軸向柱塞泵

 

柱塞泵按柱塞的排列方向不同，分為徑向往塞柱塞泵和軸向柱塞泵兩類。徑向柱塞泵的柱塞與缸體中心線垂直，軸向柱塞泵的柱塞都平行于缸體中心線。

軸向柱塞泵除了柱塞軸向排列外，當(dāng)缸體軸線和傳動(dòng)軸軸線重合時(shí)，稱為斜盤(pán)式軸向柱塞泵；當(dāng)缸體軸線和傳動(dòng)軸軸線成一個(gè)夾角γ時(shí)，稱為斜軸式軸向柱塞泵。斜盤(pán)式軸向柱寨泵根據(jù)軸是否貫穿斜盤(pán)又分為通軸式軸向柱塞泵和非通軸式軸向柱塞泵兩種。

1.工作原理

(1)斜軸式軸向柱塞泵 圖3-16所示為斜軸式軸向柱塞泵的工作原理。當(dāng)傳動(dòng)軸1在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿2的側(cè)面帶動(dòng)柱塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，連桿2推動(dòng)柱塞3在缸體4中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使柱塞孔底部的密封腔容積不斷發(fā)生增大和縮小的變化，通過(guò)固定不動(dòng)的平面配流盤(pán)5上的窗口a、b進(jìn)行吸油、壓油。若改變缸體的傾斜角度γ，就可改變泵的排量；若改變缸體的傾斜方向，就可成為雙向變量軸向往塞泵。

(2)斜盤(pán)式軸向柱塞泵 圖3-17所示為斜盤(pán)式軸向柱塞泵的工作原理。它由斜盤(pán)1、柱塞2、缸體3和配流盤(pán)4等零件組成。斜盤(pán)與缸體間有一傾斜角γ。斜盤(pán)和配流盤(pán)固定不動(dòng)，柱塞在底部彈簧和油壓力的作用下，其頭部始終保持與斜盤(pán)緊密接觸。當(dāng)缸體由傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在斜盤(pán)、彈簧和液壓油壓力的共同作用下，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣各柱塞與缸體間的密封容積便發(fā)生增大或縮小的變化。密封容積增大時(shí)，通過(guò)配流窗口a吸油；減小時(shí)，通過(guò)配流窗口b壓油。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞各完成一次吸油和壓油，缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)，柱塞則不斷的吸油和壓油。

如果改變斜盤(pán)傾角γ的人小，就能改變柱塞行程，也就改變了泵的排量；如果改變斜盤(pán)傾角γ的方向，就能改變吸、壓油的方向，此時(shí)就成為雙向變量軸向柱塞泵。

2.排量和流量計(jì)算

如圖3-18所示，當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，柱塞的形成L為

L=Dtanγ

缸體轉(zhuǎn)一周時(shí)，泵的排量V為

V=π/4d²ZDtanγ

泵的實(shí)際輸出流量為

q=π/4d²ZDtanγnη_v

式中，d為柱塞直徑；D為缸體上柱塞空的分不愿直徑；γ為斜盤(pán)傾斜角；Z為柱塞個(gè)數(shù)；n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；η_v為柱塞泵的容積效率。

3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖3-19所示為常用的一種斜盤(pán)式軸向柱塞泵的典型結(jié)構(gòu)，它可分為兩大部分：右邊的主體部分和左邊的變量部分。

1-   滑履；2-回程盤(pán)；3-銷軸；4-斜盤(pán)；5-變量活塞；6-螺桿；7-手輪；8-鋼球；9-大軸承；10-缸體；

11-中心彈簧；12-傳動(dòng)軸；13-配油盤(pán)；14-前軸承；15-前泵體；16-中間泵體；17-柱塞

(1)主體部分 主體部分由裝在中間泵體16內(nèi)的缸體10和配油盤(pán)13等組成，缸體10與傳動(dòng)軸12通過(guò)花鍵連接，在缸體的軸向柱塞孔內(nèi)各裝有一個(gè)柱寨17。柱塞17的頭部和滑履1以球鉸連接，中心彈簧11一方面通過(guò)鋼球8和回程盤(pán)2將各個(gè)滑履壓向斜盤(pán),使滑履始終緊貼于斜盤(pán)4上，不會(huì)出現(xiàn)脫空現(xiàn)象并帶動(dòng)柱塞回程，使柱塞在吸油區(qū)正常外伸實(shí)現(xiàn)吸油；另一方面，它將缸體壓在配油盤(pán)上，以保證泵啟動(dòng)時(shí)的密封性。

由于斜盤(pán)4是固定不動(dòng)的，滑履1隨柱塞17高速轉(zhuǎn)動(dòng)，故滑履1相對(duì)于斜盤(pán)4作高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生很大的磨損。為了減少這種磨損，將柱塞中心和滑履中心均加工出小孔，將壓力油經(jīng)小孔引到滑履底部油室，起到液體靜壓支承作用，實(shí)現(xiàn)可靠的潤(rùn)滑，這樣大大降低了相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件表面的磨損，有利于泵在高壓下工作。值得說(shuō)明的是，柱塞中心和滑履中心的小孔容易堵塞。

缸體通過(guò)大軸承9支承在中間泵體上，這樣斜盤(pán)通過(guò)柱塞作用在缸體上的徑向力由大軸承承受，使軸不受彎矩，井改善了缸體的受力狀態(tài)，從而保證缸體端面與配油盤(pán)更好地線觸。

正常工作時(shí)，處于壓油區(qū)柱塞孔底部的壓力油和中心彈簧將缸體緊壓在配油盤(pán)上，而且隨累的工作壓力增大而增大，實(shí)現(xiàn)端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償，減少了泄漏，提高了容積效率。

(2)變量機(jī)構(gòu) 在變量軸向往塞泵中均設(shè)有專門(mén)的變量機(jī)構(gòu)，用來(lái)改變斜盤(pán)傾角γ的人小，以調(diào)節(jié)泵的排量，軸向往塞泵的變量方式有手動(dòng)、伺服、壓力補(bǔ)償?shù)榷喾N形式。圖3-19所示為手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，其工作原理是：轉(zhuǎn)動(dòng)手輪7，使螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，因?qū)蜴I的作用，變量活塞5不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能上下移動(dòng)，通過(guò)銷軸3使支承在變量殼體上的斜盤(pán)4繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變斜盤(pán)傾角，也就改變了泵的排量。 

圖3-20（a）所示為軸向柱塞泵的伺服變量機(jī)構(gòu)，以此機(jī)構(gòu)代替圖3-19所示的軸向柱塞泵中的手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，就成為手動(dòng)伺服變量泵。其工作原理為：泵輸出的高壓油由通道經(jīng)單向閥口進(jìn)入變量機(jī)構(gòu)殼體5的下腔d，液壓力作用在變量活塞4的下端。當(dāng)與伺服閥閥心1相連接的拉桿不動(dòng)時(shí)(圖示狀態(tài))，變量活塞4的上腔g處于封閉狀態(tài)，變量活塞不動(dòng)，斜盤(pán)3在某一相應(yīng)的位置上，當(dāng)拉桿向下移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)閥芯1一起向下移動(dòng)，d腔的液壓油經(jīng)通道e進(jìn)入上腔g。由于變量活塞上端的有效面積大于下端的有效面積，向下的液壓力大于向上的液壓力，故變累活塞4也隨之向下移動(dòng)，直到將通道e的油口封閉為止。變量活塞的移動(dòng)量等于拉桿的位移量。當(dāng)變量活塞向下移動(dòng)時(shí)，通過(guò)軸銷帶動(dòng)斜盤(pán)3擺動(dòng)，斜盤(pán)傾斜角增加，泵的輸出流量隨之增加；當(dāng)拉桿帶動(dòng)伺股閥閥芯向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥芯將通道f打開(kāi)，上腔g通過(guò)卸壓通道f接通油箱而卸壓，變量活塞向上移動(dòng)，直到閥芯將卸壓通道關(guān)閉為止。它的移動(dòng)量也等于拉桿的移動(dòng)量。這時(shí)斜盤(pán)也被帶動(dòng)作相應(yīng)的擺動(dòng)，使傾斜角減小，泵的流量也隨之相應(yīng)的減小。圖3-20(b)所示為該伺服機(jī)構(gòu)的工作原理。由以上可知，伺服變量機(jī)構(gòu)是通過(guò)操縱液壓伺服閥動(dòng)作，利用泵輸出的液壓油推動(dòng)變量活塞來(lái)實(shí)現(xiàn)變量的。故加在拉桿上的力很小，控制靈敏。拉桿可用手動(dòng)式或機(jī)械方式操作，斜盤(pán)可以傾斜±18o，放在工作過(guò)程中泵的吸壓油方向可以變換，因而這種泵可作成雙向變量泵。

除了以上介紹的兩種變量機(jī)構(gòu)外，軸向柱塞泵還有很多種變量機(jī)械。如恒壓變量和恒功率變量機(jī)構(gòu)等。