柱 塞 泵

1、柱柱 塞塞 泵泵柱塞泵讲授内容n原理和分类n运动学分析n动力学分析n关键摩擦副设计n设计要点n变量控制n新技术、新结构介绍柱塞泵简介n目前高压应用的主要产品n液压行业的高端产品n技术含量很高的产品n与国外差距很大的一个领域n精密产品n对材料、工艺、热处理要求比较高柱塞泵原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启

2、动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵

3、结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂

4、停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理EscS结束结束暂停暂停 / 重新启动重新启动轴向柱塞泵结构及工作原理轴向柱塞泵结构及工作原理排量计算n柱塞行程与面积的乘积 柱塞泵分类n柱塞安装角与传

5、动轴的关系n径向柱塞泵n轴向柱塞泵n轴向柱塞泵n斜盘式n通轴式n非同轴式n斜轴式n可否变量n定量泵n变量泵n.分类径向柱塞泵分类径向柱塞泵分类径向泵（我校开发）分类径向泵（我校开发）斜轴式分类斜盘式（通轴）分类斜盘式（CY）分类转斜盘式分类电机泵集成式斜盘式柱塞泵运动学分析n掌握泵运行的基本规律n掌握泵的流量输出特性n掌握高低压之间的动态过度过程n为动力学分析提供必要的支撑材料柱塞运动学分析柱塞运动学分析n单柱塞排油流量为n泵的瞬时流量为n 柱塞运动学分析n柱塞数为偶数时，瞬时流量n最大瞬时流量n最小瞬时流量n流量脉动系数为柱塞运动学分析n柱塞数为偶数时，瞬时流量柱塞运动学分析n最大瞬时流量n

6、最小瞬时流量n流量脉动系数柱塞运动学分析n脉动频率n偶数时 奇数时 柱塞运动学分析结论n奇数柱塞数优于偶数柱塞数n柱塞数增加有利于减小脉动n柱塞在工作中运动状态为n沿柱塞孔轴线的往复直线运动n绕缸体轴线的公转n绕柱塞轴线的自转缸体运动与配流盘之间的协调高低压高低压转换过转换过程中有程中有压力冲压力冲击击缸体运动与配流盘之间的协调n冲击产生的原因n高低压快速接通n不合理的协调导致的困油n高低压之间夹角的不合理选择n高速运转n解决措施n合理利用困油n预增压与预释压缸体运动与配流盘之间的协调n配流盘预偏角n开设三角槽n与工作压力相关n与转速相关n三角槽包角n三角槽的截面三角槽参数对压力过度过程的影响

7、c) 1000r/min时压力变化曲线a) 1800r/min时压力变化曲线b) 1500r/min时压力变化曲线图1 不同转速下柱塞腔的压力变化曲线（无提前角）三角槽参数对压力过度过程的影响图2三角槽最大截面边长增大一倍图3 泵工作压力减小一半斜盘式柱塞泵动力学分析n研究各零件工作过程中的受力状况n优化结构设计，改善受力状况n为结构设计提供理论支撑n为摩擦副设计提供基础数据n为材料选择提供基本依据动力学分析柱塞动力学分析柱塞n受力种类n底部液压力n斜盘对柱塞组件反力n柱塞孔对柱塞的支反力n离心力n摩擦力n缸体与柱塞之间的摩擦力矩n惯性力n柱塞头部与滑靴之间的接触力和力矩动力学分析柱塞n考虑主

8、要力时的平衡方程组动力学分析柱塞n改善受力措施n减小斜盘倾角n增大柱塞与柱塞孔配合长度n减小摩擦系数n减小柱塞质量n保证柱塞与柱塞孔的配合关系n增加均压槽动力学分析柱塞n柱塞回程方案n高压供油方案n辅助油泵供油，提高吸油压力实现，可靠，结构简单，但效率低n柱塞孔弹簧方案n在柱塞底部设置弹簧，通过弹簧压缩力提供回程动力，但受弹簧疲劳极限限制，很少使用动力学分析柱塞n底部弹簧回程方案动力学分析柱塞n柱塞回程方案n中心弹簧回程方案动力学分析柱塞n不通轴泵回程方案动力学分析柱塞n不通轴泵回程方案动力学分析柱塞n通轴泵回程方案动力学分析柱塞n回程力考虑的因素n惯性力n摩擦力n吸油压力n足够的压紧力（斜盘

9、与滑靴之间）n滑靴的翻转力矩动力学分析斜盘（变量泵）动力学分析斜盘n力与力矩的平衡n所受的总推力n力矩n惯性力矩动力学分析斜盘n力矩n轴向液压力的合力矩n控制力矩n操纵变量时的控制力矩n力矩平衡关系n控制力矩=轴向合力矩+惯性力矩+摩擦力矩动力学分析缸体动力学分析缸体n所受的力n由于斜盘倾角带来的径向分力n回转运动时前后的摩擦力n缸体配流盘之间的分离力n柱塞运动的摩擦力n柱塞底部的油压力n柱塞的离心力n弹簧压紧力n旋转运动的驱动力矩动力学分析缸体n正常工作的要求n沿着理论轴线高速旋转n缸体底部端面与配流盘平行n各种受力的影响n侧倾力矩：n斜盘斜盘柱塞传递的径向力矩柱塞传递的径向力矩n压紧力与分

10、离力不平衡形成的倾覆力矩压紧力与分离力不平衡形成的倾覆力矩n阻力矩中心与驱动力矩中心不重合形成的倾覆力矩阻力矩中心与驱动力矩中心不重合形成的倾覆力矩n高低压之间柱塞运动摩擦倾覆力矩n旋转时柱塞离心力造成的倾覆力矩n前后摩擦形成的倾覆力矩动力学分析缸体n倾覆力矩的解决办法通轴泵方案通轴泵方案动力学分析缸体n倾覆力矩的解决办法不通轴泵方案不通轴泵方案动力学分析缸体n倾覆力矩的解决办法不通轴泵（轴承支撑缸体方案）的说明不通轴泵（轴承支撑缸体方案）的说明动力学分析缸体n倾覆力矩的解决办法缸体固定的方案缸体固定的方案摩擦副设计n关键摩擦副n斜盘滑靴n缸体配流盘n柱塞柱塞孔n其他：斜盘与轴瓦n摩擦副配对特

11、性，直接决定泵的效率、温升、寿命、可靠性等各个方面，是泵内部的核心所在n最终目的：合理可靠地油膜间隙摩擦副设计考虑的因素n载荷的大小和作用中心n相对滑动速度n载荷种类n摩擦副散热n效率的保证配流盘的静压平衡n缸体对配流盘的压紧力n压紧力矩为n n压紧力矩平均值为n压紧力臂为配流盘对缸体的反推力配流盘对缸体的反推力n在密封带各处的压力分布n反推力合力为配流盘对缸体的反推力n反推力平均值为n反推力矩为配流盘设计n设计方法：剩余压紧力设计法n密封带宽度：外密封比内密封要宽n配流盘中心油槽半径配流盘设计n辅助支撑种类n热楔支撑配流盘设计n辅助支撑种类n动压支撑配流盘设计n辅助支撑种类n静压支撑配流盘和

12、缸体的自位方式n球面配流盘n浮动缸套n浮动配流盘配流盘气蚀损坏静压支承技术静压支承技术滑靴的静压平衡n静压平衡原理特点：特点：恒压供油恒压供油前置阻尼器前置阻尼器可变节流器可变节流器原理：通过原理：通过可变节流器可变节流器阻尼的变化，阻尼的变化，调整油腔中调整油腔中油液压力，油液压力，进而调整支进而调整支撑力撑力滑靴的静压平衡n压紧力与反推力的平衡n压紧力n反推力n剩余压紧力设计n反推力=0.90.95*压紧力n静压平衡设计n压紧力=反推力滑靴的静压平衡斜盘泵设计n原创设计：周期长、投入大、风险大n收集资料n确定参数n初步设计、设计调整、样机制造n实验调整、工业考核n定型n仿造：短平快，风险不

13、小n确定原型机、购买、测绘n样机制造、实验、考核n局部调整、定型设计要点n参数选择n压力、排量、转速n评价指标n缸体设计n柱塞数、柱塞直径、分布圆直径n强度校核n主轴强度计算n摩擦副设计n配对材料选取柱塞泵的变量n根据工况的要求，在转速基本不变的情况下，调整泵的排量，以适应系统的需求。不仅提高控制性能，更主要的是达到了节能目的。n大功率液压传动的必备技术n体现液压技术水平的重要方面n是实现整套设备联动的必备n发展带有丰富接口的电子调节变量，能有与整机进行完整一体融合的功能是下一步的重点泵控液压系统与阀控液压系统能耗比较泵控液压系统与阀控液压系统能耗比较泵控系统泵控系统节流阀控系统节流阀控系统

14、负荷传感阀控系统负荷传感阀控系统QQQPPP执行机构执行机构A执行机构执行机构B浪费掉的能量浪费掉的能量柱塞泵的变量液压系统对泵变量控制的要求液压系统对泵变量控制的要求液压系统液压系统, 特别是容积调速的泵控系统对泵的变量特别是容积调速的泵控系统对泵的变量控制要求越来越高控制要求越来越高, 主要的有如下几点主要的有如下几点:1. 压力、流量和功率均可控制压力、流量和功率均可控制2. 流量控制范围大，可正向控制，也可负向控制流量控制范围大，可正向控制，也可负向控制 3. 较短的换向时间，较高的固有频率，适应闭环控制需要较短的换向时间，较高的固有频率，适应闭环控制需要4. 阀控系统中，节能高效阀控

15、系统中，节能高效5. 较高的功率利用率较高的功率利用率 接近理论二次曲线的恒功率控制接近理论二次曲线的恒功率控制6. 电子控制，以实现与上位机或其他电子控制器的通讯电子控制，以实现与上位机或其他电子控制器的通讯柱塞泵的变量 * 压力控制变量压力控制变量 * 压差控制变量压差控制变量 * 带有反馈的排量控制变量带有反馈的排量控制变量 * 速度感应变量速度感应变量 * 电子控制变量电子控制变量 * 压力指令变量压力指令变量 * 逆向控制变量逆向控制变量柱塞泵的变量P control压力信号控制压力信号控制 P control负荷传感控制负荷传感控制Q control机械反馈变量机械反馈变量DA-S

16、SC control速度感应变量速度感应变量Electronic control电子泵电子泵Pres. Comm.压力指令变量压力指令变量Mooring Cont.逆向控制逆向控制恒压控制恒压控制DRDP恒功率控制恒功率控制LR负荷传感控制负荷传感控制DFRPstiMn伺服控制伺服控制HS / HS3EOEPDFE二次调节二次调节DS1压力指令控制压力指令控制DRGq HD 液控变量液控变量HW 手动变量手动变量EP 电控变量电控变量 q 控制控制控制控制A10V-DFE1A4VSO E1 - S02速度感应控制速度感应控制DA柱塞泵的变量柱塞泵的变量柱塞泵的变量柱塞泵的变量柱塞泵的变量柱塞泵

17、的变量柱塞泵的变量柱塞泵的变量柱塞泵的变量DP DP 控制控制柱塞泵的变量DPDP控制的优点控制的优点1. 所有的泵同步变量所有的泵同步变量;2. 一个先导控制阀设定所有泵的恒压点一个先导控制阀设定所有泵的恒压点;3. 所有的泵都是同样的结构、同样的设定、同样的所有的泵都是同样的结构、同样的设定、同样的 参数参数;4. 均匀的载荷分布均匀的载荷分布, 可提高泵的使用寿命可提高泵的使用寿命;5. 使用切断阀使用切断阀, 可以从主系统中任意切断或接通任何可以从主系统中任意切断或接通任何 一个油泵一个油泵; 油泵主油路油泵主油路 上的单向阀可以将该泵从上的单向阀可以将该泵从 系统中隔离开。系统中隔离

18、开。 柱塞泵的变量起始变量点起始变量点额定压力额定压力 (恒压控制恒压控制)由两根弹簧组成由两根弹簧组成的近似于二次曲的近似于二次曲线的恒功率控制线的恒功率控制弹簧弹簧 1弹簧弹簧 2 DFLR 双弹簧恒功率控制双弹簧恒功率控制柱塞泵的变量nominal pressure:280 barpeak pressure:350 barsizes:(10)18284571100140A10 VSO (中压泵中压泵)用于开式系统用于开式系统柱塞泵的变量恒压控制恒压控制 恒功率控制恒功率控制 流量控制流量控制柱塞泵的变量A10VSO.DFLR标准型标准型 * * *# *# * *# *#00949787

19、91.5256.01.009Typenschild Nr.9-A10V00810 *# *# *L# * * * *# *# *# *L1XXX 口 LS控制柱塞泵的变量IN SUPPLYNOT INCLUDEDzum Lieferumfanggehrt nichtXL1LBS标准型标准型 DFLR(X-口装有 0,8阻尼孔)变量功能变量功能 恒压控制 恒功率控制 流量控制X X 口装有口装有0.8 阻尼孔阻尼孔柱塞泵的变量流量控制阀流量控制阀压力控制阀压力控制阀恒功率控制阀恒功率控制阀优先权优先权:1. 压力压力2. 功率功率3. 流量流量阻尼孔阻尼孔 0,8 mm柱塞泵的变量A10VSO.

20、DFLR-特别变量控制特别变量控制要求要求: 远程恒压控制远程恒压控制 低压待命，低负荷启动低压待命，低负荷启动柱塞泵的变量标准型标准型 DFLR(X-口装有 0,8阻尼孔)特殊控制功能 压力远控 待命控制 恒功率控制 流量控制特殊型特殊型DFLR(将泵内阻尼孔移至远控阀前）IN SUPPLYNOT INCLUDEDzum Lieferumfanggehrt nichtL1LBS柱塞泵的变量A10VSO.DFLR特别变量控制特别变量控制: -SO 258L1LBSDFLR -SO 258Y 口远程压力控制口远程压力控制 内供控制油内供控制油到流量控制阀到流量控制阀变量控制功能变量控制功能 远程

21、压力控制 待命控制 恒功率控制 无流量控制无流量控制Y柱塞泵的变量A10VSO.DFLR组合阀块组合阀块 DBAW组合阀块实现下列变量功能组合阀块实现下列变量功能 待命控制 双级压力控制 最高压力限定安全阀 0.8的阻尼孔装于阀块上的阻尼孔装于阀块上拆除拆除X口的口的0.8阻尼孔阻尼孔IN SUPPLYNOT INCLUDEDzum Lieferumfanggehrt nichtXL1LBS柱塞泵的变量SYDFEE (internal electronics)SYDFE1 (external elektronics)柱塞泵的变量柱塞泵的变量L1LSBSL1L柱塞泵的变量Applications

22、 Plastics machines Presses Other stationary applications Power unitsElectro-hydraulicpressure control withpositiveI-p characteristicFeatures: A10VSO 18, 28, 45, 71, 100 cm3 Hysteresis 3 bar pmax, pmin adjustable Fail safe (zero current= pmin) Response time comparable with DR Can be combinated with h

23、ydr. load-sensing controlA10VSO.ER, Series: 31柱塞泵的变量A4VSO.LR2 恒功率控制恒功率控制柱塞泵的变量起始变量点起始变量点额定压力额定压力由一根弹簧组成由一根弹簧组成的二次曲线恒功的二次曲线恒功率控制率控制柱塞泵的变量恒功率控制阀恒功率控制阀A4VSO.LR2柱塞泵的变量A4VSO.LR2D 恒压、恒功率控制恒压、恒功率控制柱塞泵的变量恒功率阀恒功率阀恒压阀恒压阀柱塞泵的变量起始变量点起始变量点压力控制压力控制恒功率控制residueLR2D柱塞泵的变量LR2G远程压力控制远程压力控制 恒功率控制恒功率控制柱塞泵的变量stand-by起始变

24、量点pressure control恒功率控制待命控制恒功率控制A4VSO.LR2G柱塞泵的变量远程压力控制远程压力控制恒功率控制恒功率控制流量控制（流量控制（LS压差控制）压差控制）LR2S柱塞泵的变量恒功率控制阀恒功率控制阀LS-控制阀控制阀LS-口口LR2S柱塞泵的变量Lieferumfanggehrt nicht zumBXFUMSSM2M1B1MBR(L)TK2K1外接控制阀外接控制阀柱塞泵的变量恒功率控制阀恒功率控制阀N-控阀控阀N-先导阀先导阀LR2N柱塞泵的变量恒压控制恒压控制恒功率控制恒功率控制 流量控制流量控制 (先导压力控制先导压力控制) A4VSO.LR2DN柱塞泵的变

25、量恒功率控制阀恒功率控制阀N-控制阀控制阀N-先导阀先导阀恒压控制阀恒压控制阀A4VSO.LR2DN柱塞泵的变量恒压控制恒压控制 (远程远程)恒功率控制恒功率控制 (远程远程) 流量控制流量控制 (先导控制先导控制) A4VSO.LR3GN柱塞泵的变量远程恒功率控制阀远程恒功率控制阀N-控制阀控制阀N-先导阀先导阀远程恒压控制阀远程恒压控制阀A4VSO.LR3GN柱塞泵的变量液压系统设计常出现的错误液压系统设计常出现的错误:1) 设定功率低于给定功率设定功率低于给定功率: 工作压力高于控制起始点压力工作压力高于控制起始点压力 泵无法达到应有的流量泵无法达到应有的流量2) 工作压力工作压力 (待

26、命状态待命状态) 低于控最小控制压力低于控最小控制压力 泵停留在泵停留在 Vg min连接控制压力与恒压控制阀连接控制压力和恒功率阀柱塞泵的变量控制压力先导压力阻尼孔 1 mm调试时常出现的错误调试时常出现的错误:1)将port P （50 bar) 和 port PST (10 45) 泵停留在泵停留在Vg min2) 在N-控制阀上的阻尼孔 (1 mm) 杂质堵塞 泵将停留在泵将停留在Vg min柱塞泵的变量B1MBBSUMSSpRkvPK1R5R4R6R3R7R2K2TR(L)ISPU压力控制压力控制 (数字控制数字控制) 恒功率控制恒功率控制 (数字控制数字控制) 流量控制流量控制 (

27、数字控制数字控制)HS3柱塞泵的变量HysteresisofSwivel angleSwivel anglemin. repeatability0,5% of Vg maxmin. linearity deviation2% of Vg maxworking pressure p barSwivel angle command value %HS3柱塞泵的变量位移传感器控制阀数字控制器压力传感器编辑器 主泵 A4VSO柱塞泵的变量B1MBBSUMSSpRkvPK1R5R4R6R3R7R2K2TR(L)ISPU柱塞泵的变量Actuator 执行结构执行结构machine control (PLC)pact actsactpcomm commPcommEnable 使能使能故障显示故障显示通过串行总线可对控制器设定参数, 确定配置, 及故障诊断 (控制箱 BB-3 or PC 机使用软件 BODIV)RS232R