液压与气压传动(第2版)
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3.4.1 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理

斜盘式轴向柱塞泵的简化结构如图3-15所示,它由传动轴1、壳体2、斜盘3、柱塞4、缸体5、配油盘6[见图3-15(a)]和弹簧7等零件组成。柱塞4安放在沿缸体5均布的柱塞孔中,斜盘3和配油盘6是不动的。弹簧7的作用有两个:一是使柱塞头部顶在斜盘上(因其接触点为一个,故称为点接触型);二是使缸体5紧贴在配油盘6上。配油盘上的两个腰形窗口分别与该泵的进、出油口相通。斜盘3与缸体5中心线的夹角为α。当传动轴1按图3-15中的方向旋转时,位于A—A剖面右半部的柱塞不断向外伸出,柱塞底部的密闭容积不断扩大,形成局部真空,油液在大气压的作用下,自油箱经配油盘上的吸油窗口进入柱塞底部,完成吸油过程。而位于A—A剖面左半部的柱塞则不断向里缩进,柱塞底部的密闭容积不断缩小,油液受压经配油盘上的压油窗口排到该泵的出油口,完成压油过程。若缸体5每转一圈,每个柱塞吸油和压油各一次,则斜盘式轴向柱塞泵的排量V、流量q分别为

式中,d为柱塞直径(mm);D为柱塞分布圆直径(mm);z为柱塞数量;α为斜盘倾斜角(rad);ω为斜盘式轴向柱塞泵的角速度(rad/mm);n为斜盘式轴向柱塞泵的转速(r/min);ηv为斜盘式轴向柱塞泵的容积效率。

斜盘式轴向柱塞泵的瞬时流量是脉动的,其流量不均匀系数δ反映了流量的脉动率,其推导过程较烦琐,这里直接写出结果,即

1—传动轴 2—壳体 3—斜盘 4—柱塞 5—缸体 6—配油盘 7—弹簧

图3-15 斜盘式轴向柱塞泵的简化结构

流量不均匀系数δ与柱塞数量z的关系见表3-2。由表3-2中的数据可知,为了减小流量不均匀系数δ值,首先应采用奇数柱塞,然后尽量选取较多的柱塞。这就是斜盘式轴向柱塞泵采用奇数柱塞的原因,实际应用中多采用z=7或z=9。

表3-2 流量不均匀系数δ与柱塞数量z的关系

从式(3-22)可以看出改变α角的大小和方向,就可以改变排量的大小和流向,从而改变流量的大小和流向,这就是斜盘式轴向柱塞泵的变量原理。

该柱塞泵因柱塞头部和斜盘之间的接触应力很大,一是容易磨损甚至胶合;二是弹簧容易疲劳、断裂。为了解决上述两个问题,实际应用中的斜盘式轴向柱塞泵采用了滑靴和回程盘结构。