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高压柱塞泵的特性与运行原理
发布日期:2012-07-05      浏览次数:2055
  
  高压柱塞泵属于容积式泵,借助工作腔里的容积周期性变化来达到输送液体的目的;原动机的机械能经泵直接转化为输送液体的压力能;泵的容量只取决于工作腔容积变化值及其在单位时间内的变化次数,理论上与排出压力无关。往复泵是借助于活塞在液缸工作腔内的往复运动(或通过隔膜、波纹管等挠性元件在工作腔内的周期性弹性变形)来使工作腔容积产生周期性变化的。在结构上,往复泵的工作腔是借助密封装置与外界隔开,通过泵阀(吸入阀和排出阀)与管路沟通或闭合。
  柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件:柱塞、柱塞套构成柱塞偶件、出油阀和出油阀座构成出油阀偶件。
  柱塞和柱塞套是一对精密偶件,经配对研磨后不能互换,要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性,其径向间隙为0.002~0.003mm
  柱塞头部圆柱面上切有斜槽,并通过径向孔、轴向孔与顶部相通,其目的是改变循环供油量;柱塞套上制有进、回油孔,均与泵上体内低压油腔相通,柱塞套装入泵上体后,应用定位螺钉定位。
  柱塞头部斜槽的位置不同,改变供油量的方法也不同。
  出油阀和出油阀座也是一对精密偶件,配对研磨后不能互换,其配合间隙为0.01mm。
  出油阀是一个单向阀,在弹簧压力作用下,阀上部圆锥面与阀座严密配合,其作用是在停供时,将高压油管与柱塞上端空腔隔绝,防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。
  出油阀的下部呈十字断面,既能导向,又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面,称为减压环带,其作用是在供油终了时,使高压油管内的油压迅速下降,避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大,压力迅速减小,停喷迅速。
  工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成泵油任务,泵油过程可分为以下三个阶段。
  高压柱塞泵的功能特性
  1)对输送介质有较强的适应性
  柱塞泵原则上可以输送任何介质,几乎不受介质的物理性能和化学性能的限制。当然,由于液力端的材料和制造工艺以及密封技术的限制,有时也会遇到不能适应的情况。
  2)瞬时流量是脉动的
  3)有良好的自吸性能
  柱塞泵不仅有良好的吸入性能,而且还有良好的自吸性能。因此,对多数往复泵来说,在启动前通常不需灌泵。机器效率高,节能。
  4)平均流量是恒定的
  理论上,泵的流量只取决于泵的主要结构参数n(每分钟往复次数)、S(活塞行程)、D(活塞直径)、Z(活塞数目),与排出压力无关,且与输送介质的温度、粘度等物理、化学性质无关。所以说泵的流量是恒定的。
  5)泵的压力取决于管道特性
  进油过程
  当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧力的作用下,柱塞向下运动,柱塞上部空间(称为泵油室)产生真空度,当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后,充满在油泵上体油道内的柴油经油孔进入泵油室,柱塞运动到下止点,进油结束。
  供油过程
  当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时,柱塞弹簧被压缩,柱塞向上运动,燃油受压,一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的上缘时,由于柱塞和套筒的配合间隙很小(0.0015-0.0025mm)使柱塞顶部的泵油室成为一个密封油腔,柱塞继续上升,泵油室内的油压迅速升高,泵油压力>出油阀弹簧力+高压油管剩余压力时,推开出油阀,高压柴油经出油阀进入高压油管,通过喷油器喷入燃烧室。
  回油过程
  柱塞向上供油,当上行到柱塞上的斜槽(停供边)与套筒上的回油孔相通时,泵油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通,油压骤然下降,出油阀在弹簧力的作用下迅速关闭,停止供油。此后柱塞还要上行,当凸轮的凸起部分转过去后,在弹簧的作用下,柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。
  结论:通过上述讨论,得出下列结论
  a.柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。
  b.柱塞往复运动总行程L是不变的,由凸轮的升程决定。
  c.转动柱塞可改变供油终了时刻,从而改变供油量。
  d.供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。
  柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵,与齿轮泵和叶片泵相比,这种泵有许多优点。
  a.只需改变柱塞的工作行程就能改变流量,易于实现变量;
  b.构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔,加工方便,可得到较高的配合精度,密封性能好,在高压工作仍有较高的容积效率;
  c.柱塞泵中的主要零件均受压应力作用,材料强度性能可得到充分利用。
  由于高压柱塞泵压力高,结构紧凑,效率高,流量调节方便,故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合,如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同,可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类,按配流装置的型式可分为带间隙密封型配流副柱塞泵和阀配流装置柱塞泵两大类,按排量是否可变分为定量柱塞泵和变量柱塞泵。
  

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