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代理台湾YUKEN油研A10/37/56/90-F-R-01-H-K-32

柱塞泵 
本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
柱塞泵是往复泵的一种,属于体积泵,其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动,往复运动,其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时,工作室内压力降低,出口阀关闭,低于进口压力时,进口阀打开,液体进入;柱塞内推时,工作室压力升高,进口阀关闭,高于出口压力时,出口阀打开,液体排出。带滑靴结构的轴向柱塞泵是使用最广泛的轴向柱塞泵,安放在缸体中的柱塞通过滑靴与斜盘相接触,当传动轴带动缸体旋转时,斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回,完成吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与泵的吸、排油腔相通。变量机构用来改变斜盘的倾角,通过调节斜盘的倾角可改变泵的排量。



简介
液压柱塞泵靠气压供油的液压油箱,在每次启动机器后,必须等液压渍箱达到使用气压后,才能操作机械。直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型的自吸油型两种。压力供油型液压泵大都采用有气压的油箱,也有液压泵本身带有补油分泵向液压泵进油口提供压力油的。自吸油型液压泵的自吸油能力很强,无需外力供油。对于自吸油型柱塞泵,液压油箱内的油液不得低于油标下限,要保持足够数量的液压油。液压油的清洁度越高,液压泵的使用寿命越长 [1]  。



柱塞泵类型
径向柱塞泵
径向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流径向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺点。国际上70、80年代发展的轴配流径向柱塞泵克服了阀配流径向柱塞泵的不足。由于径向泵结构上的特点,陕定了轴配流径向柱塞泵比轴向柱塞泵耐冲击、寿命长、控制精度高。变量行程短泵的变量是在变量柱塞和限位柱塞作用下,改变定子的偏心距实现的,而定于的最大偏心距为 5—9mm(根据排量大小不同),变量行程很短。且变量机构设计为高压操纵,由控制阀进行控制。故该泵的响应速度快。径向结构设计克服了如轴向柱塞泵滑靴偏磨的问题。使其抗冲击能力大幅度提高。
轴向柱塞泵
轴向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件,加工时可以达到很高的精度配合,因此容积效率高,运转平稳,流量均匀性好,噪声低,工作压力高等优点,但对液压油的污染较敏感,结构较复杂,造价较高。
直轴斜盘式柱塞泵
直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型的自吸油型两种。压力供油型液压泵大都采用有气压的油箱,也有液压泵本身带有补油分泵向液压泵进油口提供压力油的。自吸油型液压泵的自吸油能力很强,无需外力供油。靠气压供油的液压油箱,在每次启动机器后,必须等液压渍箱达到使用气压后,才能操作机械。如液压油箱的气压不足时就担任机器,会对液压泵内的与滑鞭造成拉脱现象,出会造成泵体内回程板与压板的非正常磨损 [2]  。

柱塞泵工作原理
柱塞泵是往复泵的一种,属于体积泵,其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动,往复运动,其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时,工作室内压力降低,出口阀关闭,低于进口压力时,进口阀打开,液体进入;柱塞内推时,工作室压力升高,进口阀关闭,高于出口压力时,出口阀打开,液体排出。带滑靴结构的轴向柱塞泵是使用最广泛的轴向柱塞泵,安放在缸体中的柱塞通过滑靴与斜盘相接触,当传动轴带动缸体旋转时,斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回,完成吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与泵的吸、排油腔相通。变量机构用来改变斜盘的倾角,通过调节斜盘的倾角可改变泵的排量 [1]  。
概述
柱塞泵柱塞往复运动总行程L是不变的,由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻,从而改变供油量。柱塞泵工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。
进油过程
当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度,当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后,充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。
供油过程
当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔,柱塞继续上升,泵油室内的油压迅速升高,泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。
回油过程
柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。
柱塞泵以一个柱塞为原理介绍,一个柱塞泵上有两个单向阀,并且方向相反,柱塞向一个方向运动时缸内出现负压,这时一个单向阀打开液体被吸入缸内,柱塞向另一个方向运动时,将液体压缩后另一个单向阀被打开,被吸入缸内的液体被排出。这种工作方式连续运动后就形成了连续供油 [2]  。
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 [1]  。

柱塞泵常见故障处理
1.柱塞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。
4.输出压力异常 泵的输出压力是由负载决定的,与输入转矩近似成正比。输出压力异常有两种故障。
(1)输出压力过低 当泵在自吸状态下,若进油管路漏气或系统中液压缸、单向阀、换向阀等有较大的泄漏,均会使压力升不上去。这需要找出漏气处,紧固、更换密封件,即可提高压力。溢流阀有故障或调整压力低,系统压力也上不去,应重新调整压力或检修溢流阀。如果液压泵的缸体与配流盘产生偏差造成大量泄漏,严重时,缸体可能破裂,则应重新研磨配合面或更换液压泵。
(2)输出压力过高 若回路负载持续上升,泵的压力也持续上升,当属正常。若负载一定,泵的压力超过负载所需压力值,则应检查泵以外的液压元件,如方向阀、压力阀、传动装置和回油管道。若最大压力过高,应调整溢流阀。
5.振动和噪声 振动和噪声是同时出现的。它们不仅对机器的操作者造成危害,也对环境造成污染。
(1)机械振动和噪声 如泵轴和电机轴不同心或顶死,旋转轴的轴承、联轴节损伤,弹性垫破损和装配螺栓松动均会产生噪声。对于高速运转或传输大能量的泵,要定期检查,记录各部件的振幅、频率和噪声。如泵的转动频率与压力阀的固有频率相同时,将会引起共振,可改变泵的转速以消除共振。
(2)管道内液流产生的噪声 进油管道太细、进油滤油器通流能力过小或堵塞、进油管吸入空气、油液豁度过高、油面过低吸油不足和高压管道中产生液击等,均会产生噪声。因此,必须正确设计油箱,正确选择滤油器、油管和方向阀。
6.柱塞泵过热 液压泵过度发热有两个原因,一是机械摩擦生热。由于运动表面处于干摩擦或半干摩擦状态,运动部件相互摩擦生热。二是液体摩擦生热。高压油通过各种缝隙泄漏到低压腔,大量的液压能损失转为热能。所以正确选择运动部件之间的间隙、油箱容积和冷却器,可以杜绝泵的过度发热和油温过高的现象。另外,回油过滤器堵塞造成回油背压过高,也会引起油温过高和泵体过热。
7.漏油柱塞泵漏油主要有以下原因:
(1)主轴油封损坏或轴有缺陷、划痕;
(2)内部泄漏过大,造成油封处压力增大,而将油封损伤或冲出;
(3)泄油管过细过长,使密封处漏油;
(4)泵的外接油管松动,管接头损伤,密封垫老化或产生裂纹;
(5)变量调节机构螺栓松动,密封破损;
(6)铸铁泵壳有砂眼或焊接不良 [2]  。

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