一种新型配流盘的理论研究

　　轴向柱塞泵(马达)按其配流方式主要有端面配流(配流盘配流)、轴配流和阀式配流之分。当直接用海淡水作为工作介质时,由于水的汽化压力高、粘性低,配流阀容易发生气蚀和气穴现象,而且阀式配流变量困难,限制了阀式配流的应用;轴配流的泄漏量大、磨损后不能补偿等原因,在水压柱塞泵(马达)中很少采用。端面配流结构因其接触面积大并能建立一定的润滑膜,其磨损或间隙能自动补偿,可采用静压支承使其力或力矩平衡,因而能有效地减小摩擦副的[PV]值,降低对材料的耐磨性要求,端面配流结构可以通过合理的结构设计达到力或力矩的平衡,大大缩小泵(马达)的轴向尺寸,因而在水压柱塞泵(马达)中得到了广泛应用。实际上,轴向柱塞泵(马达)的压力冲击、配流盘的偏磨及平面泄漏是普遍存在的问题。传统配流盘针对这些问题,设计了特殊的结构,有些结构还难于加工,容易堵塞流道。本文结合现有的端面配流副有关情况,遵循设计的简单性、实用性原理,提出一种偏心配流盘的方案。

　　1　结构和配流原理

　　偏心配流盘的结简图如图1所示,配流盘的几何中心与其相对于缸体的转动中心O不重合,存在一定的偏心量e,配流盘的偏心方向应与斜盘的上下死点的连线垂直。

　　以斜盘式水压轴向柱塞泵为例说明偏心配流盘的配流原理。配流副的高压区和低压区分别在配流盘内配流盘外,高、低压区被密封带隔开。当传动轴带动缸体旋转时,由于斜盘和柱塞底部弹簧的共同作用,使柱塞产生往复运动。当传动轴如图示方向旋转时,左边的柱塞不断向外伸,柱塞底部的密闭容积不断增大,形成局部真空,高位水箱的水在大气压的作用下,经过配流盘与缸体(衬板)形成的pd区进入柱塞的底部;右边的柱塞不断的向里缩,柱塞底部的密闭容积不断减小,水受压经配流盘的ps区排出。每个柱塞在随缸体转动一周时,吸水和排水各一次。

　　2　偏心配流盘的受力分析

　　斜盘式轴向柱塞泵(马达)工作时,可以是缸体转动,也可以是斜盘转动。下面以缸体固定,斜盘转动的柱塞泵来进行受力分析。缸体对配流盘的垂直作用力可分为两部分:一部分是配流盘与缸体缝隙间的水压力;另一部分是配流盘表面的辅助支承力的反力。假设从配流窗口进入缸体与配流盘间的间隙中的流体成径向层流,泄油槽压力为零;根据配流盘的流场分布,忽略pd(配流盘的主要尺寸如图2所示)。忽略配流盘与缸体接触面的摩擦力,如图3所示,转动轴中心线与缸体轴线重合,以斜盘工作平面的上下死点的连线与缸体轴线的交点为原点,以转动轴中心线为X轴,建立坐标平面OXY,以面OXY的法线为Z轴,建立坐标系OXYZ。坐标系O′Y′Z′为偏心配流盘的坐标系,轴O′Z′为偏心配流盘的偏心方向。