变量轴向柱塞泵-parker技术-液压技术

变量轴向柱塞泵

 变量轴向柱塞泵轴向柱塞泵的排量是由柱塞的 横截面积与柱塞的行程决定的（图3-30）。其 中，柱塞的横截面积是不可能改变的；但是， 在设计变量轴向柱塞泵时，柱塞的工作行程可 以改变。

变量轴向柱塞泵的结构

变量轴向柱塞泵的泵油机构主要包括：缸体， 配流盘，带滑靴的柱塞，可调斜盘，回程盘， 排量调节螺杆，控制活塞，节流孔，补偿阀 芯，先导阀和各种偏置弹簧（图3-31）。 柱塞装在缸体的柱塞孔内。缸体与电机的输出 轴相联。电机的输出轴可以位于配流盘一侧，也可以位于斜盘一侧。

变量轴向柱塞泵排量调节原理

      变量轴向柱塞泵的排量调节是通过螺杆限制斜 盘的倾角来实现的（图3-32）。 

      如果将调节螺杆完全旋出，那么偏置弹簧推动 控制活塞，从而使斜盘处于某个极限角度。当 原动机驱动缸体旋转时，在机械力的作用下， 柱塞滑靴紧贴斜盘表面运动，从而使柱塞在柱 塞孔中往复运动。在其中的半个圆周内，柱塞 被拉出缸体，产生增大的容积；油液通过吸油 口充入该增大的容积。而在另外半个圆周内， 柱塞被推入缸体，产生减小的容积；油液通过 压油口进入系统。

      当斜盘处于极限位置时,油泵输出最大流量。 如果稍微将螺杆旋进一点，斜盘倾角将减小， 量将减小。 变量轴向柱塞泵的调节螺杆旋入量越大，则油 泵输出流量就越小。 

变量轴向柱塞泵压力补偿器工作原理 

       变量轴向柱塞泵压力补偿器是利用弹簧力和液 压力来实现的。

      在前面的压力补偿变量叶片泵中，补偿器只使 用了一根弹簧。这是因为移动定子的作用力并 不是与弹簧成一条直线，而是成一个角度。大 部分力被推力轴承抵消了。但是，在压力补偿 轴向柱塞泵中，情况却并非如此。

       当压力补偿轴向柱塞泵工作时，系统压力作用 于泵油柱塞的底部。由于斜盘耳轴的中心线偏 离缸体的中心线，因此，受压柱塞试图将斜盘 推到竖直位置。这个力可能相当大，且直接由 作用在控制活塞上的弹簧和油液压力来克服。 

       典型柱塞泵的压力补偿器包括：控制活塞，补 偿阀芯，可调先导阀，以及偏置弹簧（图3- 33)。当油泵压油口压力升高到足以克服先导 阀和偏置弹簧的设定压力时，斜盘被受压柱塞 推回到竖直位置。

        一旦斜盘的倾角变为零，则斜盘就停止不动。 也就是说，斜盘不可能越过中心，进入到另一 侧；否则，泵油机构的高压侧容积将增大而变 成吸油侧。由于压力突然下降，在弹簧力的作 用下，斜盘重新回到中位。 

       可调先导阀，补偿阀芯及其偏置弹簧的工作原 理与先导式溢流阀非常相似。补偿阀芯内的节 流孔敏感油泵的出口压力。此油泵出口压力作 用于阀芯的弹簧腔；弹簧腔的最大压力由先导 阀控制。当补偿阀芯另一端的压力足以克服先导阀设定压力和偏置弹簧力时，补偿阀芯开始 移动，控制活塞弹簧腔与油箱相通。

        假设补偿阀芯的弹簧偏置弹簧压力为7bar(100psi), 先导阀将弹簧腔的先导压力限制为48bar (700psi)(图3-34)。 当系统压力为35 bar(500 psi)时，这35 bar (500psi)的压力试图将补偿阀芯推至左侧。同 时，该压力经由节流孔作用于弹簧腔，使补偿 阀芯保持在原来位置。由于阀芯两端的作用面 积相等，因此实际上只有7bar(100psi)的弹簧 力作用于补偿阀芯。此时，35bar(500psi)压力 试图将补偿阀芯推至左侧，但是弹簧腔的42 bar (600 psi)液压和机械压力则使补偿阀芯保 持在原来位置。

      当系统压力为41 bar(600 psi)时，该压力作用 于补偿阀芯右端，试图将阀芯推至左侧。但是 阀芯弹簧腔的48 bar (700 psi)液压和机械压力 作用于阀芯左侧，仍使阀芯保持在原来位置（图 3-35)。 

      当系统压力升高到48 bar(700 psi)时，先导阀 开启，将先导/弹簧腔压力限制为48bar(700 psi)。也就是说，此时，补偿阀芯的最大偏置 压力等于55 bar(800psi)(图3-36)。

      当油泵出口压力高于55 bar(800 psi)时，补偿 阀芯左移，控制活塞油腔与油箱相通。控制活 塞油腔压力开始下降，使得控制活塞底部的作 用力减小，从而无法使斜盘保持在全排量位 置。结果，油泵输出流量减小。随着油泵出口 压力继续升高，补偿阀芯继续向左移动，油泵 输出流量也随之减小（图3-37）。

               在本例中，我 们假设压力再攀高，比55 bar(800 psi)还高7 bar(100 psi)，则偏置弹簧被完全压缩，阀芯 向左移动，使控制活塞油腔与油箱之间的流道 完全打开。因此，当油泵输出压力达到62 bar (900psi)时，油泵被完全补偿。

      (由于偏置控制活塞的弹簧很软，因此，在计 算补偿压力使可以忽略不计。) 

       当油泵出口压力下降时，补偿阀芯切断控制油 腔与油箱之间的流道。泵油机构重新输出流 量。

      压力补偿器先导阀调节螺杆旋入量越大，在开 始对油泵进行补偿之前，补偿阀芯的偏置液压 力也越大。

       请记住压力补偿变量叶片泵和柱塞泵的工作原 理。下一节，我们会将它们与定量泵进行比 较。

柱塞泵的双级压力补偿 

      柱塞泵的双级压力补偿器包括：一个电磁阀， 和一个先导阀（图3-38）。 

      当电磁阀失电时，油泵按照常规的方式进行补 偿。油液压力同时存留在补偿阀芯的弹簧腔。 压力的大小由主先导阀设定。补偿阀芯的偏置 压力等于该液压压力与弹簧压力之和。

      如果先导阀调定压力为90 bar(1300 psi)，补偿 器弹簧调定压力为14 bar(200 psi)，则油泵开 始补偿时出口压力为103bar(1500 psi)。

       现在，假设辅助先导阀设定压力为28bar(400 psi)。当电磁阀通电时，辅助先导阀弹簧腔就 与补偿阀芯的弹簧腔连通。现在，弹簧腔最大 容许压力等于28bar(400 psi)。由于补偿器弹 簧的设定压力为14bar(200 psi)，因此现在油 泵开始补偿时的出口压力为41 bar(600 psi)。

      利用双级压力补偿器，油泵实际输出功率与执 行元件的功率需求更加一致，以满足不同的工 作要求。