轴向柱塞泵工作原理
图文讲解柱塞泵的结构及工作原理
图文讲解柱塞泵的结构及工作原理【本期内容，由上海神农冠名播出】柱塞泵的结构组成柱塞泵主要由动力端和液力端两大部分组成，并附有皮带轮、止回阀、安全阀、稳压器、润滑系统等组成。
01动力端(1)曲轴曲轴为此泵中关键部件之一。
采用曲拐轴整体型式，它将完成由旋转运动变为往复直线运动的关键一步，为了使其平衡，各曲轴柄销与中心成120°。
(2)连杆连杆将柱塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为柱塞的往复运动，其杆截面采取工字形，大头为剖分式，轴瓦采用对分薄壁瓦形式，小头瓦采用轴套式，并以其定位。
(3)十字头十字头连接摇摆运动的连杆和往复运动的柱塞，它具有导向作用，它与连杆为闭式连接，与柱塞卡箍相连。
(4)浮动套浮动套固定在机座上，它一方面起隔绝油箱与污油池的作用，另一方面对十字头导杆起一个浮动支承点的作用，能提高运动密封部件的使用寿命。
(5)机座机座是安装动力端和连接液力端部分的受力构件，机座后部两侧有轴承孔，前部设有与液力端连接的定位销孔保证滑道中心与泵头中心的对中性，在机座的前部一侧设有放液孔，用来排放渗漏的液体。
2液力端(1)泵头泵头为不锈钢整体锻造而成，吸、排液阀垂直布置，吸液孔在泵头底面，排液孔在泵头的侧面，同阀腔相通，简化了排出管路系统。
(2)密封函密封函与泵头以法兰连接，柱塞的密封形式为碳素纤维纺织的矩形软填料，具有良好的高压密封性能。
(3)柱塞(4)进液阀和排液阀进、排液阀及阀座，适合输送黏度较大的液体的低阻尼、锥形阀结构，具有降低黏度的特点。
接触面有较高的硬度和密封性能，以保证进、排液阀具有足够的使用寿命。
3附属配套部分主要有止回阀、稳压器、润滑系统、安全阀、压力表等。
(1)止回阀泵头排出的液体，通过低阻尼止回阀流人高压管道，液体反向流动时，止回阀关闭，阻尼高压液体流回泵体。
(2)稳压器泵头排出的高压脉动液体，经过稳压器后，变为较平稳的高压液体流动。
(3)润滑系统主要是由齿轮油泵从油箱中抽油，给曲轴、十字头等转动部位润滑。
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柱 塞 泵
主体部分是由装在中间泵体16内的缸体10和配流盘13等组成， 缸体10与传动轴12通过花键连接，由传动轴带动旋转。在缸体的轴 向柱塞孔内各装有一个柱塞17。为了避免柱塞头部与斜盘直接接触 而产生的易磨损现象，在柱塞的头部装滑履1，用滑履的底平面与 斜盘4接触，而柱塞头部与滑履则用球面配合，外面加以铆合，使 柱塞和滑履既不会脱落，又使配合球面间能相对运动；柱塞中心和
2.斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量
=0）。活塞的运动由于液压缸左腔内油液的体积增大而引起的。
当柱塞泵旋转一周时，柱塞移动的距离为L=Dtanδ，故柱塞泵
每转的排量为
流量为：
VP
4
d 2Lzຫໍສະໝຸດ 4d 2Dtanz
qP
4
d 2Dtan
znPPV
实际上，轴向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。通过理论计算分 析可以知道，当柱塞数为奇数时，脉动较小，故轴向柱塞数一 般为7或9个。
3.斜盘式轴向柱塞泵的结构特点
=0）。活塞的运动由于液压缸左腔内油液的体积增大而引起的。
如图所示为常用的一种斜盘式轴向柱塞泵的结构，它由两部分 组成：右边的主体部分和左边的变量机构。同一规格不同变量形 式的变量泵，其主体部分是相同的，仅是变量机构不同而已。
（1）主体部分：
=0）。活塞的运动由于液压缸左腔内油液的体积增大而引起的。
2.径向柱塞泵的排量和流量
=0）。活塞的运动由于液压缸左腔内油液的体积增大而引起的。
柱塞的行程为两倍偏心距e，泵的排量为：
VP
4
d 2 2ez
2
d 2ez
泵的实际输出流量为：
qP
2
d 2eznPPV
径向柱塞泵的瞬时流量也是脉动的，与轴向柱塞泵相同，为了 减少脉动，柱塞数通常也取奇数。
轴向柱塞泵工作原理
轴向柱塞泵工作原理之巴公井开创作轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的.当缸体轴线和传动轴轴线重合时,称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上,而成一个夹角γ时,称为斜轴式轴向柱塞泵.轴向柱塞泵具有结构紧凑,工作压力高,容易实现变量等优点.图3.28a(动画)和图3.28b(动画)分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图.工作原理斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转,斜盘2和配油盘5是固定不动的.柱塞3均布于缸体4内, 柱塞的头部靠机械装置或在高压油作用下紧压在斜盘上.斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ.当传动轴按图示方向旋转时,柱塞一方面随缸体转动,另一方面,在缸体内作往复运动.显然,柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态,油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态,油液从配油盘的压油口b压出.缸体每转一周,每个柱塞完成吸、压油一次. 如果可以改变斜角γ的年夜小和方向,就能改变泵的排量和吸、压油的方向,此时即为双向变量轴向柱塞泵.在图3.28b(动画）中,当传动轴1在电念头的带动下转动时,连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动,同时连杆的正面带动活塞连同缸体一同旋转.配油盘5是固定不动的.如果斜角度γ的年夜小和方向可以调节,就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向,此时的泵为双向变量轴向柱塞泵.轴向柱塞泵的排量和流量设柱塞直径为d,柱塞数为Z,柱塞中心分布圆直径为D, 斜盘倾角为γ,则柱塞行程泵的排量和流量分别为式中,n一泵的转速；ηpv一泵的容积效率.轴向柱塞泵的输出流量是脉动的.理论分析和实验研究标明, 当柱塞个数多且为奇数时流量脉动较小.从结构和工艺考虑,柱塞个数多采纳7或9.表3.3 流量脉动率与柱塞数Z的关系Z56789101112δq(%) 14轴向柱塞泵结构图3.30 滑靴的静压支承原理图1.柱塞2.滑靴3.斜盘（1）斜盘式轴向柱塞泵图3.29 是一种轴向柱塞泵的结构简图.传动轴8通过花键带动缸体6旋转.柱塞5(七个)均匀装置在缸体上. 柱塞的头部装有滑靴4,滑靴与柱塞是球铰连接,可以任意转动.由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠在斜盘2上.这样,当缸体转动时,柱塞就可以在缸体中往复运动,完成吸油和压油过程.配油盘7与泵的吸油口和压油口相通,固定在泵体上.另外,在滑靴与斜盘相接触的部份有一个油室,压力油通过柱塞中间的小孔进入油室,在滑靴与斜盘之间形成一个油膜,起着静压支承作用,从而减少了磨损. 滑靴的静压支承原理如图3.30(动画）所示.这种泵的变量机构是手动的.转入手把1,通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角,从而改变泵的输出流量.图3.31 A2F型斜轴式轴向柱塞泵1.主轴 2.轴承组 3.连杆柱塞副 4.缸体 5.泵体 6.球面配油盘 7.后盖 8.蝶形弹簧9.中心轴（2）斜轴式轴向柱塞泵图3.31 是一种斜轴式轴向柱塞泵的结构简图.这是一个定量泵.它由主轴l、轴承组2、连杆柱塞副3、缸体4、泵体5、球面配油盘6和后盖7等组成.由于缸相对主轴有一个倾角,故称斜轴泵.连杆3和中心轴9的两端都是球铰结构.中心轴支承着缸体.套在中心轴上的蝶形弹簧8将缸体压在配油盘上,保证了缸体在旋转时具有良好的密封性和自位性.当主轴旋转时,连杆与柱塞内壁接触,通过柱塞带动缸体旋转,同时连杆带动柱塞在缸体柱塞孔内作往复运动,使柱塞底部的密封容积发生周期性的变动,通过配油盘的吸、压窗口完成吸油和压油过程.这种泵的流量计算公式与斜盘式轴向柱塞泵的形式相同,只不外要用缸体轴线与主轴之间夹角取代斜盘倾角.时间：二O二一年七月二十九日。
柱塞泵_精品文档
▪ 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。 ▪ 噪声指标 低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆
泵, 双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。
▪ 效率 轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵, 排量大的
泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。
柱塞泵配流方式
• 柱塞泵的配流方式： • 1、阀配流：缸体不动 • 2、轴配流：缸体转动的径向泵 • 3.配流盘配流：缸体转动的轴向泵
3.5 液压泵的性能比较与选用
液压泵的选用原则
▪ 是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是
变量泵。
▪ 工作压力 柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa, 高压化
4
q
1 4
d
2 zD
tan
nV
4.轴向柱塞泵的流量脉动率
由于柱塞在缸体孔中的运动速度不均 匀，所以轴向柱塞泵的流量也是脉动的。
柱塞数越多且为奇数时，流量脉动率 越小，所以一般轴向柱塞泵的柱塞数常取 奇数（如7、9或11）。
5.斜盘式轴向柱塞泵的结构特点
• 三对磨擦副：柱塞与缸体柱塞孔，缸体与配流盘，滑履与
• 轴向式
径向式
一、斜盘式轴向柱塞泵
1.典型结构
轴向柱塞泵
缸 体 配 流 盘
2.工作原理
轴向柱塞泵
▪ 工作动画 ▪ 缸体
均布Z 个柱 塞孔, 分布圆 直径为D
▪ 柱塞滑履组
柱塞直径为d
▪ 斜盘
相对传动轴 倾角为γ
▪ 配流盘 ▪ 传动轴
3.轴向柱塞泵的排量与流量计算
V 1 d 2zD tan
• 柱塞头部装有滑履, 滑履与定子内圆为面接触, 接触面比
柱塞泵
机构。
12
配油盘
13
恒功率变量机构
14
SCY14-1型轴向柱塞泵
变量机 构
斜盘
压盘 滑靴
缸体 配油盘
传动轴
15
10SCY14-1B型轴向柱塞泵
16
XB1型斜盘式轴向柱塞泵（通轴泵）
17
二、斜轴式轴向柱塞泵
1、斜轴式轴向柱塞泵的工作 原理 密封工作腔由缸体孔、柱塞底 部、配流盘组成，由于缸体轴 线与传动轴有倾斜角度，使得 柱塞随缸体转动时沿轴线作往 复运动，底部密封容积变化， 实现吸油、压油。 吸油过程：柱塞伸出 →ΔV↑→p↓→吸油； 压油过程：柱塞缩回 →ΔV↓→p↑→压油。
2、缺点： (1)结构复杂，制造工艺高，价格贵； (2)自吸能力差，维修困难。
3、应用：用于高压、高转速的场合。
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四、柱塞泵与马达故障与排除
（一）轴向柱塞泵的安装、使用与维护 1、安装 ⑴ 泵的安装支架有足够刚度，管道过长要安装支架固定， 以防振动 ⑵ 泵与驱动机构联接采用弹性联轴节 ⑶ 泵体上的两个漏油口，有两种连接方法 ⑷ 作液压泵使用时，应用辅助泵低压供油 ⑸ 管道、元件必须保持清洁 ⑹ 压力油路设置滤油器 2、使用 ⑴ 检查轴的回转方向与排油管的连接是否正确可靠 ⑵ 从滤油口往泵体内满工作油
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⑶ 溢流阀调整压力不应调至最低值
⑷ 调整变量机构，作泵排量最低，作马达则最大
⑸ 先启动辅助泵，再启动主泵
⑹ 初用或长时放置后，应低压跑合
⑺ 调工作压力（溢流阀压力）
⑻ 工作压力与转速必须按铭牌上的规定
⑼ 检查漏油
⑽ 油温范围与推荐用油
3、检查与维护
⑴ 定期检查液压油
柱塞泵的工作原理及示意图
柱塞泵的工作原理及示意图柱塞泵的维护斜盘式轴向柱塞泵一般采用缸体转动、端面配流的形式。
缸体端面上镶有一块由双金属板与钢配油盘组成的摩擦副，而且大多数是采用平面配流的方法，所以维修比较方便。
配油盘是轴向柱塞泵的关键部件之一，泵工作时，一方面工作腔的高压油把缸体推向配油盘，另一方面配油盘和缸体间的油膜压力形成对缸体的液压反推力使缸体背离配油盘。
缸体对配油盘的设计液压压紧力Fn略大于配油盘对缸体的液压反推力Ff，即Fn/Ff=1.05~1.1，使泵工作正常并保持较高的容积效率。
实际上，由于油液的污染，往往使配油盘与缸体之间产生轻微磨损。
特别是高压时，即使轻微的磨损也可以使液压反推力Ff增大，从而破坏F常见故障处理1．液压泵输出流量不足或不输出油液(1)吸入量不足。
原因是吸油管路上的阻力过大或补油量不足。
如泵的转速过大，油箱中液面过低，进油管漏气，滤油器堵塞等。
(2)泄漏量过大。
原因是泵的间隙过大，密封不良造成。
如配油盘被金属碎片、铁屑等划伤，端面漏油；变量机构中的单向阀密封面配合不好，泵体和配油盘的支承面有砂眼或研痕等。
可以通过检查泵体内液压油中混杂的异物判别泵被损坏的部位。
(3)倾斜盘倾角太小，泵的排量少，这需要调节变量活塞，增加斜盘倾角。
2．中位时排油量不为零变量式轴向柱塞泵的斜盘倾角为零时称为中位，此时泵的输出流量应为零。
但有时会出现中位偏离调整机构中点的现象，在中点时仍有流量输出。
其原因是控制器的位置偏离、松动或损伤，需要重新调零、紧固或更换。
泵的角度维持力不够、倾斜角耳轴磨损也会产生这种现象。
3．输出流量波动输出流量波动与很多因素有关。
对变量泵可以认为是变量机构的控制不佳造成，如异物进入变量机构，在控制活塞上划出阶痕、磨痕、伤痕等，造成控制活塞运动不稳定。
由于放大器能量不足或零件损坏、含有弹簧的控制活塞的阻尼器效能差，都会造成控制活塞运动不稳定。
流量不稳定又往往伴随着压力波动。
这类故障一般要拆开液压泵，更换受损零部件，加大阻尼，提高弹簧刚度和控制压力等。
柱塞泵的工作原理
柱塞泵的工作原理柱塞泵是一种常用的液压传动装置，广泛应用于工业领域，特殊是在液压系统中。
它的工作原理是通过柱塞在缸体内的往复运动，实现液体的输送和压力的增加。
一、柱塞泵的结构柱塞泵主要由以下几个部份组成：1. 缸体：由铸铁或者铝合金制成，内部有一个或者多个柱塞腔，每一个柱塞腔都与进、出口油口相连。
2. 柱塞：普通由高强度合金钢制成，通过柱塞销与曲柄轴相连，能够在缸体内做往复运动。
3. 曲柄轴：将旋转运动转换为往复运动的部件，与柱塞通过柱塞销相连。
4. 进、出口油口：用于液体的进出。
二、柱塞泵的工作过程柱塞泵的工作过程可以分为吸油行程和压油行程两个阶段。
1. 吸油行程：当曲柄轴转到柱塞泵的吸油行程时，柱塞向后运动，从而使柱塞腔内的体积增大，形成负压。
此时，进口油口打开，液体通过进口油口进入柱塞腔。
2. 压油行程：当曲柄轴转到柱塞泵的压油行程时，柱塞向前运动，从而使柱塞腔内的体积减小，形成正压。
此时，进口油口关闭，出口油口打开，液体通过出口油口流出。
三、柱塞泵的工作特点1. 高压输出：柱塞泵能够提供较高的压力输出，可满足液压系统对高压液体的需求。
2. 稳定性好：柱塞泵的工作稳定性较高，能够保持较为恒定的流量和压力输出。
3. 体积小：柱塞泵的结构紧凑，占用空间小，适合于安装空间有限的场合。
4. 转速可调：柱塞泵的转速可以通过调整驱动装置的转速来实现，从而实现对液压系统的流量和压力的调节。
5. 适应性强：柱塞泵能够适应不同的液体介质，如液压油、润滑油等。
四、柱塞泵的应用领域柱塞泵广泛应用于各个工业领域，如冶金、石油、化工、船舶、机床等。
它常用于液压系统中的液体输送、压力增加和动力传递等方面。
在冶金行业，柱塞泵常用于高压液体的输送，如压力机的液压系统。
在石油行业，柱塞泵常用于油井压裂、注水、注胶等工艺中。
在化工行业，柱塞泵常用于液体的输送和混合等工艺中。
在船舶行业，柱塞泵常用于船舶的液压系统，如舵机、起重机等。
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轴向柱塞泵工作原理
轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。
当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角γ时，称为斜轴式轴向柱塞泵。
轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。
图3.28a(动画)和图3.28b(动画)分别为斜盘式和斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。
工作原理
斜盘式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5是固定不动的。
柱塞3均布于缸体4内，柱塞的头部靠机械装置或在低压油作用下紧压在斜盘上。
斜盘法线和缸体轴线的夹角为γ。
当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面，在缸体内作往复运动。
显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是压油状态，油液经配油盘的吸油口a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容腔是压油状态，油液从配油盘的压油口b压出。
缸体每转一周，每个柱塞完成吸、压油一次。
如果可以改变斜角γ的大小和方向，就能改变泵的排量和吸、压油的方向，此时即为双向变量轴向柱塞泵。
在图3.28b(动画）中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，连杆2推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。
配油盘5是固定不动的。
如果斜角度γ的大小和方向可以调节，就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。
轴向柱塞泵的排量和流量
设柱塞直径为d，柱塞数为Z，柱塞中心分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则柱塞行程
泵的排量和流量分别为
式中，n一泵的转速；ηpv一泵的容积效率。
轴向柱塞泵的输出流量是脉动的。
理论分析和实验研究表明，当柱塞个数多且为奇数时流量脉动较小。
从结构和工艺考虑，柱塞个数多采用7或9。
表3.3流量脉动率与柱塞数Z的关系
Z56789101112
δq(%) 4.9814 2.537.8 1.53 4.98 1.02 3.45
轴向柱塞泵结构
图3.30 滑靴的静压支承原理图
1.柱塞
2.滑靴
3.斜盘
（1）斜盘式轴向柱塞泵
图3.29是一种轴向柱塞泵的结构简图。
传动轴8通过花键带动缸体6旋转。
柱塞5(七个)均匀安装在缸体上。
柱塞的头部装有滑靴4，滑靴与柱塞是球铰连接，可以任意转动。
由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠在斜盘2上。
这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。
配油盘7与泵的吸油口和压油口相通，固定在泵体上。
另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。
滑靴的静压支承原理如图3.30(动画）所示。
这种泵的变量机构是手动的。
转动手把1，通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。
图3.31A2F型斜轴式轴向柱塞泵
1.主轴
2.轴承组
3.连杆柱塞副
4.缸体
5.泵体
6.球面配油盘
7.后盖
8.蝶形弹簧 9.中心轴
（2）斜轴式轴向柱塞泵
图3.31 是一种斜轴式轴向柱塞泵的结构简图。
这是一个定量泵。
它由主轴l、轴承组2、连杆柱塞副3、缸体4、泵体5、球面配油盘6和后盖7等组成。
由于缸相对主轴有一个倾角，故称斜轴泵。
连杆3和中心轴9的两端都是球铰结构。
中心轴支承着缸体。
套在中心轴上的蝶形弹簧8将缸体压在配油盘上，保证了缸体在旋转时具有良好的密封性和自位性。
当主轴旋转时，连杆与柱塞内壁接触，通过柱塞带动缸体旋转，同时连杆带动柱塞在缸体柱塞孔内作往复运动，使柱塞底部的密封容积发生周期性的变化，通过
配油盘的吸、压窗口完成吸油和压油过程。
这种泵的流量计算公式与斜盘式轴向柱塞泵的形式相同，只不过要用缸体轴线与主轴之间夹角代替斜盘倾角。