一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵
本发明涉及斜盘式轴向柱塞泵领域，具体是一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵。
背景技术：
1、液压传动技术在现代工业领域，尤其是工程机械行业中扮演着关键角色。在中国，大部分工程机械都依赖于液压传动技术。液压泵，作为液压系统的核心组件之一，是提供动力的关键部件。斜盘式轴向柱塞泵因其广泛的应用而成为工程机械液压系统中的常见泵型。
2、随着全球对"双碳目标"的追求，即减少碳排放和实现碳中和，流体动力技术面临着新的机遇和挑战。中国的双碳政策正在推动工程机械行业从传统的内燃机向电动化新能源转型。这种转型对液压系统中的斜盘式轴向柱塞泵提出了新的技术需求，传统泵型面临技术革新的挑战。为了克服传统斜盘式轴向柱塞泵的性能限制，发明者提出了一种新型的浮动斜盘式轴向柱塞泵。这种泵基于"二力杆"原理，通过转移柱塞副产生的侧向力来提高性能。发明者还开发了多种结构的浮动斜盘式轴向柱塞泵，以适应电动化新能源的趋势。
3、现有技术专利号为cn117514681a的专利，其公开的浮动斜盘式轴向柱塞泵架构中，三枢轴是安装在主轴\球铰上，三枢轴中枢轴轴端的滚轮安装在回转盘中心通孔内的滚道中，主轴带动三枢轴转动，进而通过三枢轴驱动回转盘等速转动。当主轴产生扭矩时，由三枢轴在旋转过程中会将主轴产生的扭矩通过滚轮传递到回转盘。在传递扭矩的过程中，回转盘的角度发生偏转，三枢轴会有自动定心作用为适应滚轮始终保持在滚道上以此来传输扭矩，但在设计中不可避免地要考虑到传动过程中三枢轴偏心距的影响，需要考虑在三枢轴、滚轮、回转盘的滚道之间设有间隙以及三枢轴依靠花键在主轴上轴向移动，以此来实现主轴将扭矩传输到回转盘的功能。在整泵运行的过程中，等速传动组件会受到回转盘本身质量、液压负载力等影响，由于偏心距的必要设计会引起三枢轴、滚轮与回转盘的滚道之间的应力集中造成的磨损，长期运行会导致滚轮与滚道的间隙变大导致转速传动不匹配，影响等速传动组件的寿命，严重时会导致等速传动组件失效，进而影响轴向柱塞泵整体的运行。
技术实现思路
1、本发明提供了一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，以解决现有技术通过三枢轴使主轴和回转盘等速转动的浮动斜盘式轴向柱塞泵中，三枢轴、滚轮、回转盘在等速传动过程中受到偏心距影响造成滚轮与滚道应力集中从而引起部件磨损的问题。
2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
3、一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体，泵体内转动安装有主轴(1)，泵体内还安装有斜盘(6)，所述主轴(1)穿过斜盘(6)，且斜盘(6)的中心轴线与主轴(1)的中心轴线之间呈锐角夹角；泵体内还设置有缸体(13)，所述缸体(13)通过中心通孔环套安装于主轴(1)上，并且缸体(13)的中心通孔和主轴(1)通过花键固定连接，使缸体(13)可随主轴(1)等速同步转动，缸体(13)中具有多个缸孔(21)，每个缸孔(21)的中心轴线均平行于主轴(1)的中心轴线，各个缸孔(21)环绕主轴(1)呈等间距分布，每个缸孔(21)中分别滑动安装有柱塞(11)，每个柱塞(11)一端位于所在缸孔(21)朝向斜盘(6)方向的孔口外，并且每个柱塞(11)位于孔口外的一端为球头；所述斜盘(6)朝向缸体(13)的盘面紧贴设置有回转盘(7)，所述回转盘(7)可在斜盘(6)上回转运动，回转盘(7)中心具有中心通孔，所述主轴(1)穿过回转盘(7)的中心通孔，回转盘(7)朝向缸体(21)的盘面设有多个球窝(20)，各个柱塞(11)的球头端一一对应球铰铰接于回转盘(7)的球窝(20)；所述泵体内还设置有球铰(8)、三枢轴(9)，所述球铰(8)包括两个同轴的环套部(8.3)以及位于两个环套部(8.3)之间的球铰部(8.4)，所述球铰部(8.4)内部为圆柱形空腔，并且球铰部(8.4)的周向具有三个断口(8.5)，所述球铰(8)的两个环套部(8.3)同轴环套在主轴(1)上，球铰(8)的球铰部(8.4)支撑于所述回转盘(7)的中心通孔中，并且每个环套部(8.3)分别通过花键与主轴(1)连接，通过花键连接使球铰(8)整体可随主轴(1)等速同步转动并可在主轴(1)上沿主轴(1)轴向移动，并且球铰部(8.4)的三个断口(8.5)环绕主轴(1)呈等间距分布；
4、所述三枢轴(9)包括枢套(9.1)，枢套(9.1)的周向连接有三个枢轴(9.2)，三个枢轴(9.2)的中心轴线均垂直于枢套(9.1)的中心轴线，并且三个枢轴(9.2)环绕枢套(9.1)的中心轴线呈等间距分布，每个枢轴(9.2)分别具有中心孔，每个枢轴(9.2)的轴端分别环套转动安装有球形滚轮(10)；所述三枢轴(9)的枢套(9.1)位于球铰(8)中的球铰部(8.4)内部空腔并环绕于主轴(1)外，枢套(9.1)的内径大于主轴(1)的外径、枢套(9.1)的外径小于球铰部(8.4)内部空腔的内径，枢套(9.1)周向的三个枢轴(9.2)一一对应从球铰(8)的三个断口(8.5)穿出后伸向回转盘(7)的中心通孔孔壁；所述主轴(1)的周向侧面对应三枢轴(9)的每个枢轴(9.2)位置分别销连接有同步销(12)，三个同步销(12)的直径相同，每个同步销(12)的中心轴线均垂直于主轴(1)中心轴线，三个同步销(12)环绕主轴(1)中心轴线等间距分布，每个同步销(12)分别穿入对应位置枢轴(9.2)的中心孔内，并且每个枢轴(9.2)的中心孔与穿入的同步销(12)间隙配合，由此形成可相对于主轴(1)浮动的三枢轴(9)；
5、所述回转盘(7)的中心通孔孔壁设有三组滚道(23)，每组滚道的中心线均平行于回转盘(7)的中心轴线，并且三组滚道(23)环绕回转盘(7)的中心轴线等间距分布；所述三枢轴(9)中，三个枢轴(9.2)轴端的球形滚轮(10)一一对应滚动安装在三组滚道(23)中，每个球形滚轮(10)的球心始终落于所在滚道(23)的中心线上；由此主轴(1)转动时通过同步销(12)使三枢轴(9)等速转动，并通过同步销(12)与对应枢轴(9.2)中心孔的间隙配合使三枢轴(9)转动时相对于主轴(1)浮动，进而通过三枢轴(9)驱动回转盘(7)与主轴(1)等速转动；并且通过枢轴(9.2)的中心孔与对应同步销(12)的间隙配合，使三枢轴(9)浮动时三枢轴(9)的质心始终环绕主轴(1)中心轴线做椭圆运动轨迹的周期性运动。
6、进一步的，所述球铰(8)分为a、b两部分，球铰(8)的a部分(8.1)包括所述的一个环套部(8.3)以及同轴连接于环套部(8.3)的半球铰部，球铰(8)的b部分(8.2)包括所述的另一个环套部以及同轴连接于环套部(8.3)的半球铰部，球铰(8)每部分的半球铰部均具有三个环绕环套部(8.3)中心轴线等间距分布的缺口，由a部分(8.1)、b部分(8.2)的半球铰部同轴拼接为完整的球铰部(8.4)，并由半球铰部的缺口一一对应拼接为完整球铰部(8.4)的三个断口(8.5)。
7、进一步的，所述斜盘(6)中心轴线与主轴(1)的中心轴线之间夹角角度可调。
8、进一步的，所述缸体(13)的中心通孔内安装有中心弹簧(17)，所述中心弹簧(17)套在主轴(1)上，中心弹簧(17)一端作用于所述球铰(8)的球铰部(8.4)，进而通过球铰(8)将回转盘(7)压向斜盘(6)。
9、进一步的，所述回转盘(7)的每组滚道(23)朝向缸体(13)方向的一端分别相对于回转盘(7)朝向缸体(13)方向的盘面凸出形成凸台。
10、本发明中，三枢轴的枢套套在主轴外，主轴周向表面对应三枢轴中每个枢轴位置分别销连接有同步销，同步销穿入对应枢轴中心孔中，每个枢轴的中心孔与穿入的同步销间隙配合，并且三枢轴中枢套内径大于主轴外径。由于主轴周向表面的同步销与对应枢轴的中心孔是间隙配合的，因此三枢轴的每个枢轴可相对于对应同步销活动，即三枢轴中每个枢轴通过中心孔可沿同步销的轴向滑动，以及可在同步销上相对晃动，并且由于枢套内径大于主轴外径，因此当主轴转动时，三枢轴整体表现为相对于主轴浮动。
11、由于本发明中三枢轴转动过程中相对于主轴浮动，因此在等速传动过程中三枢轴在传递扭矩时有足够的自由度，将三枢轴的偏心距造成的影响转移至主轴与三枢轴之间，由此可以保证三枢轴、滚轮、滚道之间始终能够处于面、线接触，增大接触面积，降低滚轮与滚道之间的应力，期间球铰承受回转盘的质量，三枢轴、滚轮传递回转盘的扭矩，从而避免等速组件之间的磨损增大、等速机构失效的问题，进而能够有效降低柱塞的侧向力，保证等速机构的寿命实现泵的稳定运行，并能够降低泵的维护成本。
技术特征：
1.一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体，泵体内转动安装有主轴（1），泵体内还安装有斜盘（6），所述主轴（1）穿过斜盘（6），且斜盘（6）的中心轴线与主轴（1）的中心轴线之间呈锐角夹角；泵体内还设置有缸体（13），所述缸体（13）通过中心通孔环套安装于主轴（1）上，并且缸体（13）的中心通孔和主轴（1）通过花键固定连接，使缸体（13）可随主轴（1）等速同步转动，缸体（13）中具有多个缸孔（21），每个缸孔（21）的中心轴线均平行于主轴（1）的中心轴线，各个缸孔（21）环绕主轴（1）呈等间距分布，每个缸孔（21）中分别滑动安装有柱塞（11），每个柱塞（11）一端位于所在缸孔（21）朝向斜盘（6）方向的孔口外，并且每个柱塞（11）位于孔口外的一端为球头；所述斜盘（6）朝向缸体（13）的盘面紧贴设置有回转盘（7），所述回转盘（7）可在斜盘（6）上回转运动，回转盘（7）中心具有中心通孔，所述主轴（1）穿过回转盘（7）的中心通孔，回转盘（7）朝向缸体（21）的盘面设有多个球窝（20），各个柱塞（11）的球头端一一对应球铰铰接于回转盘（7）的球窝（20）；其特征在于，所述泵体内还设置有球铰（8）、三枢轴（9），所述球铰（8）包括两个同轴的环套部（8.3）以及位于两个环套部（8.3）之间的球铰部（8.4），所述球铰部（8.4）内部为圆柱形空腔，并且球铰部（8.4）的周向具有三个断口（8.5），所述球铰（8）的两个环套部（8.3）同轴环套在主轴（1）上，球铰（8）的球铰部（8.4）支撑于所述回转盘（7）的中心通孔中，并且每个环套部（8.3）分别通过花键与主轴（1）连接，通过花键连接使球铰（8）整体可随主轴（1）等速同步转动并可在主轴（1）上沿主轴（1）轴向移动，并且球铰部（8.4）的三个断口（8.5）环绕主轴（1）呈等间距分布；
2.根据权利要求1所述的一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述球铰（8）分为a、b两部分，球铰（8）的a部分（8.1）包括所述的一个环套部（8.3）以及同轴连接于环套部（8.3）的半球铰部，球铰（8）的b部分（8.2）包括所述的另一个环套部以及同轴连接于环套部（8.3）的半球铰部，球铰（8）每部分的半球铰部均具有三个环绕环套部（8.3）中心轴线等间距分布的缺口，由a部分（8.1）、b部分（8.2）的半球铰部同轴拼接为完整的球铰部（8.4），并由半球铰部的缺口一一对应拼接为完整球铰部（8.4）的三个断口（8.5）。
3.根据权利要求1所述的一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述缸体（13）的中心通孔内安装有中心弹簧（17），所述中心弹簧（17）套在主轴（1）上，中心弹簧（17）一端作用于所述球铰（8）的球铰部（8.4），进而通过球铰（8）将回转盘（7）压向斜盘（6）。
4.根据权利要求1所述的一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，其特征在于，所述回转盘（7）的每组滚道（23）朝向缸体（13）方向的一端分别相对于回转盘（7）朝向缸体（13）方向的盘面凸出形成凸台。
技术总结
本发明公开了一种销连接三枢轴的主轴等速驱动浮动斜盘式轴向柱塞泵，包括泵体内设置的主轴、缸体、斜盘、回转盘、球铰、三枢轴，缸体环套安装并花键连接于主轴，回转盘紧贴接触斜盘并设有多个球窝，缸体内柱塞球头端球铰于回转盘球窝，主轴穿过回转盘的中心通孔以及斜盘；球铰的环套部环套在主轴上，球铰的球铰部支撑于回转盘中心通孔中，三枢轴的枢套位于球铰中并环绕于主轴外，三枢轴的三个枢轴从球铰的三个断口穿出，每个枢轴的球形滚轮滚动安装在回转盘的滚道中，主轴对应每个枢轴位置销连接有同步销，同步销一一对应穿入枢轴的中心孔中，由此使三枢轴可在主轴转动时相对主轴浮动，以解决应力较大、磨损增大的问题，进而实现泵的稳定运行。
技术研发人员：胡敏,张杰
受保护的技术使用者：合肥工业大学智能制造技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5