柱塞泵內部結構及工作原理，3D動畫直觀展示，液壓從業人員必看
柱塞泵主要由動力端和液力端兩大部分組成，并附有皮帶輪、止回閥、安全閥、穩壓器、潤滑系統等組成。柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種代表性的結構形式；由于徑向柱塞泵屬于一種新型的技術含量比較高的高效泵，隨著不斷加快，徑向柱塞泵必然會成為柱塞泵應用領域的重要組成部分。
今天100唯爾教育小編就結合100唯爾教育《筑路機械液壓與液力傳動系統》VR仿真課程來介紹下柱塞泵的分類、工作原理等相關知識。
一、柱塞泵的分類與特點
柱塞泵是通過柱塞在柱塞孔內往復運動時密封工作容積的變化來實現吸油和排油的。按柱塞的排列方向不同，分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。更細則分為單柱塞泵、臥式柱塞泵、軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。
1.軸向式
軸向柱塞泵是活塞或柱塞的往復運動方向與缸體中心軸平行的柱塞泵。軸向柱塞泵利用與傳動軸平行的柱塞在柱塞孔內往復運動所產生的容積變化來進行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圓形零件，加工時可以達到很高的精度配合，因此容積效率高。
2.徑向式
徑向柱塞泵可分為閥配流與軸配流兩大類。閥配流徑向柱塞泵存在故障率高、效率低等缺點。由于徑向泵結構上的特點，固定了軸配流徑向柱塞泵比軸向柱塞泵耐沖擊、壽命長、控制精度高。該泵的響應速度快，徑向結構設計克服了如軸向柱塞泵滑靴偏磨的問題，使其抗沖擊能力大幅度提高。
二、柱塞泵的工作原理
柱塞泵是液壓系統的一個重要裝置。它依靠柱塞在缸體中往復運動，使密封工作容腔的容積發生變化來實現吸油、壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結構緊湊、效率高和流量調節方便等優點，被廣泛應用于高壓、大流量和流量需要調節的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。
柱塞泵是往復泵的一種，屬于體積泵，其柱塞靠泵軸的偏心轉動驅動，往復運動，其吸入和排出閥都是單向閥。當柱塞外拉時，工作室內壓力降低，出口閥關閉，低于進口壓力時，進口閥打開，液體進入；柱塞內推時，工作室壓力升高，進口閥關閉，高于出口壓力時，出口閥打開，液體排出。當傳動軸帶動缸體旋轉時，斜盤將柱塞從缸體中拉出或推回，完成吸排油過程。柱塞與缸孔組成的工作容腔中的油液通過配油盤分別與泵的吸、排油腔相通。變量機構用來改變斜盤的傾角，通過調節斜盤的傾角可改變泵的排量。
1.進油過程
當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產生真空度，當柱塞上端面把柱塞套上的進油孔打開后，充滿在油泵上體油道內的柴油經油孔進入泵油室，柱塞運動到下止點，進油結束
2.回油過程
柱塞向上供油，當上行到柱塞上的斜槽（停供邊）與套筒上的回油孔相通時，泵油室低壓油路便與柱塞頭部的中孔和徑向孔及斜槽溝通，油壓驟然下降，出油閥在彈簧力的作用下迅速關閉，停止供油。此后柱塞還要上行，當凸輪的凸起部分轉過去后，在彈簧的作用下，柱塞又下行。此時便開始了下一個循環。
柱塞泵以一個柱塞為原理介紹，一個柱塞泵上有兩個單向閥，并且方向相反，柱塞向一個方向運動時缸內出現負壓，這時一個單向閥打開液體被吸入缸內，柱塞向另一個方向運動時，將液體壓縮后另一個單向閥被打開，被吸入缸內的液體被排出。這種工作方式連續運動后就形成了連續供油。
三、常見故障處理
（一）振動和噪聲
振動和噪聲是同時出現的。它們不僅對機器的操作者造成危害，也對環境造成污染。
1.機械振動和噪聲
如泵軸和電機軸不同心或頂死，旋轉軸的軸承、聯軸節損傷，彈性墊破損和裝配螺栓松動均會產生噪聲。對于高速運轉或傳輸大能量的泵，要定期檢查，記錄各部件的振幅、頻率和噪聲。如泵的轉動頻率與壓力閥的固有頻率相同時，將會引起共振，可改變泵的轉速以消除共振。
2.管道內液流產生的噪聲
進油管道太細、進油濾油器通流能力過小或堵塞、進油管吸入空氣、油液豁度過高、油面過低吸油不足和高壓管道中產生液擊等，均會產生噪聲。因此，必須正確設計油箱，正確選擇濾油器、油管和方向閥。
（二）中位時排油量不為零
變量式軸向柱塞泵的斜盤傾角為零時稱為中位，此時泵的輸出流量應為零。但有時會出現中位偏離調整機構中點的現象，在中點時仍有流量輸出。其原因是控制器的位置偏離、松動或損傷，需要重新調零、緊固或更換。泵的角度維持力不夠、傾斜角耳軸磨損也會產生這種現象。
（三）漏油
柱塞泵漏油主要有以下原因：
(1)主軸油封損壞或軸有缺陷、劃痕；
(2)內部泄漏過大，造成油封處壓力增大，而將油封損傷或沖出；
(3)泄油管過細過長，使密封處漏油；
(4)泵的外接油管松動，管接頭損傷，密封墊老化或產生裂紋；
(5)變量調節機構螺栓松動，密封破損；
(6)鑄鐵泵殼有砂眼或焊接不良。
（四）輸出流量波動
輸出流量波動與很多因素有關。對變量泵可以認為是變量機構的控制不佳造成，如異物進入變量機構，在控制活塞上劃出階痕、磨痕、傷痕等，造成控制活塞運動不穩定。由于放大器能量不足或零件損壞、含有彈簧的控制活塞的阻尼器效能差，都會造成控制活塞運動不穩定。流量不穩定又往往伴隨著壓力波動。這類故障一般要拆開液壓泵，更換受損零部件，加大阻尼，提高彈簧剛度和控制壓力等。
（五）輸出壓力異常
泵的輸出壓力是由負載決定的，與輸入轉矩近似成正比。輸出壓力異常有兩種故障。
1.輸出壓力過低
當泵在自吸狀態下，若進油管路漏氣或系統中液壓缸、單向閥、換向閥等有較大的泄漏，均會使壓力升不上去。這需要找出漏氣處，緊固、更換密封件，即可提高壓力。溢流閥有故障或調整壓力低，系統壓力也上不去，應重新調整壓力或檢修溢流閥。如果液壓泵的缸體與配流盤產生偏差造成大量泄漏，嚴重時，缸體可能破裂，則應重新研磨配合面或更換液壓泵。
2.輸出壓力過高
若回路負載持續上升，泵的壓力也持續上升，當屬正常。若負載一定，泵的壓力超過負載所需壓力值，則應檢查泵以外的液壓元件，如方向閥、壓力閥、傳動裝置和回油管道。若最大壓力過高，應調整溢流閥。5
（六）液壓泵輸出流量不足或不輸出油液
1.吸入量不足
原因是吸油管路上的阻力過大或補油量不足。如泵的轉速過大，油箱中液面過低，進油管漏氣，濾油器堵塞等。
2.泄漏量過大
原因是泵的間隙過大，密封不良造成。如配油盤被金屬碎片、鐵屑等劃傷，端面漏油；變量機構中的單向閥密封面配合不好，泵體和配油盤的支承面有砂眼或研痕等?？梢酝ㄟ^檢查泵體內液壓油中混雜的異物判別泵被損壞的部位。
3.傾斜盤傾角太小
泵的排量少，這需要調節變量活塞，增加斜盤傾角。
（七）液壓泵過熱
液壓泵過度發熱有兩個原因，一是機械摩擦生熱。由于運動表面處于干摩擦或半干摩擦狀態，運動部件相互摩擦生熱。二是液體摩擦生熱。高壓油通過各種縫隙泄漏到低壓腔，大量的液壓能損失轉為熱能。所以正確選擇運動部件之間的間隙、油箱容積和冷卻器，可以杜絕泵的過度發熱和油溫過高的現象。另外，回油過濾器堵塞造成回油背壓過高，也會引起油溫過高和泵體過熱。
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