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直軸式軸向柱塞泵的典型結構
發(fā)布時(shí)間： 2022/8/20
　　　　　　　　　　直軸式軸向柱塞泵的典型結構
　?、偻ㄝS式軸向柱塞泵
　　A、定量泵 圖24所示為一種通軸式定量軸向柱塞泵結構。傳動(dòng)軸1貫穿斜盤(pán)2和回程盤(pán)3，并由滾珠軸承11和滾柱軸承9支承，左端裝有骨架油封12。柱塞5的球狀頭部裝在滑履4的球窩內，中心彈簧10與回程盤(pán)3構成的回程機構，將滑履限位緊貼在斜盤(pán)2的斜面上。泵的配流方式為平面配流。
　　當原動(dòng)機透過(guò)傳動(dòng)軸1帶動(dòng)缸體按圖4-24所示方向轉動(dòng)時(shí)，柱塞組件因斜盤(pán)斜面關(guān)系，相對于缸體作往復運動(dòng)，在滑履從斜盤(pán)斜面的最上點(diǎn)滑向最下點(diǎn)的過(guò)程中，柱塞組伸出缸體孔，這時(shí)柱塞與缸體孔形成的密封容腔逐漸增大，油液經(jīng)泵蓋8的流道a、配流盤(pán)7的窗口被吸人增大的密封容腔內。在滑履滑過(guò)最下點(diǎn)向最上點(diǎn)滑去的過(guò)程中，柱塞組向缸體孔內移動(dòng)，故密封容腔逐漸減小，油液經(jīng)配流盤(pán)另一側窗口和泵蓋的流道b壓出?；呐c斛盤(pán)楣接觸處的油室c，通過(guò)柱塞中間的小孔d與缸體中的工作腔相連，壓力油進(jìn)入油窒后在滑履與斜盤(pán)的接觸面間形成了一層起靜壓支承作用的油膜，使滑履作用在斜ti上的力大大減小了，故磨損也減小了。該泵因斜盤(pán)傾角不變，故為定量泵。
　　
　　圖24一種通軸式定量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-斜盤(pán)；3--N程；4-滑曩；5--柱；6-缸體；7-配流盤(pán)；8-泵蓋；9-滾柱軸承；10-中心彈羹；11-滾珠轆承；12-骨槊油封
　　B、變量泵 圖25所示為一種通軸式變量軸向柱塞泵結構。該泵采用耳軸式斜盤(pán)6；柱塞3靠中心彈簧10、回程盤(pán)5和球鉸9回程；平面配流，配流面在后蓋1端面上，故省略了配流盤(pán)零件?？v向集中布置的變量機構8由泵的出口油壓直接控制。
　　此種泵壓力較低，結構簡(jiǎn)單，重量輕，成本低，其效率比葉片泵高約5％，壽命長(cháng)于葉片泵，噪聲也接近于葉片泵，適用于作開(kāi)式系統的液壓源。邵陽(yáng)維克液壓有限責任公司從美國威格士(Vickers)公司引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的PVB系列通軸泵即為此種結構(圖26為泵的實(shí)物外形)，它可以采用礦物液壓油、水一乙二醇液或油包水乳化液作為工作介質(zhì)，采用液壓油時(shí)最高壓力達21MPa，最高轉速達3600r/min。除了油壓直接控制變量外，PVB系列通軸泵有壓力補償、最大排量可調壓力補償、中壓壓力補償、最大排量可調中壓壓力補償、遙控壓力補償、最大排量可調遙控壓力補償、負載傳感和限壓式負載傳感等多種變量方式。
　　
　　圖25 一種通軸式變量軸向柱塞泵結構
　　1-后蓋；2-缸體；3-柱塞；4-滑履；5-回程盤(pán)；6-斜盤(pán)；7-傳動(dòng)軸；8-變量機構；9-球鉸；10-中心彈簧
　　　
　　圖26 通軸式變量軸向柱塞泵實(shí)物外形(成格士PVB系列，啟東市東方液壓件有限責任公司產(chǎn)品)
　　圖27所示為另一種通軸式變量軸向柱塞泵[東方公司PV系列]。該泵為通軸傳動(dòng)結構，它有9個(gè)柱塞5，斜盤(pán)3的傾角由變量控制缸(活塞)6、控制閥7和復位彈簧8組成的變量機構(補償器)操縱調節，補償器有標準壓力補償、恒功率補償、負載傳感和電液排量控制四種形式(圖28)。泵的公稱(chēng)壓力為35MPa，排量范圍為16--270mL/r，轉速為1800--3000r/min。該泵特點(diǎn)是變量響應快(行程自零到最大的響應時(shí)間小于70ms，行程自最大到零的響應時(shí)間小于40ms)；補償器具有主動(dòng)釋壓作用，降低了向零流量變量時(shí)的壓力峰值；在低壓下仍具有穩定的補償調節功能，噪聲低，9柱塞設計并采用了壓縮容積新技術(shù)使流量脈動(dòng)減至前所未有的最低水平；可單泵和多泵串聯(lián)連接，同規格、同類(lèi)型及幾乎具有相同安裝法蘭的泵均.--I坌li合安裝(圖29)。該泵適用于開(kāi)式液壓系統。
　　
　　圖27 PV系列通軸式變量軸向柱塞泵結構 1-傳動(dòng)軸；2-殼體；3-斜盤(pán)；4-缸體；5-柱塞；6-變量控制缸(活塞)；7-控制閥；8-復位彈簧；9-限位調節機構
　　　　　
　　(a)帶標準壓力補償器的泵　　　　　　　　　　(b)帶恒功率補償器的泵
　　
　　(c)帶負載傳癌補償器的泵 (d)帶電液排量控制的泵
　　圖28 PV泵的變量機構(補償器)
　　C、帶有輔助泵的變量泵 圖4-30所示為帶有輔助泵的通軸式變量軸向柱塞泵結構。該泵的主泵后端蓋裝有輔助泵11，用于操縱變量機構和系統的補油。變量缸12垂直于傳動(dòng)軸1軸線(xiàn)橫向布置，采用支承在只有半圓圓柱滾子軸承2上的托架式斜盤(pán)3，球面配流盤(pán)配流，利用碟形彈簧4的彈簧力的球鉸回程結構，柱塞缸孔軸線(xiàn)與泵傳動(dòng)軸中心線(xiàn)傾斜。其優(yōu)點(diǎn)是柱塞組因離心力的作用有一向缸孔外伸的分力，使其靠向斜盤(pán)，但加工不便。該泵結構緊湊，用于閉式系統的液壓源。貴州力源液壓股份有限公司引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)的A4V系列通軸泵，即為此種結構，有多種變量方式，其主泵最高壓力高達45MPa，輔助泵最高壓力為4MPa。其實(shí)物外形和液壓原理如圖31所示。
　　　　　　　　
　　(a)帶標準壓力補償器的泵　　　　　(b)帶恒功率補償器的泵
　　　　
　　(c)多泵組合PV/PV　　　　　　　　(d)與齒輪泵的組合PV/PGP
　　圖29 PV泵的組合安裝形式
　　
　　圖30帶有輔助泵的通軸式變量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-滾子軸承；3-斜盤(pán)；4-礁形彈簧；5-滑履；6-回程盤(pán)；7-球鉸；8-柱塞；9-缸體；10-配油盤(pán)；11-輔助泵；12-變量缸
　　
　　(a)實(shí)物外形 　　　　　　　　　 (b)液壓原理
　　圖31 A4V系列帶有輔助泵的通軸式變量軸向柱塞泵實(shí)物外形和液壓原理
　　 D、帶有補油泵的串聯(lián)雙泵 圖32所示為帶有補油泵的通軸式變量軸向柱塞串聯(lián)雙泵結構?；ㄦI軸伸的齒輪式補油泵15插入后軸的花鍵孔內隨主泵一起旋轉工作，用于系統的補油。兩個(gè)變量缸8和11平行于傳動(dòng)軸1和后軸14的軸線(xiàn)橫向布置，通過(guò)變量撥桿7操縱斜盤(pán)12改變其傾角實(shí)現變量控制；球面配流盤(pán)21配流；分散彈簧19、22和球鉸17組成回程機構。該泵結構緊湊，功率密度大，用于挖掘機系統的液壓源。圖33所示為泵的液壓原理圖；寧波廣天賽克思液壓有限公司生產(chǎn)的SK3V112DT型變量柱塞泵即為此種結構，泵的實(shí)物外形如圖34所示。
　　
　　圖32 帶補油泵的通軸式串聯(lián)雙泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-骨架油封；3-滾子軸承；4-端蓋；5-殼體；6-提升器；7-變量撥桿；8，11-變量缸；9-過(guò)渡塊；10--泵體；12-斜盤(pán)；13-止推板；14-后軸；15-補油泵，16-回程盤(pán)；17-球鉸；18-柱塞滑履副；19，22-分散彈簧；20-缸體；21-配流盤(pán)
　　
　　圖33 帶輔助補油泵的通軸式串聯(lián)雙泵液壓原理
　　
　　圖34 SK3V112DT型帶輔助補油泵的通軸式串聯(lián)雙泵實(shí)物外形
　?、诜峭ㄝS式軸向柱塞泵 a.定量泵 圖35所示為一種帶大直徑缸體軸承的非通軸式定量軸向柱塞泵結構。
　　在缸體13的軸向缸孔中裝有柱塞12，各柱塞的球形頭部裝有滑履11?；爻虣C構由中心彈簧6和回程盤(pán)7等組成，將滑履緊緊地壓在斜盤(pán)8的斜面上，使泵具有一定的自吸能力。當缸體由傳動(dòng)軸1帶動(dòng)旋轉時(shí)，柱塞相對缸體作往復運動(dòng)，缸底的通油孔經(jīng)配流盤(pán)14上的配油窗口完成吸、壓油王作。缸體支撐在滾柱軸承10上，使斜盤(pán)給缸體的徑向分力可由滾子軸承來(lái)承受，從而使傳動(dòng)軸和缸體只受轉矩而沒(méi)有彎矩的作用。柱塞和滑履中間的小孔可使缸孔中的壓力油通至滑履和斜盤(pán)的接觸平面間，形成一靜壓油膜，減小了滑履和斜盤(pán)之間的磨損。在缸體的前端設置一個(gè)大直徑的專(zhuān)用短滾柱軸承10以直接承受側向力，傳動(dòng)軸僅用來(lái)傳遞轉矩j由于斜盤(pán)8始終固定于定量端蓋9上，不能改變柱塞的行程，故泵的排量是固定。
　　
　　圖35一種帶大直徑缸體軸承的非通軸式定量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-法蘭盤(pán)；3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-回程盤(pán)；8-斜盤(pán)；9-螬董；10-滾柱軸承；11-滑履；12-柱寒；13-缸體；14-配流盤(pán)；15-進(jìn)口或出口；16-骨架油封
啟東市東方液壓件有限公司生產(chǎn)的MCY型軸向柱塞泵即為此種結構，圖36是其實(shí)物外形，泵的公稱(chēng)壓力為31.5MPa，排量范圍為2.5-400mL/r，公稱(chēng)轉速為1500r/min。
　　b.變量泵 圖37所示為一種非通軸式手動(dòng)變量軸向柱塞泵結構。該泵在圖35所示的定量泵結構基礎上添設變量頭部分而構成，前者在此稱(chēng)為泵主體部分。缸體的前端仍然設置短滾柱軸承9.以直接承受側向力。
　　
　　圖36 MCY型非通式定量輔向柱塞泵實(shí)物外形
　　
　　圖37 一種非通軸式手動(dòng)變量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-法蘭盤(pán)；3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-球鉸；8-回程盤(pán)；9-滾柱軸承；10-斛盤(pán)；11-調節手輪；12-鎂緊螺母；13-上法蘭}14-調節螺桿；15-鎊軸；16-刻度盤(pán)；17-變量活塞；18-變量殼體；19-下法別。20-滑履；21-柱塞；22-缸體；23-配流盤(pán)；24-壓油口；25-骨架油封
變量頭是一個(gè)手動(dòng)控制變量機構。調節手輪11使調節螺桿14轉動(dòng)，帶動(dòng)變量活塞17作軸向移動(dòng)(側面裝有導向鍵防止轉動(dòng)，圖中未畫(huà)出)。通過(guò)中間銷(xiāo)軸1 5使支撐在變量機構殼體上的斜盤(pán)繞球鉸7的中心轉動(dòng)，從而改變斜盤(pán)的傾角，即改變了液壓泵的排量，排量調節的百分值可粗略由刻度盤(pán)16觀(guān)測。調節完畢后可通過(guò)鎖緊螺母12緊固。此變量機構結構簡(jiǎn)單，但操縱不輕便，且工作過(guò)程中調節變量必須卸荷操作。
國產(chǎn)SCY系列泵即屬于此類(lèi)泵(圖4-38是其實(shí)物外形)，其容積效率高達95％，額定壓力達31.5MPa。其變量控制機構除了手動(dòng)控制外，還有液壓控制、電液比例控制、直流電機伺服控制及步進(jìn)電機數字控制等，這些泵的主體結構相同，只要更換不同的變量機構即成為相應的另一種變量泵。
圖39所示為BCYl1型電液比例控制變量軸向柱塞泵結構，其主體部分由傳動(dòng)軸1帶動(dòng)缸體20旋轉，使均勻分布在缸體上的7個(gè)柱塞繞傳動(dòng)軸中心線(xiàn)轉動(dòng)，通過(guò)中心彈簧6將柱滑組件中的滑履18壓在斜盤(pán)的斜面上。從而柱塞隨著(zhù)缸體的旋轉而作往復運動(dòng)，完成吸油和壓油動(dòng)作。其變量機構采用了比例電磁鐵和外控油壓控制，并基于“流量一位移一力反饋"原理工作。通過(guò)改變輸入比例電磁鐵11的電流大小來(lái)改變泵的流量，輸入電流與泵的流量成比例關(guān)系，其電液比例控制變量原理如圖40所示。
　　
　　圖38 SCY系列非通轆式手動(dòng)變量輔向桂塞泵實(shí)物外形
　　
　圖39 BCYl1型電液比例控制變量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-法蘭盤(pán)，3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-球餃I 8-回程盤(pán)；9-滾柱軸承；10-斜盤(pán)；11-比例電磁鐵；12-上法蘭；13-鎊軸#14-刻度盤(pán)；15-變量活塞；16-變量殼體；17-下法蘭；18-滑履；19-柱塞；20-缸體；21-配流盤(pán)；22-骨架油封
　　當比例電磁鐵1輸入電流為零時(shí)，控制滑閥的先導閥芯3在反饋彈簧6的作用下被推至上端，此時(shí)壓力為戶(hù)c、流量為q。的外控油液進(jìn)入變量活塞7的上、下兩腔，由于上腔面積A 1大于下腔面積A，故變量活塞被推向最工端位置，斜盤(pán)8的偏角為零，泵的排量也為零。當比例電磁鐵的輸入電流增大時(shí)，導閥芯3受比例電磁鐵推力的推動(dòng)而下移，從而使滑閥的上閥口打開(kāi)，變量活塞7上腔通過(guò)液阻R及閥的控制邊與回油腔接通，上腔壓力降低，變量活塞上移，斜盤(pán)偏角增大，泵的排量也隨之增大，同時(shí)變量活塞的移動(dòng)又通過(guò)壓縮反饋彈簧作用在滑閥閥芯上，將滑閥閥芯推到平衡位置，變量活塞即維持在某一確定的平衡位置上，泵的排量也維持在某一定值。反之，當輸入電流減小時(shí)，滑閥閥芯在反饋彈簧的作用下上移，使通向回油腔的閥口減小，進(jìn)入上腔的閥口增大，由此上腔壓力戶(hù)。增大，變量活塞向下移動(dòng)，直至電磁鐵推力等于反饋彈簧力時(shí)，滑閥閥芯又回到平衡位置。A，變量活塞又在一個(gè)新的位置上平衡。在輸入電流不變的情況下，若由于負載或其他干擾原因引起變量活塞上移或下移，則變量活塞的該位移變化量，通過(guò)反饋彈簧作用在滑閥閥芯上，改變滑悶的開(kāi)口，使變量活塞的上腔壓力升高或降低，以抵抗負載的變化，最終使變量活塞回到與輸人電流相對應的位置上，即保持排量不變。由此可見(jiàn)，該比例變量泵可在輸入電流的作用下，對排量實(shí)現比例控制且有很強的抗負載干擾能力。圖41給出了泵的變量特性曲線(xiàn)和液壓原理，圖42是泵的實(shí)物外形。
　　
　　圖40 電液比例控制變量軸向柱塞泵的變量原理
　　1-比例電磁鐵；2-閥套；3-先導閥芯；4-變量殼體；5-彈簧；6-反饋彈簧；7-變量活塞；8-斜盤(pán)
　　
　　(a)變量特性曲線(xiàn) (b)液壓原理
　　圖41 電液比例控制變量軸向柱塞泵的變量特性曲線(xiàn)和液壓原理
　　
　　圖42 BCYl4-l受電藏比飼控制變量軸向柱塞泵實(shí)物外形
　　與其他變量控制方式相比，電液比例控制變量柱塞泵具有控制靈活、動(dòng)作靈敏、重復精度高、穩定性好、可以方便地實(shí)現液壓系統的遙控、自控、無(wú)級調速、跟蹤反饋同步和計算機控制一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化程度要求較高的機械設備。
　　 ③旋轉斜盤(pán)式柱塞泵 與常用斜盤(pán)式柱塞泵相反，旋轉斜盤(pán)式柱塞泵的斜盤(pán)由泵軸驅動(dòng)，而缸體則固定在殼體內。這種泵多采用點(diǎn)接觸式柱塞并由分散在各柱塞內單獨的彈簧或吸油腔內的預壓實(shí)現回程。按配流形式有間隙密封配流式與混合配流式兩種。
　　a.間隙密封配流式 如圖43所示，傳動(dòng)軸1貫穿用鍵3、9與之相連的旋轉斜盤(pán)4和端面或圓柱配流盤(pán)7，傳動(dòng)軸旋轉時(shí)同時(shí)驅動(dòng)麓轉斜盤(pán)4和配流盤(pán)7。此種結構由于需密封的滑動(dòng)面太多，故未見(jiàn)進(jìn)一步發(fā)展。
　　
　　圖43 間隙密封配流旋轉斜盤(pán)式柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸l 2-殼體；3，9-鍵；4-旋轉斜盤(pán)；5-柱塞；6-缸體；7-配流盤(pán)；8-側盞
　　b.混合配流式現有旋轉斜盤(pán)式柱塞泵產(chǎn)品主要是滑閥、座閥或兩者混合配流。圖44所示泵的柱塞本身兼作吸油滑閥，當柱塞4由回程彈簧6的彈性力頂著(zhù)向外伸時(shí)，底蓋8上對應的排油座閥7由于腔內油壓和自身彈簧的共同作用而關(guān)閉，缸筒下腔出現負壓，柱塞頂端的棱邊打開(kāi)缸筒中部的吸油環(huán)槽時(shí)，殼體2中的油液即會(huì )充入缸筒；而在旋轉斜盤(pán)3迫使柱塞下行并重新關(guān)閉了吸油環(huán)槽后，缸筒下腔中的油液即被壓縮，當這部分油液的壓力和回程彈簧力的合力超過(guò)排油座閥另一側的諸力時(shí)，此閥開(kāi)啟，新的壓力油進(jìn)入排油腔。
　　　
　　圖44混合配流旋轉斜盤(pán)式柱塞泵結構
　　1-傳動(dòng)軸；2-殼體；3-旋轉斜盤(pán)；4-柱塞；5-缸體；6-回程彈簧；7-排油座閥；8-底蓋
　　旋轉斜盤(pán)式柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)是旋轉部件的轉動(dòng)慣量較小，主要缺點(diǎn)是難以調節旋轉斜盤(pán)的傾角以制成變量泵。但有些生產(chǎn)廠(chǎng)商新近研究和生產(chǎn)的某些旋轉斜盤(pán)式柱塞泵產(chǎn)品，已經(jīng)可提供多種變量控制方式。例如圖45所示日本川崎精機株式會(huì )社生產(chǎn)的K3VG系列旋轉斜盤(pán)式軸向柱塞泵，設有高精度電液伺服調節器[ILIS(智能線(xiàn)性化的伺服)]，備有壓力控制、流量控制、功率控制及復合控制等豐富的控制方式供用戶(hù)選擇，該系列泵的額定壓力達34.3MPa，排量范圍為63-560mL/r，具有噪聲低、效率和可靠性高及使用方便的特點(diǎn)，適用于一般工業(yè)機械的開(kāi)式液壓系統。
　　
　　圖45 K3VG系列旋轉斜盤(pán)式軸向柱塞泵實(shí)物外形
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