汽车流体传动与控制：斜盘式轴向柱塞泵

1.斜盘式轴向柱塞泵的工作原理

图3-18所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图。由于配流盘上吸、压油窗口之间的过渡区的长度L必须大于缸体上柱塞根部的吸、压油腰形孔的长度m，故当柱塞根部密封腔转至过渡区时会产生困油，为减小其所引起的振动和噪声，可在配流盘的端面上开三角槽。柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动，使密封容积产生周期性变化而实现吸油和压油的。其中柱塞与缸体内孔均为圆柱面，易达到高精度的配合，故泵的泄漏小，容积效率高。

图3-18 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理

1—斜盘 2—缸体 3—柱塞 4—配流盘 5—轴 6—弹簧

2.斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量

若柱塞数目为z，柱塞直径为d，柱塞孔的分布圆直径为D，斜盘倾角为γ（见图3-19），当缸体转动一周时，泵的排量为

图3-19 轴向柱塞泵的流量计算

由式（3-27）可以看出，如果改变斜盘倾角γ的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量。如果改变斜盘倾角的方向，就能改变吸、压油方向，这时柱塞泵就成为双向变量轴向柱塞泵。

柱塞泵输出的实际流量为

柱塞泵的输油量是脉动的。单个柱塞的瞬时流量是按正弦规律变化的。整个泵的瞬时流量是处于压油区几个柱塞瞬时流量的总和，因而也是脉动的。不同柱塞数目的柱塞泵，其输出流量的脉动率σ是不同的（见表3-2）。

表3-2 柱塞泵的流量脉动率

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由表3-2可以看出柱塞数较多并为奇数时，脉动率σ较小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。从结构和工艺性考虑，常取z=7或z=9。此时，其脉动率远小于外啮合齿轮泵。

3.斜盘式轴向柱塞泵的结构要点

图3-20所示为目前使用比较广泛的一种手动变量斜盘式轴向柱塞泵。

1）滑履结构。如图3-18所示，各柱塞以球形头部直接接触斜盘而滑动，柱塞头部与斜盘之间为点接触，泵工作时，柱塞头部接触应力大，极易磨损，故一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑履7（图3-20），滑履的底平面与斜盘4接触，而柱塞头部与滑履则为球面接触，并加以铆合，使柱塞和滑履既不会脱落，又可以相对转动，这样可改点接触为面接触，并且各相对运动表面之间通过小孔引入液压油，实现可靠的润滑，极大地降低了相对运动零件表面的磨损，同时也大大提高了泵的工作压力。

2）中心弹簧机构。柱塞头部的滑履必须始终紧贴斜盘才能正常工作。图3-18所示的柱塞泵是在每个柱塞底部加一个弹簧。但这种结构中，随着柱塞的往复运动，弹簧易于疲劳损坏。图3-20所示的柱塞泵改用一个中心弹簧14，通过钢球17和压盘6将滑履压向斜盘并带动柱塞运动，从而使泵具有较好的自吸能力。这种结构中的弹簧只受静载荷，不易疲劳损坏。

3）变量机构。在变量轴向柱塞泵中均设有专门的变量机构，用来改变斜盘倾角γ的大小，以调节泵的排量。轴向柱塞泵的变量方式有多种，有手动变量、伺服变量、恒功率变量及恒压变量等。

图3-20所示的柱塞泵有一手动变量机构，设置在泵的左侧。变量时，转动手轮1，螺杆2随之转动，因导键的作用，变量活塞3便上下移动，通过销5使支承在变量壳体上的斜盘4绕其中心转动，从而改变了斜盘倾角γ。手动变量机构结构简单，但操纵力较大，通常只能在停机或泵压较低的情况下才能实现变量。

4）通轴与非通轴结构。斜盘式轴向柱塞泵有通轴与非通轴两种结构形式。图3-20所示的泵是一种非通轴型斜盘式轴向柱塞泵。非通轴型泵的主要缺点之一是要采用大型滚柱轴承来承受斜盘施加给缸体的径向力，轴承寿命较低，转速受到限制，且噪声大，成本高。近年来发展较快的是通轴型斜盘式轴向柱塞泵。如图3-21所示，与非通轴型相比较，通轴型泵的主轴采用了两端支承，斜盘通过柱塞作用在缸体上的径向力可以由主轴承受，因而取消了缸体外缘的大轴承，使转速得以提高；该泵无单独的配流盘，而是通过缸体和后泵盖端面直接配油。通轴型泵的另一特点是在泵的外伸端可以安装一个小型辅助泵（通常为内齿轮泵），供闭式系统补油之用，因而可以简化油路系统和管道连接，有利于液压系统的集成化。

图3-20 手动变量斜盘式轴向柱塞泵

1—手轮 2—螺杆 3—活塞 4—斜盘 5—销 6—压盘 7—滑履 8—柱塞 9—中间泵体 10—前泵体 11—前轴承 12—配流盘 13—轴 14—中心弹簧 15—缸体 16—大轴承 17—钢球

图3-21 通轴型轴向柱塞泵

1—缸体 2—轴 3—联轴器 4—辅助泵内转子 5—辅助泵外转子 6—斜盘