1.本实用新型属于通轴式轴向柱塞泵领域，尤其涉及一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构。
背景技术：
2.通轴式轴向柱塞泵是容积式液压泵的一种，由于其结构紧凑、径向尺寸小、转动惯量小，在农业机械、工程机械、冶金、航空等领域具有广泛应用。
3.通轴式轴向柱塞泵(简称柱塞泵)一般都有柱塞回程结构，其作用是在吸油过程中帮助把柱塞从柱塞腔中提升出来，完成吸油工作，并保证滑靴与斜盘有良好的贴合。现有的柱塞回程结构完全依靠回程盘为柱塞提供回程力，导致柱塞泵在高速运转时，回程盘的工作负载过大，易于磨损而导致柱塞回程机构的使用寿命较短。此外，现有的柱塞回程结构是依靠回程盘带动滑靴，再由滑靴带动柱塞体，在遇到吸空工况时，滑靴与柱塞体之间将会有较大的分离力，严重时会导致柱塞体与滑靴拉脱，进而造成柱塞泵失效。
4.因此，现有柱塞回程结构存在使用寿命较短和遇到吸空工况时容易造成柱塞泵失效的缺陷。
技术实现要素：
5.本实用新型的目的在于，提供一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构。本实用新型具有使用寿命较长和不易造成柱塞泵失效的优点。
6.本实用新型的技术方案：一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，包括主轴、回程盘、球铰、滑靴、缸体，缸体上设有柱塞孔，柱塞孔内设有柱塞体，所述柱塞体位于柱塞孔内部的端面上设有第一永磁环，第一永磁环的一侧第二永磁环，第二永磁环与柱塞孔的底面固定，第一永磁环的极性和第二永磁环的极性方向相反。
7.前述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构中，第一永磁环的面积与第二永磁环的面积相等，第一永磁环与第二永磁环同轴。
8.前述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构中，所述第一永磁环和第二永磁环的材质均为钕铁硼。
9.前述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构中，所述主轴与缸体之间设有弹簧，弹簧的内侧端设有第一垫片，第一垫片通过支撑销与球铰弹性连接，弹簧的外侧端设有第二垫片，第二垫片的外侧设有与缸体连接的挡圈。
10.前述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构中，所述球铰和缸体均与主轴花键连接。
11.与现有技术相比，本实用新型是在现有柱塞回程机构的基础上做了如下的改进：增加了磁力装置，即第一、第二永磁环，可以辅助回程盘一起把柱塞体从柱塞孔内提升出来，减少回程盘等零件的磨损程度，增加柱塞回程机构的使用寿命，并且，在柱塞泵遇到空吸工况时，可减少柱塞体与滑靴之间的分离力，避免柱塞体与滑靴拉脱，防止柱塞泵失效。
因此，本实用新型具有使用寿命较长和不易造成柱塞泵失效的优点。
附图说明
12.图1是本实用新型的正视结构示意图。
13.图2是柱塞体嵌入第一环状永磁体时的示意图。
14.图3是缸体的柱塞孔的底面上嵌入第二环状永磁体时的示意图。
15.图4是本实用新型的受力分析图。
16.附图中的标记为：1-主轴，2-斜盘，3-球铰，4-回程盘，5-滑靴，6-支撑销，7-柱塞体，8-缸体，9-第一垫片，10-弹簧，11-第一永磁环，12-第二永磁环，13-第二垫片，14-挡圈。
具体实施方式
17.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。
18.实施例。一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，如图1所示，包括主轴1、斜盘2、回程盘4、球铰3、滑靴5、支撑销6、柱塞体7、缸体8、第一垫片9、弹簧10、第一永磁环11、第二永磁环12，第二垫片13，挡圈14。
19.所述主轴1贯穿斜盘2、回程盘4、球铰3和缸体8。
20.所述弹簧10压装于缸体8之中，左右两端分别设有第一垫片9与第二垫片13，第二垫片13的右侧设有与缸体8连接的挡圈14。
21.所述支撑销6设置于缸体8内，支撑销6的一端与第一垫片9接触、另一端与球铰3接触。所述球铰3位于缸体8的左端，并由支撑销6抵住。斜盘2与缸体8均受外力作用，缸中的弹簧10受到压缩，并将压力通过支撑销6传递至球铰3上，球铰3将压力传递至回程盘4上，回程盘4将滑靴5压紧在斜盘2上。
22.所述回程盘4置于球铰3上，并通过中心锥面孔与球铰3配合。
23.所述柱塞体7置于缸体8的柱塞孔内。
24.所述滑靴5与柱塞体7的左端球铰接，可绕柱塞体7的左端自由转动。
25.所述滑靴5颈部位于回程盘4上的滑靴5安装孔中，滑靴5右侧底面与回程盘4贴紧、左侧底面与斜盘2贴紧。
26.所述柱塞体7右侧的底部嵌有环状的第一永磁环11，所述缸体8的柱塞孔底部嵌有第二永磁环12，第一永磁环11与第二永磁环12所在位置相互配合，二者面积相同且同轴，两者极性朝向相反而相互排斥。
27.所述球铰3和缸体8均与主轴1花键连接。主轴1旋转时带动球铰3与缸体8转动，缸体8带动柱塞体7旋转，由于斜盘2平面存在倾斜角，迫使柱塞体7做旋转运动的同时在柱塞孔内做直线往复运；柱塞体7被抽出柱塞孔内时，柱塞孔容腔不断增大，工作介质被吸入柱塞孔内，柱塞体7被推入柱塞孔内时，柱塞孔容腔不断减小，工作介质被排出柱塞孔。第一永磁环11、第二永磁环12均为汝铁硼永磁体。第一永磁环11、第二永磁环12也可采用实心块状结构，但在柱塞泵工作时，产生的磁力作用不稳定，所以优选还是环状。
28.如图4所示，斜盘2受外部支撑力f1，缸体8受外部支撑力f2；在f1与f2的作用下，弹簧10处于压紧状态，并对第二垫片13产生推力f3，对第一垫片9产生推力f4；推力f4由支撑
销6传递给球铰3，再由球铰3传递给回程盘4，回程盘4再传递给滑靴5，并最终将滑靴5压紧在斜盘2上；柱塞体7底部的第一永磁环11与缸体8柱塞孔内的第二永磁环12产生相斥力f5；在初始状态下，单个柱塞体7收到受到的轴向方向上的力f6＝f5+f4/n，其中n为柱塞数量。柱塞泵运转过程中，柱塞体7随缸体8一起做旋转运动，由于斜盘2平面存在倾斜角，迫使柱塞体7做旋转运动的同时在柱塞孔内做直线往复运动；单个柱塞体7每随缸体8旋转一周，其中半周吸入工作介质，另外半周排除工作介质，吸入工作介质和排出工作介质的受力情况不一样，本实用新型讲的是柱塞的回程，所以主要分析柱塞体7吸入工作介质时的受力情况。柱塞体7回程时由于做加速直线运动，故其受惯性力p1作用；由于柱塞孔内的压力低于大气压，故柱塞体7吸入介质需要克服吸力p2；由于斜盘2对滑靴5的作用力存在径向分力，故柱塞体7在做往复直线运动时会受到缸体8的摩擦力p3；在柱塞回程过程中需要克服的轴向力为p4＝p1+p2+p3。综上所述，为了保证柱塞回程过程中滑靴5能够贴紧斜盘2，需要满足f6＞p4的条件。
29.本实用新型通过设置磁力装置，即第一、第二永磁环，为柱塞吸入介质过程提供额外的回程力，减轻回程盘4的工作负载。在柱塞泵发生吸空现象时，力p2会大幅增大，如果仅靠回程盘4来帮助柱塞回程，则会导致滑靴5与柱塞体7之间产生较大的分离力，此时相斥力f5则能够有效减小该分离力，避免柱塞体与滑靴拉脱，保证零件不受损伤，提高产品运行的稳定性。此外，为满足不同的生产需求，更换缸体8材料时，摩擦力p3会发生较大变化，从而影响产品其他元件受力状态发生变化，引入相斥力f5可以一定程度上减小由于摩擦力p3的变化对产品其他元件受力产生的影响。
30.本实用新型采用磁力提供柱塞回程力，使其具有下述的优点：在柱塞泵运转过程中，磁力装置可以辅助回程盘4一起把柱塞体7从柱塞孔内提升出来，从而减小回程盘4等零件的磨损程度，增加其使用寿命。通过设置磁力装置，能够在柱塞泵遇到吸空工况时减小柱塞体7与滑靴5之间的分离力，减小吸空对柱塞泵零件的影响，提高产品运行的稳定性。本实用新型提出的柱塞回程结构将一部分回程力直接作用在柱塞体7上，可以调节因缸体8等零件材料切换，设计参数改动而带来的柱塞受力变化，为柱塞泵整体的结构设计提出了新的思路。
31.对于嵌入环状永磁体的相互作用力可由以下过程推导。圆片类磁体距圆片表面x(m)处的表场强度为：
[0032][0033]
其中：br为永磁体剩余磁感应强度(t)；l为圆片厚度(m)；r为圆片半径(m)；所以圆环状嵌入磁极产生的磁场强度为：
[0034][0035]
其中r为单个圆环状嵌入磁极的外径；r为单个圆环状嵌入磁极的内径。则一对永磁环的磁场强度hg＝2hi，其相互作用力为：
[0036]
f＝nbrhga。
[0037]
其中n为磁极对数，本发明n＝1；a为一对磁极的对应面积(m2)。
[0038]
此外，对于永磁材料的选择，选用钕铁硼永磁体。钕铁硼作为
稀土永磁材料的一种
具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用。
[0039]
综上，本实用新型公开了一种轴向柱塞泵的柱塞回程结构。在传统轴向柱塞泵的结构基础上，分别在柱塞体7和缸体8孔底嵌入永磁环，通过同极相斥的磁力作用可以为处于吸油过程中的柱塞提供回程力。本实用新型相对现有的柱塞回程结构而言，通过磁力来平衡因柱塞高速往复运动而产生的惯性力以及柱塞与缸体8之间的摩擦力，大大减小了回程盘4的工作负荷。此外，本实用新型可以有效减轻吸空工况对轴向柱塞泵的影响，提高产品运行的稳定性及安全性。技术特征：
1.一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，包括主轴(1)、回程盘(4)、球铰(3)、滑靴(5)、缸体(8)，缸体(8)上设有柱塞孔，柱塞孔内设有柱塞体(7)，其特征在于：所述柱塞体(7)位于柱塞孔内部的端面上设有第一永磁环(11)，第一永磁环(11)的一侧第二永磁环(12)，第二永磁环(12)与柱塞孔的底面固定，第一永磁环(11)的极性和第二永磁环(12)的极性方向相反。2.根据权利要求1所述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，其特征在于：第一永磁环(11)的面积与第二永磁环(12)的面积相等，第一永磁环(11)与第二永磁环(12)同轴。3.根据权利要求1所述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，其特征在于：所述第一永磁环(11)和第二永磁环(12)的材质均为钕铁硼。4.根据权利要求1所述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，其特征在于：所述主轴(1)与缸体(8)之间设有弹簧(10)，弹簧(10)的内侧端设有第一垫片(9)，第一垫片(9)通过支撑销(6)与球铰(3)弹性连接，弹簧(10)的外侧端设有第二垫片(13)，第二垫片(13)的外侧设有与缸体(8)连接的挡圈(14)。5.根据权利要求1所述的通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，其特征在于：所述球铰(3)和缸体(8)均与主轴(1)花键连接。
技术总结
本实用新型公开了一种通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构，包括主轴(1)、回程盘(4)、球铰(3)、滑靴(5)、缸体(8)，缸体(8)上设有柱塞孔，柱塞孔内设有柱塞体(7)，所述柱塞体(7)位于柱塞孔内部的端面上设有第一永磁环(11)，第一永磁环(11)的一侧第二永磁环(12)，第二永磁环(12)与柱塞孔的底面固定，第一永磁环(11)的极性和第二永磁环(12)的极性方向相反；第一永磁环(11)的面积与第二永磁环(12)的面积相等，第一永磁环(11)与第二永磁环(12)同轴。本实用新型具有使用寿命较长和不易造成柱塞泵失效的优点。优点。优点。
技术研发人员：潘慧山 徐敏 林结祥
受保护的技术使用者：苏州力源液压有限公司
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2023/2/16
声明：
“通轴式轴向柱塞泵的柱塞回程结构的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：苏州力源液压有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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