

【第五章】
静液压驱动功率
传输元件的典型构造
斜盘型轴向柱塞变量液压泵和液压马达的驱动轴及缸体的
支承方式
通轴型斜盘泵和斜盘马达的驱动轴贯穿斜盘和整个缸体,除了驱动主泵本身的缸体之外还驱动同轴的后置补油泵,也可经由联轴器延伸驱动后置的其他液压泵制成双联或多联泵组以作为多个系统的压力油源。
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的驱动轴及缸体的支承方式。
驱动轴及缸体的支承方式
1
前后轴承简支型
通轴型斜盘变量泵结构紧凑,使用方便,并有上述向后输出机械功率的优点,已日益成为斜盘泵的主流产品。
但它的驱动轴需有足够的支承刚度,不仅要驱动缸体旋转,而且要保证在承受缸体传来的侧向力时不致出现过大的变形。常采用的支承方式有:
1
预紧轴承支承系统
在轴伸端和后盖处各设一向心推力轴承,并通过预选补偿垫片等方式将它们互相预紧,其主要轴伸侧(前端)的轴承选用承载能力较高的规格。
这是一种传统的结构,不仅能很好地支承缸体,而且也允许在主要的轴伸上施加一定的轴向和径向力。
典型的如Linde的BPV系列(图4-9b),该型变量泵甚至允许用皮带轮、链轮或齿轮等具有较大径向力的机械传动元件来直接驱动泵轴,在用于联合收割机和沥青摊铺机等机具时传动链的布置比较方便。
其缺点是向心推力轴承本身的径向尺寸较大,而后轴承又需要装在配流装置内,使得驱动轴后端的直径尺寸受到限制,对于设计需要向后传递较大扭矩的双联或多联变量泵不利,且拆装维修也比较困难;
2
轴向浮动型支承系统
目前通轴泵的一个发展流派是不再强调驱动轴伸承受轴向载荷的能力,只允许它通过联轴器或插入带有完整支撑系统部件的花键孔等方式输入或输出纯转矩。
利用斜盘泵和马达的驱动轴只需承受柱塞侧向力引起的力矩形成的径向弯矩,而无须承受柱塞轴向推力的特点,
设计者在轴的前部配置径向承载能力很强,却允许轴向滑动的无保持架的短滚柱轴承,后端则为外环直径很小的滚针轴承或复合材料滑动轴承,如“DU”轴承。
这种结构使得在保持较小的壳体和端盖的径向尺寸的前提下,能够加粗驱动轴后端轴伸,而且驱动轴的拆装也较方便。参见图4-9的a和c。

图4-9 20世纪80年代起国际上静液压驱动装置采用的斜盘型变量液压泵的三种主流产品的结构
a) A4V/A4VG(Bosch Rexroth) b) BPV(Linde) c) SPV90(Sauer Danfoss)
在上述由贯通轴支承缸体的通轴泵和马达中,为减少抵抗缸体内柱塞侧向力产生的弯矩所需的支承力,
应使驱动轴与缸体相联结的花键副的位置尽量远离配流端面,为此,一般都把缸体的内花键布置在专门外伸的颈部,
并使花键的配合副具有一定的径向间隙,以保证驱动轴受侧向力时产生的变形不致影响缸体端面与配流盘的贴合。
有的产品为此目的进一步采用了可补偿驱动轴微量弯曲变形,类似于齿形联轴器的鼓形花键轴。
但是,如果元件采用了具有一定位置补偿能力的浮动式配流盘时,则相反应尽量减少驱动轴与缸体之间的配合间隙,
甚至需要以缸体红装或驱动轴冷缩的方法直接将两者过盈固定,如图5-12所示。

图5-12 缸体与驱动轴过盈配合和带浮动型配流盘的通轴型斜盘变量泵(Von Roll)
1-缸体 2-浮动配流盘 3-过流插管
2
缸体外轴承支承型
此种结构的斜盘型元件在缸体的前端设置一个大直径的专用短滚柱轴承装,以直接承受作用于缸体的侧向力,
驱动轴(一般为非贯通的单端轴伸)只用来传递扭矩而对缸体侧向力卸载。
此类元件制造成本较低,但尺寸重量较大,先前主要用于工业固定设备作为变量泵(参见图4-5)。

图4- 5 数控配流柱塞泵的结构原理简图
1 低压油口电磁阀 2 高压油口电磁阀 3 壳体 4 缸套 5 柱塞 6 曲柄 7曲轴 8 曲轴转角传感器 9 数控调节装置
与电力传动中功率传输元件的发展方向相类似,静液压驱动元件也在逐渐将控制部件(如配流装置)与受力的运动转化部件(如柱塞缸和曲轴)分离开来设置,越来越多地体现出电子“神经”和液压“肌肉”的分工模式。
不过在采用了较为特殊的斜盘调节和定位机构后,它也可以制成具有类似“通轴式” 的安装型式,供静液压驱动装置使用(图5-13)。

图5-13 带缸体外轴承的通轴型斜盘变量泵。缸体内花键充当了联轴器,比较罕见的是其变量装置采用摆动式伺服液压缸。
其实物模型请参看图3-7(Denison)


驱动轴及缸体有
那两类支承方式?
2023/3
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47课 I 了解斜盘型轴向柱塞变量液压泵和液压马达的驱动轴及缸体的支承方式.
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