一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵

1.本发明涉及工程机械液压系统技术领域，具体涉及一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵。


背景技术：

2.斜轴式柱塞泵其主轴的轴线与缸体的旋转轴线不在同一条直线上，而是成一个夹角；斜轴式柱塞泵依靠柱塞在缸体中往复运动使密封工作容腔的容积发生变化，来实现吸油、压油，因其具有体积小，摩擦损失小，自吸能力强，启动效率高等优点，被广泛应用于液压系统中。
3.现有的斜轴式柱塞泵主要包括配流盘、后泵体、缸体、活塞、回程盘、轴承组件、主轴、中心轴；主轴的轴线与缸体的轴线形成一个夹角，柱塞装在缸体的柱塞孔内，并通过位于其一端的球头与主轴上的球窝铰接；当柱塞由下止点向上止点运动时，获得一个吸油行程，油液通过吸油口及配流盘上的腰形窗口被吸入缸体内；当柱塞在由上止点向下止点运动时，产生一个压油行程，使充满于缸体内的油液经配流盘和出油口被排出；在缸体的轴心位置设有中心孔，在中心孔内装有一中心轴，中心轴的一端通过球头与主轴的球窝铰接，中心轴的另一端设有预紧力弹簧。
4.这种结构的斜轴式柱塞泵，主轴的动力主要是通过缸体的中心轴以及活塞传递给缸体的，因此能将主轴的动力传递给缸体，这种传动结构存在着很大的不足，因为斜轴式柱塞泵的转速很高，在转动过程中会产生很大的轴向力，一方面，仅仅通过弹簧的预紧力和球头与主轴的铰接，并不能达到刚性的要求，另一方面，不能避免缸体与主轴的碰撞；而且，由于球头是通过回程盘进行铰接的，这种结构对回程盘的结构、材料、加工精度等等要求比较高。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，实现上述目的，本发明提供了一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，该泵省去了回程盘的设置，有效改善了装置的受力情况，避免了柱塞和缸体之间的碰撞接触，增强了传动结构的刚性，具有降低噪音、提高传动效率和提高使用寿命的显著优势。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，包括泵体和设置在泵体内的主轴和缸体，泵体由前泵体和后泵体组成，主轴与缸体之间设置有多个柱塞，主轴靠近缸体的一端设有主齿轮盘，缸体靠近主轴的一端设有副齿轮盘，主齿轮盘和副齿轮盘之间通过过渡齿轮盘连接，过渡齿轮盘设置在泵体内。
7.进一步地，主齿轮盘、副齿轮盘和过渡齿轮盘均为直齿锥齿轮。
8.进一步地，过渡齿轮盘设有一对，两个过渡齿轮盘对称布置在泵体内壁两侧。
9.进一步地，缸体轴线与主轴轴线之间的夹角为0-45度。
10.进一步地，过渡齿轮盘包括同时与主齿轮盘和副齿轮盘啮合的齿轮，齿轮正对啮合齿的一端的轴线处设有圆柱形的安装柱，泵体上设有与安装柱配合的安装孔。
11.进一步地，主齿轮盘通过键与主轴配合，副齿轮盘通过键与缸体配合或副齿轮盘与缸体一体化设置。
12.进一步地，主轴靠近缸体一端的端面设有多个与柱塞配合的球窝，多个球窝以主轴的轴线为中心呈环形分布。
13.进一步地，柱塞两段式设置，包括与柱塞孔内壁滑动连接的锥柱段，锥柱段上设有紧贴柱塞孔内壁的密封环；还包括与主轴上的球窝配合的球头段。
14.进一步地，缸体上均布有柱塞孔，多个柱塞孔以缸体中轴线为中心呈环形设置。
15.进一步地，主轴为阶梯轴，主轴通过轴承组件与泵体活动连接。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：相较现有技术利用缸体中心孔内的中心轴的球头与主轴进行铰接进行传动而言，本发明省去了回程盘，并通过在主轴上设置主齿轮盘、在缸体一端设置副齿轮盘，主齿轮盘和副齿轮盘之间通过一对过渡齿轮盘连接传动，通过对现有技术传动结构的改进，能够实现避免柱塞和缸体之间的碰撞接触，改善受力的目的；有效减少了斜轴式柱塞泵运转过程中振动的产生，降低了噪音，提高了传动效率，提高了传动结构的整体刚性，延长了柱塞泵的使用寿命。
附图说明
17.图1为现有技术中斜轴式柱塞泵的结构示意图；图2为本发明的实施例1的结构示意图；图3为为本发明实施例1的齿轮传动结构的平面示意图；图4是现有技术中斜轴式柱塞泵的柱塞在主轴力矩为m=1200n*m下产生的位移变形图；图5是现有技术中斜轴式柱塞泵的柱塞在主轴力矩为m=1200n*m下产生的应力分布图；图6是本发明的实施例1在主轴力矩为m=1200n*m下产生的位移变形图；图7是本发明的实施例1在主轴力矩为m=1200n*m下产生的应力分布图。
18.图中：后泵体1，配流盘2，缸体3，副齿轮盘4，轴承组件5，前泵体6，主轴7，柱塞8，柱塞孔9，过渡齿轮盘10，主齿轮盘11。
具体实施方式
19.为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的解释说明。
20.实施例1参见图1-图3，一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，包括由前泵体6和后泵体1组成的泵体，前泵体6内通过轴承组件5安装有主轴7，主轴7为阶梯轴，主轴7深入泵体的一端设有主齿轮盘11，主齿轮盘11为斜齿轮，主齿轮盘11通过键与主轴7配合，主轴7深入泵体的一端的端面上均布有七个球窝，球窝以主轴7轴线为中心呈环形分布。
21.后泵体1上设有进油口和出油口，还设有泄流孔，后泵体1内设有配流盘2和缸体3，配流盘2和缸体3之间形成球面配流结构，缸体3轴线与主轴7轴线之间呈35度的夹角设置；缸体3一端紧贴配流盘2，缸体3另一端设有副齿轮盘4，副齿轮盘4通过键与缸体3配合，副齿轮盘4为斜齿轮；缸体3上还设有多个与柱塞8配合柱塞孔9，多个柱塞孔9以缸体3中轴线为中心呈环形设置，柱塞孔9内安装有柱塞8，柱塞8两段式设置，柱塞8包括与柱塞孔9内壁滑动连接的锥柱段，锥柱段上设有紧贴柱塞孔9内壁的密封环，柱塞8还包括与主轴7上的球窝配合的球头段。
22.缸体3与主轴7之间通过一对镜像设置的过渡齿轮盘10连接传动，任一过渡齿轮盘10均为与主齿轮盘11和副齿轮盘4配合的斜齿轮，两个过渡齿轮盘10安装在泵体内，过渡齿轮盘10包括同时与主齿轮盘11和副齿轮盘4啮合的齿轮，齿轮另一端的轴线处设有圆柱形的安装柱，泵体上设有与安装柱配合的安装孔，过渡齿轮盘10通过安装柱安装在泵体内。
23.主轴7通过主齿轮盘11与过渡齿轮盘10的啮合带动过渡齿轮盘10转动，过渡齿轮盘10通过与副齿轮盘4的啮合带动缸体3以及柱塞8转动，柱塞8在柱塞孔9内做往复直线运动，当活塞向远离配流盘2的方向运动时，柱塞孔9与柱塞8形成的密封空间的容积增大，完成吸油动作；当活塞向接近配流盘2的方向运动时，柱塞孔9与柱塞8形成的密封空间的容积减小，完成压油动作；通过安装在缸体3配流端面和柱塞泵吸、压油通道之间的配流盘2，实现柱塞泵的吸油路、压油路相通，最终实现进油和排油。
24.通过在主轴7上设置主齿轮盘11、在缸体3一端设置副齿轮盘4，主齿轮盘11和副齿轮盘4之间通过一对过渡齿轮盘10连接传动，通过对现有技术传动结构的改进，能够实现避免柱塞8和缸体3之间的碰撞接触，改善受力的目的，有效减少了斜轴式柱塞泵运转过程中振动的产生，降低了噪音，提高了传动效率，延长了柱塞泵的使用寿命。
25.对齿轮传动的斜轴式柱塞泵进行应力检测，结果如图4-图7所示，主轴通过柱塞将旋转传递给缸体，柱塞上装有柱塞环与缸体之间形成过盈连接，在本实验中接触关系设置为绑定。缸体采用全约束，主轴只保留旋转并施加m=1200n*m的力矩。其中，图4为现有技术中斜轴式柱塞泵的柱塞在主轴力矩为m=1200n*m下产生的位移变形图，图5为现有技术中斜轴式柱塞泵的柱塞在主轴力矩为m=1200n*m下产生的应力分布图。在图4中采用不同颜色表示缸体3、柱塞8、主轴7的变形程度。在图5中采用不同的颜色表示传动过程中产生应力的大小。颜色由蓝到红的改变分别对应着位移和应力的增加，产生的位移越小说明传动机构的刚性和平稳性越好；产生的应力越小说明其承载能力越好，传递的力矩就越大。而红色块往往是最大位移或者最大应力产生的区域；例如现有斜轴式柱塞泵在主轴力矩为m=1200n*m时，产生的最大变形约为3.4mm，而改进后的本技术在同样条件下，产生的最大变形约为0.31mm，从该组数据可以看出，经过改进后的本发明在刚性和平稳性上有着显著的提升。
26.通过对比图4（现有斜轴式柱塞泵）和图6（本技术斜轴式柱塞泵）总体位移数值来说明：改进后的装置在刚性和平稳性上有着明显的提升。本实验通过对比图5（现有斜轴式柱塞泵）和图7（本技术斜轴式柱塞泵）应力数值来说明：相同力矩下，各零件产生的应力越少说明其承载能力越好，传递的力矩就越大。
27.图6为本发明的实施例1在主轴力矩为m=1200n*m下产生的位移变形图，在主轴力矩为1200n*m时，产生的最大变形为0.31mm，其颜色由蓝到红表示位移变形的增加。图7为本
发明的实施例1在主轴力矩为m=1200n*m下产生的应力分布图，1200n*m时产生的最大应力约为4939mpa，最大应力产生在轮齿接触区域，均值大约2000mpa，其颜色由蓝到红表示受到应力的增加。
28.通过对比铰接（图4，图5）与齿轮传动（图6，图7）可以看出齿轮传动明显改善了受力，增加了刚性，降低传动过程中产生的位移变形，同时对缸体和主轴具有一定的保护作用。
29.实施例2一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，与实施例1的区别仅在于，缸体3轴线与主轴7轴线之间呈25度的夹角设置。
30.实施例3一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，与实施例1的区别仅在于，缸体3轴线与主轴7轴线之间呈45度的夹角设置。
31.实施例4一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，与实施例1的区别仅在于，副齿轮盘4与缸体3一体化设置。
32.实施例5一种齿轮传动的斜轴式柱塞泵，与实施例1的区别仅在于，过渡齿轮盘的数量为一个。