轴向柱塞泵和轴向柱塞马达

1.CY14—1B型轴向柱塞泵
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1-变量机构 2-斜盘 3-回程盘 4-缸体 5-柱塞 6-传动轴 7-配流 盘 8-预紧及集中返回弹簧 9-滑靴 10-缸体外大轴承
γ
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如图3-4-3所示。CY14—1B型轴向柱塞泵外观上由 前泵体、后泵体和泵盖（或变量机构）三部分组成。 传动轴将原动机的动力输入，通过花键驱动缸体旋 转，缸体上一般开有7～9个柱塞缸孔，每个缸空中 均装有一个柱塞，柱塞泵就是靠柱塞底端密封工作 腔容积的变化工作的。柱塞的另一端为球头结构， 它与滑靴上的球窝铰接在一起。在工作时滑靴将贴 在斜盘上滑动。为了保证滑靴在工作时不脱离斜盘 表面和柱塞泵吸油时柱塞向外伸出，将滑靴套入回 程盘的的对应的孔中，并通过集中返回弹簧的弹簧 力将滑靴压在斜盘上。
轴向柱塞泵与轴向 柱塞马达
通常把利用柱塞底部密封空间工作的液压泵称 为柱塞泵。柱塞泵根据柱塞与转子的位置关系分为 两大类，一类柱塞的轴线与转子的轴线一致，称为 轴向柱塞泵；一类柱塞沿转子的半径方向布置，称 之为径向柱塞泵。 轴向柱塞泵具有结构紧凑、单位功率体积小、 重量轻、工作压力高、容易实现变量和变量方式多 等优点，轴向柱塞泵的缺点是对油液污染较敏感、 对油液清洁度要求较高、对材质和加工精度要求亦 较高、使用和维护要求比较严、价格昂贵。 轴向柱塞泵广泛应用于在工程机械、船舶甲板 机械、冶金设备、火炮和空间技术等领域。
由于形成油膜，完全平衡型静压支承摩擦力很小， 可以避免磨损，但泄漏量较大。不完全平衡型静压 支承则基本无泄漏，但由于壁面并不完全脱离接触， 液体摩擦和固体摩擦并存，摩擦力稍大，且仍存在 磨损的危险性。不完全平衡型静压支承在液压技术 中被广泛采用。 静压支承可以做成各种形式，但不论他的形式如何 ，至少有一个油腔且油腔内的有压油液须从包围油 腔的壁缝泄漏，通常这个壁缝称为节流边，油腔内 的油液压力和节流边内的压力产生的力即为承载能 力。
二.轴向柱塞泵的流量计算 1.斜盘泵的流量计算 1）斜盘泵的排量 由3-4-2可知转子转动一周所有的柱塞所形成的密 封工作腔都进行了一次吸油和一次排油。柱塞由上 死点运动至下死点完成一次排油。设柱塞的直径为 d、柱塞的分布圆直径为D、斜盘的倾斜角度为γ， 则由上死点到下死点时柱塞相对于缸孔运动的行程 L为
π
4
2
所以，斜轴泵的排量为
q= =
d LZ
2
π
4
d rZ sin α
斜轴泵的流量Q
Q = qn =
π
4
d 2 rZn sin α
式中 L——柱塞行程； D——柱塞分布圆直径； γ——斜盘倾角； d——柱塞直径； z——柱塞数； n——转速； α——传动轴与缸体夹角。
三.斜盘式轴向柱塞泵的常见结构 轴向柱塞泵的结构形式种类较多。我国较早自行研 制的有斜盘泵CY（3—40）和ZB（3—41）两大系 列，它们均属于半轴式轴向柱塞泵。目前在工程机 械等领域广泛应用着的还有Sundstarand（3—42）、 Dynapower（3—43）、A4V（3—44）等，属于通 Dynapower 3—43 A4V 3—44 轴式轴向柱塞泵。下面介绍常见的轴向柱塞泵的结 构。
由于节流边的压力分布规律与油腔内的压力分布规律有关， 对于一定几何形状的支承的承载能力决定于油腔内压力。 如果油腔内的压力不变，承载能力也就不变，但负载却往 往是变动的，这样油腔内压力不变的支承就不能适应可变 负荷。为此需采取措施，使油腔内的压力在一定范围内能 随负荷的变化而变化。其办法就是在油腔之前装置阻尼器， 使支承具有双重阻尼，即进口阻尼和节流边阻尼。前者与 后者协同调节油腔内压力。由于通过阻尼器的流量和通过 节流边的流量是相等的，当负载上升使油膜厚度减小，使 节流边的节流作用加强泄漏量减小，进而使阻尼器压降减 小油腔内压力上升，重新与负载达到平衡。即由于采用了 双重阻尼，引起了油腔内压力的反馈作用，构成一个自动 调节的闭环系统，使支承能适应负载的变化。
传动轴 柱塞 缸体 配流盘
传动轴
斜盘
柱塞 缸体 配流盘
(b ) (a )
a-斜盘式轴向 柱塞泵
b-斜轴式轴 向柱塞泵
பைடு நூலகம்
斜盘式轴向柱塞泵根据传动轴是否穿过斜盘分 为通轴式和半轴式（又称非通轴式），穿过斜盘的 称为通轴式轴向柱塞泵；没有穿过斜盘的称为半轴 式轴向柱塞泵。
二.轴向柱塞泵的工作原理 1.斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
斜盘
柱塞
缸体外大轴承
缸体
T
2.ZB型轴向柱塞泵（图3-4-5）
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ZB型轴向柱塞泵的结构基本与CY14—1型轴向柱 塞泵相似，两种结构的不同点是： 1）ZB泵的外观由泵体和后泵盖（或变量机构）两 部分组成，因而结构较紧凑。CY14—1B泵的泵体 分为前泵体和后泵体两部分，泵体与配流盘表面接 触处平面的加工工艺性较好。 2）ZB泵的传动轴由轴套和芯轴两部分组成，此结 构非常适合发动机驱动液压泵这种震动较大驱动方 式，因而在工程机械上应用较为广泛。CY14—1B 泵传动轴为整体式结构。 3）ZB泵通过安装在传动轴输入端的弹簧将缸体拉 向配流盘，保证缸底与配流盘的密封，并且缸体与
配流盘之间的预紧力可以调节；在传动轴另一端的 集中返回弹簧保证滑靴贴在斜盘上滑动，另外也对 缸底和配流盘的密封起辅助作用。CY14—1B泵无预 紧弹簧，集中返回弹簧不仅保证滑靴不脱离斜盘表 面，还保证缸体对配流盘的预紧力。 4) ZB泵结构对称能够逆转，可以作为液压马达使 用。CY14—1泵不能逆转，不能作液压马达使用。 3.SUNDSTRAND轴向柱塞泵（图3-4-6） 该泵为通轴式轴向柱塞泵，其缸体由支承在两个滚 子轴承上的传动轴驱动，泵的后端装有辅助泵，用 于操纵变量机构和系统补油（该泵可用于闭式系 统）。缸体采用钢基孔内镶铜套，配流盘端面附加
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该泵为通轴式轴向柱塞泵，其缸体由支承在两个滚 子轴承上的传动轴驱动，泵的后端装有辅助泵，用 于操纵变量机构和系统补油（该泵可用于闭式系 统）。缸体采用钢基孔内镶铜套，配流盘端面附加 一个青铜衬板与缸制配流盘组成一对摩擦副。 变量泵采用两个直径相等的变量缸推动斜盘，由于 变量斜盘支承在滚动轴承上，而且变量缸直径较大， 故变量机构操纵压力较低。变量缸中的弹簧，当发 动机熄火时，可使斜盘自动回零，使泵在零偏角下 启动，保证了车辆的安全。该泵的额定压力和最高 压力分别为21Mpa和35Mpa。
另外，传动轴的一端支承在短柱滚子轴承和向心球 面球轴承上，另一端支承在缸体上。如图3-4-4所 示，斜盘对柱塞的反作用力可分解为沿柱塞轴线方 向的轴向力，和与柱塞垂直的径向力，径向力通过 柱塞将传递给缸体，如不采取措施此力将传递给传 动轴。分析表明出在高压区的柱塞产生的径向合力， 通过缸球19的中心，并竖直向上。为此缸体外大轴 19 承设置在图示位置，承担全部径向力，使传动轴就 可免受弯曲应力的作用。因此半轴式轴向柱塞泵的 传动轴往往较细，当冲击载荷作用在传动轴上时， 轴的弹性变形可吸收冲击载荷。但是由于缸体外大 轴承承担了全部的径向力，使半轴式轴向柱塞泵的 压力和转速的提高受到了限制。
一个青铜衬板与缸制配流盘组成一对摩擦副。 变量泵采用两个直径相等的变量缸推动斜盘，由于 变量斜盘支承在滚动轴承上，而且变量缸直径较大， 故变量机构操纵压力较低。变量缸中的弹簧，当发 动机熄火时，可使斜盘自动回零，使泵在零偏角下 启动，保证了车辆的安全。该泵的额定压力和最高 压力分别为21Mpa和35Mpa。
一.轴向柱塞泵的分类 按配流方式轴向柱塞泵分为阀式配流轴向柱塞 泵和配流盘配流轴向柱塞泵量（又称为端面配流轴 向柱塞泵）大类。 配流盘配流的轴向柱塞泵根据结构特点又分为 斜盘式和斜轴式两类。 斜盘式指传动轴轴线与缸体轴线一致，与圆盘 轴线倾斜；斜轴式指传动轴轴线与圆盘轴线一致， 与缸体轴线倾斜。
斜盘
集中返回弹簧装在传动轴的部分中空的孔中，它一 方面通过钢球、回程盘将滑靴压向斜盘，其反作用 力通过套筒将缸体压向配流盘，以保证缸底和配流 盘之间的初始密封。配流盘介于缸体和前泵盖之间， 其作用是通过配流盘上的两个腰形窗口将柱塞底部 的密封工作腔与前泵盖上的进出油口沟通。变量机 构的作用是通过控制斜盘的倾角控制柱塞的行程达 到改变泵的排量的目的。斜盘上两个耳轴担在变量 壳体上的两块铜瓦上，斜盘可绕铜瓦的中心旋转。 变量活塞上的销轴嵌入斜盘的尾槽之中，当变量活 塞上下移动时可操纵斜盘绕铜瓦中心旋转，改变泵 的排量。
1
2
3
4 A
5 A 隔墙 A
L D d
γ
a 隔墙
A
b
1-斜盘 2-柱塞 3-缸体 4-传动轴 5-配流盘
图3-4-2为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图。柱塞 安放在缸体上均布的缸孔之中（缸体上一般均布着 7～9个缸孔），配流盘两腰形槽的对称线与斜盘的 上死点（此时柱塞全部伸出）和下死点（此时柱塞 全部缩回）的连线在一个平面上。在柱塞的底部由 柱塞、缸孔和配流盘形成了多个密封工作腔，由于 配流盘隔墙的分隔作用这些工作腔一部分通过配流 盘左边的腰形槽与吸油口相通；一部分通过配流盘 右边的腰形槽与排由口相通；还一部分处在左右腰 形槽之间的过渡区间。
当传动轴带动缸体按图示方向旋转时，柱塞一方面 随着缸体作圆周运动，一方面在斜盘和柱塞底部弹 簧力的作用之下向对于缸体作直线往复运动。柱塞 由上死点向下死点运动过程中，处在配流盘的左半 部，在斜盘的强制作用下柱塞向缸孔内缩回，柱塞 底部的密封空间收缩，于是一部分液体被强制通过 缸孔底部的小腰形槽、配流盘左边腰形漕和排油口 排出，这就是排由过程。当住塞运动至下死点时， 密封工作腔达到了最小值，排油结束。随着缸体的 旋转，柱塞又由下死点向上死点运动。