第四节 科技论文选


　　3588拖拉机轴向柱塞式变量泵浅析
　　本场一九八O年从美国万国农机公司引进了3588型拖拉机，这种拖拉机上的液压系统型式属于闭心恒压式。在这个系统中，设置了两个构造原理完全相同的轴向柱塞式变量泵，其中一个向离合器助力器、制动器、折腰转向、扭矩放大器、差速器锁定装置和座位升降等操纵机构供油，另一个向全悬挂机构或半悬挂机构供油。两个泵的额定流量在1400转／分时都是12加仑(一加仑等于3.78升)。这种泵能够根据实际作业需要自动调节流量输出。
　　下面就谈谈这种变量泵的工作原理。
　　一、基本构造
　　3588拖拉机上的轴向柱塞式变量泵，其构造类型属于倾斜盘式，主要由以下两大部分组成： 1、油泵壳体。　　　　2、控制活塞弹。　　　　 3、液压油过滤器。 4、控制活塞。　　　　5、定心弹。　　　　　　 6、滑履。 10、操纵阀。　　　　11、流量限制孔。　　　　12、油缸。 13、单向阀。　　　　14，先导阀。　　　　　　15、补偿器控制油路。 16、先导阀控制油路。17、泄油节流口。　　　　18、安全阀。 19、偏压弹簧。　　 20、滑阀。　　　　　　 21、气放泄阀。 22、补偿器壳体。　　23、驱动器齿轮。　　　　24、油泵缸体。
　　(一)油泵部分
　　油泵缸体由齿轮驱动做旋转运动，油泵缸体中沿径向均布5 个柱塞，柱塞顶部与滑履球形交接在一起，柱塞和滑履中心都有油道孔、柱塞腔内的高压油液通过中心油道孔可流入到柱塞顶部与滑履球头和滑履与斜盘之间的摩擦面中去，起润滑和静压支撑作用，并使滑覆和斜盘之间形成浮动摩擦。在定心弹簧作用下，回转盘始终把5 个滑覆紧紧地压向斜盘，使柱塞旋转到吸油腔位置时进行机械强制吸油。在控制活塞和定心弹簧作用下，斜盘可绕其定轴旋转而改变倾角。当控制活塞在高压油液作用下伸出时，定心弹簧被压缩，斜盘倾角增大，柱塞行程加长，泵的流量增加。反之，当控制活塞腔内的油液流出时，定心弹簧迫使斜盘减少倾角，缩短柱塞行程，泵的流量减小。
　　(二)控制部分
　　1、控制活塞
　　控制活塞安装在油泵壳体中，通过弹簧使其始终和斜盘保持接触。控制活塞油腔和压力流量补偿器内腔相通，压力流量补偿器内的高压抽液可以流入到控制活塞腔内，同时控制活塞腔内的油液也可以通过压力流量补偿器流回油箱。
　　2、压量流量补偿器
　　压力流量，补偿器（简称补偿器）通过一块垫板和油泵装成一体。补偿器能够根据实际作业需要来相应地改变泵的流量输出。补偿器的结构由以下六部分组成：
　　①滑阀：控制油液流向不同的部位。
　　②气放泄阀：开始时放泄出油液中的空气。
　　③安全阀：油缸等工作部件运行到终点使系统压力超过工作压力一定值时起安全保护作用。
　　④P 口、E 口、节流口。
　　⑤P 口：由补偿器通向控制活塞的液流口。
　　⑥P 口和X 区域：补偿器泄油口。
　　3、控制油路
　　在液压系统各操纵搁处，都设计了十条通往补偿器滑阀右侧的控制油路，它能将各工作腔的压力传感到补偿器滑向右侧，并同时作用到安全阀上。在不同的作业过程中，所需要的工作压力是不同的，控制油路就能将这个讯号传递到补偿器，告诉补偿器，液压系统此时需要何种压力与流量。在各控制油中都分别串联了一个单向阀，以防止彼此之间互相干扰。
　　二、工作原理：
　　液压系统的不同要求，经由一系列的控制油路传递到补偿器，补偿器得到不同的讯号之后使滑阀作相应的移动，来改变斜盘倾角，按照实际作业需要，把相应数量的油液泵入液压系统之中。下面分三种情况来说明补偿器是如何根据控制油路从操纵阀处传来的工作压力的讯号自动地调节泵的流量输出和系统压力的。
　　1、系统空载时的工作情形：
　　泵的斜盘柱对于其旋转轴来说，在制造时稍有偏心，泵在不工作时斜盘总是停留在稍有倾斜的位置，因而在起始时就使柱塞有供油行程。不过，这时的柱塞非常微小，在泵工作之前，系统中油液没有压力，补偿器滑阀被偏压弹簧推向左端位置，使补偿器上的P 口和E 口被打开，而P 口被关闭。
　　发动机开始工作时，因斜盘倾角很小，泵只有等量的流量输出，输出的油液分成两路：一部分流入液压管路，另一部分经补偿器上的P 口、E 口和P 口流入控制活塞腔内。此时，系统压力很低，克服不了定心弹簧的张力，所以控制活塞静止不动，斜盘倾角不变，泵的流量输出不变。但气放泄阀这时是处于开启状态的，混入系统内的空气经气放泄阀泄放排出，由于泵的流量输出大于气放阀泄放的流量，所以系统压力逐渐升高。当系统压力达到2 公斤／厘米时，气放泄阀关闭，于是系统压力迅速上升，这时高压油泵的压力是以推动控制的活塞伸出，推动斜盘增大倾角，使泵的流量输出增加，系统压力进一步升高。此系统压力直接作用在补偿器滑阀的左端。当系统空载时，各操纵阀均处于关闭状态，控制油路中无讯号，补偿器滑阀右端只受偏压弹簧一个力的作用。
　　当系统压力升高到一定值即大于右端偏压弹簧的弹力时。迫使滑阀右移，关闭P 口同时打开P 口，控制活塞腔内的油泵经补偿器上的P 口，通过X 区域和P 口流回油箱。斜盘逐渐减小倾角，直到转回到接近垂直即稍有偏斜的位置，此时油泵输出的少量油液经补偿器上的E 口和P 口流回油箱，同时润滑种运动部件。当由于泄漏使系统压力降到低于右端偏压弹簧的弹力时，滑阀又左移，关闭 P口，打开P 口，高压油液又流入控制活塞腔内，使泵的流量增加，系统压力升高，当系统压力升高到高于右侧偏压弹簧的弹力时，又迫使滑阀右移，减少泵的流量输出。此过程循环往复，于是补偿器滑阀就逐渐趋于动平衡状态，以维持系统具有一个近似不变的脉动压力值，此压力值称为变量空载时的“保持”压力，其“保持”压力值的大小在该种变量泵中就取决于偏压弹簧弹力值的大小。
　　此时泵处于准备状态，等侯对液压系统提出的要求。
　　2、系统负载时的工作情形：
　　若实际作业需要打开某一操纵阀时，系统内具有一定压力的油液通过操纵阀上的流量限制孔后流入液压油缸（或液压马达）。这一方面使作用到滑阀左端的系统压力迅速降低。同时另一方面，控制油路被接通。通过控制油路将工作压力传递到补偿滑阀右端。这时补偿器滑阀受到偏压弹簧的弹力和由控制油路传递来的传感压力，因此，操纵阀打开之后就迫使滑阀迅速左移，打开P 口，关闭P 口，泵的流量迅速增加，系统压力也随之迅速上升，系统压力的升高又促使控制活塞进一步伸出继续增大泵的流量。此过程一直持续到系统压力上升到工作压力150公斤／厘米时为止。滑阀又逐渐趋动平衡状态，以维持系统压力。但此时的系统压力显然要比空载时的“保持”压力值高，而且是随着工作压力（也是外负载）的不同而变化的。因为当工作压力低时，传感压力也低，因而维持滑阀平衡的左端系统压力也就低。相反，若工作压力高时，传感压力也高，所以系统压力也就高，若这时液压系统负载较多，则油泵的油量输出就可能达到额定值12加伦／分。
　　当操纵阀回到中立位置的瞬时，一方面系统压力迅速急剧升高，另一方面，又切断了控制油路。控制油路中和滑阀右侧的压力油经节流口泄回油箱（因此节流口较小，在传感油路接通时，因泄漏对系统压力影响很小）于是传感压力消失，使滑阀左侧压力就很快上升到高于右侧压力，迫使滑阀迅速右移，关闭P 口，打开P 口，泵的流量迅速减小，于是泵又迅速恢复到空载时准备状态。
　　3、系统超载时的工作情形：
　　若液压油缸已经运行到达行程的终点，而操纵阀又没能及时拉回到中立位置时，滑阀两侧压力同时急剧上升，当滑阀右侧压力上升到175 公斤／厘米‘时，安全阀被打开，油液溢回油箱，滑阀右侧压力迅速降低。左侧的高压就迫使滑阀迅速移到右边，关闭P 口、打开P 口，泵的流量立即迅速减少，系统压力随之降低，系统压力的降低又迫使滑阀左移，增大泵的流量。此过程也同样是循环往复。使泵逐渐趋于对油缸不泵送液体，但保持系统压力的动平衡状态，此过程一直持续到操纵阀被拉回到中立位置，泵又恢复到空载时的准备状态为止。
　　三、种变量泵的优点：
　　（一）能根据实际作业需要自动调节泵的流量和系统压力，因而减少了马力的消耗，节约了燃料。
　　（二）属于闭心恒压式，空载时具有“保持”压力，一方面便于实现分支路的液压控制，另一方面，在操纵阀换位时，反映较快其在中立位置时没有油流循环，因而可以减小油箱容量。
　　（三）重量轻，体积小，结构简单，工作可靠。虽在滑履和柱塞球头交接处发生几起损坏，但其主要原因是液压油不清洁，油道孔被堵塞，破坏了正常的润滑和静压支撑所造成的。
　　（作者：王明章、黑龙江农垦洪河职工中专校长）