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直軸式軸向柱塞泵的典型結構

發布時間： 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。傳動軸1貫穿斜盤2和回程盤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3構成的回程機構，將滑履限位緊貼在斜盤2的斜面上。泵的配流方式為平面配流。
　　當原動機透過傳動軸1帶動缸體按圖4-24所示方向轉動時，柱塞組件因斜盤斜面關系，相對于缸體作往復運動，在滑履從斜盤斜面的最上點滑向最下點的過程中，柱塞組伸出缸體孔，這時柱塞與缸體孔形成的密封容腔逐漸增大，油液經泵蓋8的流道a、配流盤7的窗口被吸人增大的密封容腔內。在滑履滑過最下點向最上點滑去的過程中，柱塞組向缸體孔內移動，故密封容腔逐漸減小，油液經配流盤另一側窗口和泵蓋的流道b壓出。滑履與斛盤楣接觸處的油室c，通過柱塞中間的小孔d與缸體中的工作腔相連，壓力油進入油窒后在滑履與斜盤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-傳動軸；2-斜盤；3--N程；4-滑曩；5--柱；6-缸體；7-配流盤；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6；柱塞3靠中心彈簧10、回程盤5和球鉸9回程；平面配流，配流面在后蓋1端面上，故省略了配流盤零件。縱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，結構簡單，重量輕，成本低，其效率比葉片泵高約5％，壽命長于葉片泵，噪聲也接近于葉片泵，適用于作開式系統的液壓源。邵陽維克液壓有限責任公司從美國威格士(Vickers)公司引進技術生產的PVB系列通軸泵即為此種結構(圖26為泵的實物外形)，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，采用液壓油時最高壓力達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；6-斜盤；7-傳動軸；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物外形(成格士PVB系列，啟東市東方液壓件有限責任公司產品)
　　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]。該泵為通軸傳動結構，它有9個柱塞5，斜盤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)。泵的公稱壓力為35MPa，排量范圍為16--270mL/r，轉速為1800--3000r/min。該泵特點是變量響應快(行程自零到最大的響應時間小于70ms，行程自最大到零的響應時間小于40ms)；補償器具有主動釋壓作用，降低了向零流量變量時的壓力峰值；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使流量脈動減至前所未有的最低水平；可單泵和多泵串聯連接，同規格、同類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-傳動軸；2-殼體；3-斜盤；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垂直于傳動軸1軸線橫向布置，采用支承在只有半圓圓柱滾子軸承2上的托架式斜盤3，球面配流盤配流，利用碟形彈簧4的彈簧力的球鉸回程結構，柱塞缸孔軸線與泵傳動軸中心線傾斜。其優點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，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德國技術生產的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-傳動軸；2-滾子軸承；3-斜盤；4-礁形彈簧；5-滑履；6-回程盤；7-球鉸；8-柱塞；9-缸體；10-配油盤；11-輔助泵；12-變量缸
　　

　　(a)實物外形　　　　　　　　　 (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物外形和液壓原理
　　 D、帶有補油泵的串聯雙泵圖32所示為帶有補油泵的通軸式變量軸向柱塞串聯雙泵結構?；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。兩個變量缸8和11平行于傳動軸1和后軸14的軸線橫向布置，通過變量撥桿7操縱斜盤12改變其傾角實現變量控制；球面配流盤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的SK3V112DT型變量柱塞泵即為此種結構，泵的實物外形如圖34所示。
　　

　　圖32 帶補油泵的通軸式串聯雙泵結構
　　1-傳動軸；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-過渡塊；10--泵體；12-斜盤；13-止推板；14-后軸；15-補油泵，16-回程盤；17-球鉸；18-柱塞滑履副；19，22-分散彈簧；20-缸體；21-配流盤
　　

　　圖33 帶輔助補油泵的通軸式串聯雙泵液壓原理
　　

　　圖34 SK3V112DT型帶輔助補油泵的通軸式串聯雙泵實物外形
　　②非通軸式軸向柱塞泵 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7等組成，將滑履緊緊地壓在斜盤8的斜面上，使泵具有一定的自吸能力。當缸體由傳動軸1帶動旋轉時，柱塞相對缸體作往復運動，缸底的通油孔經配流盤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，使斜盤給缸體的徑向分力可由滾子軸承來承受，從而使傳動軸和缸體只受轉矩而沒有彎矩的作用。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的接觸平面間，形成一靜壓油膜，減小了滑履和斜盤之間的磨損。在缸體的前端設置一個大直徑的專用短滾柱軸承10以直接承受側向力，傳動軸僅用來傳遞轉矩j由于斜盤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-傳動軸；2-法蘭盤；3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-回程盤；8-斜盤；9-螬董；10-滾柱軸承；11-滑履；12-柱寒；13-缸體；14-配流盤；15-進口或出口；16-骨架油封
啟東市東方液壓件有限公司生產的MCY型軸向柱塞泵即為此種結構，圖36是其實物外形，泵的公稱壓力為31.5MPa，排量范圍為2.5-400mL/r，公稱轉速為1500r/min。
　　b.變量泵圖37所示為一種非通軸式手動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物外形
　　

　　圖37 一種非通軸式手動變量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動軸；2-法蘭盤；3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-球鉸；8-回程盤；9-滾柱軸承；10-斛盤；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；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；24-壓油口；25-骨架油封
變量頭是一個手動控制變量機構。調節手輪11使調節螺桿14轉動，帶動變量活塞17作軸向移動(側面裝有導向鍵防止轉動，圖中未畫出)。通過中間銷軸1 5使支撐在變量機構殼體上的斜盤繞球鉸7的中心轉動，從而改變斜盤的傾角，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16觀測。調節完畢后可通過鎖緊螺母12緊固。此變量機構結構簡單，但操縱不輕便，且工作過程中調節變量必須卸荷操作。
國產SCY系列泵即屬于此類泵(圖4-38是其實物外形)，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，其主體部分由傳動軸1帶動缸體20旋轉，使均勻分布在缸體上的7個柱塞繞傳動軸中心線轉動，通過中心彈簧6將柱滑組件中的滑履18壓在斜盤的斜面上。從而柱塞隨著缸體的旋轉而作往復運動，完成吸油和壓油動作。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。通過改變輸入比例電磁鐵11的電流大小來改變泵的流量，輸入電流與泵的流量成比例關系，其電液比例控制變量原理如圖40所示。
　　

　　圖38 SCY系列非通轆式手動變量輔向桂塞泵實物外形
　　

　圖39 BCYl1型電液比例控制變量軸向柱塞泵結構
　　1-傳動軸；2-法蘭盤，3-滾珠軸承；4-泵體；5-殼體；6-中心彈簧；7-球餃I 8-回程盤；9-滾柱軸承；10-斜盤；11-比例電磁鐵；12-上法蘭；13-鎊軸#14-刻度盤；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；22-骨架油封
　　當比例電磁鐵1輸入電流為零時，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，此時壓力為戶c、流量為q。的外控油液進入變量活塞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，導閥芯3受比例電磁鐵推力的推動而下移，從而使滑閥的上閥口打開，變量活塞7上腔通過液阻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，斜盤偏角增大，泵的排量也隨之增大，同時變量活塞的移動又通過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，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，進入上腔的閥口增大，由此上腔壓力戶。增大，變量活塞向下移動，直至電磁鐵推力等于反饋彈簧力時，滑閥閥芯又回到平衡位置。A，變量活塞又在一個新的位置上平衡。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，通過反饋彈簧作用在滑閥閥芯上，改變滑悶的開口，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，該比例變量泵可在輸入電流的作用下，對排量實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和液壓原理，圖42是泵的實物外形。
　　

　　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
　　

　　(a)變量特性曲線 (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和液壓原理
　　

　　圖42 BCYl4-l受電藏比飼控制變量軸向柱塞泵實物外形
　　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、動作靈敏、重復精度高、穩定性好、可以方便地實現液壓系統的遙控、自控、無級調速、跟蹤反饋同步和計算機控制一系列優點，適用于工業領域自動化程度要求較高的機械設備。
　　 ③旋轉斜盤式柱塞泵與常用斜盤式柱塞泵相反，旋轉斜盤式柱塞泵的斜盤由泵軸驅動，而缸體則固定在殼體內。這種泵多采用點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，傳動軸1貫穿用鍵3、9與之相連的旋轉斜盤4和端面或圓柱配流盤7，傳動軸旋轉時同時驅動麓轉斜盤4和配流盤7。此種結構由于需密封的滑動面太多，故未見進一步發展。
　　

　　圖43 間隙密封配流旋轉斜盤式柱塞泵結構
　　1-傳動軸l 2-殼體；3，9-鍵；4-旋轉斜盤；5-柱塞；6-缸體；7-配流盤；8-側盞
　　b.混合配流式現有旋轉斜盤式柱塞泵產品主要是滑閥、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的彈性力頂著向外伸時，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閉，缸筒下腔出現負壓，柱塞頂端的棱邊打開缸筒中部的吸油環槽時，殼體2中的油液即會充入缸筒；而在旋轉斜盤3迫使柱塞下行并重新關閉了吸油環槽后，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排油座閥另一側的諸力時，此閥開啟，新的壓力油進入排油腔。
　　

　
　　圖44混合配流旋轉斜盤式柱塞泵結構
　　1-傳動軸；2-殼體；3-旋轉斜盤；4-柱塞；5-缸體；6-回程彈簧；7-排油座閥；8-底蓋
　　旋轉斜盤式柱塞泵的優點是旋轉部件的轉動慣量較小，主要缺點是難以調節旋轉斜盤的傾角以制成變量泵。但有些生產廠商新近研究和生產的某些旋轉斜盤式柱塞泵產品，已經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社生產的K3VG系列旋轉斜盤式軸向柱塞泵，設有高精度電液伺服調節器[ILIS(智能線性化的伺服)]，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，適用于一般工業機械的開式液壓系統。
　　

　　圖45 K3VG系列旋轉斜盤式軸向柱塞泵實物外形

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