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斜轴式轴向柱塞泵的工作原理

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斜轴式轴向柱塞泵的工作原理

发布日期:2018-12-29 16:17 来源:http://www.ntqbjz.cn 点击:

兰传动轴1与缸体4的轴线倾斜了一个角度γ,故称为斜轴式泵。连杆两端为球头,一端铰接于柱塞上,另一端与法兰轴形成球铰,它既是连接件又是传动件,利用连杆的锥体部分与柱塞内的接触带动缸体旋转。配流盘固定不动,中心轴6起支撑缸体的作用。

  当传动轴沿图示方向旋转时,连杆就带动柱塞连同缸体一起转动,柱塞同时也在孔内作往复运动,使柱塞孔底部的密封腔容积不断发生增大和缩小的周期性变化,再通过配流盘5上的窗口α和b实现吸油和压油。改变角度γ可以改变泵的排量。

  与斜盘式泵相比较,斜轴式泵转速可较高,自吸性能好,结构强度较高,允许的倾角γ 较大,变量范围较大。一般斜盘式泵的最大斜盘角度为20°左右,而斜轴式泵的最大max倾角可达40°。但斜轴式泵体积较大,结构更为复杂。

  目前,斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的应用都很广泛。

  径向柱塞泵的工作原理如图3.24所示。衬套紧配在转子孔内,随转子一起旋转,而配油轴则不动。在转子周围的径向孔内装有可以自由移动的柱塞。当转子顺时针旋转时,柱塞靠离心力或在低压油的作用下伸出,紧压在定子的内表面上。由于定子和转子之间有偏心距e,柱塞在上半周时向外伸出,其底部的密封容积逐渐增大,形成局部真空,于是通过配油轴上的b腔吸油。柱塞在下半周时,其底部的密封容积逐渐减小,通过配油轴上的c腔把油液排出。转子每转一周,各柱塞吸油和压油各一次。移动定子可改变偏心量e,泵的输出流量也改变。

  径向柱塞泵径向尺寸大,结构较复杂,配油轴受到径向不平衡液压力的作用,易于磨损,这些限制了它的转速和压力的提高。因此,目前应用不多了,逐渐被轴向柱塞泵所代替。

  液压泵是向液压系统提供一定流量和压力油液的动力元件,它是每一个液压系统不可缺少的核心元件,合理地选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要。

  选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求,首先确定液压泵的类型,即是选用变量泵还是定量泵。变量泵价格昂贵,但是工作效率高、节能,选用的时候应综合考虑泵的性能、特点及成本。然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。

  一般来说,由于各类液压泵各自突出的特点,其结构、功用和运转各不相同,因此应根据不同的使用场合选择合适的液压泵。一般在机床液压系统中,往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵;而在筑路机械、港口机械以及小型工程机械中,往往选择抗污染能力较强的齿轮泵;在负载大、功率高的场合往往选择柱塞泵。

  液压泵是液压系统的心脏,它一旦发生故障就会立即影响系统的正常工作。工作中造成液压泵出现故障原因是多种多样的,总的来说,原因主要分为两个方面。

  (1)由液压泵本身的原因引起的故障 从液压泵的工作原理可知,液压泵的吸油和压油是依靠密封容积作周期变化实现的。要想实现这个过程,要求液压泵在制造的过程中,满足足够的加工精度,尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、配合间隙以及接触刚度都要符合技术条件。泵经过一段时间的使用后,有些质量问题会暴露出来,突出的表现是技术要求遭到破坏,液压泵不能正常工作。这种故障对于一般用户而言,是不易排除的。在进行液压泵故障分析时,这个原因要放到最后来考虑。在尚未明确故障原因之前,不要轻易拆泵。

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  (2)由外界因素引起的故障

  1)油液 油液黏度过高或过低都会影响液压泵正常工作。黏度过高,会增加吸油阻力,使泵吸油腔真空度过大, 出现气穴和气蚀现象;黏度过低,会加大泄漏,降低容积效率,并容易吸入空气,造成泵运转过程中的冲击和爬行。

  油液的清洁也是非常重要的。液压油受到污染,水分、空气、铁屑、灰尘等进入油液,对液压泵的运行产生严重的影响。铁屑、灰尘等固体颗粒会堵塞过滤器,使液压泵吸油阻力增加,产生噪声;还会加速零件磨损,擦伤密封件,使泄露增加,对那些对油液污染敏感的泵而言,危害就更大。

  2)液压泵的安装 泵轴与驱动电机轴的连接应有足够的同轴度。若同轴度误差过大,就会引起噪声和运动的不平稳,严重时还会损坏零件。同时安装时要注意液压泵的转向,合理选择液压泵的转速,同时要保证吸油管与排油管道管接头处的密封。

  3)油箱 油箱容量小,散热条件差,会使油温过高,油液黏度减小,带来许多问题;油箱容量过大,油面过低以及液压泵吸油口高度不合适,吸油管道直径过细都会影响泵正常工作。

  从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件,向任何一种液压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素———密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。

  但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,对它们的性能要求也不一样,所以同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别。首先液压马达应能够正、反转,因而要求其内部结构对称;液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次液压马达由于在输入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但密封容积需要具有一定的初始密封性,才能提供必要的启动转矩。由于存在着这些差别,使得大多数液压马达和液压泵在结构上比较相似,但不能可逆工作。

  液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。也可以按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500r/min的属于高速液压马达,额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小,便于启动和制动,调节(调速及换向)灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十牛顿? 米到几百牛顿?米),所以又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的主要特点是排量大、转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转),因此可直接与工作机构连接,不再需要减速装置,使传动机构大为简化,通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千牛顿?米到几万牛顿?米),所以又称为低速大转矩液压马达。

  斜盘1和配油盘4固定不动,柱塞2及缸体3可绕缸体的水平轴线转动。当压力油经配油盘进入柱塞底部时,柱塞受油压作用向外顶出紧压在斜盘上。此时,斜盘对柱塞的反作用力为F。力F的轴向分力F x 平行于柱塞轴线,与柱塞底部油压力平衡;径向分力F y 垂直于柱塞轴线,使处于高压腔中的每个柱塞都对转子中心产生一个转矩,使缸体和马达轴旋转。如果改变液压马达压力油的输入方向,马达轴则反转。

  轴向柱塞式液压马达具有单位功率质量轻、工作压力高、效率高和容易实现变量等优点;其缺点是结构比较复杂、对油液污染敏感、过滤精度要求较高、价格昂贵。

  当压力油进入压油腔后,在叶片1、3上一面作用有压力油,一面为低压回油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积,所以液体作用于叶片3上的作用力大于作用在叶片1上的作用力,从而使叶片带动转子作逆时针方向旋转。

  叶片式液压马达体积小,转动惯量小,动作灵敏,适用于换向频率较高的场合。但其泄漏量较大,低速工作时不稳定。


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