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1、柱塞泵基础知识,榆次液压有限公司技术中心,一、简介,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。,优点：1.参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大；2.效率高，容积效率为95左右，总效率为90左右；3.寿命长；4.变量方便，形式多；5.单位功率的重量轻；6.柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用。,缺点：1.结构较复杂，零件数较多。2.自吸性差。3.制造工艺要求较高，成本较贵。4.油液对的污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高
2、。,分类 1.按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。2.按配流方式分为阀式配流和盘式配流 3.按结构特点分为直杆式（斜盘式）和连杆式（斜轴式）,径向柱塞泵,轴向柱塞泵（A4VSO）,斜轴式柱塞泵,斜盘式柱塞泵,二、径向柱塞泵,右图是径向柱塞泵的工作原理图，由图可见，径向柱塞泵的柱塞径向布置在缸体上；在转子2上径向均匀分布着数个柱塞孔，孔中装有柱塞5；转子2的中心与定子1的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配油窗口，该配油窗口又分别通过所在部位的两个轴向孔与泵的吸、排油口连通。,径向柱塞泵的工作原理图l定子；2转子;3配流轴
3、；4衬套；5柱塞；6吸油腔；7压油腔,当移动定子，改变偏心量的大小时，泵的排量就发生改变；当移动定子使偏心量从正值变为负值时，泵的吸、排油口就互相调换；因此，径向柱塞泵可以是单向或双向变量泵，为了流量脉动率尽可能小，通常采用奇数柱塞数。,1.径向柱塞泵的径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，并且配流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，这些都限制了它的速度和压力的提高。通过改进改变了这一状况：（1）配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。（2）柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。低噪声、耐冲击的高性能径向柱塞泵，代表了径向柱塞泵发
4、展的趋势。2.可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。3.改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。4.径向柱塞泵的平均排量为：,e 定子与缸体之间的偏心距Z 柱塞数,三、轴向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式轴向柱塞泵,下图为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。泵由传动轴1、斜盘2、柱塞6、缸体3、配流盘4、弹簧5等主要零件组成，斜盘2和配流盘4是不动的，传动轴1带动缸体3和柱塞6一起转动，柱塞6靠弹簧5等机械装置压紧在斜盘上。,1.斜盘式轴向柱塞泵,（1）工作原理,当传动轴按图示方向旋转时，柱塞6在其沿斜盘自下而上回转的半周内在弹簧作用下逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加
5、，产生局部真空，从而将油液经配流盘4上的进油口吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又被斜盘逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配流盘出油口向外排出，缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。,根据几何关改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。系,斜盘式轴向柱塞泵的每转排量为：V=ZFS=Z(/4)d2 Dtan,斜盘式轴向柱塞泵的输出流量为：q=z(/4)d2 Dn V tan 式中 S 柱塞行程，S=Dtan，m；D柱塞孔的分布圆直径，m；转轴和斜盘中心线的夹角；F 柱塞横截面积，m2；Z 柱塞数；n 泵轴转速，r/s。,实际上，柱塞泵中每一小
6、柱塞的排量是转角的函数，其输出流量是脉动的，就柱塞数而言，柱塞数为奇数时的脉动率比柱塞数为偶数时小，且柱塞数越多，脉动越小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数，从结构工艺性和脉动率综合考虑，常取z7或z9。,（2）结构特点,(1)结构 图示SCYl4IB斜盘式手动变量柱塞泵，该泵由主体部分和变量机构两大部分组成。,SCYl4-1B斜盘式手动变量柱塞泵的结构l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘;6-驱动轴;7-缸体;8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,主体部分：传动轴6与缸体7通过花键连接而驱动缸体转动，均匀分布在缸体上的七个柱塞
7、8绕传动轴的轴线作牵连旋转运动；每个柱塞的球头与滑靴9铰接，回程弹簧4通过内套3、钢球、回程盘2将滑靴紧紧压在斜盘及变量头组件10上，由于斜盘及变量头组件的法线方向与传动轴的轴线方向有一夹角，当缸体旋转时，柱塞沿缸体上的柱塞孔作相对往复运动，通过配流盘5完成吸、排油。定心弹簧的反力又将缸体压在配流盘上，起预密封作用。由于滑靴和配流盘均采用静压支承结构，因此具有较高的性能参数。,SCYl4-1B斜盘式手动变量柱塞泵的结构l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘;6-驱动轴;7-缸体;8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,变量机构：
8、当旋转变量手轮1时，通过丝杠2带动变量活塞4沿变量活塞壳体3上下运动，活塞4通过拨叉7使斜盘8及变量头组件绕其自身的旋转中心摆动，改变斜盘及变量头组件的法线方向与传动轴的轴线方向的夹角，从而达到变量的目的。,(2)结构特点,端面间隙的自动补偿由图可见，使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受液压力作用，从而紧贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。,滑靴及静压支承结构,在斜盘式轴向柱塞泵中，若各柱塞以球形头部直接接触斜盘而滑动，这种泵称为点接触式轴向柱塞泵。点接触式
9、轴向柱塞泵在工作时，由于柱塞球头与斜盘平面理论上为点接触，因而，接触应力大，极易磨损。一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴，如图所示，滑靴是按静压轴承原理设计的，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油室5，使滑靴和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况，有利于提高轴向柱塞泵的压力和其它参数，使其在高压、高速下工作。,三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：5，7，9。为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流
10、盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。,斜盘式轴向柱塞泵的结构特点,在斜盘式轴向柱塞泵中，通过改变斜盘倾角的大小就可调节泵的排量，变量机构的结构形式是多种多样的。变量机构有：（1）手动变量机构；（2）手动伺服变量机构；（3）液压伺服变量机构。,手动变量机构,(3)变量泵的变量控制机构,大功率的泵用手动变量机构不足以推动传动构件，需要借助液压的力量，因而采用手动伺服变量机构。,手动伺服变量机构1-拉杆；2-先导阀；3-随动活塞；4-销钉；5-变量头；6-随动阀外壳,液压伺服变量机构，完全由液压元件自动感觉与控制，进行调排量。下图所示为液压随动变量机构,液压伺服变量机构,由复位平衡弹簧1、拉杆2、先
11、导阀3、随动阀4、外壳5、销子6、变量头传动件7等组成。,2.斜轴式轴向柱塞泵,图为斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图，传动轴5的轴线相对于缸体3有倾角，柱塞2与传动轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。,工作原理,当传动轴5沿图示方向旋转时，连杆4就带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转，柱塞2同时也在缸体的柱塞孔内作往复运动，使柱塞孔底部的密封腔容积不断发生增大和缩小的变化，通过配流盘1上的窗口6和7实现吸油和排油。,斜盘式与斜轴式轴向柱塞泵特点比较,3.柱塞式变量油泵的使用与管理,（1）泵轴与电动机应用弹性联轴节直接连接，保证轴线的同心度；（2）有些型号的泵不允许自吸，因此轴向柱塞泵吸入端可以采用辅泵供油；（3）初次使用或刚经拆卸的泵，启动前必须向泵壳内灌油；安装时泵壳泄油管向上，同时为减少泄油阻力及避免虹吸现象，泄油管出口可置于油箱液面之上，运行时注意保证油压；,（4）不允许在关闭排出阀的情况下启动；（5）不宜长时间在零位运转；（6）选用合适的工作油，并保持油液清洁；（7）由于泵内零件硬度高，配合紧密，安装时需小心；清洗时不能用棉纱等搽洗。,谢谢大家!,
