軸向柱塞泵的工作原理1

 

    (l)直軸式軸向柱塞泵的工作原理及要點 如圖B所示，在直軸式軸向柱塞泵（通軸結構）中，柱塞3安裝在缸體4內均勻分布的柱塞孔中，柱塞3的頭部安裝有滑靴2，由于回程機構（圖中未畫出）的作用，迫使滑靴底部始終貼著斜盤1的表面運動。斜盤表面相對于缸體平面（A-A面）有一傾斜角γ，當傳動軸6通過缸體帶動柱塞旋轉時，柱塞在柱塞孔內作直線往復運動。為了使柱塞的運動和吸油路、壓油路的切換實現準確的配合，在缸體的配流端面和泵的吸油通道、壓油通道之間安放有固定不動的配流盤50配流盤上開有兩個弧形通道（腰形配流窗口）。配流盤的正面和缸體配流端面緊密貼合，并且相對滑動；而在配流盤的背面，應使兩腰形配流窗口分別和泵的吸油路、壓油路相通。

當缸體按圖B所示方向旋轉，在0°～180°范圍內，柱塞由上止點（對應0°位置）開始伸出，柱塞腔容積不斷增大，直至下止點（對應180°位置）為止，在此過程中，柱塞腔剛好與配流盤5的吸油窗口相通，油液被不斷地吸人到柱塞腔內，這就是吸油過程。隨著缸體的繼續旋轉，在180°～360°范圍內，柱塞在斜盤的約束下由下止點開始縮回腔內，柱塞腔容積不斷減小，直至上止點為止，在此過程中，柱塞腔剛好與配流盤5的壓油窗口相通，油液通過壓油窗口排出，這就是壓油過程。缸體每轉一周，每個柱塞進行半周吸油和半周壓油。如果柱塞泵由原動機驅動不斷旋轉，便可連續不斷地吸油和壓油。

   關于直軸式軸向柱塞泵的工作原理應注意以下要點。

   ①變量問題 由于斜盤與缸體軸線間保持傾角γ，而泵的排量與傾角γ相關，故當斜盤傾角），不可調節時即制成定量泵，當斜盤傾角），可調節時，就能改變柱塞行程的長度，從而改變泵的排量大小，即制成變量泵，改變斜盤傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，即成為雙向變量泵。

斜盤的外形尺寸和支承形式直接影響變量泵的外廓尺寸和重量大小。斜盤的常見結構有耳軸式和托架式兩種典型結構：前者[圖C(a)]的耳軸處支點的反力R1距離柱塞組件的合力F的作用點較遠，為了具有足夠的剛度和強度，不得不加大斜盤尺寸，故斜盤擺動時占據空間增大；后者[圖C(b)]的支點反力R1與柱塞組件的合力F的距離可設計為很近，斜盤剛度問題基本不存在了，同時外形也減小了，故擺動時占據空間減小，大大減輕了泵的重量。

   ②摩擦副 直軸式軸向柱塞泵有三對典型摩擦副：柱塞頭部與斜盤；柱塞與缸體孔；配流盤與缸體端面。由于組成這些摩擦副的關鍵零件均處于高相對速度、高接觸比壓的摩擦工況，其摩擦、磨損情況直接影響泵的容積效率、機械效率、工作壓力高低以及使用壽命。

③柱塞與斜盤的接觸形式 直軸式軸向柱塞泵的柱塞頭部與斜盤有點接觸和面接觸兩種接觸形式。球頭型點接觸軸向柱塞泵結構簡單，但當泵工作時柱塞頭部與斜盤接觸點受到很大擠壓力。例如，柱塞直徑d=20mm、斜盤傾角γ=20°、工作壓力p=32MPa時，柱塞頭部產生的擠壓力達F=lO.7kN。為了減小擠壓力，必須限制柱塞直徑d和泵的工作壓力p，故點接觸軸向柱塞泵不能用于高壓、大流量場合。為此，出現了面接觸柱塞泵，并在大多數斜盤式軸向柱塞泵產品中獲得普遍應用。

如圖D所示，面接觸柱塞泵通常是在柱塞6的球頭加裝滑履（又稱滑靴）2，且缸孔中的壓力油可經柱塞和滑履中間的小孔通至滑履油室，在滑履與斜盤的接觸平面間，形成一液體靜壓推力支承，使柱塞和斜盤之間變為有潤滑的面接觸，從而大大降低了柱塞與斜盤的磨損及摩擦損失，使泵的工作壓力大幅提高。但其結構也較復雜。圖D所示的球窩滑履與柱塞球頭大多是采用滾壓包球工藝鉸接而成。此外，還有連桿滑履[圖E(a)]，它基本與球窩滑履相同，但球頭做在滑履1上，目的是使柱塞進入缸體孔內的深度深些，以提高連接部的強度和抗污染能力，壓在斜盤一端的支承平面上制成幾條同心圓槽3以形成輔助支承面，從而降低接觸比壓；圖E(b)所示為帶預緊裝置的結構，它可避免在初始狀態（如停機等）下較大的污染物進入球鉸結合面，提高了抗污染能力。