液压泵的国内外发展现状

液压泵的国内外发展现状631224170232苏姝机越一班一、液压泵介绍液压泵是液压系统中的动力元件，是一种能量转换装置，其作用是将驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，即液压能，向整个液压系统提供动力。液压泵的工作原理是运动带来泵腔容积的变化从而压缩流体使流体具有压力能，而它的输出流量的大小是由密封工作腔的容积变化大小来决定的。液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的。其工作原理如下图：图1容积式泵的工作原理1-凸轮2-柱塞3-弹簧4-密封工作腔5-吸油阀6-压油阀液压泵按流量是否可调节可分为：变量泵和定量泵。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。按液压系统中常用的泵结构分为：齿轮泵、叶片泵和柱塞泵3种。齿轮泵体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵，这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。液压泵分类如下图：图2液压泵分类液压泵的主要参数有压力，排量，流量，效率。液压泵工作压力是指泵实际工作时的压力，即它的输出压力。工作转速是指泵在工作时的实际转动速度。额定转速是指在额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速。若泵超过额定转速工作将会造成吸油不足，产生振动和大的噪声，零件会遭受气蚀损伤，寿命降低。液压泵的几何排量是指泵轴每转一转，由其密封容积几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体的体积，数值上等于在无泄漏的情况下其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。液压泵的几何流量是指泵在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化而得的排出（输入）的液体体积。泵的转速为n时，泵的几何流量为Vnqt。液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。二、液压泵国内外发展历程1905年，Williams与Janny首次应用了已液压油为介质并首次推出了轴向柱塞泵，迄今已有100多年的历史。图3Janny泵1907年，美国人Renault改进了Janny的这种柱塞传动机械，有效提高了其的运行效率。斜轴式柱塞泵发展较晚，1930年，瑞士HansThoma教授设计了第一台斜轴泵，后人常把斜轴泵称为Thoma泵，如下图：图4Thoma泵缸体中心线与传动轴中心线成一夹角，使缸体对配油盘的倾复力矩减小，因此允许的倾角较大。20世纪50年代中期，美国Denison公司和英国Lucas公司摆脱Janny泵的传统，设计了轴承支承缸体的斜盘泵。这种泵传动轴只传递扭矩，不传递弯矩，保障了配流副的良好接触，加上制造水平的提高，使其工作压力提高到35MPa，转速也大幅提高，引起斜盘泵历史上的一次飞跃。20世纪60年代中期，由于对液压系统集成化的要求，特别是在行走车辆闭式回路的应用，通轴泵获得了新的发展。主轴尾端可以安装辅助泵或其他作用的泵，使通轴泵具有集成多种元件的复合功能，大大简化了液压系统，这是斜盘泵发展的另一次飞跃【1】。图5通轴式柱塞泵20世纪70年代以后，欧美很多轴向柱塞泵的制造商逐渐崛起，针对不同领域做了很多技术革新，比如Vickers针对注塑机节能的要求推出PVB轻型泵；泵/马达和电子技术结合也越来越紧密，出现了多种多样控制方式。1966年，我国综合了国外后斜盘式柱塞泵的特点，设计出CY14-1型轴向柱塞泵/马达。经过30多年的实践，对CY14-1相继做过四次大的改进，前两次以标准化和缩小体积为主，改进为CY14-1A型。第三次针对配油盘烧损和斜盘磨损以及工艺问题，形成了CY14-1B型泵/马达。第四次针对CY14-1B型噪声高、转速低、易松靴脱靴、可靠性差、自吸能力差，规格不全和无通轴泵等缺陷，开发了CY14-1Bk系列开式低噪声泵和CY14-1Bk系列通轴泵。进入九十年代后，德国Rexroth公司开发了A4V泵。柱塞与传动轴成一交角，工作时离心力有助于柱塞的回程，也有利于减小配流盘直径，降低缸体配流面的线速度；采用球面配流，有利于补偿轴向偏载对缸体产生的倾复力矩。进入21世纪，荷兰Innas公司设计了一种名为FloatingCup结构的轴向柱塞泵，如下图：图6FloatingCup轴向柱塞泵这种泵为双层柱塞结构，类似于将两个泵面对面的叠加，它可以平衡泵一部分的轴向力，减轻轴承的工作负载，减少流量脉动，降低噪声【2】。柱塞泵直轴式轴向柱塞泵是靠斜盘推动和或反推柱塞产生往复运动，改变缸体中柱塞孔腔内容积进行吸或压，而输出液压能或机械能。1.A4V系列贵阳航空液压件厂从德国一家公司引进技术生产的A4V系列通轴泵，如下图：图7A4V轴向柱塞泵2.PVB系列邵阳液压件厂从美国Vickers公司引进技术生产的PVB系列通轴泵，如下图：图8PVB变量泵适用于开式系统，由泵的出口油压直接控制变量机构。该泵采用耳轴式斜盘，球铰回程，平面配流，配流面在后盖断面上，因此省略了配流盘零件。3.A10V系列重庆液压件厂从德国Brueninghaus公司引进技术生产的A10V系列通轴泵，如下图：图9A10V泵适用于开式系统，由泵的出口液压直接控制变量机构。在后盖上设有机械式流量限制器，用于任意调节最大排量。该泵由托架式斜盘、球铰回程、平面配流、变量缸等结构组成为基型。它能和各种控制装置匹配成各种控制形式的变量泵。4.CY14系列非通轴泵如下图，采用大轴承支承缸体、平面配流、球铰回程、外伸托架式斜盘、球窝滑履柱塞组，变量机构轴线与泵输入轴线垂直交叉，分体式壳体结构。图10CY14系列非通轴式泵1-输入轴；2-壳体；3-配流盘；4-缸体；5-柱塞组；6-回程盘；7-斜盘5.ZB系列非通轴泵如下图，采用大轴承支承缸体，平面配流、球铰回程、外伸托架式斜盘，球窝滑履柱塞组、变量机构轴线与泵输入轴线垂直交叉，分体式输入轴结构。分体式输入轴的特点是轴伸可承受一定径向力，并可在外部调节缸体配流面的原始压紧力。图11ZB系列非通轴式泵1-输入轴；2-壳体；3-配流盘；4-缸体；5-柱塞组；6-回程盘；7-斜盘6.弯轴泵目前世界上生产弯轴泵的公司主要有三家：德国力士乐（Rexroth）、林德（Linde）和瑞典VOAC公司。力士乐公司生产的定量泵规格品种最多，有三种结构。A2F(2-4)结构的排量为10~180ml/r,A2F(5)结构的排量为200~2000ml/r，这两种结构的最高压力都是35MPa，弯轴角为25°；A2F(6.1)结构将连杆和柱塞合二为一，做成锥形连杆活塞，活塞和缸孔之间采用活塞环密封，采用两个重型圆锥滚子轴承承受径向和轴向推力，弯轴角为40°，最高压力为40MPa。因此，在同样的尺寸和重量下，A2F(6.1)结构具有更大的排量和功率。图12A2F(6.1)泵除力士乐公司外，瑞典VOAC公司也生产弯轴角40°的泵，在结构上，靠斜齿轮驱动缸体，排量为5~250ml/r，最高压力为42MPa。根据开发先后，可以认为力士乐A2F(6.1)结构是VOAC结构的改进型。目前只有力士乐公司生产变量弯轴泵，主要品种有A7V系列，排量为20~1000ml/r，最高压力为35MPa，变量角为18°。该公司还开发了A7VO系列泵，该泵为锥形连杆活塞式，排量为28~1000Ml/r，最高压力为40MPa。目前，我国有北京华德液压集团有限公司、上海液压泵厂、贵阳501厂等生产力士乐的弯轴泵。图13A7V系列泵总之，弯轴泵的发展趋势如下【3】：(1).由于结构原因，弯轴泵不能带辅助泵，因此只能作为开式油路用泵；此外，由于弯轴泵变量机构是带动缸体一起摆动，因此变量的响应速度较低。(2).作为变量泵，由于其制造工艺复杂，成本较高，因此，排量在250ml/r以下的变量泵正逐步丧失竞争优势，但大排量泵还非其莫属。7.重载斜盘泵【4】重载斜盘泵是指用于工作条件较恶劣，负载重，额定压力为31.5~42MPa、最高压力为40~50MPa结构较复杂的斜盘泵。它广泛地用于工程和建设机械，其特点是泵上装有补油泵，泵和马达上共同装有闭式系统用全套集成阀，用户只要连接两根管道，就能使该系统运转，如振动压路机、水泥搅拌车等就广泛采用这种系统。最早生产这种产品的是美国桑斯川特公司20系列泵。图14桑斯川特20系列1-主驱动轴；2-副驱动轴；3-中心轴；4-连杆柱塞；5-缸体；6-配油盘上世纪80年代中期，上海高压油泵厂引进了美国桑斯川特20系列泵。现在，桑斯川特公司已在上海浦东合资生产最新的90系列系统。目前，世界经有多家公司生产这类泵-马达系统。其中比较著名的有美国伊顿公司、丹尼逊公司、德国力士乐公司、林德公司等。其中美国公司都是斜盘泵-斜盘马达闭式系统，德国力士乐是斜盘泵-弯轴马达闭式系统，而林德公司既有斜盘泵-斜盘马达闭式系统，也有斜盘泵-弯轴马达闭式系统。贵阳501厂也生产桑斯川特20系列泵-马达系统。8.开式系统用斜盘泵通常，开式系统泵相对于闭式系统泵有更多的要求，要求其有较好的自吸能力，较低的噪声和较多的变量型式，所以闭式系统泵一般不能用于开式系统。然而，闭式系统泵生产厂家为了降低成本，提高泵的零件通用化程度，往往在闭式系统泵的基础上派生出开式系统用泵，如力士乐A4SVO开式系统泵就是由闭式系统泵A4V基础上发展的；林德HPR-02系列开式系统泵是HPV-02闭式系统泵的改进产品。我国目前大量生产的CY型轴向泵也是属于开式系统重载斜盘泵。图15HPR-02开式泵1-负荷传感控制；2-斜盘；3-柱塞滑履组件；4-壳体；5-油口联接块；6-控制活塞；7-通轴驱动；8-缸体；9-吸油口；10-降噪装置9.轻型柱塞泵早在上世纪60年代，一些柱塞泵的生产厂家就企图发展一种中压（中等负载）、结构简单、价格便宜，可以与齿轮泵和叶片泵竞争的变量柱塞泵。在上世纪60年代初期，英国DOWTY公司设计了一种名为“Vadis”的斜盘式轴向柱塞泵，其最高压力为20MPa，结构简单，采用许多少切削和无切削加工零件，需要精加工的零件只有8种，其成本甚至可以和齿轮泵竞争，但该泵最后因发热问题没有解决，而没有被大量投放市场。日本大金公司的轻型柱塞泵，在其结构方面有许多与PVB泵相似。它也是采用单作用变量油缸，用弹簧使斜盘复位，为了减小复位弹簧的力，在设计中，使斜盘的回转中心高于缸体中心线与滑靴球头中心平面的交点，以便压紧缸体的中心弹簧和柱塞缸内液体压力共同使斜盘复位。也许由于摩擦副材料和热处理的原因，大金公司的轻型柱塞泵在缸体与后盖之间仍安装有配流盘。图16日本大金轴向柱塞泵日本大金开发的轻型柱塞泵引起人们的广泛重视，在1981年日本油空压展览会上，日本油研、壹场、丰兴、不二越等公司都相继展出了轻型柱塞泵。在上世纪90年代前后，世界上许多厂家相继发展了轻型柱塞泵，如美国的桑斯川特、伊顿、丹尼逊、派克，德国的力士乐，意大利的阿托斯等都有这类产品。我国邵阳液压件厂在1983年引进了美国PVB轻型柱塞泵，随后重庆液压件厂也从德国力士乐引进了A10V轻型柱塞泵，但是由于售价太贵，在国内市场并未得到大量使用。叶片泵叶片泵有单作用式和双作用式两大类，在工作机械的中高压系统中得到了广泛地应用。叶片泵输出流量均匀，脉动小，噪声小，结构较复杂，吸油特性不太好，对油液中的污染也比较敏感。1.PV2R1-25系列叶片泵PV系列低噪声叶片泵是专为低噪声工作而开发的高压高性能叶片泵，结构合理、加工精密、脉动小、可靠性好，可广泛应用于机床、塑机、压铸机、冶金、工程机械等领域。图17PV系列叶片泵2.YB1系列叶片泵YB1系列叶片泵是中低压定量叶片油泵，它是一种将电动机输出的机械能转换为液压能的能量转换装置，在液压系统中作为提供一定流量压力的液压能源。该泵结构紧凑、体积小、流量均匀、压力脉动小、噪声低、效率高、性能可靠、价格合理。广泛使用在各种中低压液压系统中，如各种金属切削机床、油压机、塑料机械以及各类工程机械等。Y