机械原理 小论文

轴向柱塞泵的工作原理分析

摘要：轴向柱塞泵因其效率高，寿命长自吸能力强，适用于高压系统等优点得到广泛的应用。但是目前生产的轴向柱塞泵仍普遍存在噪声大，返修率高的问题。本篇论文着重从柱塞泵的工作原理，工作阶段来分析，论文最后还提出了一些降低噪声的改进建议。

关键词：工作原理结构形式工作阶段噪声改进方案

1.柱塞泵的广泛应用。

柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。

2.柱塞泵的工作原理。

（1）结构形式

柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种代表性的结构形式

①径向泵：径向泵柱塞垂直于缸体轴线，沿径向运动

②轴向泵：轴向泵柱塞平行于缸体轴线，沿轴向运动。

图1 轴向柱塞泵

两种类型比较而言，径向柱塞泵与轴向柱塞泵相比，效率较低，竞相尺寸大，转动惯量大，自吸能力差，且配流轴向受到径向不平衡液压力的作用，已于磨损，

这些限制了转速和压力的提高，故应用范围较小。

序号名称：

1.泵体

2.泵套

3.弹簧

4.柱塞

5.轴

6.衬套

7.滚动轴承

8.凸轮

9.键 3*20 10.衬盖 11.螺钉M6*14 12.垫片 13.垫片 14.螺塞Z3/8

15.单向阀体

16.球 17.球托 18.密封圈 19.弹簧 20.调节塞 21.油杯

（2）工作阶段

工作时，在喷油泵定轴上的偏心轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作左、右往复运动，从而完成泵油任务，泵油的过程可分为以下三个阶段。

进油过程

图2 进油过程

当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向右运动，柱塞左部空间（称为泵油室）产生真空度，当柱塞下端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵下体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到右止点，进油结束。

③供油过程

图3 供油过程

当定轴转到偏心轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向左运动，燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵下体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上

进油孔的右边缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔，柱塞继续向左移动，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷油器喷入燃烧室。

③回油过程

图4 回油过程

柱塞向左供油，当左行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要左行，当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧的作用下，柱塞又右行。此时便开始了下一个循环。

结论：通过上述讨论，得出下列结论

①柱塞往复运动总行程L是不变的，由凸轮的升程决定。

②柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。

③供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。

④ 转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。

（2）主要特点

轴向柱塞泵与径向柱塞泵比较，排出压力高，它一般可在20～50MPa范围内工作，效率也高，径向尺寸小、结构紧凑、体积小、重量轻。但结构较径向柱塞泵复杂，加工制造要求高，价格较贵。

轴向柱塞泵一般用于机床、冶金、锻压、矿山及起重机械的液压传动系统中，特别广泛地应用于大功率的液压传动系统中。为了提高效率，在应用时还通常用齿轮泵或滑片泵作为辅助油泵，用来给油，弥补漏损及保持油路中有一定的压力。

3.轴向柱塞泵工作噪声的改进建议。

液压传动因其工作压力高，传输功率大，可无级变速等特点，现在被广泛应用与各种机械中，轴向柱塞泵因其效率高，寿命长自吸能力强，适用于高压系统等优点得到广泛的应用。但是目前国内生产的轴向柱塞泵普遍存在噪声大，返修率高的问题。

泵的噪音来源分析：

（1）传动噪声

（2）液压噪声

主要分两类：

①人工装配与使用不当造成的噪音。

②工作条件做造成的噪音。

（3）电磁噪声

（4）空气噪声

结构改进降噪措施：

（1）减小摩擦降低噪声

①提高摩擦副间的平面度，使摩擦副的摩擦均匀

②增开贮油小装置，使摩擦副之间的摩擦由混合摩擦变为流体摩擦

③减小摩擦副间的压紧力，采用静压力平衡原理

（2）结构工艺改进降低噪声

①采用一些缓冲液压冲击装置，合理设计尺寸，消除困油现象

参考文献：

【1】《机械基础》---------------------------------------------------------清华大学出版社【2】《液压机的故障与检修》-----------------------------------------------机械工业出版社【3】《中国科技期刊》2010年1月--------------------------------------陈志刚，戴正强李颖