本發(fā)明涉及柱塞液壓泵結(jié)構(gòu)，具體而言，涉及一種液控先導(dǎo)二級配流靜力平衡徑向柱塞液壓裝置、工作方法。

背景技術(shù)：

1、徑向柱塞液壓裝置是液壓系統(tǒng)中極其重要的執(zhí)行元件，廣泛應(yīng)用在工程機械、機械加工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域，常見的商用徑向柱塞液壓裝置包括徑向柱塞液壓馬達(dá)和徑向柱塞液壓泵，均具有低速、大扭矩的工作特點。其中，徑向柱塞泵可將傳動軸輸入的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)為具有一定壓力的油液并輸出至下游管路，為液壓系統(tǒng)提供動力；徑向柱塞馬達(dá)則可將高壓油液的壓力勢能轉(zhuǎn)為動能，進而通過傳動軸向外輸出扭矩驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)對外做功。液壓泵和液壓馬達(dá)的工作壓力、容積效率等特性對液壓系統(tǒng)的工作能力和效率具有重要影響。

2、徑向柱塞液壓裝置的主要配流方式分為：軸配流、端面配流、閥配流三種，其中，軸配流和端面配流方式均可用于液壓泵和液壓馬達(dá)中。當(dāng)通過傳動軸輸入轉(zhuǎn)矩時，裝置可工作于泵狀態(tài)向外界輸出具有高壓力的流體；而當(dāng)通過油口輸入高壓流體時，裝置可工作于馬達(dá)狀態(tài)向外界輸出具有一定扭矩的轉(zhuǎn)動運動。但是，這兩種配流方式的配流界面存在不可避免的浮動配合間隙，在高壓工況下存在較高的泄漏風(fēng)險，且該配流間隙還將隨工作過程中產(chǎn)生的磨損而逐漸擴大，進一步劣化裝置的高壓工作特性。采用單向閥配流能夠?qū)崿F(xiàn)配流窗口的可靠密封，從而提高裝置的承壓能力。公開號為cn118499300a的發(fā)明公開了一種外控先導(dǎo)壓力控制配流的徑向柱塞液壓裝置、工作方法。但是該發(fā)明方案中，由于曲軸連桿的存在，馬達(dá)無法實現(xiàn)自動回程，需要設(shè)計較為復(fù)雜的回程裝置，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。同時，在高壓工況下，柱塞單元處受到的壓力較高，易導(dǎo)致摩擦副的間隙增大，使得密封裝置不夠可靠，限制了裝置工作壓力的提高。

3、有鑒于此，申請人在研究了現(xiàn)有的技術(shù)后特提出本技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種液控先導(dǎo)二級配流靜力平衡徑向柱塞液壓裝置，包括殼體、若干柱塞組件、偏心主軸、與柱塞組件一一對應(yīng)的第一液控單向閥和第二液控單向閥；所述殼體內(nèi)設(shè)有一偏心主軸腔、若干柱塞腔、若干殼體高壓油路、若干殼體低壓油路、殼體第一油路、殼體第二油路以及若干先導(dǎo)控制油路；所述柱塞組件可上下滑動地設(shè)置在對應(yīng)的所述柱塞腔內(nèi)；所述殼體高壓油路相互貫通，且與高壓總口相連通；所述殼體低壓油路在殼體內(nèi)相互貫通，且與低壓總口相連通；

2、還包括與偏心主軸插裝連接的配流盤以及內(nèi)置有補償彈簧且與所述配流盤連接的配流補償盤，所述配流盤與所述配流補償盤設(shè)置于與所述殼體連接的配流盤端蓋內(nèi)；所述配流補償盤適于在補償彈簧的作用下沿所述配流盤的中心軸線方向運動以實現(xiàn)自動補償；

3、所述配流補償盤設(shè)有第一先導(dǎo)油路和第二先導(dǎo)油路；所述配流盤的一側(cè)設(shè)有與第一先導(dǎo)油路相通的第一先導(dǎo)配流環(huán)槽、與第二先導(dǎo)油路相通的第二先導(dǎo)配流環(huán)槽；所述配流盤的另一側(cè)設(shè)有第一配流c形槽、第二配流c形槽；所述第一先導(dǎo)配流環(huán)槽與所述第一配流c形槽相連通，所述第二先導(dǎo)配流環(huán)槽與所述第二配流c形槽相連通；所述配流盤端蓋上設(shè)置有適于切換連接高壓油源的第一外控油口與第二外控油口，其中，所述第一外控油口與所述第一先導(dǎo)油路連通，所述第二外控油口與所述第二先導(dǎo)油路連通；

4、所述第一液控單向閥和第二液控單向閥均包括有第一控制油腔、第一高壓油腔和第一低壓油腔；當(dāng)所述第一控制油腔受高壓時，所述第一高壓油腔和第一低壓油腔導(dǎo)通，而當(dāng)所述第一控制油腔受低壓時，所述第一高壓油腔和第一低壓油腔斷開；其中，所述第一液控單向閥的第一高壓油腔與所述殼體高壓油路相連通，第一低壓油腔與所述殼體第一油路相連通，第一控制油腔通過先導(dǎo)控制油路與所述第一配流c形槽和第二配流c形槽交替接通；所述第二液控單向閥的第一高壓油腔與所述殼體第二油路相連通，第一低壓油腔與所述殼體低壓油路相連通，第一控制油腔通過先導(dǎo)控制油路與所述第一配流c形槽和第二配流c形槽交替接通；

5、每個所述柱塞腔上均設(shè)有柱塞端蓋，所述柱塞組件與所述柱塞端蓋之間設(shè)有橡膠腔組件，所述柱塞端蓋設(shè)有柱塞端蓋主干油路以及與所述柱塞端蓋主干油路相連通的柱塞端蓋第一油路、柱塞端蓋第二油路；其中，所述柱塞端蓋第一油路與所述殼體第一油路相連通；所述柱塞端蓋第二油路與所述殼體第二油路相連通；所述橡膠腔組件設(shè)有與所述柱塞端蓋主干油路連通的壓縮橡膠腔，所述壓縮橡膠腔內(nèi)設(shè)有回程彈簧；

6、還包括多邊形組件，所述偏心主軸轉(zhuǎn)動裝接在所述偏心主軸腔內(nèi)且通過所述多邊形組件傳動連接所有的所述柱塞組件，所述偏心主軸與所述多邊形組件之間設(shè)有主軸承；所述多邊形組件每條邊對應(yīng)一柱塞組件，且垂直于對應(yīng)的柱塞組件的軸線，所述柱塞組件通過所述橡膠腔組件被壓在所述多邊形組件的邊上；

7、所述柱塞組件在所述柱塞腔內(nèi)上下滑動時，可以驅(qū)動所述多邊形組件平動，進而通過所述主軸承帶動所述偏心主軸轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)液壓馬達(dá)的工作狀態(tài)；或在所述偏心主軸轉(zhuǎn)動時，可通過所述主軸承以及所述多邊形組件帶動所述柱塞組件在所述柱塞腔內(nèi)上下滑動，以實現(xiàn)液壓泵的工作狀態(tài)。

8、作為進一步優(yōu)化，所述柱塞組件設(shè)有導(dǎo)向套筒，所述橡膠腔組件通過橡膠墊片固定于所述導(dǎo)向套筒內(nèi)，所述壓縮橡膠腔底部設(shè)有橡膠腔彈簧座，所述橡膠腔彈簧座連接有防松螺母，所述回程彈簧下端套設(shè)在所述橡膠腔彈簧座上，上端抵接所述柱塞端蓋。

9、作為進一步優(yōu)化，所述第一液控單向閥和所述第二液控單向閥均包括第一閥體、第二閥體和第一閥芯，所述第一高壓油腔和第一低壓油腔設(shè)于所述第二閥體內(nèi)，所述第一控制油腔設(shè)于所述第一閥體43內(nèi)，所述第一閥芯活動裝接在第二閥體內(nèi)且其可控制所述第一高壓油腔與第一低壓油腔之間的通斷；所述第二閥體內(nèi)設(shè)有第一活動腔，所述第一閥芯包括閥芯柱和分別固接在所述閥芯柱兩端的第一閥芯塊和第二閥芯塊，所述閥芯柱活動套接在所述第一活動腔內(nèi)且可帶動所述第一閥芯塊與所述第二閥芯塊同步移動，所述第二閥芯塊位于第一控制油腔內(nèi)且將第一控制油腔分隔為兩個獨立的閥體控油分腔，所述第一閥芯塊位于第一高壓油腔內(nèi)且其可控制第一高壓油腔的開閉，另設(shè)有第一彈性件，所述第一彈性件夾置在所述第二閥芯塊和所述第二閥體之間。

10、作為進一步優(yōu)化，所述第一閥芯塊設(shè)有第一受壓面，所述第二閥芯塊設(shè)有第二受壓面，所述第一受壓面的面積小于所述第二受壓面的面積。

11、作為進一步優(yōu)化，所述配流補償盤靠近配流盤端蓋的一端設(shè)置有用于實現(xiàn)所述配流補償盤周向定位但允許其軸向滑動的限位銷釘。

12、作為進一步優(yōu)化，所述柱塞組件設(shè)置有五組，所述多邊形組件包括五星輪和五星輪套，所述五星輪套設(shè)于所述五星輪兩側(cè)，用于對所述五星輪進行軸向定位。

13、作為進一步優(yōu)化，所述多邊形組件的每個邊上均設(shè)置有耐磨盤。

14、作為進一步優(yōu)化，所述偏心主軸一端套設(shè)有軸套和第一軸承，另一端套設(shè)有第二軸承，所述第一軸承和所述第二軸承分別安裝在所述殼體端蓋和所述殼體上，用于對偏心主軸進行支撐。

15、本技術(shù)另提供一種如上述一項所述的液控先導(dǎo)二級配流靜力平衡徑向柱塞液壓裝置的工作方法，當(dāng)該徑向柱塞液壓裝置為液壓馬達(dá)時，高壓總口與第一外控油口分別與壓力油源相連，低壓總口與低壓油箱相連，且高壓總口與第一外控油口為進油通道，低壓總口為出油通道；

16、當(dāng)其中一柱塞組件位于上頂位時，高壓總口與所述第一外控油口均通入高壓油，經(jīng)高壓總口通入的高壓油液經(jīng)所述殼體高壓油路進入其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔，經(jīng)所述第一外控油口通入的高壓油液經(jīng)第一先導(dǎo)油路、第一先導(dǎo)配流環(huán)槽、第一配流c形槽后進入其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一控制油腔，此時其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔相導(dǎo)通，經(jīng)高壓總口進入的高壓油液流經(jīng)其對應(yīng)的所述殼體第一油路、柱塞端蓋第一油路、柱塞端蓋主干油路后進入對應(yīng)的壓縮橡膠腔內(nèi)，推動柱塞組件下行運動，帶動多邊形組件做正向平動，從而帶動所述偏心主軸做正向圓周運動，直至所述柱塞組件到達(dá)下底位；當(dāng)柱塞組件位于下底位時，偏心主軸和配流盤均正向旋轉(zhuǎn)了180度，此時其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一控制油腔與配流盤的第二配流c形槽相連通，其對應(yīng)的第二液控單向閥的第一控制油腔與配流盤的第一配流c形槽相連通，使其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔封閉，使其對應(yīng)的第二液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔相導(dǎo)通；在其他柱塞組件的推力以及偏心主軸慣性力的作用下，該柱塞組件上行運動，使柱塞腔容積減小，柱塞腔內(nèi)的油液經(jīng)其對應(yīng)的所述柱塞端蓋主干油路、柱塞端蓋第二油路、殼體第二油路后從低壓總口流出，從而實現(xiàn)單個柱塞組件的周期運動；若干個所述柱塞組件往復(fù)運動使主軸持續(xù)輸出正向轉(zhuǎn)矩，以將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能；

17、當(dāng)液壓馬達(dá)要反向旋轉(zhuǎn)時，高壓總口與所述第二外控油口均通入高壓油，經(jīng)高壓總口通入的高壓油液經(jīng)所述殼體高壓油路進入其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔，所述第二外控油口通入的高壓油經(jīng)第二先導(dǎo)油路、第二先導(dǎo)配流環(huán)槽、第二配流c形槽后進入其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一控制油腔，此時其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔相導(dǎo)通，經(jīng)高壓總口進入的高壓油液流經(jīng)其對應(yīng)的所述殼體第一油路、柱塞端蓋第一油路、柱塞端蓋主干油路后進入對應(yīng)的壓縮橡膠腔內(nèi)，推動柱塞組件下行運動，使柱塞腔容積增大，并帶動多邊形組件做反向平動，從而帶動所述偏心主軸做反向圓周運動，直至所述柱塞組件到達(dá)下底位；當(dāng)柱塞組件位于下底位時，偏心主軸和配流盤均反向旋轉(zhuǎn)了180度，此時其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一控制油腔與配流盤的第一配流c形槽相連通，其對應(yīng)的第二液控單向閥的第一控制油腔與配流盤的第二配流c形槽相連通，使其對應(yīng)的第一液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔封閉，使其對應(yīng)的第二液控單向閥的第一高壓油腔與第一低壓油腔相導(dǎo)通；在其他柱塞組件的推力以及偏心主軸慣性力的作用下，該柱塞組件上行運動，使柱塞腔容積減小，柱塞腔內(nèi)的油液經(jīng)其對應(yīng)的所述柱塞端蓋主干油路、柱塞端蓋第二油路、殼體第二油路后從低壓總口流出，從而實現(xiàn)單個柱塞組件的周期運動；若干個所述柱塞組件往復(fù)運動使主軸持續(xù)輸出反向轉(zhuǎn)矩，以將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能。

18、本技術(shù)另提供一種如上述任意一項所述的液控先導(dǎo)二級配流靜力平衡徑向柱塞液壓裝置的工作方法，當(dāng)該徑向柱塞液壓裝置為液壓泵時，高壓總口與高壓油箱或液壓負(fù)載相連，且為出油口，低壓總口與低壓油箱相連且為進油口；

19、當(dāng)其中一個柱塞組件位于上頂位時，從低壓總口通入低壓油液，此時所述偏心主軸反向轉(zhuǎn)動帶動一柱塞組件從上頂位開始下行運動，使對應(yīng)的柱塞腔容積增大，產(chǎn)生真空，此時所述壓縮橡膠腔內(nèi)的壓力低于低壓油箱，低壓油液經(jīng)低壓總口、第二液控單向閥的第一高壓油腔、殼體第二油路、柱塞端蓋第二油路、柱塞端蓋主干油路后進入其對應(yīng)的壓縮橡膠腔內(nèi)，直至柱塞組件移動至下底位，此時所述偏心主軸帶動配流盤反向旋轉(zhuǎn)180度；偏心主軸繼續(xù)反向轉(zhuǎn)動，帶動多邊形組件做反向平動，所述柱塞組件開始上行運動，對應(yīng)的壓縮橡膠腔容積減小，壓力增大，其壓力高于高壓油箱或液壓負(fù)載處的壓力，壓縮橡膠腔內(nèi)的油液流經(jīng)柱塞端蓋主干油路、柱塞端蓋第一油路、殼體第一油路后進入高壓油箱或液壓負(fù)載處，實現(xiàn)該柱塞組件的排油運動；若干個柱塞組件在偏心主軸的反向轉(zhuǎn)動帶動下，各個壓縮橡膠腔吸入低壓油液，并形成壓力油排出，以實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)換為液壓能；

20、當(dāng)液壓泵要正向旋轉(zhuǎn)時，從低壓總口通入低壓油液，此時所述偏心主軸正向轉(zhuǎn)動帶動一柱塞組件從上頂位開始下行運動，使對應(yīng)的壓縮橡膠腔容積增大，產(chǎn)生真空，此時所述壓縮橡膠腔內(nèi)的壓力低于低壓油箱，低壓油液經(jīng)低壓總口、第二液控單向閥的第一高壓油腔、殼體第二油路、柱塞端蓋第二油路、柱塞端蓋主干油路后進入其對應(yīng)的壓縮橡膠腔內(nèi)，直至柱塞組件移動至下底位，此時所述偏心主軸帶動配流盤正向旋轉(zhuǎn)180度；偏心主軸繼續(xù)正向轉(zhuǎn)動，并帶動多邊形組件做正向平動，所述柱塞組件開始上行運動，對應(yīng)的柱塞腔容積減小，壓力增大，其壓力高于高壓油箱或液壓負(fù)載處的壓力，壓縮橡膠腔內(nèi)的油液流經(jīng)柱塞端蓋主干油路、柱塞端蓋第一油路、殼體第一油路后進入高壓油箱或液壓負(fù)載處，實現(xiàn)該柱塞組件的排油運動；若干個柱塞組件在偏心主軸的正向轉(zhuǎn)動帶動下，各個壓縮橡膠腔吸入低壓油液，并形成壓力油排出，以實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)換為液壓能。

21、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以取得以下技術(shù)效果：

22、該液控先導(dǎo)二級配流靜力平衡徑向柱塞液壓裝置采用外控先導(dǎo)壓力控制配流，通過設(shè)置外控先導(dǎo)油路實現(xiàn)了液壓泵馬達(dá)的雙向轉(zhuǎn)動及配流盤磨損后的自補償，提高了使用壽命，改善了油路的密封性。此外，分離設(shè)置橡膠腔組件和帶導(dǎo)向作用的柱塞組件，能夠有效提高柱塞運動時的對中性，降低高壓工況下柱塞單元處的泄漏，簡化馬達(dá)回程裝置的復(fù)雜性。進一步地，通過設(shè)置正多邊形驅(qū)動式結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)多拐曲軸結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了裝置的傳動性能，設(shè)置耐磨盤降低柱塞運動時的摩擦力，提高磨損壽命。綜上，該裝置可運用在高壓環(huán)境下，且可達(dá)到較高的容積效率，該徑向柱塞液壓裝置可實現(xiàn)液壓馬達(dá)和液壓泵狀態(tài)下雙向轉(zhuǎn)動，解決了目前閥配流在高壓工況下運用于馬達(dá)和泵時的泄漏較大、摩擦副磨損大等局限性問題。