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轴向柱塞泵的使用要点

轴向柱塞泵的使用要点

(l)应用场合  作为一种壳体非承压型液压元件,轴向柱塞泵具有耐压高、效率高、传输功率大、转速范围宽、寿命长、双向变量能力好等显著优点;其缺点是对下作介质清洁度要求苛刻、流量脉动和噪声大、结构复杂、价格高、维护困难等。在现代液压工程中,轴向柱塞泵主要用作中高压(轻系列和中系列泵,最高压力16~35MPa)、高压(重系列泵,最高压力40~56MPa)系统中的液压泵。柱塞泵一般都是作为用以传输一定功率的“主泵”来使用,因其价格较贵,故很少用作仅提供控制压力或补油等目的的辅助油源。

直轴式轴向柱塞泵的许用工作压力和转速都较高,变量性能优异,且结构紧凑,功率密度高,能较方便地同轴安装各种辅助泵或组成双联、多联泵组,故可广泛应用于工程、农机、起重运输等行走机械和各种车辆上。特别是在采用闭式油路系统、需要双向变量泵的“静液压驱动”装置中,通轴式斜盘泵占据了绝大部分市场。这种泵还被大量用于航海、航空、航天等高新技术领域和军工产品上。在固定安装的T业生产设备中,直轴式轴向柱塞泵主要用于需要较高工作压力的各种材料的压力加工机械及冶金机械等设备的液压油源。

在行走机械领域中,闭式油路系统中以往多采用双向变量斜轴式轴向柱塞泵,但由于其结构笨重而且价昂,故在包括大中型液压挖掘机所用的开式液压系统中,也正越来越多地被性价比更好的通轴式柱塞泵所取代。在需要高压、大功率液压系统的工业设备领域中,斜轴泵的使用面却比直轴泵大,除了行业习惯的因素外,结构紧凑的单向变量斜轴泵所具存的自吸能力更强、使用寿命较长等优点也是重要原因。

在以矿物基液压油为工作介质的普通液压系统中,由于市场规律的作用,直轴式或斜轴式轴向柱塞泵正在越来越多地取代带间隙密封配流副的径向柱塞泵。座阀配流型的轴向柱塞泵的传统应用领域是各种高压和超高压的液压机具(如各种压力机、材料试验机、钢筋预应力张拉机、千斤顶、铆钳、切断钳以及各种液压工具等)。它们的另一个重要使用场合是在矿山冶金、化工等需要采用难燃工作液的设备中。近年来,在汽车液压转向助力系统和某些农业拖拉机的液压悬挂系统巾,也大量使用了这类泵,其中很多利用了它的控制吸油量即可实现变量的特殊性能。

(2)参数选择和选型

①压力  轴向柱塞泵的额定压力应大于主机系统使用的工作压力,但在瞬时或短暂时间内偶尔使用最高压力是允许的。同一种柱塞泵产品,使用不同的工作介质和不同的转速,其额定压力也互不相同,应根据系统工作介质、转速和工作压力选择合适的泵。

②排量根据主机速度要求,确定泵的排量大小,选取时应了解泵的空载排量和工作的有效排量,同时考虑长期使用效率会下降,一般为5%;

③转速最高转速不宜与最高压力同时使用。轴向柱塞泵和马达转速的选择应严格按照产品技术规格表中规定的数据,不得超过最高转速值;其最低转速,在正常使用条件下,无严格限制,但某些要求转速均匀性和稳定性很高的场合,则最低转速不得低于50r/min。

④驱动功率定量轴向柱塞泵可按齿轮泵和叶片泵的方法进行选择,对于变量柱塞泵,其驱动功率与变量方式及流量压力特性曲线有关,此时应按使用说明书的规定进行选择。

⑤泄油压力  泵的壳体内的泄油压力取决于轴封所能允许的最高压力,应严格遵照产品使用说明书的规定,过高的壳体泄油压力将导致轴封的早期损坏。

⑥噪声应在主机噪声控制值内,室内用泵选低噪声泵为宜。

⑦使用寿命与价格应综合考虑选用泵的使用寿命(大修周期内泵在额定条件下运转时间的总和)与价格因素。通常车辆用泵和马达的大修周期为2000h以上,室内泵的使用大修周期为5000h以上。通常直轴式轴向柱塞泵(马达)要比斜轴式轴向柱塞泵(马达)价格低,定量泵比变量泵价格低。与其他泵相比,柱塞泵比叶片泵、齿轮泵贵,但性能和寿命要优于它们。

⑧选型注意事项选用泵的结构形式时,应考虑主机对流量需求的变化程度、主机特性、液压回路的循环方式,油源的数量和原动机转速变化程度等因素。

定量泵和变量泵两种类型:定量泵结构简单,价廉,为大多数主机的液压系统采用;变量泵能量利用率高,在越来越多的场合发挥作用。一般而言,若功率小于l0kW,工作循环为开关式,泵在不使用时可完全卸荷,并且大多数工况下主机对供油流量固定不变或变化不大则可以考虑选用定量泵;若液压功率大于l0kW,流量变化频繁且变化较大,则可以考虑选用变量泵。如果处于两者之问,则应从功率损失和变量泵增加成本、油温控制等因素综合分析利弊进行选择。

变量泵的变量方式可根据主机及系统的特性及工况要求以及控制方式等因素选择,如工作周期中保压时间占较大比例,则选用恒压控制为宜。

主机系统采用开式回路时,变量泵斜盘的摆角或传动轴与缸体间的摆角,只能是单向(γ=0→γmax或γ=γmax→0)摆动,泵的自吸性能高。若为闭式回路,则要求变量泵的摆角是双向(γ=-γmax→ γmax或γ= γmax→-γmax)摆动,并且需在变量泵上串联辅助泵、集成单向阀、辅助泵安全阀等。高压溢流阀有的集成于马达上,也有的集成于泵上,因此以选用相同系列液压传动装置为宜。

主机系统中同时使用两个不同油源时,则在可能条件下采用双泵串联为宜,尤其在移动设备上。

若用内燃机驱动变量泵,则转速变动范围大,角加速度大、转矩振动大,应采用抗转矩刚度大的通轴泵为宜。