液壓與氣壓傳動(dòng) 課件 3.4 柱塞泵

第3章液壓泵3.4柱塞泵3.4.1斜盤式軸向柱塞泵的工作原理和流量計(jì)算3.4.2斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和變量原理3.4.3斜軸式軸向柱塞泵3.4.4柱塞泵應(yīng)用實(shí)例目錄：3.4.1斜盤式軸向柱塞泵的工作原理和流量計(jì)算軸向柱塞泵是將多個(gè)柱塞配置在一個(gè)共同缸體的圓周上，并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。1)工作原理1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤；5-傳動(dòng)軸；6-彈簧2）流量計(jì)算排量公式流量公式d為柱塞的直徑，R為柱塞分布圓半徑，γ為斜盤傾角，n為泵的轉(zhuǎn)速，ηv為泵的容積效率由于柱塞在缸體孔中運(yùn)動(dòng)的速度不是恒速的，因而輸出流量是有脈動(dòng)的，當(dāng)柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)，脈動(dòng)較小，且柱塞數(shù)多脈動(dòng)也較小。一般常用的柱塞泵的柱塞個(gè)數(shù)為7、9或11，有些小排量柱塞泵采用5個(gè)柱塞。z奇數(shù)偶數(shù)5791113681012δq(%)4.982.531.531.020.7313.97.81.983.45泵柱塞數(shù)Z和流量脈動(dòng)的δq

的關(guān)系3.4.1斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和變量原理1）斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)動(dòng)手輪；2-斜盤；3-回程盤；4-滑靴；5-柱塞；6-缸體；7-配油盤；8-傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸8通過(guò)左邊的花鍵帶動(dòng)缸體6旋轉(zhuǎn)，由于滑靴4貼緊在斜盤表面上，柱塞在隨缸體旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缸體中柱塞底部的密封工作容積是通過(guò)配油盤7與泵的進(jìn)出口相通的。隨著傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓泵就連續(xù)地吸油和排油。2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)a.柱塞與缸體柱塞孔之間圓柱環(huán)形間隙加工精度易于保證；缸體與配流盤、滑靴與斜盤之間的平面縫隙采用靜壓平衡，間隙磨損后可以補(bǔ)償，因此軸向柱塞泵的容積效率很高。b.缸體端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償?；レo壓支撐結(jié)構(gòu)c.滑靴結(jié)構(gòu)。在斜盤式軸向柱塞泵中，如果柱塞球形頭部直接接觸斜盤而滑動(dòng)，即為點(diǎn)接觸式，這種形式的液壓泵，因接觸應(yīng)力大，極易磨損，故只能用在p＜10MPa的場(chǎng)合。工作壓力增大時(shí)，通常都在柱塞頭部安裝滑靴，滑靴按靜壓原理設(shè)計(jì)，將高壓油引入滑靴油室，致使滑靴和斜盤間形成液體潤(rùn)滑，改善了接觸應(yīng)力。使用這種結(jié)構(gòu)的軸向柱塞泵壓力可達(dá)32MPa以上。3)變量原理①手動(dòng)變量：改變斜盤的傾角，即可改變軸向柱塞泵的排量和輸出流量，但操縱不輕便，且不能在工作過(guò)程中變量。②伺服變量。為克服手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，目前多采用液壓伺服機(jī)構(gòu)來(lái)放大操縱力，控制斜盤傾角，實(shí)現(xiàn)泵在工作中保持功率、壓力和流量恒定不變，這就是所謂的恒功率變量泵、恒壓變量泵和恒流量變量泵。3)變量原理—恒壓變量恒壓變量機(jī)構(gòu)通過(guò)泵出口的壓力與壓力控制閥的彈簧力之間的平衡來(lái)調(diào)節(jié)泵輸出流量，使泵保持出口壓力為定值。工作過(guò)程如下：當(dāng)泵的出口壓力未達(dá)到調(diào)定值之前，壓力控制閥處于圖示位置，變量活塞腔內(nèi)壓力與回油接通，斜盤上的彈簧力驅(qū)動(dòng)斜盤處于最大傾角，為定量泵工作模式，向系統(tǒng)提供泵的最大流量。當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，壓力控制閥的左側(cè)的液壓力p大于彈簧預(yù)緊壓力ps，壓力控制閥換向，高壓油液經(jīng)過(guò)壓力控制閥進(jìn)入變量活塞腔內(nèi)，推動(dòng)斜盤擺動(dòng)以減小其傾角，減小泵的輸出流量。當(dāng)泵出口壓力達(dá)到調(diào)定值后，不管輸出流量如何變化，其輸出壓力恒定，故稱為恒壓變量泵。3)變量原理—恒壓變量恒壓變量泵的壓力-流量特性：隨著工作壓力的升高，泵的泄漏量Δq也增大，所以其流量特性曲線并不保持水平，而是稍微向下傾斜。Δp是恒壓變量機(jī)構(gòu)控制壓力的偏差。在額定壓力下，Δp為額定壓力的2%~3%。調(diào)節(jié)控制彈簧預(yù)緊壓力ps，則可得到不同的恒壓特性（p1、p2、p3等）。恒壓工作區(qū)間調(diào)節(jié)原理如下：在某一調(diào)定壓力下，假如負(fù)載所需流量從A點(diǎn)變化到B點(diǎn)，此時(shí)如果變量泵不改變輸出流量，則系統(tǒng)中流量供過(guò)于求，促使泵出口壓力p升高，p＞ps，壓力控制閥換向，變量活塞驅(qū)動(dòng)斜盤擺動(dòng)，從而使泵的排量減小，直至與B點(diǎn)的流量值相對(duì)應(yīng)，以適應(yīng)負(fù)載所需流量的減小，而又維持調(diào)定的系統(tǒng)壓力不變。即為恒壓變量的工作原理。恒壓變量泵壓力-流量特性曲線3.4.3斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵的缸體軸線相對(duì)傳動(dòng)軸軸線成一傾角γ，當(dāng)傳動(dòng)軸5在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿4帶動(dòng)柱塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，連桿4推動(dòng)柱塞2在缸體3中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使柱塞孔底部的密封腔容積不斷發(fā)生增大和縮小的變化，通過(guò)固定不動(dòng)的平面配流盤1上的窗口a、b進(jìn)行吸油、壓油。1）工作原理1-配流盤；2-柱塞；3-缸體；4-連桿；5-傳動(dòng)軸；6-吸油窗口；7-壓油窗口2）特點(diǎn)-優(yōu)點(diǎn)①由于連桿軸線與柱塞軸線之間的夾角小，有效地改善了柱塞與缸孔之間的摩擦磨損情況。②由于柱塞副受力狀況的改善，允許斜軸式泵由較大的傾角，一般為25°，最大可達(dá)45°，可實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的變速。而斜盤式泵的傾角受側(cè)向力的限制，一般小于20°。③缸體所受的傾覆力矩小，缸體端面與配流盤貼合均勻，泄漏及磨損損失小，容積效率和機(jī)械效率高。2）特點(diǎn)-缺點(diǎn)①

斜軸泵傳動(dòng)軸要承受很大的軸向力和徑向力，軸承壽命成為其薄弱環(huán)節(jié)。②

體積較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。特別是作為變量泵時(shí)，缸體需要較大的擺動(dòng)空間。③

變量機(jī)構(gòu)需要驅(qū)動(dòng)缸體擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變量，由于慣性大，變量響應(yīng)速度較慢，而且變量泵的噪聲較大。④

斜軸泵不能做成通軸泵，所以難以做成雙聯(lián)泵或多聯(lián)泵。3.4.4柱塞泵應(yīng)用實(shí)例飛機(jī)液壓系統(tǒng)：大型飛機(jī)的研發(fā)制造能力是國(guó)家航空實(shí)力的重要體現(xiàn)，關(guān)系到國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，因而被列為國(guó)家重大科技專項(xiàng)。液壓系統(tǒng)是大型飛機(jī)的核心子系統(tǒng)，被譽(yù)為飛機(jī)的“血管和肌肉”，其功能是為舵面操縱、起落架收放、