斜盘式轴向柱塞泵结构

斜盘式轴向柱塞泵是液压行业目前应用最广、市场保有量最大的液压动力元件，具有功率密度大、控制方式多、变量响应速度快、可实现双向变量和多泵串接等优点，是液压元件行业的核心产品。现今能否自主研发、制造高性能、高可靠性、长寿命斜盘式轴向柱塞泵，成为衡量一个国家液压产业发展水平的核心指标。

斜盘式轴向柱塞泵各零配件命名尚无统一的标准与规定，国外各厂家叫法各异，但是翻译成汉语，意思大致相同。鉴于斜盘式轴向柱塞泵技术起源于国外，国内还处于技术引进、消化与吸收阶段，所以文中仍会保留英文注解，以方便理解。考虑到本章节的重点在于辨识柱塞泵内部主要零部件，如转子总成、壳体、排量控制模块等，所以对于螺钉、弹簧、密封件等通用件和标准件不作说明。

斜盘式轴向柱塞泵主要零部件

斜盘式轴向柱塞泵虽然种类繁多，但是整体结构构造特征大同小异，所用到的零部件种类基本相同。现以Rexroth公司A4VSO系列柱塞泵和A10V(S)O系列柱塞泵为例，对泵内部主要零部件名称及其作用作以简单说明。

图1-1 Rexroth公司A4VSO系列柱塞泵

• 壳体housing/casing：泵的基本骨架，铸造而成，其外形根据泵内部零配件布局而定。
• 斜盘swash plate/cradle/cam：与柱塞组件上的滑履构成摩擦副，起支承滑履作用。通过改变其摆角来改变泵排量。
• 止推板creep plate/slipper disc/thrust plate：只有少数泵在斜盘表面安装有止推板，以改善摩擦副设计，提高摩擦副的许用[PV]值。
• 缸体cylinder barrel/cylinder block：跟随主轴同步转动，缸体柱塞孔构成泵吸油容腔和压油容腔。
• 衬板Face Plate：也叫轴承板，镶嵌在缸体底部与配油盘组成摩擦副。目前绝大多数泵的缸体底部采用烧结或熔铸铜层工艺，但仍有一些泵采用在缸体底部镶嵌衬板的构造，如Parker金杯系列，Hawe公司V30D系列。
• 铜套bushing：铜合金材质，镶压在缸体柱塞孔内，与柱塞圆柱外表面组成钢/铜摩擦副，简称柱塞副。
• 柱塞组件piston assembly/piston-slipper pad/plunger：由柱塞体和滑履组成。柱塞有球头型和球窝型两种，球头型柱塞使用较多，滑履包覆柱塞球头，构成球铰副。
• 回程盘retaining plate/slipper retainer：套装在滑履上，当柱塞处于吸油行程时辅助柱塞回程并对滑履起保护作用。
• 主轴drive shaft：将原动机的动力传递至液压泵，驱动缸体回转。
• 球铰retaining ball/ball guide：套装在主轴上，对回程盘起辅助定位作用。
• 中心弹簧pressure spring/retainer spring：套装在主轴上，放置于缸体中心内孔中，为缸体提供预紧力，确保缸体与配流盘之间可靠贴合。
• 配流盘valve plate/port plate：与缸体组成配流副，隔离柱塞泵吸油容腔与压油容腔并实现配流。
• 后盖end cover/port block/end cap：位于泵体后部，上面铸造有流道及泵吸油、出油口。
• 伺服柱塞servo piston kit ：将伺服压力转化成驱动力，驱动斜盘改变其偏转角度。
• 偏置柱塞bias piston：也叫复位柱塞，针对开式液压系统用柱塞泵而言，提供偏置力，使斜盘向增大摆角方向偏转。
• 控制模块control block：也叫泵头阀，安装在泵壳体或后盖上，实现泵压力、排量、功率等控制方式。
• 回转组件rotating group：简称转子，泵内斜盘、主轴、缸体、柱塞组件、回程盘、球铰、配油盘等零部件的总称。
• 回程盘压板retaining segment/holding plate：安装在斜盘上，通过限制回程盘位移来限制滑履与斜盘之间最大间隙，并对回程盘起保护作用。
• 月牙轴承trunnion bearing/ Cradle bearing：也称轴瓦，指支承斜盘的圆弧状轴承，因其外形与月牙相似，故称为月牙轴承，分滚动轴承和滑动轴承两种。

图1-2 Rexroth公司A10V(S)O系列柱塞泵

液压泵所涉及的相关技术，专业性很强，因此而诞生了一些专用技术名词或者术语，下文对涉及到的部分技术名词作了相关说明，以便更好的理解这些技术名词背后所隐含的技术、结构或作用属性。

双金属缸体：此处的双金属特指双金属层构造特征。缸体基体为钢或者铁，缸底和柱塞孔为铜合金。

恒定间隙回程机构：简称定隙回程，用螺钉将回程盘压板固定在斜盘上，限制回程盘位移，确保滑履与斜盘之间最大间隙为恒定值。当柱塞处于吸油行程时，通过回程盘将柱塞强行拉出柱塞孔，以确保滑靴不与斜盘脱开。

弹簧加载式球铰回程机构：简称球铰回程，加载弹簧处于压缩状态，提供预紧力，预紧力经球铰、回程盘传递至滑履，将滑靴压向斜盘，确保滑靴不与斜盘脱开。

• 配流副：配流盘与缸体底面组成的滑动摩擦副。
• 滑履副：滑履底面与斜盘平面组成的滑动摩擦副。
• 柱塞副：柱塞外圆周表面与缸体柱塞孔表面组成的滑动摩擦副。

剩余压紧力设计法：针对滑履和缸体动力学分析及摩擦副设计而提出的一种设计方法。

对滑履而言，柱塞腔的高压油进入滑履底面，形成的液压反推力平衡掉绝大部分柱塞对滑履的压紧力，剩余的压紧力使滑履始终压向斜盘而不脱开，靠滑履与斜盘面形成的边界油膜来减轻摩擦副的磨损。

对缸体而言，缸体底面的油膜支承力平衡掉绝大部分缸孔内油液对缸体的压紧力，剩余的压紧力将缸体始终压向配流盘而不脱开，靠缸体与配流盘间形成的边界油膜来减轻摩擦副的磨损。

斜盘支承：指斜盘的支承方式，目前有滚动轴承轴承、滑动轴承支承（高压油强制润滑）、静压支承三种方式。

[PV]值：也称比功，指摩擦副间接触比压P和滑动速度V的乘积。当摩擦副处于边界摩擦状态时，摩擦副的边界面上形成一层边界膜，过大的载荷会导致边界膜破裂，同时单位时间的磨损量与接触比压P和滑动速度V成正比，所以必须限制摩擦副的实际[PV]值必须小于许用[PV]值。许用[PV]值取决于摩擦副配对材料及材料的物理与机械性能。