一种用于开式液压系统的四象限二次元件的制作方法
1.本发明属于开式液压系统领域，尤其涉及一种用于开式液压系统的四象限二次元件。
背景技术：
2.在环境污染、传统能源日益紧张的大背景下，节能减排、能量回收利用一直是工程机械产品技术创新的重点。机-液能量回收技术作为一种工程车辆节能技术可有效降低车辆油耗，目前是工程车辆领域技术研究的重点方向之一。四象限二次元件是机-液能量回收系统的核心元件，既能做泵也能做马达。在机-液能量回收系统中，通过二次元件做泵使用将需要回收的机械能转化为液压能储存在蓄能器中，然后二次元件做马达使用将蓄能器中的液压能再转化为机械能输出。
3.现有二次元件的结构，包括元件本体、变量油缸、电控伺服阀、溢流阀。其中，元件本体包括主轴、斜盘、卡盘、压块、配流盘、端盖、柱塞组件、碟形弹簧、缸体、球铰和单向阀。
4.现有二次元件在闭式机-液能量回收系统中应用比较成功，但用于开式机-液能量回收系统中的(简称开式液压系统)二次元件，包括一种斜盘式液压二次元件(公布号为cn206299620u)，所述二次元件变量控制方式与a4vg闭式泵基本一致，但为适应泵、马达两种使用工况，对位于变量油缸缸体内的配流盘高低压过渡区结构采用三角槽加小孔，以满足二次元件使用要求，同时为提高工作转速采用锥形缸体结构。现有二次元件在开式液压系统中可以应用，但实际使用过程中发现仍存在进口补油不足而造成噪音大、寿命短的问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于，提供一种用于开式液压系统的四象限二次元件。本发明具有补油充足的优点，噪音低、使用寿命长。
6.本发明的技术方案：一种用于开式液压系统的四象限二次元件，包括元件本体、变量油缸、电控伺服阀、溢流阀，元件本体包括主轴、斜盘、压块、配流盘、端盖、柱塞组件、碟形弹簧、缸体和球铰，缸体上设有多个周向均匀分布的柱塞孔，柱塞孔内设有与斜盘球铰接的柱塞组件，其特征在于：还包括增压泵，所述增压泵包括位于端盖的一侧且与主轴连接的叶轮，所述缸体为锥形结构，所述柱塞组件的末端为锥体形。
7.前述的用于开式液压系统的四象限二次元件中，所述配流盘的进油区为腰型孔。
8.前述的用于开式液压系统的四象限二次元件中，所述配流盘的高低压过渡区为三角槽结构。
9.前述的用于开式液压系统的四象限二次元件中，所述柱塞孔的轴线与主轴的轴线之间具有3-5
°
的夹角。
10.前述的用于开式液压系统的四象限二次元件中，在所述端盖的高压口和增压泵出口之间设有补油单向阀。
11.与现有技术相比，本发明通过在端盖的一侧设置与主轴连接的叶轮，使二次元件上形成增压泵，对油液进行增压，使进口补油充足；缸体采用锥形结构，柱塞孔的轴线与主轴的轴线之间具有3-5
°
的夹角，使柱塞组件的离心力有一个朝向缸体花键的沿着柱塞回程方向的分力，这个分力有助于柱塞组件的回程，提高泵工作时的自吸能力，使进口补油充足；柱塞组件的末端为锥体形，与柱塞孔底部形状相近，柱塞组件的末端可尽可能接近柱塞孔的底部，可减小缸体的柱塞孔内的无效容积，从而降低噪声；在配流盘的高低压过渡区设置三角槽结构，并通过对三角槽结构的参数优化，有效解决低压到高压和高压到低压的压力冲击，提高二次元件的使用寿命；增加补油单向阀，当高压口油液压力偏低时，低压口油液克服弹簧弹力推动阀芯进入高压口，实现补油，防止二次元件作马达时出现吸空，有效补充油液，防止二次元件内部零件损坏。因此，本发明具有补油充足的优点，噪音低、使用寿命长。
附图说明
12.图1是实施例1的原理图。
13.图2是元件本体的结构图。
14.图3是配流盘的结构示意图。
15.图4是图3在c-c处的示意图。
16.图5是图4在a-a处的示意图。
17.图6是图3在d-d处的示意图。
18.图7是图6在b-b处的示意图。
19.图8是本发明泵工况下柱塞孔压力曲线仿真结果。
20.图9是补油单向阀的结构示意图。
21.图10是实施例2的原理图。
22.附图中的标记为：1-元件本体，2-变量油缸，3-电控伺服阀，4
‑ꢀ
溢流阀，5-增压泵，6-主轴，7-斜盘，8-压块，9-配流盘，10-端盖， 11-柱塞组件，12-碟形弹簧，13-缸体，14-球铰，15-叶轮，16-进油区，17-柱塞孔，18-补油单向阀，19-单向阀，20-卡盘，21-第一三角槽，22-第二三角槽，23-出油区，24-阀套，25-阀芯，26-弹簧， 27-堵头，28-流道。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
24.实施例1。一种用于开式液压系统的四象限二次元件，在现有二次元件的基础上改进得到。如图1和图2所示，包括元件本体1、双向的变量油缸2、电控伺服阀3、溢流阀4，元件本体1包括主轴6、斜盘7、卡盘20、压块8、配流盘9、端盖10、柱塞组件11、碟形弹簧12、缸体13、球铰14和单向阀19，缸体13上设有多个周向均匀分布的柱塞孔17，柱塞孔17内设有与斜盘7球铰接的柱塞组件11，特点如下：
25.第一、端盖10的一侧设有与主轴6连接的叶轮15。由叶轮15、端盖10、端盖10上的油路组成增压泵5(也即离心泵)，增压泵5 通过低压油口(b口)吸油，通过叶轮15将油排入配流盘9的吸油窗口(就是进油区16)。增压泵5的作用是，在高速工况下通过增压泵5增压，将
进入配流盘9吸油窗口的油液压力提高至0.15mpa 以上，保证二次元件在高速工况下进入配流盘9吸油窗口的油液压力不低于0.08mpa(绝对)，防止吸油不足。
26.第二、缸体13为锥形结构，柱塞孔17与缸体13轴线之间有3-5
ꢀ°
的夹角，最佳为4
°
，缸体13与配流盘9之间的配流面为球面。工作时，柱塞组件11的离心力有一个朝向缸体13花键的沿着柱塞回程方向的分力，这个分力有助于柱塞组件11的回程，提高泵工作时的自吸能力，同时由于缸体13为锥型结构，减小了配流盘9的直径，降低了缸体13配流面运动的线速度，使pv值变小或者说在同等压力下，使泵有更高的允许转速。
27.第三、柱塞组件11为小孔柱塞(内孔孔径3-5mm)，柱塞组件 11的末端为锥体，与柱塞孔17底部形状相近，柱塞组件11的末端可尽可能接近柱塞孔17的底部，可减小缸体13的柱塞孔17内的无效容积，从而降低噪声。
28.第四、为满足泵、马达两种工况的平稳工作，增加自吸能力，对配流盘进行优化。在配流盘9的高低压过渡区为三角槽结构。所述三角槽结构包括与配流盘9的出油区23连接的第一三角槽21以及与配流盘的进油区16连接的第二三角槽22。第一三角槽21的底边与配流盘9的底面之间具有8
°
的夹角，第一三角槽21的底边上具有 0.5mm的圆角，第一三角槽21的底边的最低处距离配流盘9的底面 10.3mm，第一三角槽21的两条侧边之间具有90
°
的夹角。第二三角槽22的底边与配流盘9的底面之间具有10
°
的夹角，第二三角槽21 的底边的最低处距离配流盘9的底面10.2mm，第二三角槽21的底边上具有0.5mm的圆角，第二三角槽21的两条侧边之间具有90
°
的夹角。通过第二处优化，特别是这些参数的优化，有效解决低压到高压和高压到低压的压力冲击，具体的结果详见图8。
29.第五、为防止二次元件作马达时出现吸空，在高压口(a口)和增压泵5出口之间设置单独的补油单向阀18。所述补油单向阀18包括固定在端盖10和配流盘9之间的阀套24，阀套24的内侧端设有盲孔，盲孔内设有阀芯25，阀芯25与阀套24之间设有弹簧26，阀芯26的一端伸出盲孔，阀芯伸出盲孔的端部径向向外延伸形成堵头 27，堵头27位于高压口和低压口之间，堵头27与阀套24之间留有空隙，阀芯25内设有流道28，流道28的一端位于阀芯26靠近弹簧 26的端面上，流道28的另一端位于堵头27的侧壁上并连同高压口。补油单向阀18的中的弹簧26采用低刚度，弹簧刚度0.5-2n/mm，使开启压差较小，能有效补充油液，防止二次元件内部零件损坏。当高压口油液压力偏低时，低压口油液克服弹簧2弹力推动阀芯3进入高压口，实现补油。
30.实施例2。如图10所示，与实施例1不同的是，进一步的取消单向阀19，二次元件作马达使用时油液从a口直接经增压泵5流到b 口，可以优化结构，减少二次元件的零部件数量，并进一步的减少体积。
技术特征：
1.一种用于开式液压系统的四象限二次元件，包括元件本体(1)、变量油缸(2)、电控伺服阀(3)、溢流阀(4)，元件本体(1)包括主轴(6)、斜盘(7)、压块(8)、配流盘(9)、端盖(10)、柱塞组件(11)、碟形弹簧(12)、缸体(13)和球铰(14)，缸体(13)上设有多个周向均匀分布的柱塞孔(17)，柱塞孔(17)内设有与斜盘(7)球铰(14)接的柱塞组件(11)，其特征在于：还包括增压泵(5)，所述增压泵(5)包括位于端盖(10)的一侧且与主轴(6)连接的叶轮(15)，所述缸体(13)为锥形结构，所述柱塞组件(11)的末端为锥体形。2.根据权利要求1所述的用于开式液压系统的四象限二次元件，其特征在于：所述配流盘(9)的进油区(16)为腰型孔。3.根据权利要求2所述的用于开式液压系统的四象限二次元件，其特征在于：所述配流盘(9)的高低压过渡区为三角槽结构。4.根据权利要求1所述的用于开式液压系统的四象限二次元件，其特征在于：所述柱塞孔(17)的轴线与主轴(6)的轴线之间具有3-5
°
的夹角。5.根据权利要求1所述的用于开式液压系统的四象限二次元件，其特征在于：在所述端盖(10)的高压口和增压泵(5)出口之间设有补油单向阀(18)。
技术总结
本发明公开了一种用于开式液压系统的四象限二次元件，包括元件本体(1)、变量油缸(2)、电控伺服阀(3)、溢流阀(4)，元件本体(1)包括主轴(6)、斜盘(7)、压块(8)、配流盘(9)、端盖(10)、柱塞组件(11)、碟形弹簧(12)、缸体(13)和球铰(14)，缸体(13)上设有多个周向均匀分布的柱塞孔(17)，柱塞孔(17)内设有与斜盘(7)球铰(14)接的柱塞组件(11)，还包括增压泵(5)，所述增压泵(5)包括位于端盖(10)的一侧且与主轴(6)连接的叶轮(15)，所述缸体(13)为锥形结构，所述柱塞组件(11)的末端为锥体形。本发明具有补油充足的优点，噪音低、使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。
