【第五章】
静液压驱动功率
传输元件的典型构造
缸体和柱塞的回程机构
斜盘泵由驱动轴产生的转矩拖带缸体旋转，平衡柱塞与杠筒之间侧向力的作用。
斜盘型液压马达的构造原理与斜盘泵基本相同，功能方面则是逆向的。
斜盘、柱塞和缸筒是斜盘泵和斜盘型液压马达的重要功能部件。
让我们继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第五章：静液压驱动功率传输元件的典型构造。
了解斜盘型轴向柱塞变量液压泵和液压马达缸体和柱塞回程机构的构造。
缸体
现代斜盘泵和马达的缸体（图5-8）多由合金调质钢制成。
中心的大孔内制有供传递驱动轴扭矩的经过表面热处理硬化的内花键，以及供容纳预紧–回程弹簧用的多个台阶孔。
各柱塞缸孔均等地分布在中心孔周围，缸孔内用压配、冷缩或烧结后加工等方法制出耐磨铜合金的滑配合密封缸筒。
缸体的底部端面上则用某种工艺（电镀、铸造、烧结、钎焊、堆焊、喷涂甚至黏接等）覆盖一层减摩材料（通常为多孔青铜），然后铣出各缸筒的配流窗口，并将端面精加工成为高精度的配流镜面。
图5-8 斜盘型元件的的缸体结构
1-配流窗口 2-缸体 3-内花键孔 4-缸孔衬套 5-配流镜面的表面减摩层
Sundstrand 公司早期研制、但迄今仍在生产的著名的20系列斜盘泵和马达还使用机械榫接的方式装上了一块青铜制的配流衬板，以便于加工和日后维修。
其功能与前述表面减摩层的效果相同，但却增加了一对可能导致泄漏增加的配合面，轴向尺寸也有所增加（参见图4-4和5-29）。
图4-4 斜盘型轴向柱塞元件的端面配流装置的工作原理及实物配置
a）配流原理（Parker Hannifin）
b) 实物配置（Sundstrand）
S – 低压流道 P – 高压流道，
1-缸体-柱塞副配流端面 2- 衬板 3- 配流盘
注意图a的高压配流槽口中有两条为增加配流盘刚度而设的横档，高低压配流槽口之间的分隔带密封面上有为降低高低压换向噪声而设的节流槽和盲孔群。
图5-29 内曲线马达的凸轮环滚道应该具有精细的内在金相组织和很高的表面加工质量（Poclain）
随着上述各种双金属材料制造工艺的日趋成熟，机械联结方式在新一代的高性能柱塞泵上已趋于淘汰。
小规格的轻系列泵也有采用整块青铜材料做缸体者，但如将此法用于重系列大排量泵，则材料过于昂贵且内花键强度不足。
某些牌号的球墨铸铁和含铜铁基粉末冶金材料亦被用来制造轻系列柱塞泵的整体缸体。
柱塞的回程机构
柱塞的回程机构用以在吸油行程中强制柱塞外伸，并保证滑履的推力静压轴承始终不脱离斜盘面。常用的回程机构按其工作原理可分为两种：
1
弹簧力约束方式
如图5-9a：典型的结构是将一个螺旋型中心弹簧套在缸体与驱动轴之间，此弹簧在把缸体向后压在配流盘端面的同时，
还经由一些中间推杆等零件向前传力，再通过一个中心球铰和以均布孔松套在各滑履颈部上的公共回程盘，
将滑履的突缘压紧在斜盘面上。Sundstrand的20系列（参见图5-10）和大多数中轻系列元件等均采用此类结构。
Bosch Rexroth公司的的A4VG泵也属力约束回程，但用一组套在驱动轴上的碟型弹簧代替螺旋弹簧产生回程力（图4-8a）。
图4-8 20世纪60年代典型的斜轴型（a，Linde）和斜盘型（b，Sundstrand）双向变量液压泵的结构比较。
早期斜轴型变量液压泵的缸体与油口之间的摇架和曲折的流道占据了壳体内的很大空间
图5-9 通轴型元件柱塞-滑履副的回程机构
a)中心弹簧型（力约束方式）
b)、c) 固定间隙挡块型（位置约束方式）
b)1-传力杆 2-阶梯挡块 3-回程盘 4-隔环 5-平挡块 6-隔垫
h1-驱动轴肩与隔环的配合间隙 h2-回程盘与挡块的配合间隙
2
位置约束方式
如图5-9b和c：典型的结构是靠分布安装在斜盘边缘处
并和盘面保持固定间隙的几个或整体环状的阶梯形挡块将公共回程盘连同各滑履约束在斜盘上
在挡块和滑履裙边之间留有滑动配合间隙。图4-8b、c所示Linde和Sauer Danfoss公司的几种较新型的斜盘元件采用了这种回程方式。
以上两种约束方式相比较，弹簧力约束方式可利用缸体内现成的预压弹簧实现，但此弹簧的参数未必能做到对于缸体预压和柱塞回程两个功能都是优化的。
而且配置它所需的中心球铰和相应的传力零件比较困难，滑履工作时受到的摩擦阻力也略大，有时不得不为此增大柱塞分布圆的直径，从而使泵的整体尺寸难于优化；
位置约束方式简化了缸体的受力，有利于配流系统的优化设计，并能确保滑履的正确贴合，自吸性能较高。
缺点是斜盘结构较复杂，径向尺寸也略大，并要求各滑履突缘和挡块的高度精确一致，从而增加了这方面的制造成本。
早期的柱塞泵也采用过在每个空心柱塞内单独设置回程用压缩弹簧的结构形式
但这些随柱塞运动而频繁大幅度伸缩的弹簧很容易疲劳破坏，还增加了旋转部件的惯性质量。
今天在高转速的柱塞元件中已不再使用这种结构，仅见于某些低速柱塞液压马达之中。
回程机构采用
弹簧回程机构
有什么劣势？
2022/12
注明
以上内容引用或改编自王意先生著作《车辆与行走机械的静液压驱动》化学工业出版社，2014.
原文始发于微信公众号（波克兰液压）：第45课 I 缸体和柱塞的回程机构
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