2.4柱塞泵 柱塞式液压泵是利用柱塞在缸体柱塞孔内作往复运动时,使密封工作容积的变化来实现吸油和排油进行工作 的。具有泄漏小,容积效率高的特点,一般作为高压泵。 轴向柱赛互j直轴式(即斜盘式) 斜轴式 分类径向柱塞泵 2.4.1直轴式(斜盘式)轴向柱塞泵 1工作原理 沟 1一斜盘 2—柱 3-缸; 4一配油盘〔固定); 5—传动轴; 6—婵演 斜盘式轴向柱塞泵工作原理即流量计算图 柱塞泵也存在着类似叶片泵的困油与压力冲击问题,所采取的措施也是在配油盘吸、排油槽的边缘开设三角形卸 荷槽。配油盘是柱塞泵中最易磨损的零件 2流量 平均几何排量(理论排量=2 2R·tgy·z 式中:d—柱塞直径; z—柱塞个数 mRv -TR.2. Mg ay. tgy 实际流量 由上式可见:通过改变厂可使柱塞泵改变流量,做成变量泵。但为减小侧面力,斜盘斜角一般不大于20度 时流量4和注塞个数的关系:和结构参数d、R、「、z、角速度”等因素有关,特别是脉动率与 关系特别密切,通过理论和实验,见下表 2 ④ ⑩0 1.57 032500496014 0.0780.01530.04960010200345 由上表数据可见:z为奇数时比偶数时要小。一般z=或9时,σ值已满足使用要求。z再大,对的减少 已不明显,却使结构复杂,意义不大 3结构 斜盘式注塞泵结构如图所示,由两部分组成:主体部分和变量部分。 ①主体部分
2.4 柱塞泵 柱塞式液压泵是利用柱塞在缸体柱塞孔内作往复运动时，使密封工作容积的变化来实现吸油和排油进行工作 的。具有泄漏小，容积效率高的特点，一般作为高压泵。 分类 2.4.1 直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵 1工作原理 动画演示 柱塞泵也存在着类似叶片泵的困油与压力冲击问题，所采取的措施也是在配油盘吸、排油槽的边缘开设三角形卸 荷槽。配油盘是柱塞泵中最易磨损的零件。 2流量 平均几何排量（理论排量） 式中： ——柱塞直径； ——柱塞个数。 实际流量 由上式可见：通过改变 可使柱塞泵改变流量，做成变量泵。但为减小侧面力，斜盘斜角一般不大于20度。 瞬时流量 和注塞个数 的关系： 和结构参数 、 、 、 、角速度 等因素有关，特别是脉动率 与 的关系特别密切，通过理论和实验，见下表。 ② 3 ④ 5 ⑥ 7 ⑧ 9 ⑩ 11 1.57 0.14 0.325 0.0496 0.14 0.0253 0.078 0.0153 0.0496 0.0102 0.0345 由上表数据可见： 为奇数时 比偶数时要小。一般 时， 值已满足使用要求。 再大，对 的减少 已不明显，却使结构复杂，意义不大。 3结构 斜盘式注塞泵结构如图所示，由两部分组成：主体部分和变量部分。 ①主体部分
CY1B型斜盘式手动变量柱塞泵〔图2-13) 动画演示 l—变量手轮;2—斜盘;3—回程盘;4—轴承;5一滑靴;6-缸体;7一柱塞;8-回程弹簧;9一传动轴;10—配流盘;11-壳体;12-变量活塞;13 4,6—回惮外,内套;5-回惮瓮; 么风,1氧件;钢套,一柱基:10-回点 斜盘式柱塞泵结构示意图及静压支撑原理 缸体与配油盘的密封靠:回程弹簧8;柱塞孔油压。 滑礙的静正支捡原度(图2-14) 1一柱墨;2一滑教;3—油室;4-斜盘 源示
动画演示 1—变量手轮；2—斜盘；3—回程盘；4—轴承；5—滑靴 ；6—缸体；7—柱塞；8—回程弹簧；9—传动轴；10—配流盘；11—壳体；12—变量活塞；13— 拨叉。 缸体与配油盘的密封靠：回程弹簧8；柱塞孔油压。 动画演示
=7=105~1.1 通常取压紧系数 。这样即可保证滑靴不会脱离斜盘,又不会压的太紧而加速磨损。一般情 况下,正常的工作油膜厚度必须在001~005mm的范围内 ②变量部分 斜盘式柱塞泵主体部分各型号原理和结构基本上相同,而变量机构却根据需要有多种形式,如手动变量、伺服 变量、液控变量、电动变量、恒功率变量等 手动变量结构如右下图 手轮转动,螺杄不上下移动,而变量柱塞上下移动 试墚 径向孔 作用画 杆 伺活 交予活事 白孔 羊向 失向育身泵 液压伺服机构原理图 手动变量机构示意图 动画演示 动画演示 手动伺服变量结构(随动阀),它可根据较小的力量放大较大的力量,且位置方向、大小和原来完全一样,其 原理如左图,也叫液压伺服机构。 f腔截面积=2×b腔面积 分三种情况: I:伺服活塞在中间位,变量活塞不能动(因为倒闭,b腔有压力,所以变量活塞不动) ∏:伺服活塞下移X,变量活塞也下降X位移(相对位置如情况I,因为b相通,但腔压力≯b腔压力,所以变量 活塞下移直到二者相对位置如I Ⅲ:伺服活塞上移Y,变量活塞也上移Y位移,因为崆腔与油箱通,压力为零,b腔压力推变量活塞上移Y位移。 根据上述,伺服活塞9怎样移动,变量活塞1也以同向同距移动,且有力的放大作用。但在此过程中,变量活 塞有位移和时间的滞后。 从以上过程可见,此种变量控制机构是1:1位移反馈的伺服机构。这样,以很小的力推动伺服活塞,变量活塞 即可运动同时输出很大的力带动斜盘,改变倾斜角。从而改变了泵的流量。控制阀芯的方式,可以是手动、机械, 液压或电气的。此种变量控制机构实质是力的放大器,它不能控制泵的运动参数按指定的运动规律变化。 用变量活塞11带动斜盘改变角,就是手动伺服变量机构,它与泵装在一起就成为斜盘式手动伺服变量柱塞 泵,结构图如下
通常取压紧系数 。这样即可保证滑靴不会脱离斜盘，又不会压的太紧而加速磨损。一般情 况下，正常的工作油膜厚度必须在0.01～0.05mm的范围内。 ②变量部分 斜盘式柱塞泵主体部分各型号原理和结构基本上相同，而变量机构却根据需要有多种形式，如手动变量、伺服 变量、液控变量、电动变量、恒功率变量等。 手动变量结构如右下图。 手轮转动，螺杆不上下移动，而变量柱塞上下移动。 动画演示 动画演示 手动伺服变量结构（随动阀），它可根据较小的力量放大较大的力量，且位置方向、大小和原来完全一样，其 原理如左图，也叫液压伺服机构。 f腔截面积＝2×b腔面积 分三种情况： Ⅰ：伺服活塞在中间位，变量活塞不能动（因为f封闭，b腔有压力，所以变量活塞不动）； Ⅱ：伺服活塞下移X，变量活塞也下降X位移（相对位置如情况Ⅰ），因为f与b相通，但f腔压力>b腔压力，所以变量 活塞下移直到二者相对位置如Ⅰ； Ⅲ：伺服活塞上移Y，变量活塞也上移Y位移，因为f腔与油箱通，压力为零，b腔压力推变量活塞上移Y位移。 根据上述，伺服活塞9怎样移动，变量活塞11也以同向同距移动，且有力的放大作用。但在此过程中，变量活 塞有位移和时间的滞后。 从以上过程可见，此种变量控制机构是1：1位移反馈的伺服机构。这样，以很小的力推动伺服活塞，变量活塞 即可运动同时输出很大的力带动斜盘，改变倾斜角。从而改变了泵的流量。控制阀芯的方式，可以是手动、机械， 液压或电气的。此种变量控制机构实质是力的放大器，它不能控制泵的运动参数按指定的运动规律变化。 用变量活塞11带动斜盘改变 角，就是手动伺服变量机构，它与泵装在一起就成为斜盘式手动伺服变量柱塞 泵，结构图如下
H 手动伺服变量轴向柱塞泵〔图2-15 动画演示 一传动轴;2-配油盘;3-缸体;4—一内套;5—定心球头;6—回程盘;7-斜盘;8拉杆;9伺服活塞;10-刻度盘;1-变量活塞;12-销轴;13 一变量壳体;14—单向阀;15-滑靴;16—弹簧;17—柱塞;18—进油口或出油口 恒功率变量机构的随动(变量活塞随伺服活塞动作)工作原理同上述随动原理,不同处是与伺服活塞相连接的 芯轴4上装有外簧5、内簧6等,详见下图 恒功率变量轴向柱塞泵的变量机构的特性昰根据泵的岀口压力调节输岀流量,使泵的输岀流量与压力的乘积近 似保持不变,即泵的输出功率大致保持恒定。 1一单向阙;2一活;3一阳;4一芯轴;5一外婵; 6一内婵;—调节擦订;8—外婵美套;9一内婵簧套 内外簧的上簧座及调节螺钉均可根据 需要调节。图示是内簧处于自由状态(无 予紧力)。 P, p p, pa 伺服变量泵恒功率变量特性 恒功率变量机构(图2-16) 动画演示
动画演示 1—传动轴；2—配油盘；3—缸体；4—内套；5—定心球头；6—回程盘；7—斜盘；8—拉杆；9—伺服活塞；10—刻度盘；11—变量活塞；12—销轴；13 —变量壳体；14—单向阀；15—滑靴；16—弹簧；17—柱塞；18—进油口或出油口。 恒功率变量机构的随动（变量活塞随伺服活塞动作）工作原理同上述随动原理，不同处是与伺服活塞相连接的 芯轴4上装有外簧5、内簧6等，详见下图。 恒功率变量轴向柱塞泵的变量机构的特性是根据泵的出口压力调节输出流量，使泵的输出流量与压力的乘积近 似保持不变，即泵的输出功率大致保持恒定。 恒功率变量机构（图2－16） 动画演示
I、PBd面液压力),Y(斜盘倾角)最大,则有qB最大,如图中AB线; Ⅱ、PB>P时(弹簧5力P2时(弹簧5力+弹簧6力<d面液压力),γ下降,则qB下降(弹簧刚度上升,线的斜率变缓) 如CD线; ⅣV、PB=P时,调节螺钉7,限制4上升,所以不变,则qB不变,如D线。 折线BCD和等功率线很接近(功率B=PB9B,PB而921,但乘积恒定),把这种输出功率近似不变的 泵叫恒功率变量泵,适合建设机械特性要求 B点位置——由外弹簧予紧力确定,大则右移; C点位置——由内弹簧上簧座确定,靠下时,C沿CB线上移 D点位置——有螺钉位置确定,靠下时,D沿DC线上移(最小流量) BC、CD线斜率分别与外弹簧、内弹簧共同作用的刚度有关,刚度大,线平缓; AF——只有外弹簧作用,且予紧力较小时的9-P2曲线 BC-双簧共同作用的qB-P曲线; 若只有一个弹簧作用,当PB=P4时,其泵流量仅为泄漏量,输出流量qB=0,使输出压力PB<P4,即输出 座大压力为P4,故可以做成限压泵。 恒功率泵使用场合:当压力较低时,系统可按要求的流量和压力工作,这时泵输出的功率不是恒定的。当负载 增加到系统压力超过某一限定值后,恒功率控制机构开始起作用,即使负载继续増加功率仍保持常数。其实质是当 负载很大时,用减缓速度的方法使功率不超过限定值,保持电动机不过载 2.4.2斜轴式轴向柱塞泵 1结构 斜轴式轴向柱塞泵的工作原理(图2-17) 斜轴式轴向柱塞泵流量计算图 1—传动轴;2一连杆机构;3-柱塞;4—缸体;5—配流盘;6一泵体 2流量4B 由结构图可知,柱塞的行程为2rmny 2siny·z=x2rz·siny 式中 柱塞分步半径 Z—柱塞个数; 缸体轴线倾角(可高达40度)。 3径向柱塞泵 (1)结构
Ⅰ、 时（弹簧5力>d面液压力）， （斜盘倾角）最大，则有 最大，如图中A1B线； Ⅱ、 时（弹簧5力<d面液压力）， 下降，则 下降，如BC线； Ⅲ、 时（弹簧5力＋弹簧6力< d面液压力）， 下降，则 下降（弹簧刚度上升，线的斜率变缓）， 如CD线； Ⅳ、 时，调节螺钉7 ，限制4上升，所以 不变，则 不变，如DE线。 折线BCDE和等功率线很接近（功率 ， ↑而 ↓，但乘积恒定），把这种输出功率近似不变的 泵叫恒功率变量泵，适合建设机械特性要求。 B点位置——由外弹簧予紧力确定，大则右移； C点位置——由内弹簧上簧座确定，靠下时，C沿CB线上移； D点位置——有螺钉位置确定，靠下时，D沿DC线上移（最小流量）； BC、CD线斜率分别与外弹簧、内弹簧共同作用的刚度有关，刚度大，线平缓； AF——只有外弹簧作用，且予紧力较小时的 曲线； B’C’——双簧共同作用的 曲线； 若只有一个弹簧作用，当 时，其泵流量仅为泄漏量，输出流量 ，使输出压力 ，即输出 座大压力为 ，故可以做成限压泵。 恒功率泵使用场合：当压力较低时，系统可按要求的流量和压力工作，这时泵输出的功率不是恒定的。当负载 增加到系统压力超过某一限定值后，恒功率控制机构开始起作用，即使负载继续增加功率仍保持常数。其实质是当 负载很大时，用减缓速度的方法使功率不超过限定值，保持电动机不过载。 2.4.2斜轴式轴向柱塞泵 1结构 1—传动轴；2—连杆机构；3—柱塞；4—缸体；5—配流盘；6—泵体。 动画演示 2流量 由结构图可知，柱塞的行程为 。 式中： ——柱塞分步半径； ——柱塞个数； ——缸体轴线倾角（可高达40度）。 3.径向柱塞泵 （1）结构
配油轴 配流轴式径向柱塞泵工作原理〔图2-18) l—柱塞;2—定子(不转);3—缸体(转子);4—配流衬套;5-配油轴(不转) 动画演示 (2)原理 当et↑,则4B。当由正值变成负值时,泵的进出口将发生互换。因此可以为单向或双相变量泵。e的改变同样 也是靠移动定子轴心来实现的 出 1—偏心轮;2-柱塞;3-婵 一压油阀:5吸油阔:6—柱塞的 配流阀式径向柱塞泵工作原理图〔图2-19) 配流阀式径向柱塞泵 优点:这种泵采用阀式配流,没有相对滑动的配合面,柱塞受侧向力也较小,因此对油的过滤要求低,工作压 力比较高,一般可达20~40MPa而且耐冲击,使用可靠,不易出故障,维修方便。采用阀式配流密封可靠,因而 容积效率可达95%以上。 缺点:泵的吸、排油对于柱塞的运动有一定的滞后,泵转速愈高时滞后现象愈严重,导致泵的容积效率急剧降 低,特别是吸油阍,为减小吸油阻力,弹簧往往比较软,滞后更为严重。因此这种泵的额定转速不高,另外这种泵 变量困难,外形尺寸和重量都较大
1—柱塞；2—定子（不转）；3—缸体（转子）；4—配流衬套；5—配油轴（不转）。 动画演示 （2）原理 当e↑，则 ↓。当e由正值变成负值时，泵的进出口将发生互换。因此可以为单向或双相变量泵。e 的改变同样 也是靠移动定子轴心来实现的。 动画演示 4.配流阀式径向柱塞泵 优点：这种泵采用阀式配流，没有相对滑动的配合面，柱塞受侧向力也较小，因此对油的过滤要求低，工作压 力比较高，一般可达20 ~ 40MPa。而且耐冲击，使用可靠，不易出故障，维修方便。采用阀式配流密封可靠，因而 容积效率可达95%以上。 缺点：泵的吸、排油对于柱塞的运动有一定的滞后，泵转速愈高时滞后现象愈严重，导致泵的容积效率急剧降 低，特别是吸油阀，为减小吸油阻力，弹簧往往比较软，滞后更为严重。因此这种泵的额定转速不高，另外这种泵 变量困难，外形尺寸和重量都较大