工作容积增大时吸油，工作容积减小时排油。其主要零部件有柱塞、滑靴、配油盘、缸体。配油盘与缸体、滑靴与斜盘这两对高速运动副均采用了液压静力平衡（静压支承）的最佳油膜厚度设计，使上述两对运动面之间处在纯液体磨擦下运转，并省去了重型推力轴承，因而它具有结构简单、体积小、效率高、重量轻、噪音低、寿命长、自吸能力强等优点，它适用于锻压机械、机床、船舶、航空、冶金机械、塑料机械、工程机械和矿山机械等液压设备。
关键词：斜盘；柱塞泵；轴向；CY泵
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.016
1 CY泵简介
CY系列柱塞泵是由济南铸造锻压研究所设计开发的国产泵。其最主要的结构为三对摩擦副，即缸体与配油盘，滑靴与斜盘，柱塞与缸体。在1972 年到1980 年的八年时间中，上海高压油泵厂完成了25mL/r 泵的试制改进，启东高压油泵厂完成了250mL/r 泵的试制改进。
1982 年，上海高压油泵厂和启东高压油泵厂的产品均通过了机械部的鉴定，CY泵系列趋于成熟。它在当时的液压泵中属于上乘产品。CY泵的结构如图1所示。
柱塞的球头通过模具铆压在滑靴内，回程盘通过压紧弹簧推钢球的力压紧在滑靴上并随着滑靴柱塞组转动。在排油时柱塞通过斜盘的推力实现运动；在吸油时依靠回程盘的压紧力加上滑靴的油膜吸力而使滑靴不脱离斜盘。主轴通过特殊公差的矩形花键在只承受转矩的情况下带动缸体旋转，缸体与柱塞行成的密封腔通过配油盘与泵体的进出油口相通，随着主轴的转动，柱塞作连续的往复运动，液压泵就实现了连续的吸油和排油。
2 CY泵柱塞滑靴副分析
CY泵滑靴的受力情况比较复杂，不仅要承受压紧力，还要承受离心力，倾覆力。
2.1 静压支承的概念
液体静压支承是靠外部的压力油供给给摩擦表面，借助液压静压力来承载载荷，如果这个承载力与载荷相平衡，会形成一层润滑油膜将摩擦副的工作表面分隔开，我们称之为完全平衡型静压支承。如果承载力小于载荷，虽然不能使摩擦副的工作表面分隔开，但压力油会渗入摩擦表面，在减小压紧力的同时起到润滑作用，我们称之为不完全平衡型静压支承。CY泵的滑靴副就是典型的不完全平衡型静压支承。
2.2 柱塞滑靴副中静压支承的应用
柱塞滑靴副的静压支承可以看做是定压供油支承，压力油从滑靴底部的间隙泄漏，通常这个间隙称为节流边，滑靴底部的压力油产生的力和节流边内的压力产出的力即为承载力。而承载力的大小主要取决于压力油压力的大小。如果压力不变，承载力也就不变，但随着液压泵的运转，压力是变动的，于是在柱塞和滑靴上打小孔作为节流器，使支承具有双重阻尼，即进口阻尼和节流边阻尼。两者协同调节油腔内压力。当负载上升时，油膜厚度减小，使节流边的泄漏量减小，阻尼作用加强，使油腔内压力上升，重新与载荷达到平衡。柱塞采用中空结构，减轻其重量。其球头部位铣掉一块，可以使柱塞在摆动角度后仍能使液压油顺利经过滑靴上的阻尼小孔，进入滑靴底部然后经滑靴与斜盘间的油膜缝隙进入泵壳。由于缝隙正常情况下只有几微米至十几微米，液体在缝隙中的流速可忽略不计。根据帕斯卡原理，滑靴底部有油腔的各点压力一样，于是产生了如图2所示的压力分布，对滑靴形成了一个反推力，即静压支承。
图中液压力F作用于柱塞将滑靴推向斜盘，根据理论力学可知，承压油膜将产生对滑靴的反作用力N。它由承压油膜的反推力和承压油膜的支撑力组成。而承压油膜的反推力与滑靴底部油压和底部的面积成正比。油泵的输出压力可近似认为等于滑靴底部油压，滑靴密封带上的压力按线性分布分析，设其反推力为N1。承压油膜的支撑力是承压油膜靠自身的强度、泵在运转时压力由低到高的一个挤压过程以及油液从内向外流动时产生的热膨胀提供。N1这个力必须保证足够的大，以防止油膜支撑力过大造成油膜失效。但N1也不能太大，以防止吸油过程中滑靴脱离斜盘。这里我们通常根据经验，取95%的推力系数，即N1=0.95F。在选取了合适的压紧系数时，滑靴的使用寿命将大大延长，而且泵的容积效率也会有所提高。在减小支撑力的同时，CY泵滑靴还采用特殊结构增大了底部接触面积，减小了接触比压。图3 所示为几种滑靴结构的示意图。CY泵采用了图3 中b 所示的结构形式，其内辅助支撑的设计增加了承压面积，有效的减少了滑靴内凸现象的产生；外辅助支撑增加了滑靴的抗倾覆能力，解决了滑靴的塌边问题。
3 结语
当今世界，制造技术飞速发展，CY轴向柱塞泵历经几十年而无重大改进，在当今的液压元件中已属于中低端产品，但它对摩擦副静压支承理论的应用值的我们学习。它是我们液压界前辈的一个经典作品。
参考文献：
[1]俞佑民.在启东8年的CY泵研发试制心得[Z]. 1982
[2]左健民.液压与气压传动（第2版）[M].北京.机械工业出版社，1999.
[3]吴宗泽.机械设计师手册（第2版）[M].北京.机械工业出版社，2008.
作者简介：顾金华（1986-），男，助理工程师。