軸向柱塞泵的工作原理1

 

    (l)直軸式軸向柱塞泵的工作原理及要點(diǎn) 如圖B所示，在直軸式軸向柱塞泵（通軸結(jié)構(gòu)）中，柱塞3安裝在缸體4內(nèi)均勻分布的柱塞孔中，柱塞3的頭部安裝有滑靴2，由于回程機(jī)構(gòu)（圖中未畫(huà)出）的作用，迫使滑靴底部始終貼著斜盤(pán)1的表面運(yùn)動(dòng)。斜盤(pán)表面相對(duì)于缸體平面（A-A面）有一傾斜角γ，當(dāng)傳動(dòng)軸6通過(guò)缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在柱塞孔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了使柱塞的運(yùn)動(dòng)和吸油路、壓油路的切換實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的配合，在缸體的配流端面和泵的吸油通道、壓油通道之間安放有固定不動(dòng)的配流盤(pán)50配流盤(pán)上開(kāi)有兩個(gè)弧形通道（腰形配流窗口）。配流盤(pán)的正面和缸體配流端面緊密貼合，并且相對(duì)滑動(dòng)；而在配流盤(pán)的背面，應(yīng)使兩腰形配流窗口分別和泵的吸油路、壓油路相通。

當(dāng)缸體按圖B所示方向旋轉(zhuǎn)，在0°～180°范圍內(nèi)，柱塞由上止點(diǎn)（對(duì)應(yīng)0°位置）開(kāi)始伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至下止點(diǎn)（對(duì)應(yīng)180°位置）為止，在此過(guò)程中，柱塞腔剛好與配流盤(pán)5的吸油窗口相通，油液被不斷地吸人到柱塞腔內(nèi)，這就是吸油過(guò)程。隨著缸體的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，在180°～360°范圍內(nèi)，柱塞在斜盤(pán)的約束下由下止點(diǎn)開(kāi)始縮回腔內(nèi)，柱塞腔容積不斷減小，直至上止點(diǎn)為止，在此過(guò)程中，柱塞腔剛好與配流盤(pán)5的壓油窗口相通，油液通過(guò)壓油窗口排出，這就是壓油過(guò)程。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞進(jìn)行半周吸油和半周壓油。如果柱塞泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)，便可連續(xù)不斷地吸油和壓油。

   關(guān)于直軸式軸向柱塞泵的工作原理應(yīng)注意以下要點(diǎn)。

   ①變量問(wèn)題 由于斜盤(pán)與缸體軸線間保持傾角γ，而泵的排量與傾角γ相關(guān)，故當(dāng)斜盤(pán)傾角），不可調(diào)節(jié)時(shí)即制成定量泵，當(dāng)斜盤(pán)傾角），可調(diào)節(jié)時(shí)，就能改變柱塞行程的長(zhǎng)度，從而改變泵的排量大小，即制成變量泵，改變斜盤(pán)傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，即成為雙向變量泵。

斜盤(pán)的外形尺寸和支承形式直接影響變量泵的外廓尺寸和重量大小。斜盤(pán)的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)有耳軸式和托架式兩種典型結(jié)構(gòu)：前者[圖C(a)]的耳軸處支點(diǎn)的反力R1距離柱塞組件的合力F的作用點(diǎn)較遠(yuǎn)，為了具有足夠的剛度和強(qiáng)度，不得不加大斜盤(pán)尺寸，故斜盤(pán)擺動(dòng)時(shí)占據(jù)空間增大；后者[圖C(b)]的支點(diǎn)反力R1與柱塞組件的合力F的距離可設(shè)計(jì)為很近，斜盤(pán)剛度問(wèn)題基本不存在了，同時(shí)外形也減小了，故擺動(dòng)時(shí)占據(jù)空間減小，大大減輕了泵的重量。

   ②摩擦副 直軸式軸向柱塞泵有三對(duì)典型摩擦副：柱塞頭部與斜盤(pán)；柱塞與缸體孔；配流盤(pán)與缸體端面。由于組成這些摩擦副的關(guān)鍵零件均處于高相對(duì)速度、高接觸比壓的摩擦工況，其摩擦、磨損情況直接影響泵的容積效率、機(jī)械效率、工作壓力高低以及使用壽命。

③柱塞與斜盤(pán)的接觸形式 直軸式軸向柱塞泵的柱塞頭部與斜盤(pán)有點(diǎn)接觸和面接觸兩種接觸形式。球頭型點(diǎn)接觸軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但當(dāng)泵工作時(shí)柱塞頭部與斜盤(pán)接觸點(diǎn)受到很大擠壓力。例如，柱塞直徑d=20mm、斜盤(pán)傾角γ=20°、工作壓力p=32MPa時(shí)，柱塞頭部產(chǎn)生的擠壓力達(dá)F=lO.7kN。為了減小擠壓力，必須限制柱塞直徑d和泵的工作壓力p，故點(diǎn)接觸軸向柱塞泵不能用于高壓、大流量場(chǎng)合。為此，出現(xiàn)了面接觸柱塞泵，并在大多數(shù)斜盤(pán)式軸向柱塞泵產(chǎn)品中獲得普遍應(yīng)用。

如圖D所示，面接觸柱塞泵通常是在柱塞6的球頭加裝滑履（又稱滑靴）2，且缸孔中的壓力油可經(jīng)柱塞和滑履中間的小孔通至滑履油室，在滑履與斜盤(pán)的接觸平面間，形成一液體靜壓推力支承，使柱塞和斜盤(pán)之間變?yōu)橛袧?rùn)滑的面接觸，從而大大降低了柱塞與斜盤(pán)的磨損及摩擦損失，使泵的工作壓力大幅提高。但其結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。圖D所示的球窩滑履與柱塞球頭大多是采用滾壓包球工藝鉸接而成。此外，還有連桿滑履[圖E(a)]，它基本與球窩滑履相同，但球頭做在滑履1上，目的是使柱塞進(jìn)入缸體孔內(nèi)的深度深些，以提高連接部的強(qiáng)度和抗污染能力，壓在斜盤(pán)一端的支承平面上制成幾條同心圓槽3以形成輔助支承面，從而降低接觸比壓；圖E(b)所示為帶預(yù)緊裝置的結(jié)構(gòu)，它可避免在初始狀態(tài)（如停機(jī)等）下較大的污染物進(jìn)入球鉸結(jié)合面，提高了抗污染能力。