液压与气压传动 课件 3.4 柱塞泵

第3章液压泵3.4柱塞泵3.4.1斜盘式轴向柱塞泵的工作原理和流量计算3.4.2斜盘式轴向柱塞泵的结构和变量原理3.4.3斜轴式轴向柱塞泵3.4.4柱塞泵应用实例目录：3.4.1斜盘式轴向柱塞泵的工作原理和流量计算轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。1)工作原理1-缸体；2-配油盘；3-柱塞；4-斜盘；5-传动轴；6-弹簧2）流量计算排量公式流量公式d为柱塞的直径，R为柱塞分布圆半径，γ为斜盘倾角，n为泵的转速，ηv为泵的容积效率由于柱塞在缸体孔中运动的速度不是恒速的，因而输出流量是有脉动的，当柱塞数为奇数时，脉动较小，且柱塞数多脉动也较小。一般常用的柱塞泵的柱塞个数为7、9或11，有些小排量柱塞泵采用5个柱塞。z奇数偶数5791113681012δq(%)4.982.531.531.020.7313.97.81.983.45泵柱塞数Z和流量脉动的δq

的关系3.4.1斜盘式轴向柱塞泵的结构和变量原理1）斜盘式轴向柱塞泵的结构1-转动手轮；2-斜盘；3-回程盘；4-滑靴；5-柱塞；6-缸体；7-配油盘；8-传动轴传动轴8通过左边的花键带动缸体6旋转，由于滑靴4贴紧在斜盘表面上，柱塞在随缸体旋转的同时在缸体中作往复运动。缸体中柱塞底部的密封工作容积是通过配油盘7与泵的进出口相通的。随着传动轴的转动，液压泵就连续地吸油和排油。2）结构特点a.柱塞与缸体柱塞孔之间圆柱环形间隙加工精度易于保证；缸体与配流盘、滑靴与斜盘之间的平面缝隙采用静压平衡，间隙磨损后可以补偿，因此轴向柱塞泵的容积效率很高。b.缸体端面间隙的自动补偿。滑靴静压支撑结构c.滑靴结构。在斜盘式轴向柱塞泵中，如果柱塞球形头部直接接触斜盘而滑动，即为点接触式，这种形式的液压泵，因接触应力大，极易磨损，故只能用在p＜10MPa的场合。工作压力增大时，通常都在柱塞头部安装滑靴，滑靴按静压原理设计，将高压油引入滑靴油室，致使滑靴和斜盘间形成液体润滑，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。3)变量原理①手动变量：改变斜盘的倾角，即可改变轴向柱塞泵的排量和输出流量，但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。②伺服变量。为克服手动变量机构的缺点，目前多采用液压伺服机构来放大操纵力，控制斜盘倾角，实现泵在工作中保持功率、压力和流量恒定不变，这就是所谓的恒功率变量泵、恒压变量泵和恒流量变量泵。3)变量原理—恒压变量恒压变量机构通过泵出口的压力与压力控制阀的弹簧力之间的平衡来调节泵输出流量，使泵保持出口压力为定值。工作过程如下：当泵的出口压力未达到调定值之前，压力控制阀处于图示位置，变量活塞腔内压力与回油接通，斜盘上的弹簧力驱动斜盘处于最大倾角，为定量泵工作模式，向系统提供泵的最大流量。当泵的出口压力达到调定值时，压力控制阀的左侧的液压力p大于弹簧预紧压力ps，压力控制阀换向，高压油液经过压力控制阀进入变量活塞腔内，推动斜盘摆动以减小其倾角，减小泵的输出流量。当泵出口压力达到调定值后，不管输出流量如何变化，其输出压力恒定，故称为恒压变量泵。3)变量原理—恒压变量恒压变量泵的压力-流量特性：随着工作压力的升高，泵的泄漏量Δq也增大，所以其流量特性曲线并不保持水平，而是稍微向下倾斜。Δp是恒压变量机构控制压力的偏差。在额定压力下，Δp为额定压力的2%~3%。调节控制弹簧预紧压力ps，则可得到不同的恒压特性（p1、p2、p3等）。恒压工作区间调节原理如下：在某一调定压力下，假如负载所需流量从A点变化到B点，此时如果变量泵不改变输出流量，则系统中流量供过于求，促使泵出口压力p升高，p＞ps，压力控制阀换向，变量活塞驱动斜盘摆动，从而使泵的排量减小，直至与B点的流量值相对应，以适应负载所需流量的减小，而又维持调定的系统压力不变。即为恒压变量的工作原理。恒压变量泵压力-流量特性曲线3.4.3斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵的缸体轴线相对传动轴轴线成一倾角γ，当传动轴5在电动机的带动下转动时，连杆4带动柱塞连同缸体一同旋转，同时，连杆4推动柱塞2在缸体3中作往复运动，使柱塞孔底部的密封腔容积不断发生增大和缩小的变化，通过固定不动的平面配流盘1上的窗口a、b进行吸油、压油。1）工作原理1-配流盘；2-柱塞；3-缸体；4-连杆；5-传动轴；6-吸油窗口；7-压油窗口2）特点-优点①由于连杆轴线与柱塞轴线之间的夹角小，有效地改善了柱塞与缸孔之间的摩擦磨损情况。②由于柱塞副受力状况的改善，允许斜轴式泵由较大的倾角，一般为25°，最大可达45°，可实现较大范围内的变速。而斜盘式泵的倾角受侧向力的限制，一般小于20°。③缸体所受的倾覆力矩小，缸体端面与配流盘贴合均匀，泄漏及磨损损失小，容积效率和机械效率高。2）特点-缺点①

斜轴泵传动轴要承受很大的轴向力和径向力，轴承寿命成为其薄弱环节。②

体积较大，结构比较复杂。特别是作为变量泵时，缸体需要较大的摆动空间。③

变量机构需要驱动缸体摆动来实现变量，由于惯性大，变量响应速度较慢，而且变量泵的噪声较大。④

斜轴泵不能做成通轴泵，所以难以做成双联泵或多联泵。3.4.4柱塞泵应用实例飞机液压系统：大型飞机的研发制造能力是国家航空实力的重要体现，关系到国家重大战略需求，因而被列为国家重大科技专项。液压系统是大型飞机的核心子系统，被誉为飞机的“血管和肌肉”，其功能是为舵面操纵、起落架收放、