柱塞泵的工作原理和結構特點

柱塞泵的工作原理是：通過柱塞在缸體內做往復運動來實現吸油和壓油。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力，是一種高效率的泵，但其制造成本相對較高，適用于高壓、大流量、大功率的場合。按柱塞的排列和運動方向不同，可將其分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵2大類。

1．徑向柱塞泵

如圖1所示，徑向柱塞泵主要由定子1、轉子3、配油軸2、襯套（圖中未示出）和柱塞4等組成。轉子3上均勻地分布著幾個徑向排列的孔，柱塞4可在孔中自由地滑動。配油軸2把襯套的內孔分隔為上下2個分油室，這2個分油室分別通過配油軸2上的軸向孔與泵的吸、壓油口相通。定子1與轉子3偏心安裝。當轉子3按圖示方向逆時針旋轉時，柱塞4在下半周時逐漸向外伸出，柱塞孔的容積增大形成局部真空，油箱中的油液經過配油軸2上的吸油口和油室進入柱塞孔，這就是吸油過程。當柱塞4運動到上半周時，定子1將柱塞4壓入柱塞孔中，柱塞孔的密封容積變小，孔內的油液通過油室和排油口壓入系統，這就是壓油過程。轉子3每轉一周，每個柱塞各吸、壓油一次。

徑向柱塞泵的輸出流量由定子1與轉子3間的偏心距決定。若偏心距為可調的，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柱塞軸向配置在一個共同缸體的圓周上，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種結構形式：直軸式（斜盤式）和斜軸式（擺缸式）。軸向柱塞泵的優點是：結構緊湊、徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，目前最高壓力可達40MPa，甚至更高，一般用于工程機械、壓力機等高壓系統中。但其軸向尺寸較大，軸向作用力也較大，結構比較復雜。

如圖2所示，軸向柱塞泵工作過程為：傳動軸1帶動缸體2旋轉，缸體2上均勻分布有奇數個柱塞孔，柱塞孔6內裝有柱塞5，柱塞5的頭部通過滑靴4緊壓在斜盤3上。缸體2旋轉時，柱塞5一面隨缸體2旋轉，并由于斜盤3（固定不動）的作用，柱塞5在孔內做往復運動。當缸體2從圖示的最下方位置向上轉動時，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，這就是吸油過程；當缸體2帶動柱塞5從圖示最上方位置向下轉動時，柱塞5被壓入柱塞孔6，柱塞孔6內密封容積減小，孔內油液被擠出，這就是壓油過程。缸體2每旋轉一周，每個柱塞孔都完成一次吸油和壓油的過程。

圖2 軸向柱塞泵工作原理圖

（1）直軸式（斜盤式）軸向柱塞泵。圖3所示為直軸式軸向柱塞泵工作原理及實物圖。直軸式軸向柱塞泵是靠斜盤推動活塞產生往復運動，進而改變缸體柱塞腔內容積，進行吸油和排油的。它的傳動軸中心線和缸體中心線重合，柱塞軸線和主軸平行。通過改變斜盤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物圖。斜軸式軸向柱塞泵的傳動軸線與缸體的軸線相交所示為一個夾角。柱塞通過連桿與主軸盤鉸接，并由連桿的強制作用使柱塞產生往復運動，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，且泵的強度大；但結構較復雜，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物圖

與其他類型的液壓泵相比，柱塞泵的主要優點是：

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

②流量范圍大。只要適當地加大柱塞的直徑或增加柱塞的數目，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，材料強度性能可得到充分利用，具有較長的使用壽命，單位功率重量小。

⑤柱塞泵有良好的雙向變量能力。

柱塞泵的主要缺點有：

①對介質潔凈度要求較苛刻（座閥配流型較好）。

②流量脈動較大，因此噪聲較高。

③結構較復雜，造價高，維修困難。