液壓與氣壓傳動 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)用實例目錄：3.4.1斜盤式軸向柱塞泵的工作原理和流量計算軸向柱塞泵是將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上，并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。當原動機通過傳動軸使缸體轉(zhuǎn)動時，由于斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運動，并通過配油盤的配油窗口進行吸油和壓油。1)工作原理1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤；5-傳動軸；6-彈簧2）流量計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動的速度不是恒速的，因而輸出流量是有脈動的，當柱塞數(shù)為奇數(shù)時，脈動較小，且柱塞數(shù)多脈動也較小。一般常用的柱塞泵的柱塞個數(shù)為7、9或11，有些小排量柱塞泵采用5個柱塞。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-傳動軸傳動軸8通過左邊的花鍵帶動缸體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)的同時在缸體中作往復(fù)運動。缸體中柱塞底部的密封工作容積是通過配油盤7與泵的進出口相通的。隨著傳動軸的轉(zhuǎn)動，液壓泵就連續(xù)地吸油和排油。2）結(jié)構(gòu)特點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補償?；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，即為點接觸式，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的場合。工作壓力增大時，通常都在柱塞頭部安裝滑靴，滑靴按靜壓原理設(shè)計，將高壓油引入滑靴油室，致使滑靴和斜盤間形成液體潤滑，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32MPa以上。3)變量原理①手動變量：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，且不能在工作過程中變量。②伺服變量。為克服手動變量機構(gòu)的缺點，目前多采用液壓伺服機構(gòu)來放大操縱力，控制斜盤傾角，實現(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構(gòu)通過泵出口的壓力與壓力控制閥的彈簧力之間的平衡來調(diào)節(jié)泵輸出流量，使泵保持出口壓力為定值。工作過程如下：當泵的出口壓力未達到調(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。當泵的出口壓力達到調(diào)定值時，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)過壓力控制閥進入變量活塞腔內(nèi)，推動斜盤擺動以減小其傾角，減小泵的輸出流量。當泵出口壓力達到調(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，假如負載所需流量從A點變化到B點，此時如果變量泵不改變輸出流量，則系統(tǒng)中流量供過于求，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)動斜盤擺動，從而使泵的排量減小，直至與B點的流量值相對應(yīng)，以適應(yīng)負載所需流量的減小，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傳動軸軸線成一傾角γ，當傳動軸5在電動機的帶動下轉(zhuǎn)動時，連桿4帶動柱塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)，同時，連桿4推動柱塞2在缸體3中作往復(fù)運動，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，通過固定不動的平面配流盤1上的窗口a、b進行吸油、壓油。1）工作原理1-配流盤；2-柱塞；3-缸體；4-連桿；5-傳動軸；6-吸油窗口；7-壓油窗口2）特點-優(yōu)點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45°，可實現(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，容積效率和機械效率高。2）特點-缺點①

斜軸泵傳動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，缸體需要較大的擺動空間。③

變量機構(gòu)需要驅(qū)動缸體擺動來實現(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)用實例飛機液壓系統(tǒng)：大型飛機的研發(fā)制造能力是國家航空實力的重要體現(xiàn)，關(guān)系到國家重大戰(zhàn)略需求，因而被列為國家重大科技專項。液壓系統(tǒng)是大型飛機的核心子系統(tǒng)，被譽為飛機的“血管和肌肉”，其功能是為舵面操縱、起落架收放、