西工大和西安交大考研期末复习第6次课-液压动力元件柱塞泵

液压动力元件——柱塞泵液压传动复习p0工作原理泵工作基本条件：密封容腔周期变化吸油排油结构特点定子和转子相互偏置叶片后倾叶片底部通油1特点及分类2斜盘式轴向柱塞泵3斜轴式轴向柱塞泵4径向柱塞泵主要内容特点优点：柱塞与缸孔易加工，配合精度高，油液泄漏少，效率、工作压力高；结构紧凑，易于变量，流量变化范围大；结构件均受压，寿命长，单位功率重量小。适用于高压、大流量、大功率的系统。缺点：结构较为复杂，价格高，维护要求较高；对油液污染敏感。一、特点及分类分类：根据柱塞在缸体内的排列方向不同，分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类。其中，轴向柱塞泵按照盘或轴倾斜布置的方式，分为斜盘式和斜轴式两类。一、特点及分类一、特点及分类2.1结构组成

【特点】缸体转动，斜盘和配油盘固定不动。2-柱塞6-吸油口3-缸体7-排油口1-斜盘4-配油盘5-驱动轴二、斜盘式轴向柱塞泵泵工作基本条件：密封容腔周期变化吸油排油二、斜盘式轴向柱塞泵2.2工作原理2-柱塞6-吸油口3-缸体7-排油口1-斜盘4-配油盘5-驱动轴吸油过程轴旋转时，柱塞在自下而上的半周内逐渐向外伸出，缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配油盘的吸油窗口吸入柱塞容腔。2-柱塞6-吸油口3-缸体7-排油口1-斜盘4-配油盘5-驱动轴二、斜盘式轴向柱塞泵2.2工作原理排油过程柱塞在自上而下回转的半周内，在斜盘的作用下，被逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，油液经配油盘排油窗口向外排出。2-柱塞6-吸油口3-缸体7-排油口1-斜盘4-配油盘5-驱动轴二、斜盘式轴向柱塞泵2.2工作原理2-柱塞6-吸油口3-缸体7-排油口1-斜盘4-配油盘5-驱动轴缸体每转一周，柱塞往复运动一次，完成一次吸、排油。改变斜盘倾角，可改变柱塞行程的大小，从而改变泵的排量和流量，可做变量泵。二、斜盘式轴向柱塞泵2.2工作原理思考：图中有多少对摩擦副？输入轴回程盘斜盘滑履柱塞中心弹簧轴承变量活塞拨销变量手轮配油盘二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析①中心弹簧的作用

一是通过钢球和回程盘将滑履压向斜盘，使滑履始终紧贴斜盘并带动柱塞回程；二是将缸体压在配油盘上，保证泵启动时的密封性。滑履柱塞缸体回程盘钢球中心弹簧配油盘斜盘二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析②滑履的静压支承为防止柱塞磨损，一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑履（滑靴）。二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析F撑F压F压／F撑＝1.051.151.5-3mm0.01-0.03mm滑履的静压支承原理

②滑履的静压支承思考：假如小孔被阻塞了，会产生何种情况？滑履按“静压支承”原理设计，可极大地减小滑履和斜盘的接触应力，实现可靠润滑，大大降低相对运动件的表面磨损，有利于提高柱塞泵的压力。固定阻尼孔hp0pdF压F撑二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析缸体柱塞滑履斜盘油室小孔被堵之后，容易使斜盘和滑履产生干摩擦，磨损的碎屑进一步污染油液，导致更多阻尼孔阻塞，进而更多的滑履被磨损掉。二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析柱塞与缸体柱塞孔间存在配合间隙，间隙范围0.01mm~0.015mm之间，保证润滑与密封。柱塞受力和运动形式复杂，易产生磨损和卡滞。③柱塞与孔之间的润滑与密封二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析思考：油液被污染后，还会给柱塞泵带来哪些危害？缸体柱塞滑履斜盘油室◄由于油液重度污染，柱塞和缸体间的配合间隙被污物堵塞，柱塞卡死，在缸体高速旋转情况下，导致一个柱塞被剪断。二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析④配油盘与缸体的静压支承

缸体紧压配油盘端面的作用力F包括两部分：一是作为预密封的弹簧力，二是柱塞孔底部台阶面上所受的液压力。

F1p1p2二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析排油窗口及其内外密封带上液压力是企图推开缸体的反推力F’配流盘缸体对配油盘压紧力F=中心弹簧预压紧力+油压产生轴向推力γ④配油盘与缸体的静压支承

F／F’＝1.061.10F’二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析⑤配油盘特点

弧形透槽：为缸体吸、排油窗口。槽中保留薄连片，以增加配油盘的强度。盲孔：用以储油，防止缸体与盘出现干摩擦。卸荷槽：用以消除油液进柱塞孔时的液压冲击，降低噪声。二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析【结论】斜盘倾角越大、出口油压越高，侧向力越大——斜盘式轴向柱塞泵的倾角一般不能超过20度。轴向力：侧向力：侧向力通过柱塞传递给缸体，可使缸体倾斜，造成缸体与配流盘之间出现楔形间隙，使泄漏增大。⑥斜盘倾角

γF’NFRFT二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析工作原理：转动手轮使螺杆转动，在导向键的作用下，变量活塞上下移动，带动斜盘轴销移动，从而使斜盘绕钢球中心转动，改变斜盘的倾角。⑦变量机构

手轮螺杆变量活塞销轴斜盘锁紧螺母特点：结构简单，体积小，通常只能在停机或工作压力较低的情况下进行操作。

二、斜盘式轴向柱塞泵2.3结构分析泵的排量为：泵的输出流量为：柱塞行程：

S=Dtan

柱塞数目为Z，直径d，分布圆直径D，斜盘倾角。二、斜盘式轴向柱塞泵2.4排量和流量【实际】轴向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。通过理论计算分析可知，柱塞数为奇数时，脉动较小，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Z=7或Z=9。

柱塞数z二、斜盘式轴向柱塞泵2.4排量和流量1-配油盘2-柱塞3-缸体4-连杆5-传动轴盘6-吸油窗口7-排油窗口三、斜轴式轴向柱塞泵3.1结构组成传动轴盘连杆柱塞配油盘中心轴缸体传动轴盘旋转时，通过连杆带动柱塞连同缸体一起旋转，柱塞在缸体柱塞孔内做往复运动，密封腔的容积发生周期变化，通过配油盘上的吸排窗口实现吸油和排油。ab三、斜轴式轴向柱塞泵3.2工作原理缸体所受的不平衡径向力较小——结构强度较高，缸体轴线与驱动轴的夹角较大——变量范围大；斜轴式泵则为摆动缸变量——运动部分的惯量大，动态响应较慢，缸体摆动占有较大的空间，外形尺寸较大，结构也复杂。三、斜轴式轴向柱塞泵3.4结构分析转子与定子的中心之间存在偏心距e。在固定不动的配油轴上，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两个轴向孔与泵的吸、排油口连通。四、径向柱塞泵4.1结构组成当转子按图示方向旋转时，上半周的柱塞往外滑动，通过配油轴孔吸油；下半周的柱塞往里滑动，通过配油轴孔向外排油。

移动定子，改变e的大小时，可改变排量；改变e方向，可改变吸、排油方向。四、径向柱塞泵4.2工作原理径向柱塞泵的结构示意图

【优点】制造工艺好,变量容易；工作压力较高，轴向尺寸小，便于做成多排柱塞的形式。【缺点】径向尺寸大，配流轴受径向不平衡力，易磨损；配油轴中的吸、排油流道的尺寸受到配油轴尺寸的限制不能做大。四、径向柱塞泵4.4结构分析类型性能外啮合齿轮泵单作用叶片泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵柱塞泵轴向式径向式输出压力<20<76.3~20中压20~3510~20流量调节不能能不能能能能效率0.60~0.850.70~0.850.70~0.850.70~0.850.85~0.950.75~0.92流量脉动很大最小很小一般