一种可自定心的柱塞连接结构及用于拧紧其结构的工具的制作方法

本发明涉及流体机械往复泵领域，特别涉及一种可自定心的柱塞连接结构及用于拧紧其结构的工具。

背景技术：

1、传统的柱塞泵中，柱塞与十字头的连接通常采用刚性连接或简单浮动设计，然而，在长期高压工作环境下，受温度变化、机械振动等因素影响，此类连接容易导致柱塞与缸体之间的磨损加剧，以及连接部位应力集中，从而影响设备的工作效率和使用寿命。

2、现有技术的柱塞泵，如图1所示，其分为动力端4和液力端2。其主要由电动机/内燃机7等方式通过皮带、齿轮或直接6驱动曲轴旋转，进而通过柱塞仓3内的连杆机构促使柱塞在缸体内做往复运动，将机械能转化为液压能，从而实现对被测系统的压力测试。其中动力端4和液力端2通过连接螺柱1装配固定在基座5上，可用于各类压力容器、锅炉、管道、阀门等一切需作压力爆破试验和强度试验的场所，作爆破、试压用；也可用于油田井口，注水用。

3、传统柱塞连接方式有如下几种：一种是刚性直连式，其十字头2位于机架1孔内，柱塞3与十字头2通过螺纹连接，通过螺纹后部的轴与十字头内的孔配合定位。柱塞3后端与缸体4内的密封5配合紧密，在十字头2带动柱塞3往复运动时，对液体介质做功增压。柱塞3在密封5内也做往复运动。

4、图2所示柱塞连接方式为刚性直连式，它通过螺纹连接，采用柱塞前端轴颈部定位。在柱塞长期往复运动过程中，要保证密封5的可靠性和寿命，就需要保证柱塞5与密封5的运动精度足够的高。这就需要保证十字头与柱塞连接的同轴度，十字头与机架配合精度，机架1与缸体4的连接装配精度都要高。这在加工和装配上很难保证。这种连接方式下，柱塞前端螺纹拧紧后，柱塞的自由度受限(在泵不工作情况下，柱塞自由度为零)，可能造成受力不均衡会加大偏磨现象，影响密封副寿命；

5、另一种的柱塞连接方式为前端球头式，如图3所示，凹面块3位于十字头2内，凸面块4球面与凹面块3配合，凸面块4右平面与柱塞5前端面接触，柱塞5前端轴径部内放置一个剖开的球面垫8，螺母6把球面垫8和柱塞前端包裹在内并通过螺纹拧紧在十字头2上。这种连接方式下，柱塞的自由度也同样受限(在泵不工作情况下，柱塞自由度为可绕球面小范围旋转)，在柱塞颈部螺母拧紧后，可能会出现柱塞与密封副轴心线偏角情况。虽然该连接方式比刚性柱塞连接方式在装配时消除十字头与柱塞不同轴的误差上起到有利作用，但是在加工和装配误差多重影响下，该连接方式在径向方向无自由度，还是无法很好地消除误差影响，同时该方式结构复杂，凸面块4与球面垫8装配较困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述不足之处提供一种可自定心的柱塞连接结构及用于拧紧其结构的工具，解决了现有技术中在加工和装配误差多重影响下，前端球头式连接方式在径向方向无自由度，无法很好地消除误差影响，同时该方式结构复杂，凸面块与球面垫装配较困难的问题。

2、本发明是通过下述方案来实现的：

3、一种可自定心的柱塞连接结构，至少包括但不限于限位螺钉、卡位螺母和十字头；所述十字头上设置有与卡位螺母相匹配的第一螺纹孔，所述卡位螺母外侧壁上设置有与第一螺纹孔配合的外螺纹，所述卡位螺母的一端设置有对限位螺钉进行轴向限制的限位槽，所述限位螺钉的端部与限位槽的结构相匹配设置，所述卡位螺母远离限位槽的端部设置有拧紧槽。

4、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述十字头上还设置有定心孔，所述定心孔设置在第一螺纹孔上远离十字头的端部上，并且定心孔与第一螺纹孔的中心轴同轴设置，所述定心孔的直径不小于第一螺纹孔的直径。

5、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述卡位螺母之后还设置有自定心组件，所述自定心组件套设在限位螺钉外侧位置，所述自定心组件的大小与定心孔的大小相匹配。

6、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述自定心组件包括凹面垫和球面垫，所述凹面垫和球面垫均套设在限位螺钉的螺杆上，所述限位螺钉的螺杆末端与柱塞连接。

7、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述凹面垫一端设置为平面结构，另一端设置为弧形凹面结构，所述凹面垫的平面结构侧与定心孔的内侧壁接触，所述弧形凹面结构与球面垫接触；所述凹面垫整体为一侧凹陷的圆柱状结构。

8、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述球面垫的一侧为球形结构，所述球形结构的弧度与弧形凹面结构的弧度相匹配设置，所述球面垫的另一端面为平面结构；所述球面垫的球形结构侧与凹面垫的弧形凹面结构侧接触，所述球面垫的平面结构侧与柱塞接触。

9、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述限位螺钉包括螺纹杆、平滑杆和螺钉头；所述螺纹杆和平滑杆一体成型，所述螺纹杆外侧均布有外螺纹，所述平滑杆与螺钉头的中心位置连接；所述螺钉头上远离平滑杆的端面上设置有弧形倒角。

10、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述限位槽由弧形支撑柱组合而成，相邻弧形支撑柱之间的间隙即为限位槽，所述弧形支撑柱设置在卡位螺纹上运离拧紧槽的端面上，所述弧形支撑柱的外侧壁光滑设置，所述弧形支撑柱的高度不小于螺纹头整体的厚度，使弧形支撑柱在与第一螺纹孔接触时，螺纹头与第一螺纹孔内侧端面之间留有间隙。

11、基于上述一种可自定心的柱塞连接结构，所述限位槽的结构为非圆形结构，所述拧紧槽为内嵌式设置在卡位螺母周向位置的开槽，所述拧紧槽沿卡位螺纹的周向位置至少设置为1个。

12、本方案还提供一种用于可自定心的柱塞连接结构的拧紧工具，至少包括但不限套筒腔和转动扶手，所述套筒腔的一侧开口设置，所述套筒腔的内部中空设置，所述转动扶手设置在套筒腔上远离开口侧的侧壁上，所述套筒腔的开口侧上设置有个数与拧紧槽相同的卡位柱，所述卡位柱能够卡入到拧紧槽中；所述卡位柱的尺寸不大于拧紧槽的尺寸，所述套筒腔的中空腔体的长度不小于限位螺钉螺纹杆的长度，所述套筒腔的整体尺寸不小卡位螺纹的尺寸，使套筒腔能够卡入到第一螺纹孔中对卡位螺母进行卡接。

13、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

14、1、本方案结构中设置了能动态调整柱塞与缸体相对位置的调节组件，允许柱塞在装配过程中自动适应并保持最佳同心度，降低摩擦和冲击损失。

15、2、本方案独特的柱塞与十字头浮动连接结构形式，在泵工作时，即使受到轴向和径向的微小偏移或振动，柱塞也能相对缸体保持较好的同心度，从而减少密封副两侧的不均衡磨损，降低密封失效的风险。同时也能够吸收来自传动系统的冲击载荷和工作过程中的振动，避免刚性连接引起的强烈冲击直接作用于柱塞密封部位，延长密封件的使用寿命。

16、附图说明

17、图1～图3均为现有技术的结构示意图；

18、图4为本发明整体的剖面结构示意图；

19、图5为本发明整体的立体的剖面结构示意图；

20、图6为本发明中限位螺钉和卡位螺母的装配立体结构示意图；

21、图7为本发明中限位螺钉的结构示意图；

22、图8为本发明中卡位螺母的结构示意图；

23、图9为本发明中凹面垫的结构示意图；

24、图10为本发明中球面垫的结构示意图；

25、图11为本发明中专用工具的结构示意图；