一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置

1.本发明属于流体传动与控制技术领域，尤其涉及一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置。


背景技术：

2.液压技术是一种工作介质为液体的基础传动与控制技术。液压技术主要利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过液体压力的变化来实现能量传递。液压系统由液压泵、各种控制阀、管路和执行元件(如缸或马达)组成。执行元件接收液体的压力能，并将其转换为机械能，以驱动工作机构进行直线往复运动或回转运动。液压技术广泛应用于国民经济各个领域，包括航空航天和深海设备。在高端液压装备中，柱塞泵被视为液压系统的“心脏”。
3.双向泵是目前液压系统中应用较为广泛的一种泵，其主要特点是具有正反转换功能，可以为液压系统的两个方向上提供压力和流量，实现液压系统中介质的双向流动，使得液压系统可以正转和反转。在液压系统中，双向泵广泛应用于各种工程机械、农业机械、矿山机械、航空航天、铁路运输等领域。目前，双向轴向柱塞泵是一种应用较广的双向泵，其具有结构紧凑，耐高压的特点。
4.然而，现有的双向轴向柱塞泵仍存在如下缺陷：1)双向轴向柱塞泵的配流方式大都为端面配流，端面配流采用平面间隙的密封方式，抗污染能力较差，且在高压工况下受力恶劣，易发生磨损失效，产生较大的泄漏；2)多数双向轴向柱塞泵仍采用传统的柱塞-滑靴结构，该结构需采用滚压或者注塑等方式实现包靴，其成型工艺十分复杂，不具有维护性和修复性，一旦滑靴或者柱塞发生磨损，只能整体更换柱塞-滑靴组件；3)目前阀配流的柱塞泵无法实现双向可逆工作，无论电机正转还是反转，出口仍然是出口，进口仍然是进口，都只能为液压系统的一个方向提供压力和流量，无法在切换主轴转向后随之切换进出口；4)目前以单向阀为配流阀的柱塞泵，其吸入阀都依靠压差进行开启，在压差不足的情况下会出现开启不充分的情况，进而降低了泵的吸入能力；5)目前一些阀配流机构中存在高低压窜流的问题，高低压窜流不仅会损失较多的容积效率，还会产生压力波动和振荡，对配流的稳定性和精度有较大的影响。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，以解决现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，包括主壳体和转动连接在所述主壳体内的主轴，所述主壳体的一端开设有第一接口和第二接口，
7.若干柱塞组件，若干所述柱塞组件沿所述主轴的周向等间距设置在所述主壳体内，所述柱塞组件用于对液压油进行吸、排作用；
8.若干机动配流阀组件，若干所述机动配流阀组件沿主轴的轴向等间距设置在所述壳体内，若干所述机动配流阀组件和若干所述柱塞组件一一对应，所述机动配流阀组件至少包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述第一接口与所述柱塞组件相连通，在所述第二工作位置，所述第二接口与所述柱塞组件相连通；
9.配流阀驱动组件，所述配流阀驱动组件设置在所述主轴的一端，若干所述机动配流阀组件分别与所述配流阀驱动组件对应设置，所述配流阀驱动组件的主要作用是驱动若干所述机动配流阀组件运转；
10.驱动组件，所述驱动组件设置在所述主轴和所述主壳体之间，所述驱动组件用于驱动若干所述柱塞组件运转。
11.优选的，所述机动配流阀组件包括固定连接在所述主壳体内的阀体，所述阀体内滑动连接有上阀座和下阀座，所述上阀座与所述下阀座之间设置有阀芯，所述上阀座、下阀座分别与所述阀芯对应设置，所述上阀座与所述阀体之间设置有第一推动组件，所述下阀座与所述阀体之间设置有第二推动组件，所述第二推动组件与所述配流阀驱动组件对应设置，所述阀体的外壁上从上到下开设有三组环形凹槽，所述上阀座和所述下阀座分别位于两相邻的所述环形凹槽之间，环形凹槽的底部分别开设有若干通流孔，所述主壳体内开设有第一流道、第二流道和第三流道，所述第一接口和所述第二接口分别通过所述第一流道和所述第二流道与所述阀体内顶部和底部的所述环形凹槽连通，所述第三流道与所述阀体内中间的所述环形凹槽连通。
12.优选的，所述第一推动组件包括固定连接在所述阀体内侧顶部的上螺堵，所述上螺堵与所述上阀座之间抵接有上阀座弹簧，所述上螺堵的底部滑动连接有上推杆，所述上推杆与所述上螺堵之间抵接有上推杆弹簧，所述上推杆远离所述上螺堵的一端贯穿所述上阀座且与所述阀芯固定连接。
13.优选的，所述第二推动组件包括固定连接在所述阀体内侧底部的下螺堵，所述下螺堵与所述下阀座之间抵接有下阀座弹簧，所述下螺堵的底部固定连接有密封螺堵，所述下螺堵与所述密封螺堵之间滑动贯穿有下推杆，所述下推杆的一端与所述阀芯远离所述上推杆的一端相抵接，所述下推杆的另一端与所述密封螺堵之间抵接有下推杆弹簧，所述下推杆远离所述阀芯的一端通过销轴转动连接有滚子，所述滚子与所述配流凸轮对应设置。
14.优选的，所述配流阀驱动组件包括配流凸轮，所述配流凸轮的凸轮轮廓曲线由两组同心不同直径的圆弧和两段凸轮过渡曲线组成，所述凸轮过渡曲线设置为余弦加速度曲线，所述凸轮过渡曲线用于通过所述滚子推动下推杆沿径向做简谐运动。
15.优选的，所述驱动组件包括斜盘，所述斜盘通过平键与所述主轴传动连接，所述斜盘的垂直端面与所述主壳体的内壁滑动连接，所述斜盘的倾斜端面与所述柱塞组件之间设置有驱动执行部，所述斜盘通过驱动执行部驱动若干柱塞组件运行，实现对液压油的泵送，所述斜盘的上死点与下死点分别与两组所述凸轮过渡曲线的中点对准。
16.优选的，所述驱动执行部包括滑动套设在所述主轴上的回程球铰，所述回程球铰的一端铰接有滑盘，所述回程球铰的另一端与所述主壳体的内壁之间抵接有中心弹簧，所述滑盘远离所述回程球铰的端面与所述斜盘的倾斜端面滑动连接，所述滑盘与所述柱塞组件之间通过铰接部传动连接。
17.优选的，所述柱塞组件包括固定连接在所述主壳体内的柱塞衬套，所述柱塞衬套
与所述主轴平行设置，所述柱塞衬套的一端与所述第三流道相连通，所述柱塞衬套内滑动连接有柱塞，所述柱塞靠近所述第三流道的一端固定连接有喉塞，所述铰接部传动连接在所述柱塞远离所述喉塞的一端与所述滑盘之间。
18.优选的，所述铰接部包括连杆，所述柱塞远离所述喉塞的一端和所述滑盘远离所述斜盘的端面分别与所述连杆的两端相铰接。
19.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
20.机动配流阀组件通过配流凸轮强制切换流向，极大提高了装置的吸入能力。相比于其他配流方式，机动配流阀组件可采用线密封的结构形式，机动配流阀处的泄漏几乎为零，更适用于高压工况，且具有极强的抗污染能力；同时，本发明实现了装置双向可逆工作的功能；相比于传统使用两个配流阀分别配流进液出液的双向柱塞装置，本发明提供的机动配流阀组件集成了两个配流阀的功能，提高了装置的紧凑性，且避免了使用单个配流阀配流存在的高低压窜流的问题，大大提高了装置的容积效率，降低了压力脉动和流量脉动。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的总装配结构示意图；
23.图2为本发明中壳体的结构示意图；
24.图3为本发明中机动配流阀的结构示意图；
25.图4为本发明中柱塞组件的结构示意图；
26.图5为本发明中配流凸轮结构示意图；
27.其中，1、主轴；2、机械密封；3、止推轴承；4、滑盘；5、滑盘周向定位销；6、柱塞衬套压盖；7、缸体；8、柱塞组件；9、阀块压盖；10、机动配流阀组件；11、后端盖；12、配流凸轮；13、阀块；14、后端滑动轴承；15、中心弹簧；16、回程球铰；17、滑盘压盖；18、泄流口；19、耐磨盘；20、斜盘；21、前端滑动轴承；22、前端盖；23、密封端盖；1.1、主轴通流孔；7.1、滑盘周向定位槽；7.2、止推轴承静压支撑流道；8.1、柱塞衬套；8.2、喉塞；8.3、柱塞；8.4、柱塞球窝下套；8.5、连杆；8.6、柱塞球窝上套；8.7、柱塞球窝压环；8.8、滑盘球窝上套；8.9、滑盘球窝下套；10.1、阀体；10.2、上螺堵；10.3、上推杆；10.4、上推杆弹簧；10.5、上阀座；10.6、上阀座弹簧；10.7、下阀座；10.8、阀芯；10.9、下阀座弹簧；10.10、下推杆；10.11、密封螺堵；10.12、下螺堵；10.13、滚子；10.14、下推杆弹簧；10.15、销轴；12.1、凸轮过渡曲线；20.1、斜盘动平衡钻孔；24、主壳体；25、第一接口；26、第二接口；27、第一流道；28、第二流道；29、第三流道。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.实施例一：
31.参照图1-图5所示，本发明提供了一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，包括主壳体24和转动连接在主壳体24内的主轴1，主壳体24的一端开设有第一接口25和第二接口26，
32.若干柱塞组件8，若干柱塞组件8沿主轴1的周向等间距设置在主壳体24内，柱塞组件8用于对液压油进行吸、排作用；
33.若干机动配流阀组件10，若干机动配流阀组件10沿主轴1的轴向等间距设置在壳体24内，若干机动配流阀组件10和若干柱塞组件8一一对应，机动配流阀组件10至少包括第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置，第一接口25与柱塞组件8相连通，在第二工作位置，第二接口26与柱塞组件8相连通；
34.配流阀驱动组件，配流阀驱动组件设置在主轴1的一端，若干机动配流阀组件10分别与配流阀驱动组件对应设置，配流阀驱动组件的主要作用是驱动若干机动配流阀组件10运转；
35.驱动组件，驱动组件设置在主轴1和主壳体24之间，驱动组件用于驱动若干柱塞组件8运转。
36.第一接口25与第二接口26的主要作用是使本发明的柱塞装置与外接工作设备实现油液连通；柱塞组件8的主要作用是在驱动组件的带动下实现对液压油的泵送作用；机动配流阀组件10的主要作用是在配流凸轮12的作用下实现液压油吸入和排出柱塞装置；配流凸轮12的主要作用是驱动机动配流阀组件10运转，实现对液压油进油、排油方向的控制，达到双向配流的目的。整体上，本发明的柱塞装置可实现双向可逆工作，具有良好的抗污染性能和耐高压特性、优秀的运行平稳性以及较高的容积效率等明显技术优势。
37.进一步优化方案，主壳体24包括缸体7、缸体7的一端通过螺栓固定连接有前端盖22、缸体7的另一端通过螺栓固定连接有阀块13，主轴1与前端盖22之间设置有前端滑动轴承21，主轴1与缸体7靠近阀块13的一端之间设置有后端滑动轴承14，前端盖22远离缸体7的一端通过螺栓固定连接有密封端盖23，主轴1贯穿密封端盖23且主轴1与密封端盖23之间设置有机械密封2。若干机动配流阀组件10设置在阀块13内，阀块13远离缸体7的一端通过螺栓固定连接有后端盖11，第一接口25和第二接口26开设在后端盖11上。
38.前端滑动轴承21和后端滑动轴承14的主要作用是减小主轴1转动时的摩擦力，减小柱塞装置的工作阻力。机械密封1可以避免主轴1与密封端盖23之间出现渗油的情况。
39.进一步优化方案，机动配流阀组件10包括固定连接在阀块13内的阀体10.1，阀体10.1内滑动连接有上阀座10.5和下阀座10.7，上阀座10.5与下阀座10.7之间设置有阀芯10.8，上阀座10.5、下阀座10.7分别与阀芯10.8对应设置，上阀座10.5与阀体10.1之间设置有第一推动组件，下阀座10.7与阀体10.1之间设置有第二推动组件，第二推动组件与配流阀驱动组件对应设置，阀体10.1的外壁上从上到下开设有三组环形凹槽，上阀座10.5和下阀座10.7分别位于两相邻的环形凹槽之间，环形凹槽的底部分别开设有若干通流孔，阀块13内开设有第一流道27、第二流道28和第三流道29，第一接口25和第二接口26分别通过第一流道27和第二流道28与阀体10.1内顶部和底部的环形凹槽连通，第三流道29与阀体10.1内中间的环形凹槽连通。
40.进一步优化方案，阀体10.1沿阀块13的径向插接在阀块13内，阀块13的外壁上通过螺栓固定连接有阀块压盖9，阀块压盖9用于将阀体10.1固定在阀块13内。
41.在需要对机动配流阀组件10进行检修时，可以通过拆卸阀块压盖9将阀体10.1快速的从阀块13中取出，实现快速检修。
42.如图1和图3所示，阀芯10.8与下阀座10.7相抵接时，液压油在下阀座10.7内的流通路径被封堵，此时，液压油只能通过第一流道27、上阀座10.5和第三流道29进行流通。相反的。阀芯10.8与上阀座10.5相抵接时，液压油在上阀座10.5内的流通路径被封堵，此时，液压油只能通过第二流道28、下阀座10.7和第三流道29进行流通。
43.进一步优化方案，第一推动组件包括固定连接在阀体10.1内侧顶部的上螺堵10.2，上螺堵10.2与上阀座10.5之间抵接有上阀座弹簧10.6，上螺堵10.2的底部滑动连接有上推杆10.3，上推杆10.3与上螺堵10.2之间抵接有上推杆弹簧10.4，上推杆10.3远离上螺堵10.2的一端贯穿上阀座10.5且与阀芯10.8固定连接。
44.进一步优化方案，第二推动组件包括固定连接在阀体10.1内侧底部的下螺堵10.12，下螺堵10.12与下阀座10.7之间抵接有下阀座弹簧10.9，下螺堵10.12的底部固定连接有密封螺堵10.11，下螺堵10.12与密封螺堵10.11之间滑动贯穿有下推杆10.10，下推杆10.10的一端与阀芯10.8远离上推杆10.3的一端相抵接，下推杆10.10的另一端与密封螺堵10.11之间抵接有下推杆弹簧10.14，下推杆10.10远离阀芯10.8的一端通过销轴10.15转动连接有滚子10.13，滚子10.13与配流凸轮12对应设置。
45.进一步优化方案，配流阀驱动组件包括配流凸轮12，配流凸轮12的凸轮轮廓曲线由两组同心不同直径的圆弧和两段凸轮过渡曲线12.1组成，凸轮过渡曲线12.1设置为余弦加速度曲线，凸轮过渡曲线12.1用于通过滚子10.13推动下推杆10.10沿径向做简谐运动。
46.如图1和图3所示，当下推杆10.10上的滚子10.13在配流凸轮12的小径上滚动时，上推杆10.3在上推杆弹簧10.4的作用下给予阀芯10.8向下的推力，使得阀芯10.8与下阀座10.7接触并保证密封，此时流道第一流道27与第三流道29相通，第二流道28与第三流道29不通；当滚子10.13在配流凸轮12的小径切换到大径的凸轮过渡曲线12.1上滚动时，下推杆10.10推动阀芯10.8向上运动，下阀座10.7在下阀座弹簧10.9的作用下也跟随阀芯10.8向上运动，并保持阀芯10.8和下阀座10.7的密封，在滚子10.13运动到过渡曲线的中点前，仍然保持第一流道27与第三流道29相通，第二流道28与第三流道29不通，此运动过程减小了上阀座10.5与阀芯10.8的开度；当滚子10.13运动到过渡曲线的中点时，阀芯10.8也到达行程的中点，此时阀芯10.8刚好和上阀座10.5接触，同时仍然和下阀座10.7接触；滚子10.13继续在过渡曲线上滚动，阀芯10.8继续在下推杆10.10的推动下向上运动，并推动上阀座10.5也向上运动，下阀座10.7由于台阶的存在，在阀芯10.8到达行程中点后就停止向上运动，直到滚子10.13运动到大径上，结束与过渡曲线12.1的接触，此时第一流道27与第三流道29不通，第二流道28与第三流道29相通；当滚子10.13运动到凸轮大径上，此时阀芯10.8到达行程终点，阀芯10.8和下阀座10.7的开度达到最大，并保持第一流道27与第三流道29不通，第二流道28与第三流道29相通；
47.当滚子10.13在大径切换到小径的过渡曲线上滚动时，上推杆10.3在上推杆弹簧10.4的作用下给予阀芯10.8向下的推力，使得阀芯10.8向下运动，上阀座10.5在上阀座弹簧10.6的作用下跟随阀芯10.8向下运动，并保持上阀座10.5和阀芯10.8的密封，在滚子
10.13运动到过渡曲线的中点前，仍然保持第一流道27与第三流道29不通，第二流道28与第三流道29相通，该运动过程减小了下阀座10.7与阀芯10.8的开度；当滚子10.13运动到过渡曲线的中点时，阀芯10.8也到到达行程的中点，此时阀芯10.8刚好和下阀座10.7接触，同时仍然和上阀座10.5接触；滚子10.13继续在过渡曲线上滚动，阀芯10.8继续在上推杆10.3的推动下向下运动，并推动下阀座10.7也向下运动，上阀座10.5由于台阶的存在，在阀芯10.8到达行程中点后就停止向下运动，直到滚子10.13运动到小径上，结束与过渡曲线12.1的接触，此时第一流道27与第三流道29相通，第二流道28与第三流道29不通。至此，主轴1带动配流凸轮12旋转一周，机动配流阀组件10在配流凸轮12的驱动下完成一个完整配流周期，实现从第一流道27与第三流道29相通，第二流道28与第三流道29不通，切换到第一流道27与第三流道29不通，第二流道28与第三流道29相通，再切换回第一流道27与第三流道29相通，第二流道28与第三流道29不通的连续换向功能。
48.此外，如图5所示，由于配流凸轮12轮廓曲线的高度对称性，在主轴1反转时，机动配流阀组件10的工作原理仍然不变，可实现双向配流。上述机动配流阀工作原理，完全避免了现有柱塞泵切换过程中三口互通的问题，进而避免了与柱塞装置配合使用时高低压窜流的问题，极大提高了柱塞装置的容积效率。此外，由于配流凸轮12的凸轮过渡曲线12.1采用余弦加速度曲线(即简谐运动规律曲线)，相比与采用其他加速度曲线，余弦加速度曲线具有柔性冲击小、无刚性冲击的特点，且经过仿真和实验，余弦加速度曲线具有更小的压力脉动和流量脉动。
49.进一步优化方案，驱动组件包括斜盘20，斜盘20通过平键与主轴1传动连接，斜盘20的垂直端面与主壳体24的内壁滑动连接，斜盘20的倾斜端面与柱塞组件之间设置有驱动执行部，斜盘20通过驱动执行部驱动若干柱塞组件运行，实现对液压油的泵送，斜盘20的上死点与下死点分别与两组凸轮过渡曲线12.1的中点对准。
50.进一步优化方案，前端盖22靠近缸体7的侧壁上可拆卸安装有止推轴承3，斜盘20的垂直端面通过止推轴承3与前端盖22滑动连接。由于斜盘20的厚度不均匀，在斜盘20的厚端开设有斜盘动平衡钻孔20.1。斜盘动平衡钻孔20.1可保证斜盘20在转动时具有良好的动平衡性能。
51.进一步优化方案，驱动执行部包括滑动套设在主轴1上的回程球铰16，回程球铰16的一端铰接有滑盘4，回程球铰16的另一端与主壳体24的内壁之间抵接有中心弹簧15，滑盘4远离回程球铰16的端面与斜盘20的倾斜端面滑动连接，滑盘4与柱塞组件之间通过铰接部传动连接。
52.进一步优化方案，斜盘20的倾斜端面上可拆卸安装有耐磨盘19，滑盘4通过耐磨盘19与斜盘20滑动连接。耐磨盘19设置为可拆卸结构，方便维修更换。
53.在中高压工况，耐磨盘19与止推轴承3采用peek(聚醚醚酮)材质，高压和超高压采用pcd(聚晶金刚石)材质，并在斜盘20和耐滑盘19对磨处喷涂硬质合金，耐磨材料的合理运用大大提高了装置的耐污染性能、正常工作时间和使用寿命。
54.如图1所示，中心弹簧15可通过向斜盘20的方向推挤回程球铰16来使回程球铰16向斜盘20的方向推动滑盘4，使滑盘4可以始终紧贴在耐磨盘19上，避免了在斜盘20转动时，滑盘4与斜盘20之间脱离接触的情况出现，提高设备工作的稳定性，并避免不必要的振动发生。
55.进一步优化方案，滑盘4的侧壁上转动连接有若干滑盘周向定位销5，缸体7的内壁上开设有滑盘周向定位槽7.1，滑盘周向定位销5滑动连接在滑盘周向定位槽7.1内。通过滑盘周向定位销5可以使滑盘4沿缸体7轴向的摆动更加稳定。
56.进一步优化方案，柱塞组件包括固定连接在主壳体24内的柱塞衬套8.1，柱塞衬套8.1与主轴1平行设置，柱塞衬套8.1的一端与第三流道29相连通，柱塞衬套8.1内滑动连接有柱塞8.3，柱塞8.3靠近第三流道29的一端固定连接有喉塞8.2，铰接部传动连接在柱塞8.3远离喉塞8.2的一端与滑盘4之间。
57.进一步优化方案，铰接部包括连杆8.5，柱塞8.3远离喉塞8.2的一端和滑盘4远离斜盘20的端面分别与连杆8.5的两端相铰接。
58.进一步优化方案，如图4所示，柱塞8.3远离喉塞8.2的一端内部固定连接有柱塞球窝下套8.4和柱塞球窝上套8.6，柱塞球窝下套8.4和柱塞球窝上套8.6的外侧固定连接有柱塞球窝压环8.7，连杆8.5的一端铰接在有柱塞球窝下套8.4和柱塞球窝上套8.6之间，并通过柱塞球窝压环8.7避免连杆8.5脱出。滑盘4远离斜盘20的端面上固定连接有滑盘球窝上套8.8和滑盘球窝下套8.9，滑盘4远离斜盘20的一端固定连接有滑盘压盖17，连杆8.5的另一端铰接在滑盘球窝上套8.8和滑盘球窝下套8.9之间，并通过滑盘压盖17避免连杆8.5脱出。
59.通过球头形式的安装，简化了加工工艺，使连杆8.5和柱塞8.3更加易于维修，并有效地减小了柱塞8.3工作时候的侧向力，避免柱塞8.3侧向力过大引起的柱塞副磨损问题，极大提高了装置的运行平稳性和柱塞副的使用寿命进而提高装置的正常工作时间，且使得整体结构更加紧凑。
60.本实施例的工作过程如下：
61.本发明应用于机动阀配流的双向轴向柱塞泵的工作原理如下：
62.由于不同柱塞的运动是完全相同的，不同的只有它们存在的相位差，故只需要对其中一个柱塞及其对应的机动配流阀进行描述，这里选取图1所剖切到的柱塞组件8和机动配流阀组件10进行分析。
63.如图1所示，斜盘20的上死点对准配流凸轮12上的凸轮过渡曲线12.1的中点，并对准柱塞组件8的轴心。此时柱塞8.3内缩到极限位置，柱塞腔容积最小；此时机动配流阀组件10的滚子10.13位于凸轮过渡曲线12.1的中点处，阀芯10.8在行程的中点处，阀芯10.8与上阀座10.5和下阀座10.7均接触并密封，第一流道27与第三流道29、第二流道28与第三流道29之间均不沟通；令垂直于图1向里为配流凸轮12的大径，向外为配流凸轮12的小径。以此状态为起点。
64.主轴1顺时针旋转(面对前端盖22)，主轴1带动斜盘20也顺时针旋转，斜盘20推动滑盘4摆动，滑盘4通过连杆8.5带动柱塞8.3外伸，柱塞组件8处于吸水行程，此时滚子10.13向配流凸轮12的小径相对滚动，第一流道27与第三流道29连通，第二流道28与第三流道29不通，故第一接口25为进液口；
65.随着主轴1顺时针旋转，滚子10.13相对滚动到配流凸轮12的小径上，随后仍然保持第一流道27与第三流道29连通，第二流道28与第三流道29不通；柱塞8.3持续外伸，柱塞组件8持续吸水；
66.旋转180
°
后，斜盘20的下死点对准柱塞组件8的轴心，同时又对准配流凸轮12的另
一段凸轮过渡曲线12.1的中点；此时柱塞8.3外伸到极限位置，柱塞腔容积最大，柱塞组件8完成吸水行程；此时机动配流阀10的滚子10.13位于配流凸轮12另一段凸轮过渡曲线12.1的中点处，阀芯10.8在行程的中点处，阀芯10.8与上阀座10.5和下阀座10.7均接触并密封，第一流道27与第三流道29、第二流道28与第三流道29之间均不沟通；
67.主轴1继续顺时针旋转，旋转角度为180
°
至360
°
时，由于配流凸轮12和机动配流阀组件10的作用，第二流道28与第三流道29连通，第一流道27与第三流道29不通；斜盘20推动滑盘4摆动，滑盘4通过连杆8.5带动柱塞8.3内缩，柱塞组件8处于排水行程，故第二接口26为排液口，直至主轴1旋转360
°
，柱塞组件完成排液行程，至此，柱塞组件8在机动配流阀10的配合下完成一个吸排液周期。
68.主轴1逆时针旋转(面对前端盖22)，0-180
°
，柱塞8.3仍然外伸，柱塞8处于吸液行程，与顺时针旋转不同的是，此过程中由于滚子10.13与配流凸轮12的大径段接触，第一流道27与第三流道29不通，第二流道28与第三流道29连通，故第二接口26为进液口；180-360
°
，柱塞8.3内缩，柱塞组件8处于排液行程，此过程中由于滚子10.13与配流凸轮12的小径段接触，第一流道27与第三流道29连通，第二流道28与第三流道29不通，故第一接口25为排液口。
69.柱塞组件8在机动配流阀组件10的准确配流下，在切换第一接口25和第二接口26的进出液方向，并改变主轴1转向后，实现双向泵送液体的功能。此外由于机动配流阀组件合理的结构设计，使得机动阀配流的双向轴向柱塞泵完全避免了高低压窜流，减少了配流容积损失，具有较高的容积效率和较低的流量、压力脉动。
70.本发明应用于机动阀配流的双向轴向柱塞马达的工作过程如下：由于不同柱塞的运动是完全相同的，不同的只有它们存在的相位差，故只需要对其中一个柱塞组件8及其对应的机动配流阀组件10进行描述，这里选取如图1所示的向外的柱塞组件8和机动配流阀组件10进行说明，此时，第一接口25为进液口，第二接口26为排液口。
71.令此时滚子10.13和配流凸轮12的小径接触，第一流道27和第三流道29相通，第二流道28和第三流道29不通，高压液体从第一接口25依次流经第一流道17、上阀座1.5、第三流道29进入柱塞衬套8.1，在充满柱塞衬套8.1后，液压力推动柱塞8.3外伸，柱塞组件8处于进液行程，柱塞8.3推动连杆8.5外伸，连杆8.5推动滑盘4摆动，滑盘4再驱动斜盘20顺时针转动，进而驱动主轴1顺势针转动；在柱塞8.3到达外伸极限位置后，柱塞组件8完成进液行程，主轴1在惯性的作用下，继续顺时针转动，此时机动配流阀组件10内完成流道切换，第一流到27和第三流道29不通，第二流道28和第三流道29相通，柱塞8.3内缩，柱塞组件8处于排液行程，第二接口26为排液口，直到柱塞8.3内缩到极限位置，完成排液行程。至此，柱塞组件8在机动配流阀组件10的配合下完成一个进排液周期。
72.根据本发明应用于机动阀配流的双向轴向柱塞泵的工作原理，同理易知，若第二接口26为进液口，第一接口26为排液口，高压液体将经过另外垂直于图1向里的机动配流阀组件10进入柱塞衬套8.1内，此时高压液体将通过柱塞组件8和滑盘4驱动斜盘20逆时针旋转，进而驱动主轴1逆时针旋转。
73.柱塞组件8在机动配流阀组件10的准确配流下，在切换进出口后，可改变主轴1转向，实现双向转动输出转矩的功能。此外由于机动配流阀合理的结构设计，使得机动阀配流的双向轴向柱塞马达完全避免了高低压窜流，减少了配流容积损失，具有较高的容积效率
和较低的流量、压力脉动。
74.实施例二
75.本实施例与实施例一的区别仅在于，主轴1上设置有主轴通流孔1.1，主轴通流孔1.1主要用于沟通缸体7内不同腔室之间的液体，并通过设置在缸体7上的泄流口18将液体排出。
76.进一步优化方案，缸体7靠近前端盖22的一端开设有止推轴承静压支承流道7.2的一端，止推轴承静压支承流道7.2的另一端与止推轴承3连通。
77.止推轴承静压支承流道7.2用于将部分液压油引导至止推轴承3处，对止推轴承3进行润滑。
78.进一步优化方案，喉塞8.2、柱塞8.3、连杆8.5的中心以及滑盘球窝下套8.9和柱塞球窝下套8.4上都加工有通流孔，喉塞8.2、柱塞8.3、连杆8.5上的通流孔用于将部分液压油引导至耐磨盘19处，使耐磨盘19与滑盘4之间的摩擦阻力减小。
79.为确保斜盘20可以始终与止推轴承3进行接触，液压油作用在止推轴承3上的液体作用力应小于液压油作用在耐磨盘19上的液体作用力。
80.采用静压支承结构，在滑盘4和止推轴承3处分别建立起静压支承，大大降低了斜盘20转动所受的摩擦阻力，降低了摩擦带来的运行噪声和摩擦生热带来的能量损失，使得装置运行更加稳定，总效率更高。
81.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
82.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，包括主壳体(24)和转动连接在所述主壳体(24)内的主轴(1)，所述主壳体(24)的一端开设有第一接口(25)和第二接口(26)，其特征在于，包括：若干柱塞组件(8)，若干所述柱塞组件(8)沿所述主轴(1)的周向设置在所述主壳体(24)内，所述柱塞组件(8)用于对液压油进行吸、排作用；若干机动配流阀组件(10)，若干所述机动配流阀组件(10)沿主轴(1)的轴向设置在所述壳体(24)内，若干所述机动配流阀组件(10)和若干所述柱塞组件(8)一一对应，所述机动配流阀组件(10)至少包括第一工作位置和第二工作位置，在所述第一工作位置，所述第一接口(25)与所述柱塞组件(8)相连通，在所述第二工作位置，所述第二接口(26)与所述柱塞组件(8)相连通；配流阀驱动组件，所述配流阀驱动组件设置在所述主轴(1)的一端，若干所述机动配流阀组件(10)分别与所述配流阀驱动组件对应设置，所述配流阀驱动组件的主要作用是驱动若干所述机动配流阀组件(10)运转；驱动组件，所述驱动组件设置在所述主轴(1)和所述主壳体(24)之间，所述驱动组件用于驱动若干所述柱塞组件(8)运转。2.根据权利要求1所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述机动配流阀组件(10)包括固定连接在所述主壳体(24)内的阀体(10.1)，所述阀体(10.1)内滑动连接有上阀座(10.5)和下阀座(10.7)，所述上阀座(10.5)与所述下阀座(10.7)之间设置有阀芯(10.8)，所述上阀座(10.5)、下阀座(10.7)分别与所述阀芯(10.8)对应设置，所述上阀座(10.5)与所述阀体(10.1)之间设置有第一推动组件，所述下阀座(10.7)与所述阀体(10.1)之间设置有第二推动组件，所述第二推动组件与所述配流阀驱动组件对应设置，所述阀体(10.1)的外壁上从上到下开设有三组环形凹槽，所述上阀座(10.5)和所述下阀座(10.7)分别位于两相邻的所述环形凹槽之间，环形凹槽的底部分别开设有若干通流孔，所述主壳体(24)内开设有第一流道(27)、第二流道(28)和第三流道(29)，所述第一接口(25)和所述第二接口(26)分别通过所述第一流道(27)和所述第二流道(28)与所述阀体(10.1)内顶部和底部的所述环形凹槽连通，所述第三流道(29)与所述阀体(10.1)内中间的所述环形凹槽连通。3.根据权利要求2所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述第一推动组件包括固定连接在所述阀体(10.1)内侧顶部的上螺堵(10.2)，所述上螺堵(10.2)与所述上阀座(10.5)之间抵接有上阀座弹簧(10.6)，所述上螺堵(10.2)的底部滑动连接有上推杆(10.3)，所述上推杆(10.3)与所述上螺堵(10.2)之间抵接有上推杆弹簧(10.4)，所述上推杆(10.3)远离所述上螺堵(10.2)的一端贯穿所述上阀座(10.5)且与所述阀芯(10.8)固定连接。4.根据权利要求3所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述第二推动组件包括固定连接在所述阀体(10.1)内侧底部的下螺堵(10.12)，所述下螺堵(10.12)与所述下阀座(10.7)之间抵接有下阀座弹簧(10.9)，所述下螺堵(10.12)的底部固定连接有密封螺堵(10.11)，所述下螺堵(10.12)与所述密封螺堵(10.11)之间滑动贯穿有下推杆(10.10)，所述下推杆(10.10)的一端与所述阀芯(10.8)远离所述上推杆(10.3)的一端相抵接，所述下推杆(10.10)的另一端与所述密封螺堵(10.11)之间抵接有下推杆弹簧(10.14)，
所述下推杆(10.10)远离所述阀芯(10.8)的一端通过销轴(10.15)转动连接有滚子(10.13)，所述滚子(10.13)与所述配流凸轮(12)对应设置。5.根据权利要求4所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述配流阀驱动组件包括配流凸轮(12)，所述配流凸轮(12)的凸轮轮廓曲线由两组同心不同直径的圆弧和两段凸轮过渡曲线(12.1)组成，所述凸轮过渡曲线(12.1)设置为余弦加速度曲线，所述凸轮过渡曲线(12.1)用于通过所述滚子(10.13)推动下推杆(10.10)沿径向做简谐运动。6.根据权利要求5所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述驱动组件包括斜盘(20)，所述斜盘(20)通过平键与所述主轴(1)传动连接，所述斜盘(20)的垂直端面与所述主壳体(24)的内壁滑动连接，所述斜盘(20)的倾斜端面与所述柱塞组件之间设置有驱动执行部，所述斜盘(20)通过驱动执行部驱动若干柱塞组件运行，实现对液压油的泵送，所述斜盘(20)的上死点与下死点分别与两组所述凸轮过渡曲线(12.1)的中点对准。7.根据权利要求6所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述驱动执行部包括滑动套设在所述主轴(1)上的回程球铰(16)，所述回程球铰(16)的一端铰接有滑盘(4)，所述回程球铰(16)的另一端与所述主壳体(24)的内壁之间抵接有中心弹簧(15)，所述滑盘(4)远离所述回程球铰(16)的端面与所述斜盘(20)的倾斜端面滑动连接，所述滑盘(4)与所述柱塞组件之间通过铰接部传动连接。8.根据权利要求7所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述柱塞组件包括固定连接在所述主壳体(24)内的柱塞衬套(8.1)，所述柱塞衬套(8.1)与所述主轴(1)平行设置，所述柱塞衬套(8.1)的一端与所述第三流道(29)相连通，所述柱塞衬套(8.1)内滑动连接有柱塞(8.3)，所述柱塞(8.3)靠近所述第三流道(29)的一端固定连接有喉塞(8.2)，所述铰接部传动连接在所述柱塞(8.3)远离所述喉塞(8.2)的一端与所述滑盘(4)之间。9.根据权利要求8所述的一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置，其特征在于：所述铰接部包括连杆(8.5)，所述柱塞(8.3)远离所述喉塞(8.2)的一端和所述滑盘(4)远离所述斜盘(20)的端面分别与所述连杆(8.5)的两端相铰接。

技术总结
本发明属于流体传动与控制技术领域，提供一种机动阀配流的双向轴向柱塞装置,包括若干柱塞组件，柱塞组件用于对液压油进行吸、排作用；若干机动配流阀组件，若干机动配流阀组件和若干柱塞组件一一对应，机动配流阀组件至少包括第一工作位置和第二工作位置，在第一工作位置，第一接口与柱塞组件相连通，在第二工作位置，第二接口与柱塞组件相连通；配流阀驱动组件，配流阀驱动组件设置在主轴的一端，配流凸轮的主要作用是驱动若干机动配流阀组件运转；驱动组件，驱动组件用于驱动若干柱塞组件运转。本发明的柱塞装置可实现双向可逆工作，具有良好的抗污染性能和耐高压特性、优秀的运行平稳性以及较高的容积效率等明显技术优势。行平稳性以及较高的容积效率等明显技术优势。行平稳性以及较高的容积效率等明显技术优势。


技术研发人员：尹方龙 罗浩 聂松林 纪辉 马仲海 娄方利
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/14