軸向活塞泵的工作原理

創建於 05.17

軸向活塞泵的工作原理 1

(l) 直軸軸向活塞泵的工作原理和關鍵點如圖B所示。在直軸軸向活塞泵（通過軸結構）中，活塞杆3安裝在氣缸塊4中均勻分佈的活塞孔內，活塞杆3的頭部安裝有滑塊2。由於回程機構（圖中未顯示），滑塊的底部始終靠近擺盤1的表面。擺盤表面相對於氣缸塊平面（A-A平面）具有傾斜角γ。當傳動軸6通過氣缸塊驅動活塞杆旋轉時，活塞杆在活塞孔內進行線性往復運動。為了使活塞杆的運動與油吸入路徑和油壓路徑之間的切換實現精確協調，在氣缸塊的端面和泵的油吸入通道及油壓通道之間放置了一個固定端口板50，並在端口板上開設了兩個弧形通道（腰形端口窗口）。閥板的前面與氣缸塊的端面緊密連接，並相對滑動；而在閥板的背面，兩個腰形閥窗口應分別與泵的油吸入電路和油壓電路連接。

當氣缸體按照圖B所示的方向旋轉時，活塞開始從上死點（對應於0°位置）向外伸展，範圍為0°到180°，活塞腔的體積不斷增加，直到下死點（對應於180°位置）。在這個過程中，活塞腔剛好與閥板5的油吸入口連接，油不斷被吸入活塞腔，這就是油吸入過程。隨著氣缸體的不斷旋轉，在180°到360°的範圍內，活塞在斜盤的約束下開始從下死點縮回，活塞腔的體積不斷減少，直到上死點。在這個過程中，活塞腔剛好與端板5的油壓窗口連接，油通過油壓窗口排出，這就是油壓過程。每次氣缸體的旋轉，每個活塞進行半個循環的油吸入和半個循環的油壓。如果活塞泵由原動機驅動並持續旋轉，它可以不斷吸收和加壓油。

在直轴轴向活塞泵的工作原理中，應注意以下幾點。

① 變量問題 由於擺盤與缸軸之間的傾斜角度為γ，且泵的位移與傾斜角度有關，當擺盤的傾斜角度不可調整時，可以製作成定量泵。當擺盤的傾斜角度可調整時，可以改變柱塞行程的長度，從而改變泵的位移，即製作成變量位移泵，並改變擺盤的傾斜角度，可以改變油的吸入和壓力方向，即變成雙向泵的變量泵。

擺盤的外部尺寸和支撐形式直接影響可變排量泵的外部尺寸和重量。擺盤有兩種典型結構：支座型和支架型：前者的支座反作用力 R1 [圖 C (a)] 遠離柱塞組合的合力 F 的作用點。為了具有足夠的剛度和強度，擺盤的尺寸必須增加，因此擺盤在擺動過程中佔據的空間也隨之增加；後者的支座反作用力 R1 [圖 C (b)] 與柱塞組合的合力 F 之間的距離可以設計得非常小。近年來，擺盤剛度的問題基本不存在，同時形狀也有所減少，因此擺動過程中佔據的空間減少，極大地減輕了泵的重量。

② 在摩擦對軸向活塞泵中，有三對典型的摩擦對：柱塞頭和斜盤；柱塞和缸孔；端口板和缸面。由於這些摩擦對的關鍵部件處於高相對速度和高接觸壓力的摩擦條件下，摩擦和磨損直接影響泵的容積效率、機械效率、工作壓力和使用壽命。

③ 活塞杆與斜盤之間的接觸形式有兩種：點接觸和面接觸。球頭點接觸的軸向活塞泵結構簡單，但當泵運行時，活塞頭與斜盤之間的接觸點承受著巨大的擠壓壓力。例如，當活塞杆直徑 d = 20 mm，斜盤傾斜角 γ = 20 °，工作壓力 P = 32 MPa 時，活塞頭產生的擠壓力可達 f = 10.7 kn。為了減少擠壓力，必須限制活塞直徑 D 和泵的工作壓力 P，因此點接觸的軸向活塞泵不能在高壓和大流量的情況下使用。基於這個原因，面接觸活塞泵出現並廣泛應用於大多數斜盤軸向活塞泵產品中。

如圖D所示，表面接觸柱塞泵通常在柱塞6的球頭上裝有滑塊（也稱為滑塊）2，壓力油可以通過柱塞與滑塊之間的小孔進入滑塊油腔，在滑塊與斜盤的接觸面之間形成靜水推力支撐，這使得柱塞與斜盤之間的潤滑表面接觸，從而大大減少了柱塞與斜盤之間的磨損和摩擦損失，使泵的工作壓力顯著提高。但其結構也相對複雜。如圖D所示，大多數球頭和插座滑塊及柱塞球頭是通過滾動和球包裹工藝鉸接的。此外，還有一種連接桿滑塊[圖e（a）]，其基本上與球插座滑塊相同，但在滑塊1上製作了球頭，使柱狀插入更深進入氣缸孔，以提高連接部分的強度和抗污染能力。在斜盤的一端的支撐面上製作了幾個同心槽3，以形成輔助支撐面，從而減少接觸特定壓力；圖e（b）顯示了一種預加載裝置，可以避免大型污染物在初始狀態（如停機）進入球鉸接的接合面，並提高抗污染能力。

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