第3章 液压动力元件3

3.4

柱塞泵按柱塞的排列和运动方式的不同分轴向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线平行径向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式和斜轴式两大类，目前我国生产的三个基本系列为CY14-1型、ZB型、Z*B型,并且结构上容易实现无级变量等优点。不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用，一般在液压系统若需高压时，均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压系统。2/3/20231武汉理工大学机电学院一配流轴式径向

柱塞泵缸体均布有五~七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。柱塞其头部滑履与定子内圆接触。定子与缸体存在偏心。配流轴传动轴2/3/20232武汉理工大学机电学院配流轴式径向柱塞泵

结构特点配流轴配流，因配流轴上与吸、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。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。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。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。排量流量由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的，各个柱塞在缸中移动的速度也不相同，所以径向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，因此，径向柱塞泵的柱塞数为奇数。2/3/20233武汉理工大学机电学院图3-18直轴式轴向柱塞泵的工作原理1—传动轴2—斜盘3—柱塞4—缸体5—配流盘缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而实现吸油和压油当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图示逆时针），柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口b排出去。缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。轴向柱塞泵2/3/20234武汉理工大学机电学院轴向柱塞泵柱塞行程柱塞泵排量实际输出流量Z56789101112σq%4.9813.92.537.81.535.01.023.53柱塞数为奇数时，脉动较小，当柱塞数愈多，则脉动率σq愈小。2/3/20235武汉理工大学机电学院轴向柱塞泵的

工作特点(2)缸体端面间隙的自动补偿。使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，它比弹簧力大很多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受力紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。(3)滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计，缸体中的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑履油室，致使滑履和斜盘间形成液体润滑，因此改善了接触应力。使用这种结构的轴向柱塞泵压力可达32MPa以上，流量也可以很大。(4)轴向柱塞泵没有自吸能力。靠加设辅助设备，采用回程盘或在每个柱塞后加返回弹簧，也可在柱塞泵前安装一个辅助泵提供低压油液强行将柱塞推出，以便吸油充分。(1)柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽，以保证轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。2/3/20236武汉理工大学机电学院缸体柱塞滑履组配流盘2/3/20237武汉理工大学机电学院变量机构变量轴向柱塞泵中的主体部分大致相同，其变量机构有各种结构型式，有手动、手动伺服、恒功率、恒流量、恒压变量等。2/3/20238武汉理工大学机电学院2/3/20239武汉理工大学机电学院斜盘式轴向柱塞泵

的结构特点三对磨擦副：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，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。2/3/202310武汉理工大学机电学院斜轴式无铰

轴向柱塞泵工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角β，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。2/3/202311武汉理工大学机电学院轴向柱塞马达

结构特点轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。配流盘为对称结构。应用作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。2/3/202312武汉理工大学机电学院低速大扭矩马达

单作用连杆型径向柱塞马达2/3/202313武汉理工大学机电学院结构原理呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。曲轴为输出轴。配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。排量公式

v=πd2ez/2d为柱塞直径；e为曲轴偏心距；z为柱塞数。应用结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静压支承或静压平衡后最低转速可达3r/min。2/3/202314武汉理工大学机电学院低速大扭矩马达

多作用内曲线径向柱塞马达2/3/202315武汉理工大学机电学院结构原理

壳体内环由x个导轨曲面组成，每个曲面分为a、b两个区段；缸体径向均布有z个柱塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上，使之在缸体径向槽内滑动；柱塞、滚轮组组成柱塞组件，a段导轨对柱塞组件的法向反力的切向分力对缸体产生转矩；配流轴圆周均布2x个配流窗口，其中x个窗口对应于a段，通高压油，x个窗口对应于b段，通回油（x≠z)；输出轴，缸体与输出轴连成一体。2/3/202316武汉理工大学机电学院排量公式

v=（πd2/4）sxyzs为柱塞行程；x为作用次数；y为柱塞排数；z为每排柱塞数。应用转矩脉动小，径向力平衡，启动转矩大，能在低速下稳定运转，普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。2/3/202317武汉理工大学机电学院液压泵

的分类和选用按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵按排量能否变量分定量泵和变量泵。单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵按工作特点选用：是否要求变量要求变量选用变量泵。工作压力柱塞泵的额定压力最高。工作环境齿轮泵的抗污能力最好。噪声指标双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。效率轴向柱塞泵的总效率最高。液压泵是液压系统的动力元件，也是液压系统的核心元件。合理地选择液压泵对于降低能耗、提高效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作十分重要。2/3/202318武汉理工大学机电学院液压泵和马达

的选用原则应根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的结构类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故在结构上各有其特点。因此，在实际工作中大部分泵和马达是不可逆的。液压泵选用原则液压马达是把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。从能量互相转换的观点看，泵和马达是统一体的矛盾着的两个方面，它们可以依一定条件而变化。当电动机带动其转动时，即为泵，输出压力油（流量和压力）；当向其通入压力油时，即为马达，输出机械能（扭矩和转速）。2/3/202319武汉理工大学机电学院第3章内容小结

一

泵、马达的工作原理；⑴吸、排油原理——密封容积的形成和变化⑵变量原理——改变工作腔容积——改变定子偏心、改变柱塞行程二