柱塞泵的工作原理及常见故障排除方法

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：柱塞泵是依靠柱塞在缸体柱塞孔内往复运动，使密封容积产生变化来实现吸、压油的。按柱塞排列方向的不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。这就是径向柱塞泵的工作原理。轴向柱塞泵的最大优点是只要改变倾斜盘的倾角就能改变其排量。表4-6 轴向柱塞泵的常见故障及排除方法

柱塞泵是依靠柱塞在缸体柱塞孔内往复运动，使密封容积产生变化来实现吸、压油的。由于柱塞与缸体柱塞孔均为圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，泄漏小，在高压状况下工作仍有较高的容积效率；同时，只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量，容易实现单向或双向变量。它常用于高压大流量和流量需要调节的液压系统，如工程机械、液压机、龙门刨床、拉床等液压系统。

按柱塞排列方向的不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

1.径向柱塞泵

图4-11所示为径向柱塞泵的工作原理图。转子3上有按径向排列沿圆周均匀分布的柱塞孔，柱塞1可在其中滑动，衬套4过盈配合在转子孔内，随转子一起旋转，而配油轴5则固定。当转子按图示方向旋转时，柱塞在离心力（或低压油）作用下紧压在定子2内表面上。由于转子和定子间有一偏心距e，故当柱塞随转子转到上半周时向外伸出，柱塞底部径向孔内的密封腔容积逐渐增大而产生局部真空，经固定配油轴上的a腔吸油，柱塞随转子转到下半周时则被向里推入，密封腔容积逐渐减小，经固定配油轴上的b腔压油。转子每转一周，每个柱塞各吸、压油一次。这就是径向柱塞泵的工作原理。

图4-11 径向柱塞泵的工作原理图

1—柱塞 2—定子 3—转子 4—衬套 5—配油轴 6—柱塞孔

移动定子改变偏心距e的大小，泵的排油量就得到改变，移动定子使偏心距e从正值变为负值时，泵的吸、压油口便互换而成为双向变量泵。

径向柱塞泵的加工精度要求不太高，但径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，且配油轴受到径向不平衡液压力作用易磨损，这些均限制了它的转速和压力的提高，因此近来径向柱塞泵应用减少，已逐渐被轴向柱塞泵所代替。

2.轴向柱塞泵

轴向柱塞泵是指柱塞在缸体内轴向排列并沿圆周均匀分布，柱塞的轴线平行于缸体旋转轴线。按其结构特点可分为斜盘式和斜轴式两类，现讨论应用较多的斜盘式轴向柱塞泵。

（1）工作原理图4-12所示为斜盘式轴向柱塞泵工作原理图。缸体7上沿圆周均匀分布着几个轴向排列的柱塞孔，柱塞5可在其中滑动，斜盘1的法线与缸体轴线成γ角，斜盘和配油盘10固定，传动轴带动缸体和柱塞一起转动。柱塞靠根部的弹簧（或压力油）作用而保持其头部与斜盘紧密接触。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞在自下向上回转的半周（0～π）内逐渐向外伸出，使缸体柱塞孔内密封腔容积不断增大而产生局部真空，经配油盘上的吸油腔吸油。柱塞在自上向下回转的半周（π～2π）内则被斜盘向里推移，使密封腔容积不断减小，通过配油盘压油腔压油。缸体每转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸、压油动作。如果改变斜盘倾角γ，就能改变柱塞行程长度s，也就改变了泵的排量。改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向而成为双向变量泵。

图4-12 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图

1—斜盘 2—滑履 3—压板 4—套筒 5—柱塞 6—弹簧 7—缸体 8—套筒 9—轴 10—配油盘

（2）结构图4-13所示为SCY14-1B型轴向柱塞泵，它由两部分组成，即主体部分和变量机构部分。

图4-13 SCY14-1B型轴向柱塞泵

1—中间泵体 2—内套 3—定心弹簧 4—钢套 5—缸体 6—配油盘 7—前泵体 8—传动轴 9—柱塞 10—外套筒 11—滚子轴承 12—滑履 13—轴销 14—压盘 15—倾斜盘 16—变量活塞 17—丝杆 18—转动手轮 19—锁紧螺母

1）主体部分。缸体5装在中间泵体1和前泵体7内，由传动轴8通过花键带动旋转。在缸体的7个柱塞孔中装有柱塞9，柱塞的球形头部装在滑履12的孔内并可作相对转动。定心弹簧3通过内套2、钢球和压盘14将滑履压在倾斜盘15上，使泵具有一定自吸能力；同时定心弹簧又通过外套筒10将缸体压在配油盘6上。缸体外镶有钢套4，支承在圆柱滚子轴承11上，使压盘对缸体的径向分力由圆柱滚子轴承来承受，而避免传动轴和缸体受弯矩。缸体柱塞孔中的压力油经柱塞和滑履的中心小孔，送至滑履与倾斜盘的接触平面间，形成静压润滑膜，以减小摩擦磨损。缸体对配油盘的压力，除定心弹簧外，还有缸体柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力升高而增大，使缸体和配油盘保持良好贴合，使磨损间隙能得到自动补偿，因此泵具有较高的容积效率。

2）变量机构部分。轴向柱塞泵的最大优点是只要改变倾斜盘的倾角就能改变其排量。若转动手轮18，使丝杆17转动，因导向键的作用，变量活塞16便上下移动，轴销13则使支承在变量壳体上的倾斜盘绕钢球的中心转动，而改变倾斜盘的倾角γ，也就改变了泵的排量。当流量达到要求时，可用锁紧螺母19锁紧。这种变量机构结构简单，但操纵力较大，通常只能在停机或工作压力较低的情况下操纵。

SCY14-1B型轴向柱塞泵具有一定的自吸能力，但转速超过1500r/min时，由于吸入管内油液流速过高，压力损失太大，需要用辅助泵供油（供油压力为0.7MPa左右）。

3）轴向柱塞泵的常见故障及排除方法见表4-6。

表4-6 轴向柱塞泵的常见故障及排除方法

柱塞泵的工作原理及常见故障排除方法

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