第3章 液压泵与液压马达3

  依靠柱塞在缸体内作往 复运动， 复运动，使得密封油腔 容积变化而实现吸油和 压油

  缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。 缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。 压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触； 压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功 率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。 率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。 当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转 图示逆时针）， ），柱塞在缸体内 时（图示逆时针），柱塞在缸体内 作往复运动， 作往复运动，在自下而上回转的半 周内，柱塞逐渐向外伸出， 周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体 内密封油腔容积增加， 内密封油腔容积增加，形成局部真 空，于是油液就通过配油盘的吸油 进入缸体中。 窗口a进入缸体中。在自上而下的半 周内， 周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩 使密封油腔容积减小， 回，使密封油腔容积减小，将液体 排出去。 从配油窗口b排出去。

  柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽， (1) 柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽，以保证 轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。 轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。 缸体端面间隙的自动补偿。使缸体紧压配流盘端面的作用力， (2) 缸体端面间隙的自动补偿 。 使缸体紧压配流盘端面的作用力 ， 除机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力， 除机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力， 它比弹簧力大很多，而且随泵的工作所承受的压力增大而增大。 它比弹簧力大很多，而且随泵的工作所承受的压力增大而增大。由于缸体始终受 力紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。 力紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。 滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计， (3) 滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计，缸体中 的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑履油室， 的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑履油室，致使滑履和斜盘间形成液 体润滑，因此改善了接触应力。 体润滑，因此改善了接触应力。 用这种结构的轴向柱塞泵压力可达32MPa以上 流量也可以很大。 32MPa以上， 用这种结构的轴向柱塞泵压力可达32MPa以上，流量也可以很大。 轴向柱塞泵没有自吸能力。靠加设辅助设备， (4) 轴向柱塞泵没有自吸能力。靠加设辅助设备，采用回程盘或在每 个柱塞后加返回弹簧， 个柱塞后加返回弹簧，也可在柱塞泵前安装一个辅助泵提供低压油液强 行将柱塞推出，以便吸油充分。 行将柱塞推出，以便吸油充分。

  3.4.1径向柱塞泵 3.4.1径向柱塞泵 2.径向柱塞泵的特点、排量及流量计算 径向柱塞泵的特点、 径向柱塞泵的特点 配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽， 配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽， 使液压径向力得到平衡，容积效率较高。 使液压径向力得到平衡，容积效率较高。 柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。 柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。 能轻松实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。 能轻松实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。 改变定子相对缸体的偏心距能改变排量，且变量方式多样。 改变定子相对缸体的偏心距能改变排量，且变量方式多样。 排量

  柱塞泵是依靠柱塞在缸体中的往复运动， 柱塞泵是依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密封 工作容积发生明显的变化，来实现吸、排油的。 工作容积发生明显的变化，来实现吸、排油的。 与叶片泵相比较，轴向柱塞泵的特点为： 与叶片泵相比较，轴向柱塞泵的特点为： 密封性好，容积效率高，工作所承受的压力高； （1）密封性好，容积效率高，工作所承受的压力高； 易于变量； （2）易于变量； 流量范围大； （3）流量范围大； 对油污染敏感； （4）对油污染敏感； 滤油精度要求高； （5）滤油精度要求高； 加工工艺复杂、价格高。 （6）加工工艺复杂、价格高。

  液压马达是一种把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。 液压马达是一种把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。 从能量互相转换的观点看， 从能量互相转换的观点看，泵和马达是统一体的矛盾着的两 个方面，它们能依一定条件而变化。 个方面，它们能依一定条件而变化。当电动机带动其转动 即为泵，输出压力油（流量和压力）； ）；当向其通入压力 时，即为泵，输出压力油（流量和压力）；当向其通入压力 油时，即为马达，输出机械能（扭矩和转速）。 油时，即为马达，输出机械能（扭矩和转速）。 从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同， 从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故在结 构上各有其特点。因此， 构上各有其特点。因此，在实际在做的工作中大部分泵和马达是不 可逆的。 可逆的。

  由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的， 由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的，各个柱塞在缸中移动的速度 也不相同，所以径向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。 也不相同，所以径向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。 柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，因此， 柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，因此，径 向柱塞泵的柱塞数为奇数，且不小于3 向柱塞泵的柱塞数为奇数，且不小于3。

  进出油口相等，有单独的泄油口； 进出油口相等，有单独的泄油口； 叶片底端设置有燕式弹簧； 叶片底端设置有燕式弹簧； 叶片径向放置，叶片的倾角等于零； 叶片径向放置，叶片的倾角等于零； 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。

  转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大， 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大， 低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、 低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严 格的场合。 格的场合。

  轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式和斜轴式两大类， 轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式和斜轴式两大类，目前我们国家生产 的三个基本系列为CY14 CY14ZB型 Z*B型 的三个基本系列为CY14-1型、ZB型、Z*B型,并且结构上容易实现无级变量等 优点。 优点。 不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用， 不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用，一般在液压系统若需高压 均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、 时，均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液 压系统。 压系统。

  液压泵是液压系统的动力元件，也 液压泵是液压系统的动力元件， 是液压系统的核心元件。 是液压系统的核心元件。合理地选 择液压泵对于降低能耗、提高效率、 择液压泵对于降低能耗、提高效率、 降低噪声、 降低噪声、改善工作性能和保证系 统的可靠工作十分重要。 统的可靠工作十分重要。

  按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵， 按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵， 螺杆泵。 螺杆泵。 齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵 叶片泵又分双作用叶片泵， 叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵 柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵 按排量能否变量分定量泵和变量泵。 按排量能否变量分定量泵和变量泵。 单作用叶片泵， 单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵 按工作特点选用： 按工作特点选用： 要求变量选用变量泵。 是否要求变量 要求变量选用变量泵。 柱塞泵的额定压力最高。 工作所承受的压力 柱塞泵的额定压力最高。 齿轮泵的抗污能力最好。 工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。 噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。 轴向柱塞泵的总效率最高。 效率 轴向柱塞泵的总效率最高。

  斜盘有一倾角： 斜盘有一倾角：γ 柱塞数为奇数时， 柱塞数为奇数时，脉动 较小，当柱塞数愈多， 较小，当柱塞数愈多， 愈小。 则脉动率σq愈小。

  图3-18 直轴式轴向柱塞泵的工作原理 1—传动轴 2—斜盘 3—柱塞 传动轴 斜盘 柱塞 4—缸体 5—配流盘 缸体 配流盘

  缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。 缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。

  为防止密闭容积在吸、 为防止密闭容积在吸、压油转换时因压 力突变引起的压力冲击， 力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流 窗口前端开有减振槽或减振孔。 窗口前端开有减振槽或减振孔。

  工作原理与斜盘式轴向柱塞 泵类似， 泵类似，只是缸体轴线与传 动轴不在一条直线上， 动轴不在一条直线上，它们 之间有一个摆角β，柱塞 与传动轴之间通过连杆连接。 与传动轴之间通过连杆连接。 传动轴旋转通过连杆拨动缸 体旋转， 体旋转，强制带动柱塞在缸 体孔内作往复运动。 体孔内作往复运动。 特点： 特点：柱塞受力状态较斜盘 式好， 式好，不仅可增大摆角来增 大流量，且耐冲击、寿命长。 大流量，且耐冲击、寿命长。

  应根据主机工况选择用定量泵还是变量泵； 应根据主机工况选择用定量泵还是变量泵； 选择用定量泵还是变量泵 根据功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的结构类型； 根据功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的结构类型； 按系统的压力、流量、性能、特点、价格确定规格型号。 按系统的压力、流量、性能、特点、价格确定规格型号。

  3.4.1径向柱塞泵 3.4.1径向柱塞泵 1.径向柱塞泵的工作原理 径向柱塞泵的工作原理 均布有五~七个柱塞孔， 缸体 均布有五~七个柱塞孔，柱塞 底部空间为密闭工作腔。 底部空间为密闭工作腔。 柱塞 定子 其头部滑履与定子内圆接触。 其头部滑履与定子内圆接触。 与缸体存在偏心。 与缸体存在偏心。

  进出油口相等， 进出油口相等，有单独 的泄油口； 的泄油口； 叶片径向放置， 叶片径向放置，叶片底 部设置有燕式弹簧； 部设置有燕式弹簧； 在高低压油腔通入叶片 底部的通路上装有梭阀。 底部的通路上装有梭阀。

  按柱塞的排列和运动方式 的不同分 轴向柱塞泵 径向柱塞泵 轴向柱塞泵 径向柱塞泵 柱塞的轴线和传动轴的轴线平行 柱塞的轴线和传动轴的轴线 轴向柱塞马达

  变量轴向柱塞泵中的主体部分大致 相同，其变量机构有各种结构型式， 相同，其变量机构有各种结构型式， 有手动、手动伺服、恒功率、 有手动、手动伺服、恒功率、恒流 恒压变量等。 量、恒压变量等。

  三对磨擦副：柱塞与缸体孔， 三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配 流盘，滑履与斜盘。容积效率较高， 流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额 定压力可达31.5MPa。 泵体上有泄漏油口。 泵体上有泄漏油口。 传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。 传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。 为减小瞬时理论流量的脉动性， 为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞 数为奇数： 数为奇数：5，7，9。