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(diǎn) 如圖B所示,在直軸式軸向柱塞泵(通軸結(jié)構(gòu))中,柱塞3安裝在缸體4內(nèi)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(jī)構(gòu)(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(yùn)動(dòng)。斜盤表面相對(duì)于缸體平面(A-A面)有一傾斜角γ,當(dāng)傳動(dòng)軸6通過缸體帶動(dòng)柱塞旋轉(zhuǎn)時(shí),柱塞在柱塞孔內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了使柱塞的運(yùn)動(dòng)和吸油路、壓油路的切換實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)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(dòng)的配流盤50配流盤上開有兩個(gè)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(duì)滑動(dòng);而在配流盤的背面,應(yīng)使兩腰形配流窗口分別和泵的吸油路、壓油路相通。
當(dāng)缸體按圖B所示方向旋轉(zhuǎn),在0°~180°范圍內(nèi),柱塞由上止點(diǎn)(對(duì)應(yīng)0°位置)開始伸出,柱塞腔容積不斷增大,直至下止點(diǎn)(對(duì)應(yīng)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(nèi),這就是吸油過程。隨著缸體的繼續(xù)旋轉(zhuǎn),在180°~360°范圍內(nèi),柱塞在斜盤的約束下由下止點(diǎn)開始縮回腔內(nèi),柱塞腔容積不斷減小,直至上止點(diǎn)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(zhuǎn)一周,每個(gè)柱塞進(jìn)行半周吸油和半周壓油。如果柱塞泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn),便可連續(xù)不斷地吸油和壓油。
關(guān)于直軸式軸向柱塞泵的工作原理應(yīng)注意以下要點(diǎn)。
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(guān),故當(dāng)斜盤傾角),不可調(diào)節(jié)時(shí)即制成定量泵,當(dāng)斜盤傾角),可調(diào)節(jié)時(shí),就能改變柱塞行程的長(zhǎng)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(jié)構(gòu)有耳軸式和托架式兩種典型結(jié)構(gòu):前者[圖C(a)]的耳軸處支點(diǎn)的反力R1距離柱塞組件的合力F的作用點(diǎn)較遠(yuǎn),為了具有足夠的剛度和強(qiáng)度,不得不加大斜盤尺寸,故斜盤擺動(dòng)時(shí)占據(jù)空間增大;后者[圖C(b)]的支點(diǎn)反力R1與柱塞組件的合力F的距離可設(shè)計(jì)為很近,斜盤剛度問題基本不存在了,同時(shí)外形也減小了,故擺動(dòng)時(shí)占據(jù)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(duì)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(guān)鍵零件均處于高相對(duì)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(jī)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(diǎn)接觸和面接觸兩種接觸形式。球頭型點(diǎn)接觸軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但當(dāng)泵工作時(shí)柱塞頭部與斜盤接觸點(diǎn)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(shí),柱塞頭部產(chǎn)生的擠壓力達(dá)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(diǎn)接觸軸向柱塞泵不能用于高壓、大流量場(chǎng)合。為此,出現(xiàn)了面接觸柱塞泵,并在大多數(shù)斜盤式軸向柱塞泵產(chǎn)品中獲得普遍應(yīng)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(jīng)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?yōu)橛袧?rùn)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(jié)構(gòu)也較復(fù)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(jìn)入缸體孔內(nèi)的深度深些,以提高連接部的強(qiáng)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(yù)緊裝置的結(jié)構(gòu),它可避免在初始狀態(tài)(如停機(jī)等)下較大的污染物進(jìn)入球鉸結(jié)合面,提高了抗污染能力。