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不同排列方式的柱塞泵
點(diǎn)擊次數(shù)：1166 發(fā)布時間：2016-11-25
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)缸體軸線和傳動軸軸線重合時，稱為斜盤式軸向柱塞泵；當(dāng)缸體軸線和傳動軸軸線成一個夾角γ時，稱為斜軸式軸向柱塞泵。斜盤式軸向柱寨泵根據(jù)軸是否貫穿斜盤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)傳動軸1在電動機(jī)的帶動下轉(zhuǎn)動時，連桿2的側(cè)面帶動柱塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)，同時，連桿2推動柱塞3在缸體4中作往復(fù)運(yùn)動，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，通過固定不動的平面配流盤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)斜盤式軸向柱塞泵 圖3-17所示為斜盤式軸向柱塞泵的工作原理。它由斜盤1、柱塞2、缸體3和配流盤4等零件組成。斜盤與缸體間有一傾斜角γ。斜盤和配流盤固定不動，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緊密接觸。當(dāng)缸體由傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)時，在斜盤、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，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，通過配流窗口a吸油；減小時，通過配流窗口b壓油。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個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；如果改變斜盤傾角γ的方向，就能改變吸、壓油的方向，此時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，柱塞的形成L為
L=Dtanγ
缸體轉(zhuǎn)一周時，泵的排量V為
V=π/4d2ZDtanγ
泵的實(shí)際輸出流量為
q=π/4d2ZDtanγnηv
式中，d為柱塞直徑；D為缸體上柱塞空的分不愿直徑；γ為斜盤傾斜角；Z為柱塞個數(shù)；n為電動機(jī)轉(zhuǎn)速；ηv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。
- 滑履；2-回程盤；3-銷軸；4-斜盤；5-變量活塞；6-螺桿；7-手輪；8-鋼球；9-大軸承；10-缸體；
- 中心彈簧；12-傳動軸；13-配油盤；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13等組成，缸體10與傳動軸12通過花鍵連接，在缸體的軸向柱塞孔內(nèi)各裝有一個柱寨17。柱塞17的頭部和滑履1以球鉸連接，中心彈簧11一方面通過鋼球8和回程盤2將各個滑履壓向斜盤,使滑履始終緊貼于斜盤4上，不會出現(xiàn)脫空現(xiàn)象并帶動柱塞回程，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上，以保證泵啟動時的密封性。
由于斜盤4是固定不動的，滑履1隨柱塞17高速轉(zhuǎn)動，故滑履1相對于斜盤4作高速相對運(yùn)動，因此會產(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)可靠的潤滑，這樣大大降低了相對運(yùn)動零件表面的磨損，有利于泵在高壓下工作。值得說明的是，柱塞中心和滑履中心的小孔容易堵塞。
缸體通過大軸承9支承在中間泵體上，這樣斜盤通過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更好地線觸。
正常工作時，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)有專門的變量機(jī)構(gòu)，用來改變斜盤傾角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、伺服、壓力補(bǔ)償?shù)榷喾N形式。圖3-19所示為手動變量機(jī)構(gòu)，其工作原理是：轉(zhuǎn)動手輪7，使螺桿6轉(zhuǎn)動，因?qū)蜴I的作用，變量活塞5不能轉(zhuǎn)動，只能上下移動，通過銷軸3使支承在變量殼體上的斜盤4繞其中心轉(zhuǎn)動，從而改變斜盤傾角，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變量機(jī)構(gòu)，就成為手動伺服變量泵。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相連接的拉桿不動時(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，斜盤3在某一相應(yīng)的位置上，當(dāng)拉桿向下移動時，推動閥芯1一起向下移動，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，直到將通道e的油口封閉為止。變量活塞的移動量等于拉桿的位移量。當(dāng)變量活塞向下移動時，通過軸銷帶動斜盤3擺動，斜盤傾斜角增加，泵的輸出流量隨之增加；當(dāng)拉桿帶動伺股閥閥芯向上運(yùn)動時，閥芯將通道f打開，上腔g通過卸壓通道f接通油箱而卸壓，變量活塞向上移動，直到閥芯將卸壓通道關(guān)閉為止。它的移動量也等于拉桿的移動量。這時斜盤也被帶動作相應(yīng)的擺動，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)是通過操縱液壓伺服閥動作，利用泵輸出的液壓油推動變量活塞來實(shí)現(xiàn)變量的。故加在拉桿上的力很小，控制靈敏。拉桿可用手動式或機(jī)械方式操作，斜盤可以傾斜±18º，放在工作過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。
柱塞泵按柱塞的排列方向不同，分為徑向往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。
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1.工作原理
圖3-15所示為徑向柱塞泵的工作原理。它由定子1、轉(zhuǎn)子(缸體) 2、柱塞3、配流軸4等組成。在轉(zhuǎn)子2上徑向均勻地布置著幾個徑向排列的柱塞孔，柱塞3可在孔中自由滑動，轉(zhuǎn)上和定子之間有一個偏心距e。配油軸固定不動，上部和下部各做成一個缺口，此兩缺口又分別通過所在部位的兩個軸向孔與泵的吸、壓油口連通。
當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，上半部的柱塞在離心力作用下外伸，通過配流軸吸油；下半部的柱塞則受定子內(nèi)表面的推壓作用而縮回，通過配流軸壓油。移動定子改變偏心距的大小，便可改變柱塞的行程，從而改變排量。若改變偏心距的方向，則可改變吸、壓油的方向。因此，徑向往塞泵可以做成單向或雙向變量泵。
由于柱塞在缸體中徑向移動速度是變化的，而各個柱塞在同一瞬時徑向移動速度也不一樣，所以徑向往塞泵的瞬時流量是脈動的，由于柱塞數(shù)為奇數(shù)要比柱塞數(shù)為偶數(shù)的瞬時流量脈動小得多，所以徑向往塞采用柱塞個數(shù)為奇數(shù)。
2.徑向柱塞泵的特點(diǎn)
徑向柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝性好(主要配合面為圓柱面)，變量容易，工作壓力較高，軸向尺寸小，便于做成多排柱塞的形式。其缺點(diǎn)是徑向尺寸大，旋轉(zhuǎn)慣性大，柱塞與定子為點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)力高，配流軸受到不平衡液壓力作用，易磨損，泄漏間隙不能補(bǔ)償，這些限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。另外，配流軸中的吸、排油流道的尺寸受到配流軸尺寸的限制不能做大，從而影響液壓泵的吸入性能。