柱塞泵的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

柱塞泵的工作原理是：通過(guò)柱塞在缸體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。柱塞泵與葉片泵相比，它能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動(dòng)力，是一種高效率的泵，但其制造成本相對(duì)較高，適用于高壓、大流量、大功率的場(chǎng)合。按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，可將其分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵2大類(lèi)。

1．徑向柱塞泵

如圖1所示，徑向柱塞泵主要由定子1、轉(zhuǎn)子3、配油軸2、襯套（圖中未示出）和柱塞4等組成。轉(zhuǎn)子3上均勻地分布著幾個(gè)徑向排列的孔，柱塞4可在孔中自由地滑動(dòng)。配油軸2把襯套的內(nèi)孔分隔為上下2個(gè)分油室，這2個(gè)分油室分別通過(guò)配油軸2上的軸向孔與泵的吸、壓油口相通。定子1與轉(zhuǎn)子3偏心安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)子3按圖示方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞4在下半周時(shí)逐漸向外伸出，柱塞孔的容積增大形成局部真空，油箱中的油液經(jīng)過(guò)配油軸2上的吸油口和油室進(jìn)入柱塞孔，這就是吸油過(guò)程。當(dāng)柱塞4運(yùn)動(dòng)到上半周時(shí)，定子1將柱塞4壓入柱塞孔中，柱塞孔的密封容積變小，孔內(nèi)的油液通過(guò)油室和排油口壓入系統(tǒng)，這就是壓油過(guò)程。轉(zhuǎn)子3每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各吸、壓油一次。

徑向柱塞泵的輸出流量由定子1與轉(zhuǎn)子3間的偏心距決定。若偏心距為可調(diào)的，就成為變量泵，圖1所示即為一變量泵。若偏心距的方向改變后，進(jìn)油口和壓油口也隨之互相變換，則變成雙向變量泵。

圖1 徑向柱塞泵工作原理圖

2．軸向柱塞泵

軸向柱塞泵是將多個(gè)柱塞軸向配置在一個(gè)共同缸體的圓周上，并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種液壓泵。軸向柱塞泵有2種結(jié)構(gòu)形式：直軸式（斜盤(pán)式）和斜軸式（擺缸式）。軸向柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，目前最高壓力可達(dá)40MPa，甚至更高，一般用于工程機(jī)械、壓力機(jī)等高壓系統(tǒng)中。但其軸向尺寸較大，軸向作用力也較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

如圖2所示，軸向柱塞泵工作過(guò)程為：傳動(dòng)軸1帶動(dòng)缸體2旋轉(zhuǎn)，缸體2上均勻分布有奇數(shù)個(gè)柱塞孔，柱塞孔6內(nèi)裝有柱塞5，柱塞5的頭部通過(guò)滑靴4緊壓在斜盤(pán)3上。缸體2旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞5一面隨缸體2旋轉(zhuǎn)，并由于斜盤(pán)3（固定不動(dòng)）的作用，柱塞5在孔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體2從圖示的最下方位置向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞5向外伸出，柱塞孔6的密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液被吸入柱塞孔6，這就是吸油過(guò)程；當(dāng)缸體2帶動(dòng)柱塞5從圖示最上方位置向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞5被壓入柱塞孔6，柱塞孔6內(nèi)密封容積減小，孔內(nèi)油液被擠出，這就是壓油過(guò)程。缸體2每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞孔都完成一次吸油和壓油的過(guò)程。

圖2 軸向柱塞泵工作原理圖

（1）直軸式（斜盤(pán)式）軸向柱塞泵。圖3所示為直軸式軸向柱塞泵工作原理及實(shí)物圖。直軸式軸向柱塞泵是靠斜盤(pán)推動(dòng)活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而改變缸體柱塞腔內(nèi)容積，進(jìn)行吸油和排油的。它的傳動(dòng)軸中心線和缸體中心線重合，柱塞軸線和主軸平行。通過(guò)改變斜盤(pán)的傾角大小或傾角方向，就可改變液壓泵的排量或改變吸油和壓油的方向，成為雙向變量泵。

圖3 直軸式軸向柱塞泵工作原理及實(shí)物圖

（2）斜軸式軸向柱塞泵。圖4所示為斜軸式軸向柱塞泵工作原理及實(shí)物圖。斜軸式軸向柱塞泵的傳動(dòng)軸線與缸體的軸線相交所示為一個(gè)夾角。柱塞通過(guò)連桿與主軸盤(pán)鉸接，并由連桿的強(qiáng)制作用使柱塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使柱塞腔的密封容積變化而輸出液壓油。這種柱塞泵變量范圍大，且泵的強(qiáng)度大；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸和重量都較大。

圖4 斜軸式軸向柱塞泵工作原理及實(shí)物圖

與其他類(lèi)型的液壓泵相比，柱塞泵的主要優(yōu)點(diǎn)是：

①工作壓力高。因柱塞和缸孔加工容易，尺寸精度和表面質(zhì)量可達(dá)到很高的要求，因而配合精度高，油液泄漏小，容積效率高，能達(dá)到的工作壓力一般是20～40MPa，最高可達(dá)100MPa。

②流量范圍大。只要適當(dāng)?shù)丶哟笾闹睆交蛟黾又臄?shù)目，流量便隨之增大。

③容易加工成各種變量型泵。改變柱塞的行程就能改變流量。

④柱塞泵的主要零件均受壓，即受力情況好，材料強(qiáng)度性能可得到充分利用，具有較長(zhǎng)的使用壽命，單位功率重量小。

⑤柱塞泵有良好的雙向變量能力。

柱塞泵的主要缺點(diǎn)有：

①對(duì)介質(zhì)潔凈度要求較苛刻（座閥配流型較好）。

②流量脈動(dòng)較大，因此噪聲較高。

③結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高，維修困難。