柱塞泵的分類、結(jié)構(gòu)、工作原理概述

柱塞式液壓泵（簡稱柱塞泵）是靠柱塞在缸孔內(nèi)的往復運動從而改變柱塞缸內(nèi)的容積來實現(xiàn)吸入油箱中低壓油向系統(tǒng)壓入高壓油的容積式液壓泵。柱塞泵由于工作輸出壓力高、效率高、功率大、變量方便、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于工程機械液壓系統(tǒng)中。

柱塞泵可按柱塞在缸孔中排列方式不同，將柱塞泵分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。徑向式柱塞泵主要由柱塞、轉(zhuǎn)子、襯套和配流軸等組成。柱塞緊配在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，而配流軸固定不動。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，柱塞在離心力作用下壓緊在定子的內(nèi)壁上。柱塞徑向均勻布置在轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子和定子之間有一偏心距。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，吸油區(qū)的柱塞在離心力的作用下向外伸出，徑向孔內(nèi)的密封工作腔容積逐漸增大，通過配流軸吸油腔吸油;壓油區(qū)的柱塞因受定子內(nèi)表面的推壓作用而縮回，密封工作腔容積逐漸減小，通過配流軸壓油腔壓油。移動定子改變偏心距的大小，就可改變柱塞的行程，從而改變排量。由于徑向柱塞泵的結(jié)構(gòu)比較復雜，徑向尺寸大，自吸能力差，并且配流軸受液壓不平衡力的影響，易于磨損，限制了其轉(zhuǎn)速和工作壓力的提高，因此在許多場合已逐漸被軸向柱塞泵所取代。但在低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達中主要采用徑向柱塞式。在需要輸出高壓、大流量及流量需要調(diào)節(jié)的系統(tǒng)中，軸向式柱塞泵得到了廣泛的應用。

軸向柱塞泵的柱塞與轉(zhuǎn)子缸體平行，柱塞軸向排列。軸向柱塞泵按其配流方式可分為配流盤配流和閥式配流兩類。閥配流的軸向柱塞泵中依靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)迫使柱塞作軸向往復運動。當柱塞在行程終點改變運動方向時，兩個單向閥分別會隨吸入過程泵腔中壓力的降低和排出過程中泵腔中壓力的升高而自動開啟和關(guān)閉，實現(xiàn)配流。在實際應用中，閥配流軸向柱塞泵由于結(jié)構(gòu)復雜，閥的單向性使泵失去了可逆性，這種泵不能作為液壓馬達的使用，且泵在高速轉(zhuǎn)動時，閥門啟閉過程中容易產(chǎn)生撞擊和動作滯后現(xiàn)象，所以閥配流軸向柱塞泵在液壓傳動系統(tǒng)中并不常用。

配流盤配流的軸向柱塞泵按其結(jié)構(gòu)特點可以分為斜盤式軸向柱塞泵和斜軸式軸向柱塞泵。我們主要介紹些斜盤式軸向柱塞泵。斜盤式斜盤式軸向柱塞泵在工程機械中應用較多，軸向柱塞泵由傳動軸、鍵、缸體、柱塞、滑靴、回程盤、斜盤等組成，缸體通過大軸承支承在泵體上，柱塞安裝在缸體均勻分布的柱塞孔內(nèi)，為了避免柱塞頭部與斜盤直接接觸而產(chǎn)生磨損，在柱塞的頭部裝有滑靴，外面加以鉚合，使柱塞和滑靴既不會脫落，又能配合球面間能相對運動，滑靴在中心彈簧及回程盤作用下，滑靴底面始終緊貼斜盤的表面運動。傳動軸通過花鍵帶動缸體旋轉(zhuǎn)，缸體旋轉(zhuǎn)帶動柱塞旋轉(zhuǎn)，同時柱塞在柱塞孔內(nèi)作直線往復運動。為了使柱塞的運動和吸油路、壓油路的切換實現(xiàn)準確配合，在缸體的配流端面和泵的吸油通道、壓油通道之間安放了一個固定不動的配流部件-配流盤，配流盤上開有兩個弧形通道，即腰形配流窗口。配流盤的正面和缸體配流端面緊密貼合，并且相對滑動;而在配流盤的背面，兩腰形配流窗口分別和泵的吸油路、壓油路相通。當缸體帶著柱塞從最上位置向下方轉(zhuǎn)動，柱塞在回程機構(gòu)作用下想外伸出時，于是柱塞孔的密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，通過配油盤的吸油窗口吸入到柱塞孔內(nèi)，這就是吸油過程;當缸體帶著柱塞從最下位置向上方位置轉(zhuǎn)動時，柱塞在斜盤的作用下，被壓進柱塞孔內(nèi)，于是柱塞孔的密封容積減小，孔內(nèi)油液受到擠壓，通過配流盤的壓油窗口壓到系統(tǒng)中，這就是排油過程。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個柱塞孔都完成一次吸油和排油過程，若柱塞泵不斷旋轉(zhuǎn)，便可連續(xù)不斷的吸油和壓油，這就是軸向柱塞泵的工作原理。改變斜盤傾角即可改變柱塞泵的排量。

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孫冰江 山東青州高新技術(shù)研究所