通装配槽的一端的开口截面积。

8、本发明进一步地，所述高压油通道二位于球头装配端的开口处，沿球头摆动方向的两侧边缘设有导流斜面，所述球头装配端在装配槽内转动的全角度范围内，所述高压油通道二的开口通过所述导流斜面与连通槽的入口始终保持流体连通。

9、本发明进一步地，所述流量控制阀包括流量控制阀体、滑动装配于流量控制阀体内的流量控制阀芯、以及设于阀芯一端的流量调节弹簧组件；所述流量控制阀体上开设有与主泵体出油口连通的高压油通道五、与变量活塞腔连通的控制油道一、与主泵体壳体泄油腔连通的回油通道、以及用于接入负载反馈压力的反馈油道一。

10、本发明进一步地，所述流量控制阀芯的外壁开设有阻尼槽，所述阻尼槽与流量控制阀体的阀芯孔配合形成阻尼b与阻尼c；所述回油通道内设有阻尼e，所述阻尼e与阻尼b串联布置；所述流量控制阀体内还设有控制油道二，所述控制油道二内设有阻尼d；所述流量控制阀芯上还设有可变阻尼，所述阻尼d与可变阻尼配合构成c型液压半桥；所述流量控制阀芯的轴向中心开设有冲洗中心孔，所述冲洗中心孔与阻尼c连通构成自冲洗回路。

11、本发明进一步地，所述流量调节弹簧组件包括流量弹簧座、流量控制大弹簧、流量控制小弹簧、流量调节杆和流量调节杆套；所述流量控制大弹簧与流量控制小弹簧同轴嵌套布置，两端分别抵接于流量弹簧座与流量调节杆的底座端面；所述流量调节杆套通过螺纹连接于流量控制阀体，所述流量调节杆穿设于流量调节杆套内并通过螺母一轴向锁紧。

12、本发明进一步地，所述流量调节杆的环形槽内设有用于密封负载反馈控制油的o形圈与挡圈。

13、本发明进一步地，所述功率控制阀包括功率控制阀体、滑动装配于功率控制阀体内的功率控制阀套、功率控制阀芯、以及设于功率控制阀套一端的功率调节弹簧组件；所述斜盘上固定连接有反馈拨杆，所述反馈拨杆嵌入功率控制阀套的卡槽内形成机械联动；所述功率控制阀芯内具有控制腔，所述控制腔连接有反馈油道二，经反馈油道二连通至反馈油道一内，所述反馈油道一内设有阻尼a；所述功率控制阀的泄油通道连通主泵体壳体的泄油腔。

14、本发明进一步地，所述功率调节弹簧组件包括功率弹簧座、功率调节大弹簧、功率调节小弹簧、功率调节杆和功率调节杆套；所述功率调节大弹簧与功率调节小弹簧同轴嵌套布置，二者的一端均抵接于功率弹簧座；功率调节大弹簧的另一端抵接于功率调节杆套的端面，功率调节小弹簧的另一端抵接于功率调节杆的端面；所述功率调节杆套通过螺纹连接于功率控制阀体，所述功率调节杆穿设于功率调节杆套内并通过螺母二轴向锁紧。

15、通过采用上述技术方案，具有以下技术效果：1.全摩擦副流体润滑，大幅降低磨损，延长整机寿命。本发明在复位活塞与支撑滑靴一、变量活塞与支撑滑靴二、高压侧斜盘跑道与滑动轴承一、低压侧斜盘跑道与滑动轴承二共四组关键摩擦副处，均通过对应油室或月牙形浮动支撑槽引入压力油形成稳定液压油膜，将传统金属干摩擦转化为流体摩擦，避免金属表面直接接触，显著降低摩擦系数与磨损速率，有效延长摩擦副与柱塞泵整机的使用寿命。

16、2.自带循环油液自冷却，抑制高温失效风险。高压油沿内部油路在油室、浮动支撑槽与主油路之间持续循环流动，可及时带走摩擦副产生的摩擦热量，避免局部油温过高引发的油液碳化、金属表面胶合、滑动轴承抱死等故障，大幅提升高压频繁变量工况下的运行可靠性。

17、3.恒流量与恒功率复合控制，全工况兼顾节能与过载防护。本发明集成流量控制阀与功率控制阀，实现双模式自适应切换：中低压工况下由流量控制阀基于负载反馈压力调节泵排量，维持节流压差恒定，实现按需供流，大幅减少溢流与节流能量损失，提升系统能效；当系统压力升高至设定功率阈值时，功率控制阀自动介入，驱动斜盘减小摆角，使输出流量随压力升高而降低，保持泵输出功率近似恒定，既充分利用原动机额定功率，又避免重载工况下原动机过载熄火，工况适配性更强。

18、4.多级阻尼与液压半桥优化设计，控制平稳性与调节精度显著提升。本发明在控制油路中设置多级阻尼与液压半桥结构：反馈油道内的阻尼a可滤除负载反馈压力信号的高频波动，平滑控制输入；回油通道内的阻尼e与阻尼b串联，增大阀芯运动阻尼，抑制压力冲击导致的阀芯抖动，保障流量输出平稳；阻尼d与可变阻尼配合构成c型液压半桥，平缓控制压力增益特性，实现变量活塞腔压力的精准、平缓调节，有效降低变量过程的液压冲击与机构振动。同时流量阀芯的自冲洗回路可带走阀芯间隙杂质，防止阀芯卡滞，提升运行可靠性。

19、5.机械负反馈式恒功率调节，响应迅速、控制精度高。本发明通过斜盘上固定的反馈拨杆与功率控制阀套卡槽嵌装，形成斜盘摆角与阀套位移的机械联动闭环负反馈结构。当系统压力变化驱动斜盘摆角变化时，反馈拨杆随斜盘同步运动并带动功率控制阀套同向位移，快速调节阀口开度并重新建立力平衡，有效抑制流量调节超调，使恒功率特性曲线精度更高、调节过渡更平稳。

20、6.油路布局紧凑，铰接处通油稳定可靠。高压油沿复位杆、复位活塞、支撑柱塞内部通道逐级引入斜盘跑道，低压油直接利用壳体内腔回油，无需额外增设复杂外部管路，整体结构紧凑，适配性强。同时球头装配端开口处的导流斜面设计，配合变截面连通槽，既可节流稳压、平缓油压波动，又能补偿球头摆动时的开口错位，保证全摆角范围内油路持续导通无断流，保障各摩擦副油膜压力稳定。