1.本实用新型属于轴向柱塞泵领域，尤其涉及一种高速轴向柱塞泵回程机构。
背景技术：2.轴向柱塞泵是液压传动系统中常用的液压元件，具有结构紧凑、功率密度大、控制方式灵活和响应快等特点，因此广泛适用于工程机械、农机、航天航空等液压控制系统中。轴向柱塞泵的心脏部件包括内轴、斜盘、滑履、柱塞、转子组件、回程机构等零部件，其中回程机构由卡盘、固定支座和轴瓦组成。
3.随着科学技术的发展，高速重载化是轴向柱塞泵发展的必然方向，对于高速轴向柱塞泵设计而言，本领域中对于柱塞泵中的回程机构的设计往往只注重零部件间是否存在干涉，而忽略了相关结构设计的合理性与科学性，难以设计出配合良好的精确尺寸，导致高速工况下卡盘与滑履间的碰撞冲击力过大，且柱塞泵转速越高，该冲击力也越大，从而使得回程机构周向和径向窜动量过大。无论是球铰-压板式还是固定间隙式回程机构，回程机构的周向和径向窜动均会引起轴向柱塞泵运行不平稳，且会导致相关摩擦副出现粘着磨损等问题，严重时摩擦副间甚至发生抱死现象，进而导致心脏部件损坏，严重影响轴向柱塞泵的可靠性与寿命。
4.因此，需要提供一种高速轴向柱塞泵回程机构，以减少卡盘与滑履间的冲击力，提高轴向柱塞泵的可靠性和寿命。
技术实现要素：5.本实用新型的目的在于，提供一种高速轴向柱塞泵回程机构。本实用新型具有能减少卡盘与滑履间的冲击力的优点，可提高轴向柱塞泵的可靠性和寿命。
6.本实用新型的技术方案：一种高速轴向柱塞泵回程机构，所述高速轴向柱塞泵的心脏部件包括内轴、斜盘、多颗滑履、多颗柱塞、转子组件和回程机构；所述回程机构由卡盘、固定支座和轴瓦组成；所述转子组件包括转子，将滑履7驱动卡盘时的接触角记为γ，将柱塞在卡盘上的转角差记为ε，80
°
≤γ≤100
°
且ε≤0.5
°
。
7.前述的高速轴向柱塞泵回程机构中，将卡盘上多个圆孔的分布圆半径分布圆半径记为r1，将转子上的多个柱塞孔的分布圆半径记为r2，将卡盘的圆孔直径记为d1，将滑履颈部直径记为d2，将柱塞的数量记为z，将第i颗滑履7驱动卡盘时的接触角记为γ，将第i颗柱塞在卡盘上的转角差记为εi，将第i颗柱塞在转子平面内的转角记为θi，将第i颗滑履在斜盘平面内的转角记为φi，将第i颗滑履与对应卡盘的圆孔的转角记为ψi，将斜盘的摆角记为α；即以斜盘4旋转中心为原点，根据右手定则建立o-x1y1z1坐标系，其中，o是坐标系原点，x1为内轴3的轴向，y1为斜盘4的旋转轴线方向，按以下满足以下公式，使80
°
≤γ≤100
°
且ε≤0.5
°
，
8.公式1：
9.公式2：
10.公式3：
11.公式4：
12.公式4中，b1是第i颗滑履转动至死点时第i颗滑履的圆心在o-x1y1z1坐标系中的位置，c1是第i颗滑履转动至死点时柱塞第i颗滑履与卡盘的接触位置，ε为ε1、ε2、...、εn中的最小值。
13.与现有技术相比，本实用新型通过优化卡盘-柱塞转角差与接触角两个参数，并给出具体公式，可极大地减小滑履与卡盘间的碰撞冲击力，避免了轴向柱塞泵在高速工况下回程机构相关摩擦副出现粘着抱死等问题，提高了轴向柱塞泵的可靠性和寿命。因此，本实用新型具有能减少卡盘与滑履间的冲击力的优点，可提高轴向柱塞泵的可靠性和寿命。
附图说明
14.图1是现有的采用固定间隙式回程机构的轴向柱塞泵的结构示意图。
15.图2是柱塞、滑履、转子组件与卡盘的运动轨迹示意图。
16.图3是滑履和卡盘的接触角示意图。
17.附图中的标记为：1-后盖组件，2-安装座，3-内轴，4-斜盘，5-固定支座，6-轴瓦，7-滑履，8-分油盖，9-前壳体，10-转子组件，11-柱塞，12-卡盘。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
19.实施例。如图1所示，轴向柱塞泵心脏部件主要由内轴3、斜盘4、滑履7、柱塞11、转子组件10、回程机构等零部件组成。其中，回程机构由卡盘12、固定支座5和轴瓦6组成，卡盘12与固定支座5通过螺纹连接，轴瓦6安装在斜盘4与固定支座5中间，轴瓦6与固定支座5和斜盘4均存在相对运动。当轴向柱塞泵工作时，内轴3带动转子组件10转动时，转子组件10与柱塞11同步转动，由于斜盘4存在偏角，柱塞11一方面在轴线方向上往复运动，实现柱塞泵的吸排油过程；另一方面绕内轴3转动，带动滑履7在斜盘4平面内周期性地撞击卡盘12，从而带动整个回程机构旋转。其中，滑履7与卡盘12间的冲击力主要由支撑固定支座5的轴瓦6进行平衡，滑履7与卡盘12的冲击力可简化为m为回程机构质量；δv为碰撞前后速度差；δt为碰撞时间。轴向柱塞泵转速越高，δt也就越小，滑履7对卡盘12的冲击力也就越大，这也是高速轴向柱塞泵轴瓦6与固定支座5或斜盘4间容易出现粘着磨损或抱死的根本
原因。
20.如图2所示，在斜盘4不存在摆角时，将通过斜盘4转动轴线且与斜盘4平面平行的平面定义为斜盘4参考面，即以斜盘4旋转中心为原点，以内轴3轴线为x轴，内轴3轴身端至尾端为x轴正方向，斜盘4旋转轴线为y轴，根据右手定则建立o-xyz坐标系；同理，当斜盘4存在摆角时，建立o-x1y1z1坐标系(x1内轴3轴线、y1斜盘4旋转轴线)。当斜盘4摆角为α时，滑履7在斜盘4平面上的运动轨迹为椭圆，卡盘12的圆孔与柱塞11运动轨迹均为圆形。假设滑履7球心处于上死点a(或a1)时，柱塞11转动角度为0，则当柱塞11转动至b(或b1)点时，柱塞11转角为θ，此时滑履7在斜盘4平面内的转角为φ，卡盘12圆孔圆心的转角为ψ，根据空间位置关系，可得卡盘12与柱塞11的转角差ε为：
[0021][0022]
其中，z是柱塞11的数量；θi是第i颗柱塞11在转子平面内的转角，i≤z；φi是将第i颗滑履7在斜盘平面内的转角；ψi是第i颗滑履7与对应卡盘12的圆孔的转角；εi是将第i颗柱塞11在卡盘12上的转角差；r1是卡盘12上多个圆孔的分布圆半径；r2是多个柱塞孔分布圆半径；d1是卡盘12的圆孔直径；d2是滑履7颈部直径(所述颈部直径是指滑履7开口处的直径)。
[0023]
根据以上公式可推出滑履7每周驱动回程机构两次，且每一时刻只有转角差最小的滑履7驱动卡盘12运动，即任意时刻卡盘12与柱塞11的转角差ε为ε1，ε2，...,εn中的最小值。卡盘12与柱塞11的转角差越小，卡盘12与滑履7的速度差就越小，滑履7驱动卡盘12所产生的冲击力也就越低，回程机构的运动就越平稳。
[0024]
如图三所示，由于滑履7为椭圆运动，而卡盘12的圆孔为圆周运动，当滑履7驱动卡盘12转动时，滑履7和卡盘12的接触位置必然会发生变化，滑履7驱动卡盘12时的接触角γ如下：
[0025][0026]
b1是第i颗滑履7转动至上死点时第i颗滑履7的圆心在o-x1y1z1坐标系中的位置，c1是第i颗滑履7转动至上死点时柱塞11第i颗滑履7与卡盘12的接触位置。γ为滑履7驱动卡盘12时的接触角。可知，滑履7与卡盘12的接触角与斜盘4摆角α、卡盘12圆孔直径d1、滑履7颈部直径d2、卡盘12圆孔分布圆半径r1和柱塞11孔分布圆半径r2有关。当滑履7驱动卡盘12运动时，滑履7与卡盘12的接触角越接近90
°
，则产生的径向分力越小，卡盘12的径向窜动越小，心脏部件的运动也就越平稳。
[0027]
对于高速轴向柱塞泵回程机构设计而言，由于柱塞11孔分布圆半径r2与斜盘4摆角α受排量设计的限制，故首先需确认柱塞11孔分布圆半径r2和斜盘4摆角α参数。其次，根据转角差ε与接触角γ公式对卡盘12圆孔分布圆半径r1、卡盘12圆孔直径d1、滑履7颈部直径
d2进行优化设计。最后，对回程机构尺寸链进行校核以避免滑履7与卡盘12在运动过程中出现干涉现象。设计过程中需反复迭代以确认最优参数，使得滑履7驱动卡盘12时的转角差ε≤0.5
°
，接触角γ为90
°±
10
°
。
[0028]
下表是根据上述公式对yzb12型高速轴向柱塞泵回程机构结构尺寸进行优化设计的举例：
[0029][0030]
原设计滑履7驱动卡盘12时的转角差ε为0.554
°
，接触角为γ为61.63
°
，滑履7与卡盘12间的冲击力和径向分力较大。运用以上回程机构设计方法，分别对卡盘12圆孔分布圆半径r1和滑履7颈部直径d2进行优化，可以使得滑履7驱动卡盘12时的转角差下降至0.468
°
，接触角提升至83.44
°
，这将有效地降低滑履7与卡盘12间的冲击力并减小径向分力，提高轴向柱塞泵回程机构结构设计的合理性与科学性。
技术特征：1.一种高速轴向柱塞泵回程机构，所述高速轴向柱塞泵的心脏部件包括内轴(3)、斜盘(4)、多颗滑履(7)、多颗柱塞(11)、转子组件(10)和回程机构；所述回程机构由卡盘(12)、固定支座(5)和轴瓦(6)组成；所述转子组件(10)包括转子，其特征在于：将滑履(7)驱动卡盘(12)时的接触角记为γ，将柱塞(11)在卡盘(12)上的转角差记为ε，80
°
≤γ≤100
°
且ε≤0.5
°
。
技术总结本实用新型公开了一种高速轴向柱塞泵回程机构，所述高速轴向柱塞泵的心脏部件包括内轴(3)、斜盘(4)、多颗滑履(7)、多颗柱塞(11)、转子组件(10)和回程机构；所述回程机构由卡盘(12)、固定支座(5)和轴瓦(6)组成；所述转子组件(10)包括转子，将滑履7驱动卡盘(12)时的接触角记为γ，将柱塞(11)在卡盘(12)上的转角差记为ε，80
技术研发人员：刘雨 刘雪波 罗娜 苟小华 谷正谊 卢小江
受保护的技术使用者：中航力源液压股份有限公司
技术研发日：2022.08.11
技术公布日：2022/12/1
