径向柱塞式变量液压泵的结构及工作原理

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇径向柱塞式变量液压泵的结构及工作原理范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 采用径向柱塞式变量液压泵作为主泵的闭心恒压式液压系统，其最大优点是能根据实际作业需要自动改变流量输出。就径向柱塞式变量液压泵的基本结构和工作原理进行了详细分析，以供实际使用中参考。

关键词 径向柱塞式变量液压泵；闭心恒压式液压系统；结构；工作原理

中图分类号 S237 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）15-0219-02

Structure and Operating Principle of Radial Piston Variable Hydraulic Pump

WANG Shuang WANG Ming-zhang

（Fengyang Agricultural Machinery Bureau in Anhui Province，Fengyang Anhui 233100）

Abstract Using radial piston variable hydraulic pump as closed center constant hydraulic system of the main pump，its biggest advantage was based on the actual needs of the job，it could automatically change the flow output. The radial piston pump variable basic structure and operating principle was conducted，so as to provide the reference for actual use.

Key words radial piston variable hydraulic pump；closed center constant hydraulic system；structure；operating principle

在迪尔4450型拖拉机上设有闭心恒压式液压系统，其主泵为一径向柱塞式变量液压泵。转向、制动、差速锁、全悬挂或半悬挂以及座位升降等操纵控制机构都由此主泵供给液压油。这种泵能根据实际作业需要，自动地改变流量输出。现将其结构和工作原理简述如下。

1 基本结构

4450型拖拉机上的径向柱塞式变量液压泵主要由两大部分组成，其基本结构如图1所示。

1.1 泵体部分

液压系统的主泵装置在发动机前端，泵的驱动轴经特殊联轴节由发动机曲轴直接驱动。驱动轴上有偏心轮及偏心轮套，泵的壳体1周均布8个柱塞套筒，8个供油柱塞在偏心轮和柱塞弹簧的作用下，分别在8个柱塞套筒内作往复直线运动。偏心轮旋转1周，8个柱塞各供油1次。在不供油位置时，柱塞弹簧使柱塞顶在偏心轮套的表面。偏心轮的偏心距即为柱塞的最大供油行程。柱塞可在高压油液作用下压缩柱塞弹簧远离偏心轮套表面，使供油行程减小。当柱塞离开偏心轮套表面的距离超过偏心轮的偏心距时，供油行程为0，油泵完全停止供油[1-2]。

油泵壳体后端设有环形进油道，前端设有环形出油道，通过8个进油单向阀和8个出油单向阀使环形进、出油道分别和8个柱塞套筒内腔相通。液压油液经低压供油泵和压力调节阀以一定压力（12.3～13.7 kg/cm2）流入环形进油道。当柱塞受柱塞弹簧作用下行时，柱塞套筒内腔形成真空，进油单向阀打开，环形进油道中的油液流入柱塞套筒内腔。当柱塞受偏心轮的作用上行时，进油单向阀关闭，出油单向阀打开，高压油液经出油单向阀和环形出油道流入液压管路，供给各支路用油。

1.2 控制部分

1.2.1 排油阀。排油阀设置在泵的前盖中。排油阀壳体内分上、中、下3腔。阀芯的中心有油道孔，其下端伸入下腔，下腔内有阀芯回位弹簧，回位弹簧外有一滤油套。环形出油道中的部分高压油液可经孔道流到滤油套外部，经滤油套过滤后流入排油阀下腔。下腔内的油液可经阀芯中心油道流到上腔。其中，腔两侧各设1个油道：右侧油道与偏心轮室相通，左侧油道与环形进油道相通。

排油阀的上端面承受高压油液的压力作用，下端面承受高压油液的压力和回位弹簧的弹力共同作用。阀芯的上端面积大于下端面积。当阀芯下端面的作用力大于上端面的作用力时，阀芯上移开启中腔左右两侧油道，使偏心轮室和环形进油道相通。当阀芯上端面的作用力大于下端面的作用力时，阀芯下移关闭，切断偏心轮室和环形进油道之间的通路。因此，设置排油阀的作用就是控制偏心轮室内的高压油液能否流回环形进油道[3-5]。

1.2.2 行程控制阀。行程控制阀设置在泵的前盖中，阀的壳体内分上、下2个腔，阀芯呈菌形。上腔经孔道与排油阀上腔相通，下腔有一孔道与偏心轮室相通，腔内有阀芯回位弹簧。

当由排油阀上腔流来的高压油液的压力升高到一定值时，行程控制阀会被打开，高压油液便会经此处流入偏心轮室，推动柱塞远离偏心轮套，减小供油行程。当由排油阀上腔流来的高压油液的压力降低到一定值时，行程控制阀关闭，切断通往偏心轮室的高压油路，偏心轮室内的高压油液可经其排油阀流回或经节流孔泄回到环形进油道，柱塞在柱塞弹簧的作用下增大供油行程。因此，设置行程控制阀的作用就是与排油阀相互配合，根据系统工作压力的变化来相应改变柱塞的供油行程，从而达到改变泵的流量输出的目的。

在阀芯回位弹簧的下方设置1个调节螺钉，用于调节行程控制阀的开启压力。在菌形阀杆的顶部设有1个行程切断螺钉，拧入此螺钉，即可压开行程控制阀，使主泵停止供油。此螺钉在性能测试和故障排除时使用。在启动时为了减轻启动阻力，也可将螺钉往里拧，以切断供油。

1.2.3 节流孔。在偏心轮室和环形进油道之间设置1个节流孔，其作用如下：一是当排油阀处于关闭状态时，行程控制阀打开以后，利用此节流孔可以控制偏心轮室内油液的压力，以便产生足够的压力来推动柱塞减小供油行程。在行程控制阀关闭以后，偏心轮室内的高压油液可经节流孔泄回到环形进油道中，以便于柱塞恢复供油行程。二是在偏心轮室排油阀和行程控制阀均处于关闭状态时，利用节流孔来调节偏心轮室内油液的压力，防止产生液锁和高压，以保护机件和油封。同时，少量的循环油流可以和冷却供油柱塞、偏心轮以及驱动轴轴承等运动部件[6-8]。

2 工作原理

2.1 系统空载

在主泵工作之前，环形出油道中的油液压力为0。排油阀处于开启而行程控制阀处于关闭状态，供油柱塞顶靠在偏心轮套表面，具有最大供油行程。此时偏心轮室和环形进油道相通，所以偏心轮室内油液的压力等于低压供油泵的供油压力（12.3～13.7 kg/cm2）。

当主泵由发动机驱动旋转时，8个柱塞均以最大行程开始向系统供油。环形出油道中的部分高压油液经孔道流到排油阀下腔的滤油套外部，油液经过滤后进入排油阀下腔，通过阀中心孔道流到上腔，再经孔道流入行程控制阀上腔，并作用到菌形阀上。

当系统压力（即环形出油道中油液的压力）低于某一定值（31.9 kg/cm2）时，排油阀芯下端面的油液压力与回位弹簧弹力的合力大于阀芯上端面油液的压力。因此，排油阀应仍保持在开启的状态，则柱塞继续以最大行程向系统进行供油。

因此时系统为空载，各操纵阀均处于关闭状态，于是系统中油液的压力很快升高。当系统压力升高到高于某一定值（31.9 kg/cm2）时，排油阀芯上端面的油液压力将大于下端面油液压力与回位弹簧弹力的合力，排油阀下移关闭，使偏心轮室和环形进油道之间的油路被切断。此时柱塞将维持一个近似不变的行程继续向系统供油，于是系统压力继续升高。

当系统压力升高到超过极限安全压力（154.7～161.8 kg/cm2）时，高压油液的压力将打开行程控制阀，使环形出油道中的高压油液经排油阀、行程控制阀流入偏心轮室，推动柱塞减小供油行程一直到0，使主泵供油停止。很显然，空载时的“保持”压力即是系统的最高压力。这非常方便于多支路的液压操纵，同时还可使操纵阀换位时执行机构反应灵敏迅速，因此闭心恒压式液压系统对系统的密封性能要求非常高。

2.2 系统负载

若因实际作业需要打开1个或几个操纵阀时，系统压力将迅速下降，排油阀和行程控制阀腔内油液的压力也随之下降，当压力降低到低于系统空载时的“保持”压力值时，行程控制阀关闭，于是柱塞将逐渐恢复供油行程。如果这时液压系统用油很多，则系统压力将有可能降低到低于某一定值（31.9 kg/cm2）时，促使排油阀打开，使偏心轮室内的高压油液经排油阀中腔流回环形进油道中去，柱塞将立即恢复全行程供油。于是系统压力又开始升高，当压力升高到高于某一定值（31.9 kg/cm2）时，排油阀关闭，柱塞仍以全行程继续向系统供油，使系统压力继续升高。

当系统中油液的压力升高到工作压力时，液压油缸将悬挂重物顶起，等悬挂重物被顶起到预定高度，将操纵阀手柄及时地拉回到中立位置时，则系统压力很快升高到系统的“保持”压力即最高压力值时，使泵立刻恢复到空载时的准备状态。

如果悬挂重物被液压油缸顶起到预定高度，而操纵阀手柄又没有及时地拉回到中立位置，则液压油缸将悬挂重物继续升高，并很快运行到行程的终点，使系统压力在瞬间剧增到空载时的“保持”压力时，促使泵也立刻恢复到空载时的准备状态[9-11]。

当液压系统的执行机构意外受阻或超载时，系统压力也将剧增到空载时的“保持”压力，促使泵很迅速地恢复到空载状态。因此，该种泵具有自身保护能力，无需另外专门设置安全保护装置。

3 参考文献

[1] 裘信国.径向柱塞式液压泵受力分析及其配流机构的研究[D].杭州：浙江工业大学，2005.

[2] 冯丹艳.液压传动中常见液压泵的工作原理及应用[J].广西轻工业，2009（6）：31-32，37.

[3] 胡新华，裘信国，李银海.径向柱塞式液压泵滚子运动学分析[J].机床与液压，2010，138（12）：60-61，39.

[4] 李新，周志鸿，厉峰.K3V系列液压泵的结构与控制原理[J].工程机械，2011，42（12）：41-44.

[5] 肖爱玲，王福林.一种柱塞式液压泵的改进设计[J].新疆农机化，2004（6）：40.

[6] 张大千，谢朝忠，吕从双，等. 柱塞泵液压泵常见故障的诊断与监测[J].科技创新与应用，2014（24）：149.

[7] 高佳腾，张日红，等.液压泵性能测试系统设计与实现[J].流体传动与控制，2014（3）：34-35.

[8] 姚晶宇，王庆丰.采用双联泵结构的新型液压动力转向泵研究[J].机床与液压，2005（10）：98-99，127.

[9] 李和平，夏翔，刘莹，等.新型平衡式复合齿轮泵结构的优化设计[J].机械研究与应用，2005（4）：89-90.

[10] 陈甫，赵克定，吴盛林.一种新型往复式原动液压泵的原理研究[J].机械与电子，2004（9）：16-18.

[11] 黄伟，杨军，洪旗，等.工程机械液压阀再制造及其效益分析[J].中国表面工程，2013（2）：1.