柱塞泵的工作原理和结构特点

发布时间: 2015-08-15 08:46 作者: 浏览次数: 144 字号:

柱塞泵的工作原理是:通过柱塞在缸体内做往复运动来实现吸油和压油。柱塞泵与叶片泵相比,它能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力,是一种高效率的泵,但其制造成本相对较高,适用于高压、大流量、大功率的场合。按柱塞的排列和运动方向不同,可将其分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵2大类。

1.径向柱塞泵

如图1所示,径向柱塞泵主要由定子1、转子3、配油轴2、衬套(图中未示出)和柱塞4等组成。转子3上均匀地分布着几个径向排列的孔,柱塞4可在孔中自由地滑动。配油轴2把衬套的内孔分隔为上下2个分油室,这2个分油室分别通过配油轴2上的轴向孔与泵的吸、压油口相通。定子1与转子3偏心安装。当转子3按图示方向逆时针旋转时,柱塞4在下半周时逐渐向外伸出,柱塞孔的容积增大形成局部真空,油箱中的油液经过配油轴2上的吸油口和油室进入柱塞孔,这就是吸油过程。当柱塞4运动到上半周时,定子1将柱塞4压入柱塞孔中,柱塞孔的密封容积变小,孔内的油液通过油室和排油口压入系统,这就是压油过程。转子3每转一周,每个柱塞各吸、压油一次。

径向柱塞泵的输出流量由定子1与转子3间的偏心距决定。若偏心距为可调的,就成为变量泵,图1所示即为一变量泵。若偏心距的方向改变后,进油口和压油口也随之互相变换,则变成双向变量泵。

径向柱塞泵工作原理图

图1 径向柱塞泵工作原理图

2.轴向柱塞泵

轴向柱塞泵是将多个柱塞轴向配置在一个共同缸体的圆周上,并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种液压泵。轴向柱塞泵有2种结构形式:直轴式(斜盘式)和斜轴式(摆缸式)。轴向柱塞泵的优点是:结构紧凑、径向尺寸小,惯性小,容积效率高,目前最高压力可达40MPa,甚至更高,一般用于工程机械、压力机等高压系统中。但其轴向尺寸较大,轴向作用力也较大,结构比较复杂。

如图2所示,轴向柱塞泵工作过程为:传动轴1带动缸体2旋转,缸体2上均匀分布有奇数个柱塞孔,柱塞孔6内装有柱塞5,柱塞5的头部通过滑靴4紧压在斜盘3上。缸体2旋转时,柱塞5一面随缸体2旋转,并由于斜盘3(固定不动)的作用,柱塞5在孔内做往复运动。当缸体2从图示的最下方位置向上转动时,柱塞5向外伸出,柱塞孔6的密封容积增大,形成局部真空,油箱中的油液被吸入柱塞孔6,这就是吸油过程;当缸体2带动柱塞5从图示最上方位置向下转动时,柱塞5被压入柱塞孔6,柱塞孔6内密封容积减小,孔内油液被挤出,这就是压油过程。缸体2每旋转一周,每个柱塞孔都完成一次吸油和压油的过程。

轴向柱塞泵工作原理图

图2 轴向柱塞泵工作原理图

(1)直轴式(斜盘式)轴向柱塞泵。图3所示为直轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图。直轴式轴向柱塞泵是靠斜盘推动活塞产生往复运动,进而改变缸体柱塞腔内容积,进行吸油和排油的。它的传动轴中心线和缸体中心线重合,柱塞轴线和主轴平行。通过改变斜盘的倾角大小或倾角方向,就可改变液压泵的排量或改变吸油和压油的方向,成为双向变量泵。

直轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图

图3 直轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图

(2)斜轴式轴向柱塞泵。图4所示为斜轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图。斜轴式轴向柱塞泵的传动轴线与缸体的轴线相交所示为一个夹角。柱塞通过连杆与主轴盘铰接,并由连杆的强制作用使柱塞产生往复运动,从而使柱塞腔的密封容积变化而输出液压油。这种柱塞泵变量范围大,且泵的强度大;但结构较复杂,外形尺寸和重量都较大。

斜轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图

图4 斜轴式轴向柱塞泵工作原理及实物图

与其他类型的液压泵相比,柱塞泵的主要优点是:

①工作压力高。因柱塞和缸孔加工容易,尺寸精度和表面质量可达到很高的要求,因而配合精度高,油液泄漏小,容积效率高,能达到的工作压力一般是20~40MPa,最高可达100MPa。

②流量范围大。只要适当地加大柱塞的直径或增加柱塞的数目,流量便随之增大。

③容易加工成各种变量型泵。改变柱塞的行程就能改变流量。

④柱塞泵的主要零件均受压,即受力情况好,材料强度性能可得到充分利用,具有较长的使用寿命,单位功率重量小。

⑤柱塞泵有良好的双向变量能力。

柱塞泵的主要缺点有:

①对介质洁净度要求较苛刻(座阀配流型较好)。

②流量脉动较大,因此噪声较高。

③结构较复杂,造价高,维修困难。