径向柱塞泵的特点及工作原理-

径向柱塞泵的特点及工作原理

发布时间： 2021/12/21

　　径向柱塞泵及径向柱塞马达的挤子也是柱塞(与传动轴相互垂直)，并依靠柱塞在专门的缸体中往复运动吸或压和排出液体。
　　1、径向柱塞泵的类型特点
　　(1)分类径向柱塞泵的品种不像轴向柱塞泵那样丰富。图1所示为径向柱塞泵的详细分类。径向柱塞泵多采用座阀配流和轴配流。
　　径向柱塞泵-按流量可否调节分类－定量径向柱塞式、变量径向柱塞式
　　按配流机构的类型分类－座阀配流式、端面配流式、轴配流式、摆动耳轴配流式
　　按柱塞与定子的接触类型分类－点接触型、面接触型（滑履型）
　　(2)特点见表1。
　　图1径向柱塞泵的分类
　　表1 径向柱塞泵的特点
　　

　　2、径向柱塞泵的工作原理
　　(1)阀配流径向柱塞泵的工作原理及其要点图2所示为阀配流径向柱塞泵的工作原理。由于径向柱塞泵的柱塞组与传动轴相互垂直，所以其工作原理与内燃机的曲柄连杆机构极为相似。缸体6为定子，偏心为e的偏心轴1作为转子，柱塞2为挤子；柱塞2在弹簧作用下与偏心轮上的轴承7贴紧；柱塞2的上端与缸体6的柱塞孔之间形成大小可变的工作容腔；吸油阀5与压油阀4组成泵的配流机构。
　　

　　图2 阀配流径向柱塞泵的工作原理
　　1-偏心轴；2-柱塞；3-弹簧；4-压油阀；吸油阀；6-缸体；7-轴承；8-工作容腔
　　当偏心轴1由原动机带动旋转时，柱塞作上下往复运动。当柱塞2向下运动时，工作容腔逐渐变大，形成真空，缸体6的吸油口与油箱连接，故油箱中的液压油在大气压的作用下打开吸油阀5进入并充满该容腔，完成吸油过程。这时，压油阀4是关闭的。当柱塞2向上运动时，柱塞将工作容腔中的液压油压缩，并推开压油阀4，使液压油压人到系统中去工作，这就是压油过程。这时，吸油阀5被受压的液压油关闭。偏心轮每转一周，每个柱塞腔各吸、压油一次。
　　上述工作原理是最基本的，实际径向柱塞泵的结构要复杂得多。例如，柱塞在径向布置有许多个(图3)。
　　

　　吸油口压油口
　　图3轴配流多柱塞径向柱塞泵的工作原理
　　1-柱塞；2-定子环；3-缸体；4-村套；配流轴；6-输油孔；a，b-窗口
　　3、关于阀配流径向柱塞泵的工作原理应注意以下要点。
　　①变量问题泵的偏心轴保持偏心距e，而泵的排量与偏心距e相关。故当偏心距e不可调节时即制成定量泵；当偏心距e可调节时，就能改变泵的排量大小，即制成变量泵。工程实际中阀配流的径向柱塞泵多为定量泵。尽管通过调节传动轴偏心距之类的方式可实现变量，但由于其变量机构一般过于复杂，实用产品采用的变量方式及机构往往基于另外一些原理，典型的变量机构见5．1．2(3)。
　　②传动轴及其支承系统径向柱塞泵的传动轴及其支承系统应有足够的刚度及耐磨性以承受柱塞组传来的多方向的交变负荷。
　　③驱动及回程方式阀配流的径向柱塞泵的缸体均固定在壳体上，径向柱塞泵轴通过偏心轴、凸轮或以曲轴形式驱动柱塞往复运动，柱塞一般靠弹簧力或以机械约束方式回程。
　　④柱塞阀配流径向柱塞泵的柱塞数可选范围很大，实用产品中从单柱塞的到装有20只以上柱塞者均有，且不分奇、偶数。此类泵便于制成带独立配流系统的缸体一柱塞副系列化的模块单元，然后把它们用单体、对置、直列(单列或多列)、星形(单排或多排)等多种方式组合布置在传动轴的周围，拼装成各种规格的产品。每一单元均可作为独立的压力油源使用，也可让部分或全部单元合流以满足不同的需求。有时可通过公共的滑阀(可能即为柱塞本身)或转阀(配流轴)吸油，但压油阀必须是各缸独立的座阀。
　　⑤配流阀座阀是阀配流泵的关键部件，简单廉价的球阀由于流量特性不好，仅限于小型泵上。广泛使用的是带导向装置的锥阀，其阀芯和阀座均需精细加工并经硬化处理，有些产品还镶装硬质合金的阀口以进一步提高耐磨和耐腐蚀性。为避免由于惯性过大造成高转速时的启闭滞后现象，阀芯应有较小的运动质量。
　　(2)轴配流径向柱塞泵的工作原理及其要点如图3所示，轴配油式径向柱塞泵的定子环2与缸体(转子)3间偏心安装；柱塞1沿圆周径向均匀分布于缸体中，柱塞可在转子上径向均布的柱塞孔内自由伸缩，形成可变的密封工作容腔；固定不动的配流轴5内钻有轴向输油孔6，与吸油窗口a和压油窗口b相通，并引至泵的吸油口和压油口；与缸体内孔紧配的衬套4套装于配流轴5上。
　　当缸体3在原动机带动下顺时针方向旋转时，柱塞1在离心力(或低压油)作用下压紧在定子环2的内壁上。由于偏心e的存在，故处于上半周的各柱塞底部的工作腔容积将逐渐增大，于是通过配流轴上的吸油窗口a吸油。而处于下半周的各柱塞底部的工作腔容积将逐渐减小，通过配流轴上的窗口b压油。缸体每转一周，每个工作腔各吸、压油一次。
　　关于轴配流径向柱塞泵的工作原理应注意以下要点。
　　①变量问题轴配流径向柱塞泵的柱塞组一般装在旋转缸体中，柱塞组的外端支承在一个偏心定子环内，向外侧运动时吸油，向内侧时压油。定子环偏心轮或转子与缸体轴线之间保持偏心距e，当偏心距e不可调节时即制成定量泵，当偏心距e可调节时，就能改变柱塞行程并改变泵的排量大小，即制成变量泵。
　　②支承系统及柱塞的回程方式采用上述配置的轴配流径向柱塞泵，其传动轴上可以安装尺寸较大的滚动或滑动轴承，甚至有足够位置布置静压轴承。在吸油区可利用缸体旋转时柱塞所受的离心力帮助回程，不过很多情况下仍然需要一套位置约束的回程机构。
　　③配流轴是轴配流泵的关键部件。配流轴与衬套之间的配合间隙要适当，过小易造成咬死或损伤，过大会引起严重泄漏。由于配流轴受径向不平衡力，故轴配流式泵的工作压力不高。
　　(3)径向柱塞泵的变量机构
　　①阀配流径向柱塞泵的变量机构
　　a．吸油管节流变量如图4所示，吸油管节流变量是利用设在吸油管内的流量调节阀(孔)6控制吸入量来调节输出流量，此法结构简单，功率损失不大，但输出流量脉动和噪声较大。
　　

　　图4调节吸油管内流量阀的变量方式
　　1-缸体；2-偏心传动轴；3-柱塞；4-压油阀；吸油阀；6-流量调节阀
　　b．调节柱塞有效行程变量有力调节和位置调节两种方式。对于弹簧回程的柱塞副，如图5所示，利用弹簧2的弹性推力随行程变化的特点，通过调节在泵偏心传动轴6腔内油液压力来控制柱塞的实际回程量(在回程终点弹簧推力与作用于柱塞底面上的液压力相平衡，柱塞底面与驱动偏心滑道脱离并出现间隙)。
　　

　　图5用壳体内压力控制柱塞有效行程的变量方式
　　1-吸油阀；2-弹簧；3-压油阀；4-柱塞；壳体；6-偏心传动轴；7-减压阀
　　位置调节方式源于内燃机的燃料喷射泵技术，如图6所示，它是在兼有吸油配流滑阀功能的柱塞上制出螺旋槽，当通过某种机构(齿轮齿条副等)使柱塞旋转时，即可利用此螺旋槽的密封棱边与缸体内固定的吸油窗口之间相对距离的变化，改变柱塞的有效吸油行程，进而调节泵的流量。
　　　排油阀进油窗口　　　实时有效行程
　　

　　图6 用螺旋卸荷槽控制柱塞有效行程的变量方式
　　c．单元体组合有级变量利用座阀配流的各缸体一柱塞单元均可以独立供油的特点，也可通过各单元输出流量的分流、合流将一台多缸泵作为有级变量泵使用。
　　②轴配流柱塞泵的变量机构
　　a．偏心环浮动平移式变量如图7所示，变量机构沿偏心环直径方向布置在壳体两侧，通过液控变量机构的液压力操纵偏心环浮动平移，‘与叶片泵定子沿径向浮动平移类似。
　　

　　图7 轴配流的偏心环浮动平移式变量机构图8偏心环绕销轴摆动式变量机构
　　b．偏心环绕销轴摆动式变量图8所示为钢球作为柱塞的轴配流径向变量柱塞泵，其变量机构安装在偏心环的切线方向上，使偏心环绕一根销轴摆动而变量。

上一条：从操纵控制力的方式角度简述变量机构的特点及适用场合下一条：关于直轴式轴向柱塞泵的工作原理应注意以下要点