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軸向柱塞泵般都由缸體、配油盤、柱塞和斜盤等主要零件組成。缸體內(nèi)有多個(gè)柱塞,柱塞是軸向排列的,即柱塞的線平行于傳動(dòng)軸的軸線,因此稱它為軸向柱塞泵。但它又不同于往復(fù)式柱塞泵,因?yàn)樗闹粌H在泵缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),而且柱塞和泵缸與斜盤相對(duì)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。柱塞以球形端頭與斜盤接觸。在配油盤上有高低壓月形溝槽,它們彼此由隔墻隔開(kāi),保證定的密封性,它們分別與泵的進(jìn)油口和出油口連通。斜盤的軸線與缸體軸線之間有傾斜角度。齒輪泵
軸向柱塞泵的工作原理,當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),泵缸與柱塞同旋轉(zhuǎn),柱塞頭永遠(yuǎn)保持與斜盤接觸,因斜盤與缸體成角度,因此缸體旋轉(zhuǎn)時(shí),柱塞就在泵缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞為例,它從0°轉(zhuǎn)到180°,即轉(zhuǎn)到上面柱塞的位置,柱塞缸容積逐漸增大,因此液體經(jīng)配油盤的吸油口a吸人油缸;而該柱塞從180°轉(zhuǎn)到360°時(shí),柱塞缸容積逐漸減小,因此油缸內(nèi)液體經(jīng)配油盤的出口排出液體。只要傳動(dòng)軸不斷旋轉(zhuǎn),泵便不斷地工作。
改變傾斜元件的角度,就可以改變柱塞在泵缸內(nèi)的行程長(zhǎng)度,即可改變泵的流量。傾斜角度固定的稱為定量泵,傾斜角度可以改變的便稱為變量泵。
軸向柱塞泵根據(jù)傾斜元件的不同,有斜盤式和斜軸式兩種。
斜盤式是斜盤相對(duì)回轉(zhuǎn)的缸體有傾斜角度,而引起柱塞在泵缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)軸軸線和缸體軸線是致的。這種結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,轉(zhuǎn)速較高,但工作條件要求高,柱塞端部與斜盤的接觸部往往是薄弱環(huán)節(jié)。斜軸式的斜盤軸線與傳動(dòng)軸軸線是致的。它是由于柱塞缸體相對(duì)傳動(dòng)軸傾斜角度而使柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。流量調(diào)節(jié)依靠擺動(dòng)柱塞缸體的角度來(lái)實(shí)現(xiàn),故有的又稱擺缸式。它與斜盤式相比,工作可靠,流量大,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
軸向柱塞泵與徑向柱塞泵比較,排出壓力高,它般可在20~50MPa范圍內(nèi)工作,效率也高,徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。但結(jié)構(gòu)較徑向柱塞泵復(fù)雜,加工制造要求高,價(jià)格較貴。
軸向柱塞泵般用于機(jī)床、冶金、鍛壓、礦山及起重機(jī)械的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中,特別廣泛地應(yīng)用于大功率的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。為了提率,在應(yīng)用時(shí)還通常用齒輪泵或滑片泵作為輔助油泵,用來(lái)給油,彌補(bǔ)漏損及保持油路中有定的壓力。齒輪泵
此時(shí),作用在載荷感應(yīng)彈簧腔的載荷壓力pload與載荷感應(yīng)彈簧力ps的合力大于左右在載荷感應(yīng)閥芯右側(cè)的液壓泵出油口的油壓力ppump,即使載荷感應(yīng)閥芯向右移動(dòng),打開(kāi)液壓泵出油口通往控制活塞腔的通道,控制活塞腔的油壓升高到液壓泵出油口的壓力。由于控制活塞的面積比斜盤活塞的面積大,控制活塞推動(dòng)斜盤傾角大,液壓泵流量增加,滿足液壓工作裝置對(duì)流量的需求。隨著流量的增加,流速的提高,主控制閥(流量與方向閥)兩端的壓差p又逐漸增加。當(dāng)流量增加到定程度時(shí),壓差p與載荷感應(yīng)彈簧力相等。此時(shí),在感應(yīng)閥芯兩端的作用力達(dá)到平衡,載荷感應(yīng)閥芯回復(fù)到中間的關(guān)閉位置??刂苹钊膲毫Σ辉偬岣撸北P停止移動(dòng),液壓泵的流量保持恒定而不再增加。 dRC 9%v _
載荷感應(yīng)與壓力補(bǔ)償控制原理+ nU p0zr
當(dāng)(流量與方向閥)主控制閥的開(kāi)度被調(diào)小時(shí),主控制閥的阻尼效應(yīng)增強(qiáng),兩端的壓差p變大: C*b&pL 21
那么,作用在載荷感應(yīng)閥芯右側(cè)的液壓泵出口壓力ppump克服載荷感應(yīng)彈簧力和載荷壓力(pload+ps),推動(dòng)載荷感應(yīng)閥芯向左移動(dòng),打開(kāi)控制活塞通往油箱的通道,控制活塞的壓力油向油箱排放,控制活塞腔的壓力降低。在斜盤活塞的推動(dòng)下,斜盤傾角變小,液壓泵流量降低。隨著液壓泵流量的降低,主控制閥兩側(cè)的壓差p也在逐漸減小。當(dāng)液壓泵的流量降低到定程度時(shí),壓差值與設(shè)定的載荷感應(yīng)彈簧力相等。此時(shí),載荷感應(yīng)閥芯兩端的作用力達(dá)到平衡,閥芯回復(fù)到中間的關(guān)閉位置,控制活塞的壓力不再下降,斜盤不再移動(dòng),液壓泵流量保持在與主控制閥開(kāi)度相對(duì)應(yīng)的新的恒定值不再減少。t zt aYu
(2)當(dāng)系統(tǒng)流量與方向閥開(kāi)度保持不變,載荷或工作壓力變化時(shí):若主控制閥(流量與方向閥)的開(kāi)度調(diào)定,則因載荷的不穩(wěn)定性,經(jīng)常會(huì)發(fā)生工作壓力的波動(dòng)。此時(shí)的載荷感應(yīng)和壓力限制控制系統(tǒng)也有很好的特性。m f(yyv{
當(dāng)載荷突然變大時(shí),載荷壓力pload瞬間升高,作用在載荷感應(yīng)閥芯兩側(cè)的作用力失去平衡,載荷壓力與載荷感應(yīng)彈簧的壓力之和大于液壓泵出油口壓力,即:pload+ ps>ppump,載荷感應(yīng)閥芯向右移動(dòng),打開(kāi)液壓泵出油口通往控制活塞的通道。同時(shí),載荷壓力升高,很快通過(guò)油路到達(dá)液壓泵的出油口,反應(yīng)到壓力補(bǔ)償閥的壓力控制閥芯的右側(cè)。如果此載荷壓力值超過(guò)壓力補(bǔ)償彈簧設(shè)定的zui高工作壓力值,壓力補(bǔ)償彈簧將被壓縮,壓力限制閥芯向左移動(dòng),關(guān)閉載荷感應(yīng)閥通往控制活塞的通道,使載荷感應(yīng)閥暫時(shí)失去作用,而打開(kāi)控制活塞通往油箱的通道,控制活塞卸壓,斜盤傾角變小,液壓泵排量降低,以達(dá)到保持zui高工作壓力和保護(hù)液壓泵不被超負(fù)荷的壓力損傷的目的。壓力峰值過(guò)后,出現(xiàn)壓力較低的載荷值時(shí),載荷感應(yīng)閥芯兩側(cè)的壓力失去平衡。由于此時(shí)的液壓泵出口壓力瞬間會(huì)高于載荷壓力與載荷感應(yīng)彈簧之和,載荷感應(yīng)閥芯向左移動(dòng),接通油箱與通往控制活塞的通道仍然被壓力補(bǔ)償閥芯關(guān)閉著,所以載荷感應(yīng)閥芯此時(shí)不起作用。在載荷壓力低于壓力補(bǔ)償設(shè)定的液壓泵工作壓力時(shí),壓力補(bǔ)償設(shè)定的液壓泵工作壓力時(shí),壓力補(bǔ)償彈簧推動(dòng)壓力控制閥芯向右移動(dòng),接通液壓泵出口到控制活塞的通道。液壓泵為控制活塞供油,瞬間有少量液壓油通過(guò)載荷感應(yīng)閥流到油箱中。隨著系統(tǒng)壓力的升高,載荷感應(yīng)閥很快便關(guān)閉通往油箱的通道。控制活塞在得到液壓泵壓力油后推動(dòng)斜盤向增加排量的方向移動(dòng)。液壓泵排量增加,工作壓力提高,直達(dá)到設(shè)定的工作壓力并保持主控制閥調(diào)定的流量。I& $tV B"U
(3)當(dāng)系統(tǒng)流量為零時(shí)的液壓泵待命狀態(tài):當(dāng)逐漸關(guān)閉液壓系統(tǒng)的主控制閥(流量與方向閥)時(shí),液壓泵會(huì)在保持系統(tǒng)工作壓力情況下逐漸降低排量,其原理前面已經(jīng)介紹。但當(dāng)*將主控制閥關(guān)閉時(shí),載荷感應(yīng)閥芯兩側(cè)的壓差達(dá)到zui大,與液壓泵出油口壓力相等,即 ,而 此時(shí),載荷感應(yīng)彈簧在液壓泵出油口壓力作用下,載荷感應(yīng)閥芯向左移動(dòng),接通油箱通往控制活塞的通道。同時(shí),壓力補(bǔ)償彈簧在主控制閥關(guān)閉瞬間所產(chǎn)生液壓泵壓力高峰值的作用下,被壓縮,壓力限制閥芯將壓力感應(yīng)閥通往控制活塞的通道關(guān)閉,控制活塞與油箱直接接通,控制活塞腔卸壓,斜盤傾角變小,液壓泵排量減少,壓力也降低。液壓泵降低到低于壓力補(bǔ)償閥設(shè)定的工作壓力后,在壓力補(bǔ)償彈簧的作用下,壓力限制閥芯向右移動(dòng),將控制活塞在壓力補(bǔ)償閥通往油箱的通道,控制活塞繼續(xù)卸壓,直到由載荷感應(yīng)閥彈簧設(shè)定的壓力值(ppump=3.5mpa)為止。此時(shí),液壓泵的工作狀態(tài)為待命狀態(tài):壓力接近3.5mpa,流量為0。