1．4　柱塞泵

泵，与齿轮泵和叶片泵相比，这种泵有许多优点。首先，构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压工作仍有较高的容积效率；第二，只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量；第三，柱塞泵中的主要零件均受压应力作用，材料强度性能可得到充分利用。由于柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。

　柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

     1.4.1 径向柱塞泵

  1、径向柱塞泵的工作原理

   径向柱塞泵的工作原理如图3—32所示，柱塞1径向排列装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞1一起旋转，所以缸体2一般称为转子，柱塞1在离心力的（或在低压油）作用下抵紧定子4的内壁，当转子按图示方向回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，因此便经过衬套3（衬套3是压紧在转子内，并和转子一起回转）上的油孔从配油轴5和吸油口吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油，转子连续运转，即完成压吸油工作。

   径向柱塞泵结构较复杂，径向尺寸较大，运动件的转动惯量较大，制造和维修难度也大，故近年来逐渐被轴向柱塞泵所替代。

      1.4.2 轴向柱塞泵

  1、轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上,并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。

   按配流方式，可分为端面配流式、阀配流式。

   端面配流式又分为：直轴式（斜盘式）、斜轴式（摆缸式）。

  2、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理

   如图3-33所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,这种泵主体由缸体5、配油盘6、柱塞4和斜盘3组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一角度,柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上(图中为弹簧),配油盘和斜盘固定不转,当原动机通过传动轴使缸体转动时,由于斜盘的作用,迫使柱塞在缸体内作往复运动,并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。如图3-33中所示回转方向,当缸体转角在π～2π范围内,柱塞向外伸出,柱塞底部缸孔的密封工作容积增大,通过配油盘的吸油窗口吸油;在0～π范围内,柱塞被斜盘推入缸体,使缸孔容积减小,通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周,每个柱塞各完成吸、压油一次,如改变斜盘倾角,就能改变柱塞行程的长度,即改变液压泵的排量,改变斜盘倾角方向,就能改变吸油和压油的方向,即成为双向变量泵。

  3.斜轴式轴向柱塞泵，如图3-33.2所示。其缸体轴线相对传动轴轴线成一倾
      
角,传动轴端部用万向铰链、连杆与缸体中的每个柱塞相联结,当传动轴转动时,通过万向铰链、连杆使柱塞和缸体一起转动,并迫使柱塞在缸体中作往复运动,借助配油盘进行吸油和压油。这类泵的优点是变量范围大,泵的强度较高,但和上述斜盘式相比,其结构较复杂,外形尺寸和重量均较大。

  4.轴向柱塞泵的优点是:结构紧凑、径向尺寸小,惯性小,容积效率高,目前最高压力可达40.0MPa,甚至更高,一般用于工程机械、压力机等高压系统中,但其轴向尺寸较大,轴向作用力也较大,结构比较复杂。

     1.4.3 轴向柱塞泵的结构特点

  1. 典型结构。图3-34所示为一种斜盘式轴向柱塞泵的结构。柱塞的球状头部装在滑履3内，以缸体作为支撑的弹簧11通过钢球推压回程盘15，回程盘和柱塞滑履一同转动。在排油过程中借助斜盘20推动柱塞作轴向运动；在吸油时依靠回程盘、钢球和弹簧组成的回程装置将滑履紧紧压在斜盘表面上滑动,弹簧11一般称之为回程弹簧,这样的泵具有自吸能力。在滑履与斜盘相接触的部分有一油室,它通过柱塞中间的小孔与缸体中的工作腔相连,压力油进入油室后在滑履与斜盘的接触面间形成了一层油膜,起着静压支承的作用,使滑履作用在斜盘上的力大大减小,因而磨损也减小。传动轴9通过左边的花键带动缸体5旋转,由于滑履3贴紧在斜盘表面上,柱塞在随缸体旋转的同时在缸体中作往复运动。缸体中柱塞底部的密封工作容积是通过配油盘10与泵的进出口相通的。随着传动轴的转动,液压泵就连续地吸油和排油。

  2. 变量机构。若要改变轴向柱塞泵的输出流量,只要改变斜盘的倾角,即可改变轴向柱塞泵的排量和输出流量,下面介绍常用的轴向柱塞泵的手动变量和伺服变量机构的工作原理。

 ①手动变量机构。如图3-34所示,转动手轮16,使丝杠17转动,带动变量活塞18作轴向移动(因导向键的作用,变量活塞只能作轴向移动,不能转动)。通过轴销21使斜盘20绕变量机构壳体上的圆弧导轨面的中心(即钢球中心)旋转。从而使斜盘倾角改变,达到变量的目的。当流量达到要求时,可用锁紧螺母锁紧。这种变量机构结构简单,但操纵不轻便,且不能在工作过程中变量。

 ②伺服变量机构。图3-34.2所示为轴向柱塞泵的伺服变量机构,以此机构代替图3-34所示轴向柱塞泵中的手动变量机构，就成为手动伺服变量泵。

  其工作原理为：图3-34.2所示的伺服变量机构，是由一个变量活塞和一个伺服滑阀组成的伺服系统。变量活塞4的小端A腔(直径D2)常通泵的出油口，滑阀2连接三个油口：a通进口高压油；b通变量活塞大端的B腔；c通低压（回油）。当拉杆1静止时，滑阀2亦不动，油口a、b、c被滑阀2封闭，变量活塞4的两端A、B腔亦处于封闭状态，因此变量活塞亦静止，此时的斜盘倾角保持某一值不变，泵的排量亦不变。当用手拉动拉杆1带动滑阀2向上移动时，油孔b、c连通，变量活塞B腔油液经孔b、c流入泵体内回油。变量活塞在A腔高压油作用下向上移动，斜盘倾角随之摆动。当滑阀2又将油孔a、b、c封闭时，变量活塞不动。泵的排量保持减小后的量不变。当推动拉杆向下移动时，b、c被封闭，变量活塞两端的A、B腔通过a孔连通，都作用着高压油，但由于上腔的作用面积大，因此变量活塞向下移动，斜盘倾角随之增加，泵的排量亦随之增加。当滑阀2将油孔a、b、c通道封闭时，变量活塞不动，泵的排量保持增加后的量不变。拉杆带动滑阀不断地上下移动，a、b、c油上的通断随之改变，使得变量活塞不断地随滑阀上下移动，从而不断改变泵的排量。这就是手动伺服变量的工作原理。

   由上述可知,伺服变量机构是通过操作液压伺服阀动作,利用泵输出的压力油推动变量活塞来实现变量的。故加在拉杆上的力很小,控制灵敏。拉杆可用手动方式或机械方式操作,斜盘可以倾斜±18°,故在工作过程中泵的吸压油方向可以变换,因而这种泵就成为双向变量液压泵。

    除了以上介绍的两种变量机构以外,轴向柱塞泵还有很多种变量机构。如:恒功率变量机构、恒压变量机构、恒流量变量机构等,这些变量机构与轴向柱塞泵的泵体部分组合就成为各种不同变量方式的轴向柱塞泵。