[發明專利]一種用于軸向柱塞泵的恒功率變量機構

有效

• 申請號: 201610849900.2
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN106286184B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 姚平喜;許浩功;董長雙;武鋒鋒
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F04B1/26
• 分類號: F04B1/26
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙)14111
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種軸向柱塞泵的恒功率變量機構，特別是一種用于斜盤式軸向柱塞泵的恒功率變量機構，屬于液壓泵變量控制。

背景技術

為使原動機工作在最佳工況下，減少原動機的能耗，工程機械中常使用恒功率變量泵。目前，恒功率變量機構主要包括三種形式，利用多彈簧的位移直接反饋機構，利用多彈簧的位移一力反饋機構，以及利用杠桿原理的恒功率控制機構。采用多彈簧的控制方式都是讓壓力流量呈不同斜率的多條直線變化，通過多條直線來近似雙曲線，實際上并不是真正意義上的恒功率控制；而利用杠桿原理的恒功率控制機構，理論上是可以讓壓力一流量呈雙曲線變化的，但該恒功率變量機構以伺服閥、伺服閥控柱塞為主要控制元件，制造精度要求以及成本較高，且對系統清潔要求較為苛刻，限制了其應用范圍。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的缺陷，提供一種結構簡單可靠、控制精度高、響應速度快的軸向柱塞泵恒功率變量機構。

其具體技術方案如下。

一種用于軸向柱塞泵的恒功率變量機構，包括斜盤、限位塊、負載柱塞體、負載柱塞活塞、杠桿齒輪、控制柱塞體、控制柱塞活塞、控制桿和負載桿，負載柱塞體與控制柱塞體固定在殼體上，并可以繞固定點旋轉，負載柱塞活塞與負載桿鉸接，控制柱塞活塞與控制桿鉸接，控制桿與負載桿固定在杠桿齒輪上，杠桿齒輪與斜盤上齒輪嚙合，斜盤支撐在殼體上并可以繞支撐旋轉。

進一步附加技術特征如下。

所述負載柱塞體固定點與負載柱塞活塞的鉸接點在同一個圓周上，圓心位于杠桿齒輪的中心處。

所述控制柱塞體固定點與控制柱塞活塞的鉸接點在同一個圓周上，圓心位于杠桿齒輪的中心處。

所述杠桿齒輪與斜盤上齒輪傳動比為2:1。

所述控制柱塞活塞與控制桿之間的夾角為負載柱塞活塞與負載桿之間夾角的余角。

所述控制桿與負載桿的方向均在杠桿齒輪的半徑方向上。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下。

本機構采用兩個柱塞作用在一個杠桿上并驅動杠桿齒輪旋轉一定角度，旋轉的杠桿齒輪帶動驅動斜盤實現軸向柱塞泵的排量變化。通過將控制柱塞的固定點和鉸接點置于以杠桿齒輪中心為圓心的圓上，并將負載柱塞的固定點和鉸接點置于其同心圓上，使得在控制壓力一定時，隨著負載壓力的升高按照反比例函數曲線減小軸向柱塞泵的排量，從而實現軸向柱塞泵工作在恒功率狀態，并且通過改變控制壓力，可使軸向柱塞泵工作在不同的恒功率狀態；同時，本發明不需要采用伺服閥、伺服柱塞等伺服元件，只需要保證控制柱塞與負載柱塞的固定位置與作用位置，結構簡單，便于加工，對液壓系統的要求降低。

附圖說明

圖1 本恒功率變量機構的控制結構原理圖。

圖2 本恒功率變量機構的結構圖。圖中是本機構處于排量最大位置。

圖3 本軸向柱塞泵處于最小排量位置時機構的狀態結構圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作出進一步的描述。

實施一種用于軸向柱塞泵的恒功率變量機構，液壓泵工作在恒功率狀況時，液壓泵的出口壓力與液壓泵流量的乘積為一恒值。一般情況下，驅動液壓泵的原動機轉速恒定，而由軸向柱塞泵的結構特點可知，軸向柱塞泵的排量與斜盤（軸）傾角的正切成正比，因此當軸向液壓泵工作在恒功率狀況時，泵出口壓力與泵斜盤（軸）傾角的正切的乘積為一恒值。此外，軸向柱塞泵的功率需要由控制壓力來調節，即恒值的大小由控制壓力來確定，因此本發明提出了一種新型的軸向柱塞泵恒功率變量機構，變量機構原理如附圖1所示。負載柱塞活塞與控制柱塞活塞分別作用于杠桿的兩端，負載柱塞體與控制柱塞體固定于同一點上，杠桿繞中心轉動，柱塞體的固定點、杠桿的端點均在以杠桿中點為原點的圓周上，負載柱塞與杠桿之間的夾角為，由此負載柱塞與控制柱塞的軸線永遠垂直，負載柱塞的作用力對杠桿中心的轉矩與的正弦成正比，控制柱塞的作用力對杠桿中心的轉矩與的余弦成正比，杠桿穩定時，負載柱塞作用力與夾角正切的乘積等于控制柱塞的作用力，通過合理選擇控制柱塞和負載柱塞的內徑比即可實現泵出口壓力與夾角的正切的乘積為一與控制壓力成正比的恒值。由此可見，可以通過控制負載柱塞與杠桿之間的夾角來控制泵斜盤（軸）的傾角，實現軸向柱塞泵的恒功率控制。