柱塞泵的分类、结构、工作原理概述

柱塞式液压泵（简称柱塞泵）是靠柱塞在缸孔内的往复运动从而改变柱塞缸内的容积来实现吸入油箱中低压油向系统压入高压油的容积式液压泵。柱塞泵由于工作输出压力高、效率高、功率大、变量方便、使用寿命长等优点，广泛应用于工程机械液压系统中。

柱塞泵可按柱塞在缸孔中排列方式不同，将柱塞泵分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。径向式柱塞泵主要由柱塞、转子、衬套和配流轴等组成。柱塞紧配在转子孔内，随转子一起旋转，而配流轴固定不动。当转子旋转时，柱塞在离心力作用下压紧在定子的内壁上。柱塞径向均匀布置在转子中，转子和定子之间有一偏心距。当转子旋转时，吸油区的柱塞在离心力的作用下向外伸出，径向孔内的密封工作腔容积逐渐增大，通过配流轴吸油腔吸油;压油区的柱塞因受定子内表面的推压作用而缩回，密封工作腔容积逐渐减小，通过配流轴压油腔压油。移动定子改变偏心距的大小，就可改变柱塞的行程，从而改变排量。由于径向柱塞泵的结构比较复杂，径向尺寸大，自吸能力差，并且配流轴受液压不平衡力的影響，易于磨损，限制了其转速和工作压力的提高，因此在许多场合已逐渐被轴向柱塞泵所取代。但在低速大转矩液压马达中主要采用径向柱塞式。在需要输出高压、大流量及流量需要调节的系统中，轴向式柱塞泵得到了广泛的应用。

轴向柱塞泵的柱塞与转子缸体平行，柱塞轴向排列。轴向柱塞泵按其配流方式可分为配流盘配流和阀式配流两类。阀配流的轴向柱塞泵中依靠转子的旋转迫使柱塞作轴向往复运动。当柱塞在行程终点改变运动方向时，两个单向阀分别会随吸入过程泵腔中压力的降低和排出过程中泵腔中压力的升高而自动开启和关闭，实现配流。在实际应用中，阀配流轴向柱塞泵由于结构复杂，阀的单向性使泵失去了可逆性，这种泵不能作为液压马达的使用，且泵在高速转动时，阀门启闭过程中容易产生撞击和动作滞后现象，所以阀配流轴向柱塞泵在液压传动系统中并不常用。

配流盘配流的轴向柱塞泵按其结构特点可以分为斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵。我们主要介绍些斜盘式轴向柱塞泵。斜盘式斜盘式轴向柱塞泵在工程机械中应用较多，轴向柱塞泵由传动轴、键、缸体、柱塞、滑靴、回程盘、斜盘等组成，缸体通过大轴承支承在泵体上，柱塞安装在缸体均匀分布的柱塞孔内，为了避免柱塞头部与斜盘直接接触而产生磨损，在柱塞的头部装有滑靴，外面加以铆合，使柱塞和滑靴既不会脱落，又能配合球面间能相对运动，滑靴在中心弹簧及回程盘作用下，滑靴底面始终紧贴斜盘的表面运动。传动轴通过花键带动缸体旋转，缸体旋转带动柱塞旋转，同时柱塞在柱塞孔内作直线往复运动。为了使柱塞的运动和吸油路、压油路的切换实现准确配合，在缸体的配流端面和泵的吸油通道、压油通道之间安放了一个固定不动的配流部件-配流盘，配流盘上开有两个弧形通道，即腰形配流窗口。配流盘的正面和缸体配流端面紧密贴合，并且相对滑动;而在配流盘的背面，两腰形配流窗口分别和泵的吸油路、压油路相通。当缸体带着柱塞从最上位置向下方转动，柱塞在回程机构作用下想外伸出时，于是柱塞孔的密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，通过配油盘的吸油窗口吸入到柱塞孔内，这就是吸油过程;当缸体带着柱塞从最下位置向上方位置转动时，柱塞在斜盘的作用下，被压进柱塞孔内，于是柱塞孔的密封容积减小，孔内油液受到挤压，通过配流盘的压油窗口压到系统中，这就是排油过程。缸体每转一周，每个柱塞孔都完成一次吸油和排油过程，若柱塞泵不断旋转，便可连续不断的吸油和压油，这就是轴向柱塞泵的工作原理。改变斜盘倾角即可改变柱塞泵的排量。

参考文献：

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[2]李静.基于CFD的轴向柱塞泵配流特性研究[D].杭州：浙江大学，2008.

[3]马吉恩，徐兵，杨华勇.轴向柱塞泵流动特性理论建模与试验分析[J].农业机械学报，2010，41（1）：188-194.

孙冰江 山东青州高新技术研究所