軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)

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1、軸 向 柱 塞 泵 與 軸 向 柱 塞 馬 達(dá) 通 常 把 利 用 柱 塞 底 部 密 封 空 間 工 作 的 液 壓 泵 稱為 柱 塞 泵 。 柱 塞 泵 根 據(jù) 柱 塞 與 轉(zhuǎn) 子 的 位 置 關(guān) 系 分 為兩 大 類 ， 一 類 柱 塞 的 軸 線 與 轉(zhuǎn) 子 的 軸 線 一 致 ， 稱 為軸 向 柱 塞 泵 ； 一 類 柱 塞 沿 轉(zhuǎn) 子 的 半 徑 方 向 布 置 ， 稱之 為 徑 向 柱 塞 泵 。 軸 向 柱 塞 泵 具 有 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 單 位 功 率 體 積 小 、重 量 輕 、 工 作 壓 力 高 、 容 易 實(shí) 現(xiàn) 變 量 和 變 量 方 式 多等 優(yōu) 點(diǎn) ， 軸

2、向 柱 塞 泵 的 缺 點(diǎn) 是 對(duì) 油 液 污 染 較 敏 感 、對(duì) 油 液 清 潔 度 要 求 較 高 、 對(duì) 材 質(zhì) 和 加 工 精 度 要 求 亦較 高 、 使 用 和 維 護(hù) 要 求 比 較 嚴(yán) 、 價(jià) 格 昂 貴 。 軸 向 柱 塞 泵 廣 泛 應(yīng) 用 于 在 工 程 機(jī) 械 、 船 舶 甲 板機(jī) 械 、 冶 金 設(shè) 備 、 火 炮 和 空 間 技 術(shù) 等 領(lǐng) 域 。 一 .軸 向 柱 塞 泵 的 分 類 按 配 流 方 式 軸 向 柱 塞 泵 分 為 閥 式 配 流 軸 向 柱 塞泵 和 配 流 盤 配 流 軸 向 柱 塞 泵 量 （ 又 稱 為 端 面 配 流 軸向 柱 塞 泵

3、） 大 類 。 配 流 盤 配 流 的 軸 向 柱 塞 泵 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 又 分 為斜 盤 式 和 斜 軸 式 兩 類 。 斜 盤 式 指 傳 動(dòng) 軸 軸 線 與 缸 體 軸 線 一 致 ， 與 圓 盤軸 線 傾 斜 ； 斜 軸 式 指 傳 動(dòng) 軸 軸 線 與 圓 盤 軸 線 一 致 ，與 缸 體 軸 線 傾 斜 。 斜 盤 傳 動(dòng) 軸 柱 塞 缸 體 配 流 盤 傳 動(dòng) 軸 斜 盤 柱 塞 缸 體 配 流 盤 (a) (b) a-斜 盤 式 軸 向 柱 塞 泵 b-斜 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 斜 盤 式 軸 向 柱 塞 泵 根 據(jù) 傳 動(dòng) 軸 是 否 穿 過 斜 盤 分為 通

4、軸 式 和 半 軸 式 （ 又 稱 非 通 軸 式 ） ， 穿 過 斜 盤 的稱 為 通 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 ； 沒 有 穿 過 斜 盤 的 稱 為 半 軸式 軸 向 柱 塞 泵 。 二 .軸 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理1.斜 盤 式 軸 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 1 A A A A2 3 4 5 a 1-斜 盤 2-柱 塞 3-缸 體 4-傳 動(dòng) 軸 5-配 流 盤 D L d 隔 墻 隔 墻 b 圖 3-4-2為 斜 盤 式 軸 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 圖 。 柱 塞安 放 在 缸 體 上 均 布 的 缸 孔 之 中 （ 缸 體 上 一 般 均 布 著

5、7 9個(gè) 缸 孔 ） ， 配 流 盤 兩 腰 形 槽 的 對(duì) 稱 線 與 斜 盤 的上 死 點(diǎn) （ 此 時(shí) 柱 塞 全 部 伸 出 ） 和 下 死 點(diǎn) （ 此 時(shí) 柱 塞全 部 縮 回 ） 的 連 線 在 一 個(gè) 平 面 上 。 在 柱 塞 的 底 部 由柱 塞 、 缸 孔 和 配 流 盤 形 成 了 多 個(gè) 密 封 工 作 腔 ， 由 于配 流 盤 隔 墻 的 分 隔 作 用 這 些 工 作 腔 一 部 分 通 過 配 流盤 左 邊 的 腰 形 槽 與 吸 油 口 相 通 ； 一 部 分 通 過 配 流 盤右 邊 的 腰 形 槽 與 排 由 口 相 通 ； 還 一 部 分 處 在 左 右 腰

6、形 槽 之 間 的 過 渡 區(qū) 間 。 當(dāng) 傳 動(dòng) 軸 帶 動(dòng) 缸 體 按 圖 示 方 向 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 柱 塞 一 方 面隨 著 缸 體 作 圓 周 運(yùn) 動(dòng) ， 一 方 面 在 斜 盤 和 柱 塞 底 部 彈簧 力 的 作 用 之 下 向 對(duì) 于 缸 體 作 直 線 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 。 柱 塞由 上 死 點(diǎn) 向 下 死 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 過 程 中 ， 處 在 配 流 盤 的 左 半部 ， 在 斜 盤 的 強(qiáng) 制 作 用 下 柱 塞 向 缸 孔 內(nèi) 縮 回 ， 柱 塞底 部 的 密 封 空 間 收 縮 ， 于 是 一 部 分 液 體 被 強(qiáng) 制 通 過缸 孔 底 部 的 小 腰 形 槽 、 配

7、流 盤 左 邊 腰 形 漕 和 排 油 口排 出 ， 這 就 是 排 由 過 程 。 當(dāng) 住 塞 運(yùn) 動(dòng) 至 下 死 點(diǎn) 時(shí) ，密 封 工 作 腔 達(dá) 到 了 最 小 值 ， 排 油 結(jié) 束 。 隨 著 缸 體 的旋 轉(zhuǎn) ， 柱 塞 又 由 下 死 點(diǎn) 向 上 死 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 。 在 彈 簧 力 的 作 用 下 ， 柱 塞 線 外 伸 出 ， 柱 塞 底 部 的 密封 空 間 增 大 形 成 真 空 ， 油 箱 中 的 液 體 在 大 氣 壓 力 的推 動(dòng) 之 下 經(jīng) 過 吸 有 管 路 、 吸 油 口 、 配 流 盤 右 側(cè) 的 腰形 窗 口 進(jìn) 入 密 封 空 間 ， 填 補(bǔ) 真 空 ，

8、當(dāng) 柱 塞 運(yùn) 動(dòng) 之 上死 點(diǎn) 密 封 空 間 達(dá) 到 最 大 值 ， 吸 油 結(jié) 束 。 由 于 柱 塞 泵油 多 個(gè) 柱 塞 且 在 缸 體 圓 周 上 是 均 布 的 ， 所 以 在 任 意瞬 時(shí) 配 流 盤 的 左 側(cè) 和 右 側(cè) 腰 形 槽 均 有 密 封 工 作 腔 存在 ， 于 是 當(dāng) 缸 體 連 續(xù) 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 泵 就 可 以 連 續(xù) 的 吸 油和 排 油 了 。 柱 塞 的 行 程 由 斜 盤 的 傾 斜 角 度 決 定 ， 的 大 小 發(fā) 生變 化 ， 則 泵 的 排 量 發(fā) 生 變 化 ， 柱 塞 泵 就 成 為 變 量 泵了 。 2.斜 軸 式 軸 向 柱 塞 泵

9、 的 工 作 原 理斜 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 的 柱 塞 通 過 連 桿 與 交 接 盤 （ 主 軸法 蘭 ） 鉸 接 ， 并 由 于 連 桿 的 強(qiáng) 制 作 用 使 柱 塞 產(chǎn) 生 往復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 。 1234 5b 5a 排 油 腔 吸 油 腔 如 圖 3-4-3所 示 ， 法 蘭 傳 動(dòng) 軸 1為 輸 入 軸 ， 軸 的 前 端 做 成 法蘭 盤 狀 ， 盤 上 有 Z個(gè) 球 窩 （ Z為 柱 塞 數(shù) ） ， 均 布 在 同 一 個(gè)圓 周 上 ， 用 以 支 承 連 桿 2的 球 頭 ， 并 用 壓 板 與 法 蘭 盤 連 在一 起 形 成 球 鉸 ， 連 桿 2的 另 一 端 球

10、頭 鉸 接 在 柱 塞 4上 ， 柱 塞裝 在 缸 體 3的 柱 塞 缸 孔 中 。這 種 泵 的 傳 動(dòng) 軸 和 缸 體 軸 線 傾 斜 一 個(gè) 角 度 ， 故 稱 斜 軸 式 軸向 柱 塞 泵 。 當(dāng) 傳 動(dòng) 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 連 桿 2推 動(dòng) 柱 塞 在 缸 孔 中 作往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) ， 同 時(shí) 連 桿 的 側(cè) 面 帶 動(dòng) 柱 塞 連 同 缸 體 一 起 旋 轉(zhuǎn) ，只 要 設(shè) 計(jì) 得 當(dāng) ， 可 以 使 連 桿 2的 軸 線 和 缸 孔 軸 線 間 的 夾 角很 小 ， 因 而 柱 塞 4上 的 徑 向 作 用 分 力 以 及 缸 體 上 的 徑 向 作用 分 力 都 很 小 。 這

11、對(duì) 于 改 善 柱 塞 和 缸 體 間 的 摩 擦 、 磨 損 以及 減 小 缸 體 的 傾 覆 力 矩 都 有 很 大 好 處 。 由 于 上 述 徑 向 力 的減 小 ， 傳 動(dòng) 軸 和 缸 體 軸 線 的 傾 角 可 以 做 得 較 大 ， 一 般 max可 達(dá) 25 個(gè) 別 達(dá) 40 。 二 .軸 向 柱 塞 泵 的 流 量 計(jì) 算1.斜 盤 泵 的 流 量 計(jì) 算1） 斜 盤 泵 的 排 量由 3-4-2可 知 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 所 有 的 柱 塞 所 形 成 的 密封 工 作 腔 都 進(jìn) 行 了 一 次 吸 油 和 一 次 排 油 。 柱 塞 由 上死 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) 至 下 死

12、 點(diǎn) 完 成 一 次 排 油 。 設(shè) 柱 塞 的 直 徑 為d、 柱 塞 的 分 布 圓 直 徑 為 D、 斜 盤 的 傾 斜 角 度 為 ，則 由 上 死 點(diǎn) 到 下 死 點(diǎn) 時(shí) 柱 塞 相 對(duì) 于 缸 孔 運(yùn) 動(dòng) 的 行 程L為 tanDL 排 量 q為 tan4141 22 DZdZdLq 2） 斜 盤 泵 的 理 論 流 量 Q為 tan4 2DZndqnQ 2. 斜 軸 泵 的 流 量 計(jì) 算1） 斜 軸 泵 的 排 量 q由 3-4-3可 以 看 出 ， 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 周 ， 每 一 柱 塞 的 排油 行 程 L均 為 sin2rL所 以 ， 斜 軸 泵 的 排 量 為 si

13、n442 2rZd LZdq 斜 軸 泵 的 流 量 Q sin4 2rZndqnQ 式 中 L柱 塞 行 程 ；D柱 塞 分 布 圓 直 徑 ； 斜 盤 傾 角 ；d柱 塞 直 徑 ；z柱 塞 數(shù) ；n轉(zhuǎn) 速 ； 傳 動(dòng) 軸 與 缸 體 夾 角 。 三 .斜 盤 式 軸 向 柱 塞 泵 的 常 見 結(jié) 構(gòu)軸 向 柱 塞 泵 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 種 類 較 多 。 我 國 較 早 自 行 研制 的 有 斜 盤 泵 CY（ 340） 和 ZB（ 341） 兩 大 系列 ， 它 們 均 屬 于 半 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 。 目 前 在 工 程 機(jī)械 等 領(lǐng) 域 廣 泛 應(yīng) 用 著 的 還 有

14、 Sundstarand（ 342） 、Dynapower（ 343） 、 A4V（ 344） 等 ， 屬 于 通軸 式 軸 向 柱 塞 泵 。 下 面 介 紹 常 見 的 軸 向 柱 塞 泵 的 結(jié)構(gòu) 。 1.CY141B型 軸 向 柱 塞 泵 1-變 量 機(jī) 構(gòu) 2-斜 盤 3-回 程 盤 4-缸 體 5-柱 塞 6-傳 動(dòng) 軸 7-配 流 盤 8-預(yù) 緊 及 集 中 返 回 彈 簧 9-滑 靴 10-缸 體 外 大 軸 承 1 2 3 4 5 6 7 8910 如 圖 3-4-3所 示 。 CY141B型 軸 向 柱 塞 泵 外 觀 上 由前 泵 體 、 后 泵 體 和 泵 蓋 （ 或

15、變 量 機(jī) 構(gòu) ） 三 部 分 組 成 。傳 動(dòng) 軸 將 原 動(dòng) 機(jī) 的 動(dòng) 力 輸 入 ， 通 過 花 鍵 驅(qū) 動(dòng) 缸 體 旋轉(zhuǎn) ， 缸 體 上 一 般 開 有 7 9個(gè) 柱 塞 缸 孔 ， 每 個(gè) 缸 空 中均 裝 有 一 個(gè) 柱 塞 ， 柱 塞 泵 就 是 靠 柱 塞 底 端 密 封 工 作腔 容 積 的 變 化 工 作 的 。 柱 塞 的 另 一 端 為 球 頭 結(jié) 構(gòu) ，它 與 滑 靴 上 的 球 窩 鉸 接 在 一 起 。 在 工 作 時(shí) 滑 靴 將 貼在 斜 盤 上 滑 動(dòng) 。 為 了 保 證 滑 靴 在 工 作 時(shí) 不 脫 離 斜 盤表 面 和 柱 塞 泵 吸 油 時(shí) 柱 塞

16、向 外 伸 出 ， 將 滑 靴 套 入 回程 盤 的 的 對(duì) 應(yīng) 的 孔 中 ， 并 通 過 集 中 返 回 彈 簧 的 彈 簧力 將 滑 靴 壓 在 斜 盤 上 。 集 中 返 回 彈 簧 裝 在 傳 動(dòng) 軸 的 部 分 中 空 的 孔 中 ， 它 一方 面 通 過 鋼 球 、 回 程 盤 將 滑 靴 壓 向 斜 盤 ， 其 反 作 用力 通 過 套 筒 將 缸 體 壓 向 配 流 盤 ， 以 保 證 缸 底 和 配 流盤 之 間 的 初 始 密 封 。 配 流 盤 介 于 缸 體 和 前 泵 蓋 之 間 ，其 作 用 是 通 過 配 流 盤 上 的 兩 個(gè) 腰 形 窗 口 將 柱 塞 底

17、部的 密 封 工 作 腔 與 前 泵 蓋 上 的 進(jìn) 出 油 口 溝 通 。 變 量 機(jī)構(gòu) 的 作 用 是 通 過 控 制 斜 盤 的 傾 角 控 制 柱 塞 的 行 程 達(dá)到 改 變 泵 的 排 量 的 目 的 。 斜 盤 上 兩 個(gè) 耳 軸 擔(dān) 在 變 量殼 體 上 的 兩 塊 銅 瓦 上 ， 斜 盤 可 繞 銅 瓦 的 中 心 旋 轉(zhuǎn) 。變 量 活 塞 上 的 銷 軸 嵌 入 斜 盤 的 尾 槽 之 中 ， 當(dāng) 變 量 活塞 上 下 移 動(dòng) 時(shí) 可 操 縱 斜 盤 繞 銅 瓦 中 心 旋 轉(zhuǎn) ， 改 變 泵的 排 量 。 另 外 ， 傳 動(dòng) 軸 的 一 端 支 承 在 短 柱 滾 子 軸

18、 承 和 向 心 球面 球 軸 承 上 ， 另 一 端 支 承 在 缸 體 上 。 如 圖 3-4-4所示 ， 斜 盤 對(duì) 柱 塞 的 反 作 用 力 可 分 解 為 沿 柱 塞 軸 線 方向 的 軸 向 力 ， 和 與 柱 塞 垂 直 的 徑 向 力 ， 徑 向 力 通 過柱 塞 將 傳 遞 給 缸 體 ， 如 不 采 取 措 施 此 力 將 傳 遞 給 傳動(dòng) 軸 。 分 析 表 明 出 在 高 壓 區(qū) 的 柱 塞 產(chǎn) 生 的 徑 向 合 力 ，通 過 缸 球 19的 中 心 ， 并 豎 直 向 上 。 為 此 缸 體 外 大 軸承 設(shè) 置 在 圖 示 位 置 ， 承 擔(dān) 全 部 徑 向 力

19、 ， 使 傳 動(dòng) 軸 就可 免 受 彎 曲 應(yīng) 力 的 作 用 。 因 此 半 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 的傳 動(dòng) 軸 往 往 較 細(xì) ， 當(dāng) 沖 擊 載 荷 作 用 在 傳 動(dòng) 軸 上 時(shí) ，軸 的 彈 性 變 形 可 吸 收 沖 擊 載 荷 。 但 是 由 于 缸 體 外 大軸 承 承 擔(dān) 了 全 部 的 徑 向 力 ， 使 半 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 的壓 力 和 轉(zhuǎn) 速 的 提 高 受 到 了 限 制 。 斜 盤 柱 塞 缸 體 外 大 軸 承 缸 體 T 2.ZB型 軸 向 柱 塞 泵 （ 圖 3-4-5） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

20、 1617 18 19 20 21 22 23 ZB型 軸 向 柱 塞 泵 的 結(jié) 構(gòu) 基 本 與 CY141型 軸 向 柱塞 泵 相 似 ， 兩 種 結(jié) 構(gòu) 的 不 同 點(diǎn) 是 ：1） ZB泵 的 外 觀 由 泵 體 和 后 泵 蓋 （ 或 變 量 機(jī) 構(gòu) ） 兩部 分 組 成 ， 因 而 結(jié) 構(gòu) 較 緊 湊 。 CY141B泵 的 泵 體分 為 前 泵 體 和 后 泵 體 兩 部 分 ， 泵 體 與 配 流 盤 表 面 接觸 處 平 面 的 加 工 工 藝 性 較 好 。2） ZB泵 的 傳 動(dòng) 軸 由 軸 套 和 芯 軸 兩 部 分 組 成 ， 此 結(jié)構(gòu) 非 常 適 合 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 驅(qū)

21、動(dòng) 液 壓 泵 這 種 震 動(dòng) 較 大 驅(qū) 動(dòng) 方式 ， 因 而 在 工 程 機(jī) 械 上 應(yīng) 用 較 為 廣 泛 。 CY141B泵 傳 動(dòng) 軸 為 整 體 式 結(jié) 構(gòu) 。3） ZB泵 通 過 安 裝 在 傳 動(dòng) 軸 輸 入 端 的 彈 簧 將 缸 體 拉向 配 流 盤 ， 保 證 缸 底 與 配 流 盤 的 密 封 ， 并 且 缸 體 與 配 流 盤 之 間 的 預(yù) 緊 力 可 以 調(diào) 節(jié) ； 在 傳 動(dòng) 軸 另 一 端 的集 中 返 回 彈 簧 保 證 滑 靴 貼 在 斜 盤 上 滑 動(dòng) ， 另 外 也 對(duì)缸 底 和 配 流 盤 的 密 封 起 輔 助 作 用 。 CY141B泵 無 預(yù)緊

22、 彈 簧 ， 集 中 返 回 彈 簧 不 僅 保 證 滑 靴 不 脫 離 斜 盤 表面 ， 還 保 證 缸 體 對(duì) 配 流 盤 的 預(yù) 緊 力 。4) ZB泵 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 稱 能 夠 逆 轉(zhuǎn) ， 可 以 作 為 液 壓 馬 達(dá) 使用 。 CY141泵 不 能 逆 轉(zhuǎn) ， 不 能 作 液 壓 馬 達(dá) 使 用 。3.SUNDSTRAND軸 向 柱 塞 泵 （ 圖 3-4-6）該 泵 為 通 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 ， 其 缸 體 由 支 承 在 兩 個(gè) 滾子 軸 承 上 的 傳 動(dòng) 軸 驅(qū) 動(dòng) ， 泵 的 后 端 裝 有 輔 助 泵 ， 用于 操 縱 變 量 機(jī) 構(gòu) 和 系 統(tǒng) 補(bǔ) 油 （ 該

23、 泵 可 用 于 閉 式 系統(tǒng) ） 。 缸 體 采 用 鋼 基 孔 內(nèi) 鑲 銅 套 ， 配 流 盤 端 面 附 加 一 個(gè) 青 銅 襯 板 與 缸 制 配 流 盤 組 成 一 對(duì) 摩 擦 副 。變 量 泵 采 用 兩 個(gè) 直 徑 相 等 的 變 量 缸 推 動(dòng) 斜 盤 ， 由 于變 量 斜 盤 支 承 在 滾 動(dòng) 軸 承 上 ， 而 且 變 量 缸 直 徑 較 大 ，故 變 量 機(jī) 構(gòu) 操 縱 壓 力 較 低 。 變 量 缸 中 的 彈 簧 ， 當(dāng) 發(fā)動(dòng) 機(jī) 熄 火 時(shí) ， 可 使 斜 盤 自 動(dòng) 回 零 ， 使 泵 在 零 偏 角 下啟 動(dòng) ， 保 證 了 車 輛 的 安 全 。 該 泵 的

24、 額 定 壓 力 和 最 高壓 力 分 別 為 21Mpa和 35Mpa。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 13 12 11 該 泵 為 通 軸 式 軸 向 柱 塞 泵 ， 其 缸 體 由 支 承 在 兩 個(gè) 滾子 軸 承 上 的 傳 動(dòng) 軸 驅(qū) 動(dòng) ， 泵 的 后 端 裝 有 輔 助 泵 ， 用于 操 縱 變 量 機(jī) 構(gòu) 和 系 統(tǒng) 補(bǔ) 油 （ 該 泵 可 用 于 閉 式 系統(tǒng) ） 。 缸 體 采 用 鋼 基 孔 內(nèi) 鑲 銅 套 ， 配 流 盤 端 面 附 加一 個(gè) 青 銅 襯 板 與 缸 制 配 流 盤 組 成 一 對(duì) 摩 擦 副 。變 量 泵 采 用 兩 個(gè) 直 徑 相 等 的

25、 變 量 缸 推 動(dòng) 斜 盤 ， 由 于變 量 斜 盤 支 承 在 滾 動(dòng) 軸 承 上 ， 而 且 變 量 缸 直 徑 較 大 ，故 變 量 機(jī) 構(gòu) 操 縱 壓 力 較 低 。 變 量 缸 中 的 彈 簧 ， 當(dāng) 發(fā)動(dòng) 機(jī) 熄 火 時(shí) ， 可 使 斜 盤 自 動(dòng) 回 零 ， 使 泵 在 零 偏 角 下啟 動(dòng) ， 保 證 了 車 輛 的 安 全 。 該 泵 的 額 定 壓 力 和 最 高壓 力 分 別 為 21Mpa和 35Mpa。 五 .斜 盤 泵 主 要 零 件 分 析斜 盤 泵 通 常 有 滑 靴 與 斜 盤 、 柱 塞 與 缸 孔 和 缸 底 與 配流 盤 三 對(duì) 主 要 的 摩 擦 副

26、 ， 它 們 也 是 泵 的 易 損 部 位 。下 面 對(duì) 這 三 個(gè) 摩 擦 副 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 分 析 。1.滑 靴 與 斜 盤 （ 1） 靜 壓 支 承 的 概 念靜 壓 支 承 是 在 摩 擦 副 中 引 入 外 加 有 壓 油 液 ， 在 摩 擦面 上 產(chǎn) 生 一 個(gè) 與 負(fù) 載 相 反 的 力 ， 如 果 這 個(gè) 力 與 負(fù) 載相 平 衡 ， 那 么 摩 擦 副 之 間 可 以 形 成 油 膜 而 使 壁 面 完全 不 接 觸 。 如 果 液 壓 反 力 小 于 負(fù) 載 ， 雖 然 不 能 使 壁面 之 間 形 成 油 膜 而 使 壁 面 之 間 脫 離 接 觸 ， 但 由 于

27、 壁面 之 間 的 粗 糙 度 可 以 滲 入 有 壓 液 體 ， 不 僅 使 壓 緊 力大 為 減 小 ， 而 且 能 起 潤 滑 作 用 從 而 改 善 工 作 條 件 。前 者 稱 為 完 全 平 衡 型 靜 壓 支 承 ， 后 者 稱 為 不 完 全 平衡 型 靜 壓 支 承 。 由 于 形 成 油 膜 ， 完 全 平 衡 型 靜 壓 支 承 摩 擦 力 很 小 ，可 以 避 免 磨 損 ， 但 泄 漏 量 較 大 。 不 完 全 平 衡 型 靜 壓支 承 則 基 本 無 泄 漏 ， 但 由 于 壁 面 并 不 完 全 脫 離 接 觸 ，液 體 摩 擦 和 固 體 摩 擦 并 存 ，

28、摩 擦 力 稍 大 ， 且 仍 存 在磨 損 的 危 險(xiǎn) 性 。 不 完 全 平 衡 型 靜 壓 支 承 在 液 壓 技 術(shù)中 被 廣 泛 采 用 。靜 壓 支 承 可 以 做 成 各 種 形 式 ， 但 不 論 他 的 形 式 如 何， 至 少 有 一 個(gè) 油 腔 且 油 腔 內(nèi) 的 有 壓 油 液 須 從 包 圍 油腔 的 壁 縫 泄 漏 ， 通 常 這 個(gè) 壁 縫 稱 為 節(jié) 流 邊 ， 油 腔 內(nèi)的 油 液 壓 力 和 節(jié) 流 邊 內(nèi) 的 壓 力 產(chǎn) 生 的 力 即 為 承 載 能力 。 由 于 節(jié) 流 邊 的 壓 力 分 布 規(guī) 律 與 油 腔 內(nèi) 的 壓 力 分 布 規(guī) 律 有 關(guān)

29、 ，對(duì) 于 一 定 幾 何 形 狀 的 支 承 的 承 載 能 力 決 定 于 油 腔 內(nèi) 壓 力 。如 果 油 腔 內(nèi) 的 壓 力 不 變 ， 承 載 能 力 也 就 不 變 ， 但 負(fù) 載 卻 往往 是 變 動(dòng) 的 ， 這 樣 油 腔 內(nèi) 壓 力 不 變 的 支 承 就 不 能 適 應(yīng) 可 變負(fù) 荷 。 為 此 需 采 取 措 施 ， 使 油 腔 內(nèi) 的 壓 力 在 一 定 范 圍 內(nèi) 能隨 負(fù) 荷 的 變 化 而 變 化 。 其 辦 法 就 是 在 油 腔 之 前 裝 置 阻 尼 器 ，使 支 承 具 有 雙 重 阻 尼 ， 即 進(jìn) 口 阻 尼 和 節(jié) 流 邊 阻 尼 。 前 者 與后

30、者 協(xié) 同 調(diào) 節(jié) 油 腔 內(nèi) 壓 力 。 由 于 通 過 阻 尼 器 的 流 量 和 通 過節(jié) 流 邊 的 流 量 是 相 等 的 ， 當(dāng) 負(fù) 載 上 升 使 油 膜 厚 度 減 小 ， 使節(jié) 流 邊 的 節(jié) 流 作 用 加 強(qiáng) 泄 漏 量 減 小 ， 進(jìn) 而 使 阻 尼 器 壓 降 減小 油 腔 內(nèi) 壓 力 上 升 ， 重 新 與 負(fù) 載 達(dá) 到 平 衡 。 即 由 于 采 用 了雙 重 阻 尼 ， 引 起 了 油 腔 內(nèi) 壓 力 的 反 饋 作 用 ， 構(gòu) 成 一 個(gè) 自 動(dòng)調(diào) 節(jié) 的 閉 環(huán) 系 統(tǒng) ， 使 支 承 能 適 應(yīng) 負(fù) 載 的 變 化 。 阻 尼 小 孔C N1 N d F

31、 D2 D1 （ 2） 滑 靴 與 斜 盤 間 的 不 完 全 平 衡 型 靜 壓 支 承 如 圖 3-4-8所 示 ， 柱 塞 采 用 中 空 結(jié) 構(gòu) ， 其 球 頭 部 位銑 掉 一 塊 ， 使 液 壓 油 對(duì) 球 頭 處 的 球 鉸 潤 滑 。 然 后 經(jīng)過 滑 靴 上 的 阻 尼 小 孔 ， 進(jìn) 入 油 室 c然 后 經(jīng) 滑 靴 與 斜盤 間 的 周 邊 縫 隙 進(jìn) 入 泵 體 。 由 于 縫 隙 很 小 ， 液 體 在縫 隙 中 的 流 速 較 小 ， 油 室 的 過 流 面 積 遠(yuǎn) 大 于 縫 隙 處的 過 流 面 積 ， 根 據(jù) 流 動(dòng) 液 體 的 連 續(xù) 性 方 程 可 知 ，

32、 油室 中 液 體 的 流 速 極 小 ， 因 此 可 近 似 認(rèn) 為 等 于 零 。 根據(jù) 液 體 靜 力 學(xué) 原 理 ， 油 室 中 所 有 各 點(diǎn) 的 壓 力 相 等 ，于 是 產(chǎn) 生 了 圖 示 的 液 體 壓 力 的 分 布 規(guī) 律 ， 對(duì) 滑 靴 形成 了 一 個(gè) 反 推 力 ， 即 靜 壓 支 承 。 設(shè) 處 在 高 壓 區(qū) 的 柱 塞 底 部 的 壓 力 為 p、 柱 塞 的 直 徑為 d、 油 室 c的 直 徑 為 D1、 滑 靴 直 徑 為 D2， 則 作 用 于柱 塞 底 部 的 力 F為 pdF 24此 力 將 滑 靴 推 向 斜 盤 ， 導(dǎo) 致 滑 靴 和 斜 盤 之

33、 間 通 過 存在 于 它 們 之 間 的 承 壓 油 膜 相 互 作 用 。 根 據(jù) 理 論 力 學(xué)可 知 ， 承 壓 油 膜 將 產(chǎn) 生 對(duì) 滑 靴 的 反 作 用 力 N。 反 作用 力 N的 大 小 與 滑 靴 對(duì) 油 膜 的 壓 緊 力 相 等 、 方 向 相反 。 它 由 兩 部 分 組 成 承 壓 油 膜 的 反 推 力 ； 承 壓油 膜 的 支 撐 力 。 1.承 壓 油 膜 的 反 推 力由 于 滑 靴 周 邊 縫 隙 的 強(qiáng) 大 的 阻 尼 作 用 ， 油 室 內(nèi) 的油 液 壓 力 可 近 似 認(rèn) 為 等 于 排 油 腔 壓 力 ， 滑 靴 外 密 封帶 上 的 壓 力 分

34、 布 規(guī) 律 近 似 認(rèn) 為 按 線 性 規(guī) 律 分 布 （ 圖444） ， 所 以 承 壓 油 膜 的 反 推 力 N1為 pDDpDDpDN )21(4)(84 21222122211 2.承 壓 油 膜 的 支 撐 力 N2（ 又 稱 為 剩 余 壓 緊 力 ）12 NNN N在 數(shù) 值 上 與 滑 靴 對(duì) 油 膜 的 壓 緊 力 相 等 ， 方 向 相 反 ，其 大 小 為 pdFN 2cos4cos 所 以 pDDdN )cos(4 212222 承 壓 油 膜 靠 自 身 的 強(qiáng) 度 和 柱 塞 由 低 壓 到 高 壓 有 一 個(gè)擠 壓 過 程 可 以 承 受 壓 力 ， 另 外

35、油 液 從 內(nèi) 向 外 流 動(dòng) 時(shí) ，由 于 摩 擦 生 熱 會(huì) 產(chǎn) 生 熱 膨 脹 ， 也 可 以 承 擔(dān) 一 定 的 壓力 。 雖 然 上 述 兩 個(gè) 力 隨 著 壓 力 得 上 升 因 為 液 體 受 到壓 縮 而 得 到 加 強(qiáng) ， 但 是 其 強(qiáng) 度 仍 然 較 小 。 支 撐 力 過大 時(shí) 將 造 成 油 膜 破 裂 ， 引 起 滑 靴 和 斜 盤 的 干 摩 擦 ，導(dǎo) 致 “ 燒 靴 ” 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 。 為 此 設(shè) 計(jì) 時(shí) 通 常 根 據(jù) 經(jīng)驗(yàn) ， 取 95.085.0 1 NNm式 中 m壓 緊 系 數(shù) 。 應(yīng) 當(dāng) 指 出 滑 靴 處 的 靜 壓 支 承 是 一 個(gè) 不

36、 完 全 的 靜 壓 支承 ， 因 為 完 全 的 靜 壓 支 承 的 反 推 力 N1應(yīng) 等 于 壓 僅 力N， 這 是 柱 塞 泵 在 結(jié) 構(gòu) 上 是 無 法 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 同 時(shí) 如 果實(shí) 現(xiàn) 也 會(huì) 由 于 間 隙 過 大 而 造 成 泵 的 容 積 效 率 過 低 ，這 是 不 能 接 受 的 。 柱 塞 泵 的 這 種 近 似 的 靜 壓 指 承 ，只 要 適 當(dāng) 的 選 取 壓 緊 系 數(shù) ， 不 僅 保 證 了 泵 的 使 用 壽命 還 保 證 了 泵 工 作 時(shí) 具 有 較 高 的 容 積 效 率 ， 因 此 這種 設(shè) 計(jì) 思 想 在 泵 類 元 件 中 獲 得 了 普 遍

37、 的 應(yīng) 用 。 在 減 小 支 撐 力 的 同 時(shí) ， 在 結(jié) 構(gòu) 上 還 要 采 取 增 大 接 觸面 積 的 措 施 （ 通 常 稱 為 輔 助 支 撐 面 ） 減 小 接 觸 面 積上 的 比 壓 值 。 為 此 出 現(xiàn) 了 許 多 結(jié) 構(gòu) 種 類 的 滑 靴 。 圖3-4-9所 示 為 幾 種 滑 靴 結(jié) 構(gòu) 的 示 意 圖 。 圖 3-4-9a為 一般 滑 靴 結(jié) 構(gòu) ， 其 外 輔 助 支 承 面 可 減 小 支 撐 力 產(chǎn) 生 的接 觸 比 壓 ； 圖 3-4-9b所 示 的 內(nèi) 輔 助 支 撐 的 好 處 是 增加 承 壓 面 積 的 同 時(shí) 不 增 大 滑 靴 的 尺 寸

38、； 圖 3-4-9c采用 了 滑 靴 、 斜 盤 縫 隙 阻 尼 與 螺 旋 槽 并 聯(lián) 的 形 式 。 密 封 帶 油 室 阻 尼 孔 外 輔 助 支 承 面 通 油 槽密 封 帶 阻 尼 孔 環(huán) 形 油 槽 內(nèi) 輔 助 支 承 面 外 密 封 帶 油 槽 內(nèi) 密 封 帶 阻 尼 槽 阻 尼 孔 2.柱 塞 與 缸 孔 圖 3-4-10所 示 泵 在 工 作 時(shí) 處 在 高 壓 區(qū) 的 柱 塞 受力 圖 。（ 1） 斜 盤 對(duì) 滑 靴 的 反 作 用 力 垂 直 與 斜 盤 表 面 的斜 盤 對(duì) 滑 靴 的 反 作 用 力 可 分 解 為 沿 柱 塞 軸 線 方 向 的分 力 和 垂 直 于

39、 柱 塞 的 分 力 。 前 者 與 柱 塞 底 部 高 壓 油產(chǎn) 生 的 推 力 平 衡 ， 后 者 使 柱 塞 在 缸 孔 中 傾 斜 。（ 2） 油 液 壓 力 作 用 在 柱 塞 底 部 的 油 液 壓 力 是 產(chǎn)生 斜 盤 對(duì) 滑 靴 的 反 作 用 力 的 原 因 。（ 3） 斜 盤 對(duì) 滑 靴 的 側(cè) 向 力 產(chǎn) 生 ,方 向 相 反 的 合 力為 R 1、 R2。 由 力 學(xué) 可 知 ， 當(dāng) 認(rèn) 為 活 塞 變 形 很 小 時(shí) ，在 側(cè) 向 分 力 Nsin的 作 用 下 ， 缸 孔 因 彈 性 變 形 所 產(chǎn)生 的 分 布 應(yīng) 力 為 1和 2如 圖 所 示 。 （ 4） 離

40、 心 力 、 返 回 彈 簧 力 和 摩 擦 力 等 。在 側(cè) 向 力 的 作 用 下 ， 柱 塞 和 缸 孔 產(chǎn) 生 摩 擦 ， 造 成柱 塞 和 缸 孔 的 磨 損 。 由 于 缸 孔 表 面 一 般 采 用 度 銅 結(jié)構(gòu) ， 所 以 通 常 缸 孔 的 磨 損 更 為 嚴(yán) 重 ， 長 期 使 用 的 軸向 柱 塞 泵 的 缸 孔 由 于 磨 損 往 往 發(fā) 生 了 變 形 ， 造 成 泵容 積 效 率 的 下 降 dN N-斜 盤 對(duì) 柱 塞 的 反 推 力 ； R1 、 R2 -作用 在 柱 塞 上 的 側(cè) 向 力 ； F 1 、 F2 -柱 塞與 缸 孔 的 摩 擦 力 ； P-柱

41、塞 底 部 高 壓 油 推 力 F1 F 2 R2 P 3.配 流 盤 與 缸 底 （ 圖 37缸 底 與 配 流 盤 結(jié) 構(gòu) 示 意圖 ）處 在 高 壓 區(qū) 的 柱 塞 底 部 的 高 壓 油 一 方 面 將 柱 塞 推向 斜 盤 ， 另 一 方 面 產(chǎn) 生 壓 緊 力 將 缸 體 壓 向 了 配 流 盤。 配 流 盤 高 壓 區(qū) 腰 形 槽 的 高 壓 油 滲 入 兩 者 的 縫 隙 之中 對(duì) 缸 體 產(chǎn) 生 了 反 推 力 。 雖 然 配 流 盤 表 面 油 液 壓 力的 平 均 值 小 于 高 壓 腔 油 液 的 壓 力 值 ， 但 是 它 的 作 用面 積 較 大 ， 有 可 能 使

42、 反 推 力 大 于 壓 緊 力 ， 從 而 將 缸體 推 開 ， 造 成 高 低 壓 腔 的 串 通 ， 泵 無 法 工 作 。 為 了保 證 缸 體 不 背 推 離 配 流 盤 ， 需 要 減 小 反 推 力 。 為 此可 將 配 流 盤 的 外 圓 和 內(nèi) 圓 各 銑 掉 一 塊 環(huán) 形 面 積 。 在設(shè) 計(jì) 時(shí) 通 常 使 壓 緊 力 N與 反 推 力 F的 比 值 m為 14.112.1 FNm A A A A 1-配 流 窗 口 2-內(nèi) 密 封 帶 3-外 密 封 帶 4-輔 助 支 撐 面 5-泄 油 槽 2 3 4 1 5 銑 掉 環(huán) 形 面 積 保 證 上 式 的 成 立 ，

43、 可 使 壓 緊 力 稍 大 于反 推 力 。 由 于 軸 向 柱 塞 泵 的 壓 力 較 高 ， 同 時(shí) 缸 體 對(duì)配 流 盤 剩 余 壓 緊 力 （ N F） 的 作 用 面 積 過 小 （ 僅為 內(nèi) 外 密 封 帶 和 高 低 壓 腰 形 槽 之 間 的 隔 墻 ） ， 造 成承 壓 油 膜 的 接 觸 比 壓 過 大 ， 進(jìn) 而 引 起 油 膜 破 裂 ， 缸底 與 配 流 盤 之 間 產(chǎn) 生 干 摩 擦 。 為 了 防 止 這 種 現(xiàn) 象 的發(fā) 生 ， 配 流 盤 采 用 了 在 不 增 加 反 推 力 的 同 時(shí) ， 增 加配 流 盤 與 與 缸 底 接 觸 面 積 的 措 施 ，

44、 即 設(shè) 置 了 輔 助 支撐 面 減 小 配 流 盤 與 缸 體 的 接 觸 比 壓 。上 圖 所 示 的 配 流 盤 采 用 熱 楔 支 承 。 泄 油 槽 5使 輔 助支 承 內(nèi) 、 外 圓 均 與 泵 體 內(nèi) 壓 力 相 等 （ 即 為 泄 漏 油 壓力 ） 。 當(dāng) 缸 體 高 速 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 輔 助 之 承 面 上 一 層 極 薄的 油 膜 受 到 了 很 大 的 剪 切 力 。 由 于 內(nèi) 摩 擦 力 的 作 功 由 液 發(fā) 熱 并 膨 脹 ， 以 至 產(chǎn) 生 壓 力 流 動(dòng) 。 這 就 意 味 著在 支 承 面 上 的 壓 力 大 于 殼 體 內(nèi) 的 泄 油 壓 力 ， 因

45、而 產(chǎn)生 推 力 ， 故 稱 熱 楔 支 承 。 如 果 油 液 厚 度 變 大 ， 則 油膜 中 速 度 梯 度 減 小 ， 剪 切 力 隨 之 減 小 ， 發(fā) 熱 量 減 小 ，推 力 減 小 。 于 是 缸 體 的 壓 緊 歷 史 油 膜 厚 度 減 小 。 所以 熱 楔 支 承 在 一 定 程 度 上 能 使 油 膜 厚 度 維 持 在 一 定范 圍 內(nèi) 。圖 349所 示 為 帶 有 動(dòng) 壓 支 承 結(jié) 構(gòu) 的 配 流 盤 。 它 的輔 助 支 承 做 成 略 帶 傾 斜 的 小 平 面 （ 圖 339斷 面AA） 。 當(dāng) 缸 體 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 形 成 楔 形 油 膜 產(chǎn) 生 軸

46、向推 力 。 這 種 支 承 油 較 大 的 承 載 能 力 ， 但 是 加 工 較 困難 。 A A A A 泵 的 加 工 、 裝 配 誤 差 可 能 造 成 缸 體 端 面 與 配 流 盤 端面 的 不 平 行 。 對(duì) 通 軸 式 斜 盤 泵 來 講 ， 主 軸 的 撓 曲 變形 也 可 能 造 成 缸 體 傾 斜 。 為 了 使 缸 體 和 配 流 盤 能 很好 的 貼 緊 ， 所 有 的 軸 向 柱 塞 泵 均 在 結(jié) 構(gòu) 上 采 用 自 位措 施 ， 使 配 流 盤 （ 或 缸 體 ） 端 面 自 動(dòng) 適 應(yīng) 缸 體 （ 或配 流 盤 ） 端 面 的 微 量 傾 斜 。圖 3-4-

47、13所 示 的 球 面 配 流 盤 具 有 良 好 的 自 位 性 能 ，即 使 缸 體 相 對(duì) 傳 動(dòng) 軸 軸 線 有 些 傾 斜 ， 仍 能 保 證 缸 低和 配 流 盤 表 面 的 密 合 。 配 流 盤 缸 體 柱 塞 為 了 保 證 高 低 壓 強(qiáng) 之 間 的 密 封 形 和 防 止 柱 塞 底 部 的密 封 工 作 腔 在 由 高 壓 到 低 壓 （ 或 由 低 壓 倒 高 壓 ） 的交 接 過 程 中 發(fā) 生 液 壓 沖 擊 ， 柱 塞 底 部 的 小 腰 形 槽 間隔 角 小 于 配 流 盤 高 低 壓 腔 腰 形 槽 之 間 的 隔 墻 的 間 隔角 。 有 些 配 流 盤

48、還 采 取 使 配 流 盤 腰 形 槽 的 對(duì) 稱 軸 線相 對(duì) 于 斜 盤 上 下 死 點(diǎn) 連 線 沿 旋 轉(zhuǎn) 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 一 個(gè) 角 度的 措 施 （ 如 國 產(chǎn) CY141型 軸 向 柱 塞 泵 旋 轉(zhuǎn) 了6 ） ， 實(shí) 現(xiàn) 在 油 低 壓 （ 高 壓 ） 到 高 壓 （ 低 壓 ） 的過 程 中 室 密 封 容 積 在 封 閉 的 狀 況 下 加 壓 （ 減 壓 ） 。以 減 小 由 于 壓 力 突 變 而 造 成 的 液 壓 沖 擊 。 由 于 封 閉加 壓 （ 減 壓 ） 時(shí) 柱 塞 沿 泵 的 軸 線 方 向 的 行 程 是 固 定不 變 的 ， 所 以 加 減 壓 造 成

49、的 壓 力 上 升 或 下 降 的 數(shù) 值時(shí) 一 定 的 。 然 而 液 壓 泵 的 壓 力 由 負(fù) 荷 決 定 ， 這 就 導(dǎo) 致 泵 的 壓 力與 加 減 壓 造 成 壓 力 的 差 別 ， 因 此 僅 僅 依 靠 封 閉 加 減壓 不 能 很 好 的 消 除 液 壓 沖 擊 。 為 此 在 封 閉 加 減 壓 措施 的 基 礎(chǔ) 上 ， 在 配 流 盤 的 隔 墻 處 通 常 還 開 設(shè) 減 震 三角 槽 活 減 震 阻 尼 小 孔 （ 如 圖 347） 。 當(dāng) 吸 油 還 未結(jié) 束 時(shí) ， 通 過 減 振 槽 或 阻 尼 小 孔 已 經(jīng) 使 柱 塞 底 部 的密 封 工 作 腔 與 排

50、油 腔 微 微 相 通 ， 排 油 腔 油 液 經(jīng) 過 這條 通 道 進(jìn) 入 密 封 工 作 腔 ， 使 工 作 腔 壓 力 上 升 。 隨 著缸 體 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 減 振 槽 或 減 振 孔 的 通 流 面 積 逐 漸 增 大 ，阻 尼 作 用 逐 漸 減 小 ， 密 封 工 作 腔 壓 力 上 升 速 度 加 快 。當(dāng) 密 封 工 作 腔 進(jìn) 入 排 油 腔 時(shí) 其 壓 力 已 經(jīng) 基 本 上 與 排油 腔 壓 力 相 等 了 。 此 措 施 不 僅 使 配 流 盤 的 受 力 條 件 得 到 了 改 善 ， 還 大大 的 減 小 了 由 與 壓 力 沖 擊 而 產(chǎn) 生 的 噪 聲 。

51、采 用 減 震槽 或 減 震 阻 尼 孔 在 排 油 結(jié) 束 轉(zhuǎn) 入 吸 油 腔 的 過 程 與 前述 相 同 ， 不 再 贅 述 。 六 .軸 向 柱 塞 泵 的 變 量 機(jī) 構(gòu)軸 向 柱 塞 泵 變 量 方 便 和 變 量 的 方 式 多 也 是 其 獲 得 廣泛 應(yīng) 用 的 原 因 。 現(xiàn) 代 的 軸 向 柱 塞 泵 普 遍 的 采 用 了 集成 結(jié) 構(gòu) ， 泵 體 上 通 常 都 帶 著 安 全 法 和 用 于 控 制 排 量的 電 液 比 例 閥 以 及 各 種 用 于 特 殊 目 的 的 閥 類 。 軸 向柱 塞 泵 的 作 用 是 ： 操 縱 斜 盤 傾 角 （ 斜 軸 泵 為

52、缸 體 傾角 ） 的 大 小 和 方 向 ， 改 變 泵 的 排 量 ， 甚 至 泵 的 進(jìn) 出油 口 。 由 于 通 過 泵 的 排 量 的 變 化 去 控 制 執(zhí) 行 元 件 的速 度 的 調(diào) 速 方 式 ， 可 減 小 液 壓 系 統(tǒng) 的 功 率 損 失 提 高系 統(tǒng) 效 率 ， 所 以 變 量 軸 向 柱 塞 泵 在 大 功 率 液 壓 系 統(tǒng)中 （ 如 工 程 機(jī) 械 液 壓 系 統(tǒng) ） 應(yīng) 用 較 為 廣 泛 。 1.手 動(dòng) 變 量 機(jī) 構(gòu)如 圖 3-4-14所 示 ， 手 動(dòng) 變 量 機(jī) 構(gòu) 由 手 輪 1、 鎖 緊 螺母 2、 調(diào) 節(jié) 螺 桿 3、 變 量 活 塞 4、 銷 軸

53、 5、 斜 盤 6和 變量 殼 體 等 零 件 組 成 。 1-手 輪 2-鎖 緊 螺 母 3-螺 桿 4-變 量 活 塞 5-銷 軸 6-斜 盤 1 2 34 5 6 2.液 壓 伺 服 變 量如 圖 3-4-15所 示 為 液 壓 伺 服 變 量 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 原 理圖 。 一 個(gè) 雙 邊 控 制 閥 和 一 個(gè) 差 動(dòng) 液 壓 缸 組 成 一 個(gè) 伺服 系 統(tǒng) 。 伺 服 活 塞 移 動(dòng) 的 能 源 取 自 泵 本 身 。 當(dāng) 伺 服閥 芯 左 移 時(shí) ， A腔 經(jīng) 油 路 D與 O相 通 。 A腔 因 回 油 至油 箱 而 壓 力 降 低 ， 這 時(shí) 由 于 12 pFFps A

54、 4 : 1 A 差 動(dòng) 活 塞 左 移 ， 改 變 斜 盤 的 傾 斜 角 度 實(shí) 現(xiàn) 變 量 ， 直至 差 動(dòng) 活 塞 移 動(dòng) 的 距 離 等 于 伺 服 閥 芯 移 動(dòng) 的 距 離 時(shí) ，差 動(dòng) 活 塞 本 身 切 斷 D與 O的 通 路 而 停 止 左 移 。 當(dāng) 伺服 閥 芯 右 移 時(shí) ， 油 路 C使 B腔 與 A腔 溝 通 ， 兩 腔 壓力 相 等 均 為 ps但 是 由 于 F1大 于 F2使 21 FpFp ss 在 ps（ F1 F2） 的 作 用 下 ， 差 動(dòng) 活 塞 跟 蹤 伺 服 閥 芯右 移 ， 改 變 斜 盤 的 傾 斜 角 度 實(shí) 現(xiàn) 變 量 ， 直 至 差

55、 動(dòng) 活塞 移 動(dòng) 的 距 離 等 于 伺 服 閥 芯 移 動(dòng) 的 距 離 差 動(dòng) 活 塞 本身 切 斷 了 油 路 C而 停 止 運(yùn) 動(dòng) 。 圖 3-4-15所 示 國 產(chǎn)CCY141B形 軸 向 柱 塞 泵 機(jī) 采 用 了 這 種 一 個(gè) 雙 邊控 制 閥 和 一 個(gè) 差 動(dòng) 液 壓 缸 組 成 一 個(gè) 伺 服 系 統(tǒng) 。 5.恒 功 率 變 量 1 2 45 3 6 7 8 a b 接 泵 入 口 h gc f e h c g d d f d1d 2 圖 355為 CY141型 軸 向 柱 塞 泵 恒 功 率 變 量 機(jī) 構(gòu) 。該 變 量 機(jī) 構(gòu) 由 差 動(dòng) 活 塞 2、 四 幅 滑 閥

56、 3、 芯 軸 4、 外彈 簧 5、 內(nèi) 彈 簧 6、 調(diào) 節(jié) 螺 釘 7、 外 彈 簧 套 8、 內(nèi) 彈 簧套 9、 單 向 閥 9等 零 件 組 成 。 四 幅 滑 閥 3裝 在 變 量 活塞 2種 。 剛 性 反 饋 ， 伺 服 閥 為 雙 邊 控 制 閥 。 控 制 信號(hào) 為 泵 的 出 口 壓 力 。其 工 作 原 理 是 ：當(dāng) 滑 閥 3在 外 彈 簧 5與 壓 緊 力 作 用 下 處 于 圖 示 位 置 時(shí) ，環(huán) 槽 c打 開 ， 泵 的 壓 力 油 徑 單 項(xiàng) 閥 1、 下 腔 使 a、 通道 b、 環(huán) 槽 c進(jìn) 入 上 腔 室 e， 由 于 此 時(shí) 環(huán) 槽 g被 伺 服 滑閥

57、 封 閉 ， 或 塞 上 下 腔 壓 力 相 等 ， 均 為 p， 但 活 塞 上腔 有 效 作 用 面 積 大 于 下 腔 有 效 作 用 面 積 ， 因 此 變 量活 塞 處 于 最 下 端 位 置 ， 斜 盤 傾 角 最 大 ， 即 =max， 泵 的 流 量 最 大 。當(dāng) 泵 的 出 口 壓 力 p小 于 變 量 機(jī) 構(gòu) 的 起 調(diào) 壓 力 p0， 即 021220 0 T)4 ddp pp （ 式 中 T0外 彈 簧 與 緊 力 ； d1滑 閥 小 徑 ； d2滑 閥 大 徑 。時(shí) ， 變 量 活 塞 不 動(dòng) ， 斜 盤 傾 角 為 = max。當(dāng) 泵 的 出 口 壓 力 大 于 變

58、 量 機(jī) 構(gòu) 彈 簧 的 預(yù) 緊 力 ， 即 02122 T)4 （ ddp 時(shí) 伺 服 滑 閥 上 移 將 環(huán) 槽 c封 閉 ， 滑 閥 中 心 孔 與 g室 連通 ， 于 是 活 塞 上 腔 油 室 e中 液 體 經(jīng) fg滑 閥 中 心通 孔 進(jìn) 入 泵 的 殼 體 ， 然 后 經(jīng) 泄 漏 油 口 流 回 油 箱 ， 于是 e室 油 壓 下 降 ， 變 量 活 塞 原 有 的 平 衡 破 壞 ， 向 上的 推 力 大 于 向 下 的 推 力 ， 變 量 活 塞 跟 隨 伺 服 滑 閥 上移 并 通 過 銷 子 撥 動(dòng) 斜 盤 時(shí) 斜 盤 傾 角 減 小 ， 直 至 活 塞的 上 移 將 f

59、與 g之 間 的 通 路 切 斷 ， 由 于 e腔 液 體 無 處流 動(dòng) ， 變 量 活 塞 停 止 運(yùn) 動(dòng) 。 變 量 活 塞 移 動(dòng) 的 距 離 由伺 服 滑 閥 決 定 。 當(dāng) 在 壓 力 p下 滑 閥 恢 復(fù) 平 衡 時(shí) ， 可寫 出 滑 閥 的 受 力 平 衡 方 程 式 ： xkTpdd 102122 )(4 式 中 k1外 彈 簧 剛 度 ； x以 預(yù) 緊 狀 態(tài) 為 基 準(zhǔn) 的 彈 簧 壓 縮 量 ， 即在 零 開 口 狀 態(tài) 下 滑 閥 的 位 移 量 。油 上 式 可 求 得 變 量 活 塞 的 位 移 量 為 x。 泵 的 理 論流 量 為 ： 021221max2 ma

60、x22 )(414 44 TpddkxZDndLQ L xxZDndZDntgdQ 式 中 d柱 塞 直 徑 ； Z柱 塞 數(shù) ； D柱 塞 分 布 圓 直 徑 ； N轉(zhuǎn) 速 ； xmax斜 盤 傾 角 為 max時(shí) 效 中 心 矩 軸 線 的距 離 ； k1外 彈 簧 剛 度 。由 上 式 可 以 看 出 ， 泵 的 流 量 Q隨 其 出 口 壓 力 按 線性 規(guī) 律 下 降 。隨 著 泵 的 出 口 壓 力 的 增 大 ， 外 彈 簧 的 壓 縮 量 也 在增 大 ， 當(dāng) 伺 服 滑 閥 觸 及 內(nèi) 彈 簧 之 后 的 位 置 處 于 平 衡狀 態(tài) 時(shí) ， 伺 服 閥 芯 的 平 衡 方

61、程 式 為 ： )()(4 02102122 xxkxkTpdd 式 中 k2內(nèi) 彈 簧 剛 度 ；x0內(nèi) 彈 簧 未 參 加 工 作 之 前 外 彈 簧 的 最 大 壓 縮量 。 21 0202122 )(4 kk xkTpddx L xxZDndZDntgdQ max22 44 21 0202122max2 )(44 kk xkTpddxZDndL 可 見 ， 觸 及 內(nèi) 彈 簧 后 ， Q p關(guān) 系 曲 線 的 斜 率 將 發(fā)生 變 化 ， 泵 的 流 量 Q隨 出 口 壓 力 變 化 而 變 化 地 量 減小 。當(dāng) 調(diào) 節(jié) 桿 觸 及 限 位 螺 釘 后 ， 壓 力 在 提 高 彈 簧

62、 的 壓縮 量 不 在 變 化 ， 伺 服 閥 芯 和 變 量 活 塞 也 不 再 動(dòng) 作 ，泵 的 排 量 不 在 變 化 。另 外 通 過 調(diào) 節(jié) 外 彈 簧 彈 簧 套 和 內(nèi) 彈 簧 彈 簧 套 的 位置 可 以 調(diào) 節(jié) 外 彈 簧 和 內(nèi) 彈 簧 的 開 始 工 作 點(diǎn) 并 改 變 折線 的 位 置 ， 如 圖 中 所 示 。當(dāng) 泵 的 壓 力 下 降 時(shí) ， 伺 服 滑 閥 下 移 變 量 活 塞 跟 蹤下 移 ， 斜 盤 傾 斜 角 度 增 加 ， 排 量 增 大 ， 工 作 原 理 與上 述 類 似 。恒 功 率 變 量 機(jī) 構(gòu) 采 用 自 供 油 的 方 式 。 圖 356所

63、 圖 356所 式 的 恒 功 率 變 量 機(jī) 構(gòu) 的 進(jìn) 油 道 僅 與 某 一個(gè) 油 口 相 通 （ 排 油 口 ） ， 故 吸 、 排 油 口 不 能 改 變 ，只 能 單 向 變 量 。七 .軸 向 柱 塞 馬 達(dá)（ 一 ） 軸 向 柱 塞 馬 達(dá) 的 工 作 原 理 1. 斜 盤 式 軸 向 柱 塞 馬 達(dá) 的 工 作 原 理 F F F D F NF f P 圖 358所 示 為 斜 盤 式 軸 向 柱 塞 馬 達(dá) 的 工 作 原 理 圖 。當(dāng) 通 過 配 流 盤 左 側(cè) 的 配 流 窗 口 向 柱 塞 底 部 的 密 封 工作 腔 注 入 高 壓 油 時(shí) ， 油 液 壓 力 推

64、動(dòng) 柱 塞 將 滑 靴 壓 向斜 盤 ， 斜 盤 將 對(duì) 滑 靴 產(chǎn) 生 一 個(gè) 反 作 用 力 N， 反 作 用力 N可 以 分 解 成 沿 柱 塞 軸 線 方 向 的 分 力 Ff和 與 柱 塞垂 直 的 分 力 F， 其 中 分 力 F對(duì) 回 轉(zhuǎn) 中 心 形 成 力 矩 。由 于 斜 盤 的 上 死 點(diǎn) （ 柱 塞 伸 出 最 大 值 ） 和 下 死 點(diǎn)（ 柱 塞 縮 回 的 最 大 值 ） 的 連 線 與 配 流 盤 兩 腰 型 槽 的對(duì) 稱 軸 線 在 同 一 平 面 上 ， 且 柱 塞 在 缸 體 上 是 均 勻 分布 的 ， 因 而 在 任 意 瞬 時(shí) 高 壓 區(qū) 總 有 3 4

65、（ 若 柱 塞 數(shù)為 9時(shí) ， 則 由 4 5個(gè) 柱 塞 ） 處 在 高 壓 區(qū) 。 處 在 高 壓區(qū) 的 柱 塞 均 受 到 力 N的 作 用 ， 因 而 也 均 存 在 分 力 F，各 柱 塞 的 分 力 F到 軸 心 的 距 離 雖 然 不 同 ， 但 所 形 成 扭 矩 的 方 向 是 相 同 的 ， 其 合 力 矩 通 過 柱 塞 、缸 體 驅(qū) 動(dòng) 傳 動(dòng) 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 所 以 當(dāng) 連 續(xù) 向 液 壓 馬 達(dá) 提 供壓 力 油 時(shí) ， 液 壓 馬 達(dá) 將 帶 動(dòng) 負(fù) 載 連 續(xù) 的 回 轉(zhuǎn) 。 將 液壓 馬 達(dá) 的 進(jìn) 出 油 口 對(duì) 調(diào) 液 壓 馬 達(dá) 將 反 向 旋 轉(zhuǎn) ， 工 作原 理 同 上 。 若 減 小 斜 盤 的 傾 斜 角 度 ， 液 壓 馬 達(dá) 的排 量 減 小 ， 由 公 式 mvmv pqM qnQ 159.0可 知 ， 當(dāng) 輸 入 流 量 不 變 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 速 將 提 高 。 但 是 當(dāng) 負(fù)載 力 矩 不 變 時(shí) ， 系 統(tǒng) 壓 力 也 將 提 高 。 另 外 ， 不 改 變進(jìn) 出 油 口 而 改 變 斜 盤 的 傾 斜 方 向 時(shí) 液 壓 馬 達(dá) 的 旋 轉(zhuǎn)方 向 將 發(fā) 生 變 化 。