武汉恒美斯液压机电设备有限公司

*轴向柱塞泵与传统轴向柱塞泵的理论剖析

1 传统轴向柱塞泵

传统轴向柱塞泵的工作原理为传动轴带动缸体转动，斜盘与配流盘固定，柱塞均布于缸体内，在弹簧或低压油的作用下柱塞头部作用于斜盘斜面上，柱塞随缸体的转动在柱塞腔内做往复运动，柱塞底部的容积产生变化，从而完成吸压油的动作。关于传统斜盘式轴向柱塞泵，当斜盘中心线与缸体中心线成一个倾角γ，柱塞直径为d，柱塞散布圆直径为D，液压泵机械效率为η，若给定一个缸体转速为ω，并设某通油窗口的柱塞所在位置与缸体垂直中心线夹角为α，则轴向柱塞泵的瞬时流量可表达为：

式中：Zm—压油区柱塞个数；

Z—柱塞个数。

由上式可知，在除却一些定量的根底上，轴向柱塞液压泵的瞬时流量受两方面要素影响。一是柱塞所处位置与缸体垂直中心线夹角的大小相关，当夹角较小时，其瞬时流量很小；其二是夹角随时间的变化而变化，因而泵的瞬时流量也是随时间而动态变化的，且瞬时流量的变化是具有正弦函数规律的曲线。

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2 *轴向柱塞泵

自创螺盘-轴向柱塞液压马达的思想，将传统的轴向柱塞泵的主要部件斜盘构造改动为螺盘，行将斜面改为螺旋面，在此将其命名为螺盘式轴向柱塞泵。其工作原理如图1所示，螺盘式轴向柱塞液压泵主要由螺盘1、柱塞2、缸体3、配流盘4、传动轴5等部件组成，柱塞平均散布在缸体中，工作中螺盘固定，设螺盘左旋面和右旋面的螺旋升角为β、柱塞直径为d、柱塞散布圆直径为D、液压泵的机械效率为η，当缸体带动柱塞做旋转运动，柱塞头部在弹簧或低压油的作用下紧压在螺盘外表，柱塞头部的运动轨迹为正圆柱螺旋曲线，即柱塞在缸体中横向运动速度是定值。换言之，某柱塞在压油或吸油区的瞬时流量是定值，*轴向柱塞液压泵的瞬时流量公式为：

式中：Zn—压油区的柱塞个数，式中能够看出*轴向柱塞泵的瞬时流量与压油区的柱塞个数相关，与柱塞所处位置无关。

图1 螺盘式轴向柱塞液压泵工作原理

Fig.1 Working Principle of Helical Axial Piston Pump

3 轴向轴塞泵瞬时流量的数值仿真

基于MATLAB数学公式模型的仿真[8]，分别仿真出斜盘式和螺盘式轴向柱塞泵的瞬时输出流量特性曲线。基于传统和*轴向柱塞泵的构造特性和工作原理剖析，分别对两种泵的排量相等时和当斜盘倾角与螺盘的螺旋升角相等时两种状况停止比对，剖析瞬时流量输出特性。

3.1 7柱塞轴向柱塞泵比照剖析

当轴塞泵的柱塞是7根时斜盘式柱塞泵和螺盘式柱塞泵的瞬时流量输出特性比照，如图2所示。由图2可知斜盘式柱塞泵的瞬时输出流量为正弦函数特性曲线，是动摇变化的；而螺盘式柱塞泵的瞬时输出流量平稳。当排量相等时，螺盘式柱塞泵的输出流量峰值高于斜盘式柱塞泵，输出流量*低值则低于斜盘式柱塞泵；当螺旋升角与斜盘倾角相等时，同样柱塞数量的状况下螺盘式柱塞泵的瞬时流量大于斜盘式柱塞泵。

图2 7柱塞轴向柱塞液压泵瞬时流量

Fig.2 Instantaneous Flow of Seven Pistons Axial Pump

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