液压机中常用的高压大流量液压泵有斜盘式轴向柱塞泵、斜轴式轴向柱塞泵及径向柱塞泵,这三种泵主要以油为工作介质。水介质的高压大流量泵则一般为卧式往复三柱塞泵。
(一)液压泵的工作原理
1.斜盘式轴向柱塞泵(见图1-2-41)
传动轴1带动缸体4旋转,斜盘2和配流盘5是固定不动的。缸体内在圆周上均布有多个柱塞3,它们的一端紧压在斜盘上,斜盘的法线与缸体轴线成γ角,γ的大小可以改变。当传动轴带动缸体旋转时,柱塞在缸体内往复运动,如旋转方向如图1-2-41所示,在自下而上的半圆周内,柱塞逐渐向外伸出,柱塞的密封工作腔容积不断增加,产生局部真空,从而将油液经配流盘的吸油口a吸入;在自上而下的半圆周内旋转时,柱塞又被压入缸体内,将高压油液从配流盘的b口向外压出。缸体每旋转一周,每个柱塞往复运动一次,完成吸、压油一次。改变斜盘的斜角γ,就改变了柱塞行程的长短,也就改变了泵的排量;改变γ角的方向,也就改变了吸、压油的方向,成为双向变量轴向柱塞泵。
图1-2-41 斜盘式轴向柱塞泵工作原理
1—传动轴 2—斜盘 3—柱塞 4—缸体 5—配流盘
2.斜轴式轴向柱塞泵(见图1-2-42)
图1-2-42 斜轴式轴向柱塞泵工作原理
1—传动轴 2—连杆 3—缸体 4—柱塞 5—平面配流盘
图1-2-43 径向柱塞泵工作原理
1—柱塞 2—转子 3—衬套 4—定子 5—配流轴
传动轴1旋转时,连杆2带动柱塞4及缸体3一起旋转,柱塞在缸体中作相对往复运动,配流盘5固定不动,从而利用柱塞腔容积的变化,完成从配流盘窗口吸油及压油。改变缸体的倾斜角度γ,就可改变泵的排量;改变缸体的倾斜方向,就可改变吸、压油的流向,成为双向变量轴向柱塞泵。
3.径向柱塞泵(见图1-2-43)
柱塞1位于转子(缸体)2的径向均匀分布的柱塞孔中,衬套3固定在转子孔内,随转子一起旋转。配流轴5固定不动,配流轴中心与定子4的中心有偏心e,定子能左右移动。转子旋转时,在离心力作用下,柱塞压紧在定子4的内壁上,由于有偏心e,转子每旋转一周,每个柱塞往复运动一次,完成从配流轴的吸油及压油,输出高压油。改变偏心e的大小,即改变泵的排量;改变e的方向,即改变压力油的流向,从而形成双向变量泵。
1—曲轴 2—连杆 3—柱塞 4—泵体 5—进液阀 6—排液阀
4.卧式往复三柱塞高压水泵(见图1-2-44)
曲轴1经连杆2带动柱塞3在泵体的缸内作往复运动,从而完成吸入低压液体再把高压液体压出。三柱塞的连杆互成120°布置,以使曲轴负荷均匀。循环阀开启时,泵进入空负荷运转,循环阀由液压控制关闭,其结构简图如图1-2-45所示。。
(二)国产液压泵
表1-2-19列出了国产液压泵的情况。其中CY14—1系列是目前使用的主力柱塞泵产品,其技术参数见表1-2-20。
表1-2-19 国产液压泵情况
表1-2-20 CY14-1系列轴向柱塞泵技术参数
图1-2-45 卧式三柱塞往复高压泵结构简图(www.xing528.com)
卧式三柱塞往复柱塞泵则有上海大隆机器厂生产的3W·1BZ及3W·2BZ系列,可用于乳化液或液压油,出口压力从16MPa到40MPa,流量从400L/min到1300L/min。
(三)力士乐(Rexroth)公司的轴向柱塞泵
德国力士乐公司是世界著名的液压泵、阀门及工业液压元件制造商,生产多种轴向柱塞泵,既有斜盘式,也有斜轴式,又分为定量泵(F系列)及变量泵(V系列)。
在液压机中用得最多的是A4VSO系列,为斜盘式轴向柱塞变量泵,其结构如图1-2-46所示。这种斜盘式轴向柱塞泵轴承受力情况良好,寿命长,可以无级变量,有斜盘角度指示器,额定工作压力为35MPa,噪声低,控制响应时间短,为通轴结构,可以形成组合泵。它的控制机制可以有多种,最常用的是恒功率控制(LR)、比例阀控制(EO、DFE)和伺服阀控制(HS4)等。其技术参数见表1-2-21。
表1-2-21 A4VSO系列轴向柱塞变量泵技术参数(Rexroth)
图1-2-46 斜盘式轴向柱塞泵(Rexroth)
在某些情况下,可选多台定量泵(A4F)组合,也可实现一定的变量要求,但经济性更好。
A4VSO型柱塞泵有9个柱塞,均匀布置于缸体内,与主传动轴成一定角度倾斜排列,在转速增加的情况下,可提高柱塞的回程力。采用球面配油,能自动定心,提高了泵的耐冲击性和抗振动性能。斜盘的摆角可在±15°内无级改变,因此液流可以反向。内装供给增压油和控制油的增压泵。过滤在吸油回路或增压回路,可以任选。A4VSO及A4FO均适用于开式回路。
A2V及A7V系列均为斜轴式结构,如图1-2-47所示。有7个柱塞均匀分布于缸体内,主传动轴6带动缸体2、柱塞1、球面配油盘3及外壳4一起旋转。缸体等与主传动轴6成一定角度,可以在±25°内变化。额定压力为35MPa,峰值压力为40MPa。A7V在变量机构方面有所改进,使结构紧凑,工艺合理,有较高的自吸能力,但只能单向输油。
(四)威普克(Wepuko)公司的径向柱塞泵
德国威普克公司生产的RX系列高压径向柱塞泵适用于潘克公司的改进型正弦泵控系统液压机,其结构简图如图1-2-48所示。11个柱塞均匀分布于缸体的径向,因此振动及噪声均很小,由于导向靴4的倾角很小,因此柱塞上几乎不承受侧向力。
RX系列径向柱塞泵的主要技术参数如表1-2-22。
RKP系列为可变排量径向柱塞泵,连续工作的最大油压为35MPa,峰值油压为42MPa。RKP系列泵的主要技术参数见表表1-2-23。
图1-2-47 A2V型斜轴式柱塞泵(Rexroth)
1—柱塞 2—缸体 3—配油盘 4—外壳 5—球头杆 6—主传动轴
图1-2-48 威普克RX径向柱塞泵简图
1—旋转缸体 2—径向柱塞 3—旋转鼓 4—导向靴 5—偏心摆环 6—控制槽 7—控制销轴 8—驱动轴 9—联轴器 10—柱塞缩回装置
表1-2-22 威普克RX系列主要参数
①1bar=105Pa。
②1cSt=10-6m2/s。
表1-2-23 威普克RKP泵主要技术参数(开路)
①1bar=105Pa。
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