一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘-滑靴组件

摘要

一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，将磁性力可控的电磁环用于滑靴摩擦副的间隙油膜厚度的调节，通过在斜盘表面加工若干个环形深沟槽，将缠绕线圈的小圆柱电磁体与环形电磁体嵌入其中，以及在滑靴底面同样加工环形沟槽嵌入环形永磁体，并使斜盘表面与滑靴底面磁性相同，产生相互作用的排斥力，通过改变斜盘中环形电磁体线圈中电流的大小来实现对滑靴摩擦副间隙油膜厚度的调节。在斜盘高压油作用区域的滑靴摩擦副处油膜厚度偏小，易出现磨损，通过增加磁性斥力，可在一定程度上改善油膜润滑特性，增大滑靴摩擦副表面油膜支撑力，减小滑靴与斜盘之间的摩擦，提升斜盘‑滑靴组件的动态稳定性能。

权利要求

1.一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述斜盘的表面设有环形深沟槽，所述环形深沟槽内嵌入有环形电磁体，在斜盘高压油作用区域对应的环形电磁体下方分布有若干个小圆柱电磁体；所述小圆柱电磁体表面缠有电磁线圈；所述滑靴的底面设有环形沟槽，所述环形沟槽内嵌入有环形永磁体；所述环形电磁体与环形永磁体在滑靴摩擦副处的磁性相同，产生相互作用的电磁斥力；其中，电磁线圈通电后环形电磁体产生磁性，通过改变电磁线圈中电流的大小控制环形电磁体磁性的大小。

2.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述斜盘的表面设有至少两个同心的所述环形深沟槽，相对应地，所述环形电磁铁的数量与环形深沟槽对应设置。

3.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述环形深沟槽的位置与滑靴底面环形永磁体运动轨迹有相交部分。

4.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述环形电磁体的上端面略低于斜盘表面，以使环形深沟槽留有一定空隙。

5.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述环形电磁体和小圆柱电磁体除与滑靴相对的面外，其余表面覆盖有隔磁材料。

6.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述环形电磁铁与小圆柱电磁铁采用同一材料一体成型。

7.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述小圆柱电磁体的电磁线圈外填充有隔磁材料。

8.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述滑靴底面的环形沟槽位于中心油室外侧靠近边缘处。

9.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述滑靴底面的环形沟槽深度略大于环形永磁体的厚度。

10.如权利要求1所述的一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，其特征在于：所述滑靴底面的环形永磁体与滑靴内部接触部分使用隔磁材料覆盖。

说明书

一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件

技术领域

[0001] 本发明涉及轴向柱塞泵领域，尤其涉及一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件。

背景技术

[0002] 轴向柱塞泵因其结构紧凑，功重比大，变量方式多样等优点广泛应用于工程机械，建筑机械，航空航天设备等不同领域的液压系统中。轴向柱塞泵是利用容积变化来建立压
力和输送流量的容积式流体机械，其运行过程中存在多个摩擦副，其中滑靴摩擦副起到不
可或缺的作用。滑靴摩擦副是由滑靴和斜盘组成的平面副，它是参与轴向柱塞泵吸排油过
程的一个关键摩擦副。在吸排油过程中，滑靴在柱塞腔压力和回程盘共同作用下，始终紧贴
在斜盘表面，其作为柱塞腔压力的直接承担者，滑靴摩擦副油膜性能是否良好影响着轴向
柱塞泵的高压化、高速化。

[0003] 滑靴摩擦副的间隙油膜具有润滑、密封、承载支撑等作用。但滑靴摩擦副也是能量耗散源，一方面当滑靴摩擦副的间隙油膜太大时，泄漏损失比较大，通常情况下，泄漏损失
随着柱塞泵的工作压力和速度的增大而增加；另一方面，当油膜承载力不足以抵抗外负载
力时，滑靴摩擦副处于边界润滑甚至干摩擦等极端工况，显著增加摩擦力矩损失；两者产生
的能耗转变为热量，降低油液粘度，削弱油膜承载力，直至发生承载界面磨损，滑靴摩擦副
咬合等故障，从而严重影响整泵的机械效率和容积效率，甚至导致轴向柱塞泵失效。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，提出将电磁力可控的电磁环用于滑靴摩擦副的间隙油膜厚度的
调节，通过在斜盘表面加工若干个环形深沟槽，将下方缠绕线圈的电磁环嵌入其中，以及在
滑靴底面同样加工环形沟槽嵌入环形永磁体，并使斜盘表面与滑靴底面磁性相同，产生相
互作用的排斥力，通过改变斜盘中电磁环线圈中电流的大小来实现对滑靴摩擦副间隙油膜
厚度的调节。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，所述斜盘的表面设有环形深沟槽，所述环形深沟槽内嵌入有环形电磁体，在斜盘高压油作用区域(高压区)对应的环
形电磁体下方分布有若干个小圆柱电磁体；所述小圆柱电磁体表面缠有电磁线圈；所述滑
靴的底面设有环形沟槽，所述环形沟槽内嵌入有环形永磁体；所述环形电磁体与环形永磁
体在滑靴摩擦副处的磁性相同，产生相互作用的电磁斥力；其中，电磁线圈通电后环形电磁
体产生磁性，通过改变电磁线圈中电流的大小控制环形电磁体磁性的大小。

[0007] 所述斜盘的表面设有至少两个同心的所述环形深沟槽，相对应地，所述环形电磁铁的数量与环形深沟槽对应设置。

[0008] 所述环形深沟槽的位置与滑靴底面环形永磁体运动轨迹有相交部分。

[0009] 所述环形电磁体的上端面略低于斜盘表面，以使环形深沟槽留有一定空隙，以避免环形电磁体出现磨损现象。

[0010] 所述环形电磁体和小圆柱电磁体除与滑靴相对的面外，其余表面覆盖有隔磁材料，使电磁体仅在相对滑靴的面保留磁性，产生仅作用于滑靴的磁性斥力。

[0011] 所述环形电磁铁与小圆柱电磁铁采用同一材料一体成型。

[0012] 所述小圆柱电磁体的电磁线圈外填充有隔磁材料，起到支撑保护隔磁的作用，避免因外部高压使所环形电磁体等磁性材料因材料强度问题出现损坏。

[0013] 所述滑靴底面的环形沟槽位于中心油室外侧靠近边缘处。

[0014] 所述滑靴底面的环形沟槽深度略大于环形永磁体的厚度，避免滑靴在与斜盘发生相对运动时，环形永磁体发生磨损现象。

[0015] 所述滑靴底面的环形永磁体与滑靴内部接触部分使用隔磁材料覆盖，使环形永磁体仅在与斜盘相对的面保留磁性，产生仅作用于斜盘的磁性斥力。

[0016] 所述电磁线圈中电流的大小控制主要由控制器将检测到的压力、转速、流量等外部参数变换为控制信号，并通过功率放大器将这一控制信号转换成所述电磁线圈中电流的
增大/减小信号，当外部压力，转速，流量等参数增大时，对应控制增大电磁线圈中的电流，
相反，当外部压力、转速、流量等参数减小时，对应控制减小电磁线圈中的电流。由此控制斜
盘环形电磁体与滑靴环形永磁体间磁性斥力的大小，电流增大/减小，磁性斥力增大/减小，
斜盘高压区与滑靴间油膜厚度增大/减小。

[0017] 相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

[0018] 本发明将磁性力可控的电磁环用于滑靴摩擦副的间隙油膜厚度的调节，通过在斜盘表面加工若干个环形深沟槽，将缠绕线圈的小圆柱电磁体与环形电磁体嵌入其中，以及
在滑靴底面同样加工环形沟槽嵌入环形永磁体，并使斜盘表面与滑靴底面磁性相同，产生
相互作用的排斥力，通过改变斜盘中环形电磁体线圈中电流的大小来实现对滑靴摩擦副间
隙油膜厚度的调节。

[0019] 在斜盘高压油作用区域的滑靴摩擦副处油膜厚度偏小，易出现磨损，本发明通过增加磁性斥力，可在一定程度上改善油膜润滑特性，增大滑靴摩擦副表面油膜支撑力，减小
滑靴与斜盘之间的摩擦，提升斜盘‑滑靴组件的动态稳定性能，从而提升滑靴摩擦副的润滑
性能并延长柱塞泵使用寿命。

[0020] 本发明通过结构设计主动控制滑靴摩擦副油膜厚度，改善滑靴摩擦副的动压润滑性能，具有结构清晰、经济性好的优点。此外，该结构还具有适用性广的特点，可以针对不同
的工况，选用不同尺寸和形状的环形电磁体和电磁线圈，从而保证斜盘‑滑靴组件具有优异
的工作性能。

附图说明

[0021] 图1为斜盘‑滑靴组件的整体结构示意图；

[0022] 图2为斜盘‑滑靴组件的俯视示意图；

[0023] 图3为斜盘‑滑靴组件的A‑A剖视示意图；

[0024] 图4为斜盘‑滑靴组件的B‑B剖视示意图；

[0025] 图5为滑靴的仰视示意图；

[0026] 图6为滑靴的剖面示意图；

[0027] 图7为电磁体的整体结构示意图；

[0028] 图8为电磁体工作原理图。

[0029] 附图标记：斜盘1，滑靴2，环形永磁体3，环形电磁体4，电磁线圈5，小圆柱电磁体6，隔磁材料7。

具体实施方式

[0030] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

[0031] 如图1～7所示，本实施例提供一种可控电磁复合支撑的轴向柱塞泵斜盘‑滑靴组件，包括斜盘和滑靴。

[0032] 所述滑靴2底面的中心油室外侧靠近边缘处加工有环形沟槽，所述环形沟槽中嵌入环形永磁体3，环形沟槽深度应略大于环形永磁体3厚度，避免滑靴2在与斜盘1发生相对
运动时，环形永磁体3发生磨损现象。所述环形永磁体3与滑靴2内部接触部分使用隔磁材料
覆盖，使环形永磁体3仅在与斜盘1相对的面保留磁性，产生仅作用于斜盘1的磁性斥力。

[0033] 所述斜盘1表面加工两个或多个环形深沟槽，所述环形深沟槽的位置与滑靴2底面环形永磁体3的运动轨迹有相交部分。所述环形深沟槽内嵌入有环形电磁体4，所述环形电
磁体4的外表面略低于斜盘1表面，留有一定空间避免所述环形电磁体4出现磨损现象。

[0034] 在斜盘1的高压油作用区域(高压区)对应的环形电磁体4下方均匀分布若干个小圆柱电磁体6，所述环形电磁铁4与小圆柱电磁铁6采用同一材料一体成型。所述小圆柱电磁
体6表面缠有电磁线圈5，以使电磁线圈5通电后，环形电磁体4产生磁性。

[0035] 所述环形电磁体4和小圆柱电磁体6除与滑靴2相对的面外，其余表面应覆盖隔磁材料，使电磁体仅在相对滑靴2的面保留磁性，产生仅作用于滑靴2的磁性斥力。在环形深沟
槽中，小圆柱电磁体6缠绕的电磁线圈5外填充隔磁材料。

[0036] 所述环形电磁体4与滑靴2底面环形永磁体3在滑靴摩擦副处的磁性相同，产生相互作用的电磁斥力，通过改变所述电磁线圈5中电流的大小控制所述环形电磁体4磁性的大
小。

[0037] 本发明的工作原理如下：

[0038] 如图8所示，所述电磁线圈5中电流的大小控制主要由控制器将检测到的压力、转速、流量等外部参数变换为控制信号，并通过功率放大器将这一控制信号转换成电磁线圈5
中电流的增大/减小信号，当外部压力、转速、流量等参数增大时，对应控制增大电磁线圈5
中的电流，相反，当外部压力、转速、流量等参数减小时，对应控制减小电磁线圈5中的电流。
由此控制斜盘1中嵌入的环形电磁体4与滑靴2中嵌入的环形永磁体3间磁性斥力的大小，电
流增大/减小，磁性斥力增大/减小，斜盘1高压区与滑靴2间油膜厚度增大/减小。

[0039] 本发明通过在斜盘1表面加工若干个环形深沟槽，将缠绕电磁线圈5的小圆柱电磁体6与环形电磁体4嵌入其中，以及在滑靴2底面同样加工环形沟槽嵌入环形永磁体3，并使
斜盘1表面与滑靴2底面磁性相同，产生相互作用的排斥力，通过改变斜盘1中环形电磁体4
线圈中电流的大小来实现对滑靴摩擦副间隙油膜厚度的调节。在斜盘1高压区的滑靴摩擦
副处油膜厚度偏小，易出现磨损，通过增加磁性斥力，可在一定程度上改善油膜润滑特性，
增大滑靴摩擦副表面油膜支撑力，减小滑靴2与斜盘1之间的摩擦，提升斜盘‑滑靴组件的动
态稳定性能，从而提升滑靴摩擦副的润滑性能并延长柱塞泵使用寿命。

[0040] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。