柱塞泵流体脉动的产生机理

柱塞式液压泵的工作原理是：当传动轴带动缸体旋转时，由于斜盘和回程盘的共同作用，柱塞在柱塞孔中做往复运动；一部分柱塞不断拉出，使柱塞底部的密闭容积不断增大，形成局部真空，油箱油液在大气压的作用下，经过配流盘的吸油窗进入柱塞底部，完成吸油；而另一部分柱塞则不断压入，柱塞底部密闭容积不断减小，油液受压经配流盘的排油窗排出，完成排油；在缸体旋转一周过程中，每个柱塞吸排油各一次。由于每个柱塞泵泵油过程的不连续性以及实际流体的惯性和可压缩性，柱塞泵的瞬时流量和输出压力都呈周期性变化。

在配流盘对称、零遮盖（即无闭死区）、无错配角或减振槽等结构的情况下，设泵的柱塞数为Z（并按逆时针方向将柱塞编号为1～Z号），缸体的旋转角速度为ω，缸体转过的角度为ϕ，柱塞泵的柱塞运动如图3-12所示。

图3-12 柱塞泵的柱塞运动

a）柱塞数为奇数时 b）柱塞数为偶数时

柱塞泵处于排油区的各个柱塞的单柱塞理论瞬时流量为

式中，Z₀为处于排油区的柱塞数；Q₁～Q_Z0为排油区第1～Z₀个柱塞的瞬时流量；A_Z为柱塞截面积；R为柱塞的分布圆半径；γ为斜盘转角；α=π/Z为相邻柱塞间夹角的一半。

将排油区内Z₀个柱塞的理论瞬时流量叠加到一起，得到理论总瞬时流量Q_t：(www.xing528.com)

由图3-12，对于奇数柱塞泵，当0≤ϕ≤α时，排油区内的柱塞数为Z₀=（Z+1）/2；当α≤ϕ≤2α时，排油区内的柱塞数为Z₀=（Z-1）/2，分别代入式（3-34）得奇数柱塞泵的Q_t为

对于偶数柱塞泵，排油区内的柱塞数为Z₀=Z/2，代入式（3-34）得偶数柱塞泵的Q_t为

脉动流量在管路阻抗及负载阻抗作用下沿管路传播，由于实际流体的惯性和可压缩性，流量脉动必然引起压力脉动，因此柱塞泵的输出压力也是周期性变化的脉动压力。由液压泵源系统产生的初始流量脉动在管路中传播，在液压泵出口阻抗、管路阻抗及负载阻抗的作用下，会发生反射和折射，当反射波与折射波在管路中进行叠加时，就会在管路系统中出现脉动的压力与流量波，某些频率的波可能得到加强，而另外一些频率的波可能由于管路的液阻而减弱。其中，基频脉动压力波与基频脉动流量波的脉动频率完全相同，只是相位不同。