吸油与排油如何完成?德国REXROTH力士乐柱塞泵工作原理详解

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如虹精工以斜盘式轴向结构说明力士乐柱塞泵的工作原理:柱塞往复改变工作腔容积,配流盘按转角接通吸油侧和排油侧,共同完成供油。吸油还需要足够的入口供油条件,容积增大并不保证充液充分。在液压缸供油回路中,排量与转速共同决定理论流量,实际压力取决于负载与系统控制,不能把增大斜盘倾角等同于直接提高压力。

电机带着泵轴一直旋转,油液为什么能从入口进入,又从出口排出?理解柱塞泵,可以先盯住内部的一个工作腔:它什么时候变大,什么时候变小,又在什么时候与进、出口相通。

力士乐柱塞泵包含不同结构。下面以 A10VSO 所采用的斜盘式轴向柱塞结构为例,说明吸排油过程;其他结构不能直接照搬其中的零件运动关系。

旋转怎样变成柱塞的往复运动

在这种结构中,驱动轴带动缸体旋转,柱塞排列在缸体的轴向孔内。柱塞端部通过滑靴与倾斜的斜盘工作面配合。随着缸体转动,柱塞沿缸孔往复移动,柱塞底部与缸孔围成的工作腔便周期性扩大、缩小。

斜盘倾角影响柱塞行程。倾角变化,工作腔每次扩张和收缩的体积随之变化,这就是变量调节的结构基础。

德国REXROTH力士乐柱塞泵

但容积变化还不够。工作腔必须在合适的时刻连通合适的油路,否则无法形成定向输油。

吸油:工作腔扩大,油液在压差下进入

跟着一个柱塞观察。当它向外退、工作腔容积增大时,该腔通过配流盘的吸油窗口与入口相通。腔内压力低于入口侧压力,油液便在压差作用下进入,填充新增的空间。

日常所说的“吸油”,描述的就是这个过程。它需要入口能够及时供油。如果入口阻力过大,工作腔虽然仍在扩大,油液却可能来不及充满,后续排出的油量也会受到影响。

这也解释了一个容易忽略的问题:泵轴转得更快,未必就能得到相同比例增加的实际流量。转速升高后,留给每个工作腔充液的时间更短,入口条件必须跟得上。

排油:工作腔缩小,油液被推向出口

缸体继续转动,工作腔离开吸油配流区域,随后转入排油区域。柱塞向缸孔内推进,工作腔容积缩小,油液经配流盘的排油窗口进入出口油路。

德国REXROTH力士乐柱塞泵

吸油与排油的分工由运动和配流共同完成:柱塞负责改变容积,配流盘负责安排连通时机。单个工作腔交替吸油、排油;多个柱塞所处的阶段不同,有的正在充液,有的正在排液,合起来形成持续供油。

持续供油仍会带有脉动。各柱塞的瞬时运动速度和配流过渡并非始终相同,因此不能把正常的周期性波动一概判断为损坏,也不能仅凭声音判断内部磨损。

排量、流量和压力,要分开理解

排量是泵每转一圈理论输送的油液体积;流量是单位时间输送的油液体积。采用常见单位时,理论流量可写成:

理论流量 Q(L/min)=排量 Vg(cm³/r)×转速 n(r/min)÷1000。

德国REXROTH力士乐柱塞泵

例如,仅作算术说明,一台泵当前排量为 40 cm³/r、转速为 1500 r/min,理论流量就是 60 L/min。实际出口流量还要考虑内部泄漏等影响。这组数值不代表某款力士乐泵的运行参数。

压力则要结合负载理解。泵向回路输送油液,液压缸推动负载、油液通过阀口和管路都需要压差。负载和流动阻力变化,所需压力也会变化,并受到系统控制与压力限制的约束。铭牌上的压力等级不能理解为泵启动后始终输出的固定压力。

因此,斜盘倾角增大,首先改变的是每转排量。在转速相同时,理论供油量增加;压力最终升到多少,还要看油液推动什么负载、经过什么回路。

如果液压缸动作变慢,沿这条原理往回检查会更清楚:泵的实际转速是多少,当前排量有多大,入口能否充分供油,输出流量又流向了哪里。先把油量的去向查清,再判断是否需要检查泵内部,才能避免把回路问题误当成泵的故障。

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