Principio di funzionamento della pompa a pistone assiale

Creato il 05.17

Working principle of axial piston pump 1

(l) 直轴轴向柱塞泵的工作原理和关键点如图B所示。在直轴轴向柱塞泵（通过轴结构）中，柱塞3安装在缸体4中均匀分布的柱塞孔内，柱塞3的头部安装有滑块2。由于回程机构（图中未示），滑块的底部始终靠近摆盘1的表面。摆盘表面相对于缸体平面（A-A平面）具有倾斜角γ。当传动轴6通过缸体驱动柱塞旋转时，柱塞在柱塞孔内做线性往复运动。为了使柱塞的运动与油吸入路径和油压路径之间的切换实现精确协调，在缸体的端面与泵的油吸入通道和油压通道之间放置一个固定的端口板50，并在端口板上开设两个弧形通道（腰形端口窗口）。阀板的前面与缸体的端面紧密连接，并相对滑动；而在阀板的背面，两个腰形阀窗口应分别与泵的油吸入回路和油压回路连接。

当气缸体按照图B所示方向旋转时，活塞开始从上止点（对应于0°位置）向外伸展，范围为0°到180°，活塞腔的体积持续增加，直到下止点（对应于180°位置）。在这个过程中，活塞腔刚好与阀板5的油吸入窗口连接，油不断被吸入活塞腔，这就是油吸入过程。随着气缸体的持续旋转，在180°到360°的范围内，活塞在斜盘的约束下开始从下止点收回，活塞腔的体积持续减小，直到上止点。在这个过程中，活塞腔刚好与端板5的油压窗口连接，油通过油压窗口排出，这就是油压过程。气缸体每转一圈，每个活塞进行半个周期的油吸入和半个周期的油压。如果活塞泵由原动机驱动并持续旋转，它可以持续吸收和加压油。

关于直轴轴向活塞泵的工作原理，应该注意以下几点。

① 变量问题 因为摆盘与缸轴之间的倾斜角度为γ，泵的排量与倾斜角度有关，当摆盘的倾斜角度不可调时，可以制造成定量泵。当摆盘的倾斜角度可调时，可以改变柱塞行程的长度，从而改变泵的排量，也就是说，制造成变量排量泵，并改变摆盘的倾斜角度，可以改变油的吸入和压力方向，也就是说，它变成了双向泵的变量泵。

外部尺寸和支撑形式的斜盘直接影响可变排量泵的外部尺寸和重量。斜盘有两种典型结构：支座型和支架型：前者的支座反作用力 R1 [图 C (a)] 远离柱塞组件的合力 F 的作用点。为了具有足够的刚度和强度，斜盘的尺寸必须增大，因此斜盘在摆动过程中占用的空间增大；后者的支座反作用力 R1 [图 C (b)] 与柱塞组件的合力 F 之间的距离可以设计得非常小。近年来，斜盘刚度的问题基本不存在，同时，形状也得到了缩小，因此摆动过程中占用的空间减少，极大地降低了泵的重量。

② There are three pairs of typical friction pairs in friction pair axial piston pump: plunger head and swash plate; plunger and cylinder bore; port plate and cylinder face. As the key parts of these friction pairs are in the high relative speed and high contact pressure friction conditions, the friction and wear directly affect the volumetric efficiency, mechanical efficiency, working pressure and service life of the pump.

③ The contact form of plunger and swash plate there are two kinds of contact form between plunger head and swash plate of straight axis axial piston pump: point contact and face contact. The structure of the ball head point contact axial piston pump is simple, but when the pump is working, the contact point between the piston head and swash plate is subject to great extrusion pressure. For example, when the diameter of the plunger d = 20 mm, the inclination angle of the swash plate γ = 20 ° and the working pressure P = 32 MPa, the extrusion force produced by the plunger head can reach f = 10.7 kn. In order to reduce the extrusion force, the piston diameter D and the pump working pressure P must be limited, so the point contact axial piston pump can not be used in high pressure and large flow situation. For this reason, the surface contact piston pump appeared and was widely used in most swash plate axial piston pump products.

如图D所示，表面接触柱塞泵通常在柱塞6的球头上配备滑块（也称为滑块）2，缸孔中的压力油可以通过柱塞与滑块之间的小孔流入滑块油腔，在滑块与摆盘的接触面之间形成静水推力支撑，使柱塞与摆盘之间的润滑表面接触，从而大大减少柱塞与摆盘之间的磨损和摩擦损失，使泵的工作压力显著增加。但其结构也较为复杂。如图D所示，大多数球窝滑块和柱塞球头通过滚动和球包裹工艺铰接。此外，还有一种连杆滑块[图e（a）]，其基本上与球窝滑块相同，但在滑块1上制作了球头，以使柱插入缸孔更深，从而提高连接部分的强度和抗污染能力。在摆盘一端的支撑面上制作了几个同心槽3，以形成辅助支撑面，从而降低接触特定压力；图e（b）显示了一种预加载装置，可以避免大型污染物在初始状态（如停机）时进入球铰接的接合面，并提高抗污染能力。

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