3第三章 动力元件(1)

1、 概述概述 液压泵的性能参数液压泵的性能参数 齿轮泵齿轮泵 叶片泵叶片泵 柱塞泵柱塞泵一、液压泵的工作原理和分类一、液压泵的工作原理和分类1. 工作原理工作原理依靠密封工作容积大小的交替改变来实现液压泵的工作。依靠密封工作容积大小的交替改变来实现液压泵的工作。 下面以单柱塞式下面以单柱塞式 液压泵为例来说明其工作原理。液压泵为例来说明其工作原理。液压泵概述液压泵的工作原理和分类液压泵概述液压泵的工作原理和分类液液 压压 泵泵 工工 作作 的的 基基 本本 要要 素：素： 规律变化的密封容积；规律变化的密封容积； 对自吸式液压泵，油箱必须与大气相通；对自吸式液压泵，油箱必须与大气相通； 压油时，

2、油压大小取决于负载；压油时，油压大小取决于负载； 配流（配油）装置必不可少；配流（配油）装置必不可少；液压泵概述液压泵的工作原理和分类2. 分分 类类靠密封容积的变化来工作的泵统称为容积式泵。靠密封容积的变化来工作的泵统称为容积式泵。 按输出流量是否可调：按输出流量是否可调：按运动构件的形状和运动形式分：按运动构件的形状和运动形式分：定量泵定量泵变量泵变量泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵如：单作用叶片泵、径向柱塞泵等。如：单作用叶片泵、径向柱塞泵等。如：齿轮泵如：齿轮泵机床系统、通用机械系统用得较多的是柱塞泵、齿轮泵和叶片泵。机床系统、通用机械系统用得较多的是柱塞

3、泵、齿轮泵和叶片泵。液压泵概述液压泵的工作原理和分类DBS系列电动泵站系列电动泵站液压泵概述液压泵的工作原理和分类手动泵手动泵液压泵的性能参数主要有：液压泵的性能参数主要有：液压泵液压泵的性能参数 压压 力力 转转 速速 排量和流量排量和流量 功率和效率功率和效率 3.2 3.2 液压泵的性能参数液压泵的性能参数一、一、 排量、流量和压力排量、流量和压力1. 压压 力力 工作压力（工作压力（p） 液压泵工作时输出液体的实际压力。其值液压泵工作时输出液体的实际压力。其值取决于负载（包括管路阻力）。取决于负载（包括管路阻力）。(2)(2) 额定压力（额定压力（p s） 油泵铭牌上标注的压力值。指在

4、连续运油泵铭牌上标注的压力值。指在连续运转情况下所允许使用的工作压力。它能使泵具有较高的容积效率和较长转情况下所允许使用的工作压力。它能使泵具有较高的容积效率和较长的使用寿命。的使用寿命。 (3)(3) 最高压力（最高压力（p max） 指短时超载运行时所允许的极限压力。指短时超载运行时所允许的极限压力。液压泵在正常工作时，其工作压力应小于或等于泵的额定压力液压泵在正常工作时，其工作压力应小于或等于泵的额定压力。 液压泵液压泵的性能参数液压泵液压泵的性能参数2. 排量和流量排量和流量 排量（排量（V） 在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的液体体积。

5、排出的液体体积。（ m3 / r、 mL / r ）它只与液压泵的它只与液压泵的密封腔的数目和结构尺寸有关密封腔的数目和结构尺寸有关。 (2)(2) 理论流量理论流量（q qt t） 在不考虑泄漏的情况下，液压泵在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单在单位时间内输出液体的位时间内输出液体的体积。体积。3 (/ ) ( /min)tqV nmsL，液压泵液压泵的性能参数(3) 实际流量（实际流量（q） 指液压泵工作时实际输出的流量指液压泵工作时实际输出的流量。tqqq(q 指因泄漏、压缩等损失的流量。指因泄漏、压缩等损失的流量。) 由于泄漏量由于泄漏量q随着压力随着压力p的增大而增大，的增大而增大，

6、所以实际流量所以实际流量q随着压力随着压力p的的而而。 (4) 额定流量额定流量（q s） 液压泵在额定压力和额定转速下工作的液压泵在额定压力和额定转速下工作的实实 际输出流量际输出流量。它它可可用来评价液压泵的供油能力，是液压泵技术规格指标之一。用来评价液压泵的供油能力，是液压泵技术规格指标之一。二、二、 转速转速(1) 额定转速额定转速（n s） 指在额定输出功率（或额定压力）指在额定输出功率（或额定压力）下，液压泵能长时间正常运转的最高转速。下，液压泵能长时间正常运转的最高转速。(2) 最高转速最高转速（n max） 指在额定压力下，允许液压泵指在额定压力下，允许液压泵超过额定转速短暂运

7、行的极限转速，超过它就会产生气蚀现象。超过额定转速短暂运行的极限转速，超过它就会产生气蚀现象。(3) 最低转速最低转速（n min） 指正常运转时的最低转速，低指正常运转时的最低转速，低于它就不能实现有效的自吸。于它就不能实现有效的自吸。液压泵液压泵的性能参数三、三、 功功 率率 和和 效效 率率液压泵由电机驱动，输入量是转矩（液压泵由电机驱动，输入量是转矩（T）和转速（和转速（），输出量是液体），输出量是液体的压力和流量。若不考虑能量转换过程中的损失，则泵的输出功率的压力和流量。若不考虑能量转换过程中的损失，则泵的输出功率 = 泵的泵的输入功率输入功率 = 原动机的输出功率，即：原动机的输出

8、功率，即：(1)(1) 输入功率输入功率（P sr）（理想值）（理想值）液压泵的输入功率液压泵的输入功率= =原动机的输出功率原动机的输出功率srPT实际上，在电机和泵之间的实际上，在电机和泵之间的能量转换过程中，机械损失总是存在的。能量转换过程中，机械损失总是存在的。 1. 功功 率率液压泵液压泵的性能参数(2)(2) 理论功率理论功率（Pt）（实际值）（实际值）液压泵理论上需要的输入功率液压泵理论上需要的输入功率 = =实际输入功率（即原动机的输出功率）实际输入功率（即原动机的输出功率） 机械功率损失机械功率损失ttPpq当不考虑泵自身的泄漏时，理论功率也可以用液压功率来表示。当不考虑泵自

9、身的泄漏时，理论功率也可以用液压功率来表示。( () ) 输出功率输出功率（P）（实际值）（实际值）液压泵实际输出功率液压泵实际输出功率 = = 理论（输入）功率理论（输入）功率 泄漏功率损失泄漏功率损失sctPp qpqp q p 液压泵进出油口的压差。液压泵进出油口的压差。液压泵液压泵的性能参数从前面功率的计算可以看出，泵的实际输出功率（从前面功率的计算可以看出，泵的实际输出功率（Psc）小于泵的输入）小于泵的输入功率（功率（Psr），其差值为功率损失，包括机械损失和容积损失。），其差值为功率损失，包括机械损失和容积损失。 2. 效效 率率(1) 机械效率机械效率（ m）机械损失是因摩擦而

10、造成的功率损失。机械损失用机械效率来表征。机械损失是因摩擦而造成的功率损失。机械损失用机械效率来表征。 ttmsrPpqPT液压泵液压泵的性能参数(2) 容积效率容积效率（ v）容积损失主要是液体泄漏造成的功率损失，包括端面泄漏和径向容积损失主要是液体泄漏造成的功率损失，包括端面泄漏和径向泄漏等。液压泵的容积损失用容积效率来表征。泄漏等。液压泵的容积损失用容积效率来表征。 V1scttttPpqqqPpqqq(3) 总效率总效率（）mVscsrPpqPT液压泵液压泵的性能参数 3 . 液 压 泵 的 特 性 曲 线液 压 泵 的 特 性 曲 线通常，齿轮泵的总效率为通常，齿轮泵的总效率为0.6

11、0.8；叶片泵的总效率为；叶片泵的总效率为0.70.85；柱塞泵总效率为柱塞泵总效率为0.80.9。具体可查阅相关资料。具体可查阅相关资料。液压泵液压泵的性能参数3.3 3.3 齿轮泵齿轮泵 特特 点：点：优点优点：体积小，重量轻，结构：体积小，重量轻，结构简单，制造方便，价格低，工作可简单，制造方便，价格低，工作可靠，转速范围大，自吸性能较好，靠，转速范围大，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。对油液污染不敏感，维护方便等。 缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变，齿轮磨损缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变，齿轮磨损后不易修复，互换性差等。后不易修复，互换性差等。液压

12、泵齿轮泵 分分 类：类：a. 按结构形式分：按结构形式分：外啮合式和内啮合式外啮合式和内啮合式b. 按齿形曲线分：按齿形曲线分：渐开线形、圆弧齿形和摆线形渐开线形、圆弧齿形和摆线形c. 按工作压力分：按工作压力分：低压低压（1（一般在（一般在1.051.3之间），使得两齿同时啮合。之间），使得两齿同时啮合。液压泵齿轮泵渐开线形外啮合齿轮 定定 义义 在液压泵运转过程中产生既不与吸油区相通，也不与排油在液压泵运转过程中产生既不与吸油区相通，也不与排油区相通的闭死容积，且闭死容积的大小不断变化的现象。区相通的闭死容积，且闭死容积的大小不断变化的现象。 原原 因因液压泵齿轮泵渐开线形外啮合齿轮 危危

13、 害害液压泵齿轮泵渐开线形外啮合齿轮 措措 施施在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。在齿轮泵的侧板上或浮动轴套上开卸荷槽。液压泵齿轮泵渐开线形外啮合齿轮 2 . 径向力不平衡及其改善措施径向力不平衡及其改善措施 原原 因因齿轮啮合齿轮啮合产生的径产生的径向力向力FT沿齿轮周围液沿齿轮周围液体压力产生的体压力产生的径向力径向力FP 径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触（扫膛现象），径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触（扫膛现象），同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。 危危 害害 措措 施施p通常采取缩小压油腔尺寸的办法通常采取缩小压油腔尺寸的

14、办法 。 压油腔的包角通常压油腔的包角通常 45；p 将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有将压油腔扩大到吸油腔侧，使在工作过程中只有12个齿起到密个齿起到密封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；封作用。利用对称区域的径向力平衡来减小径向力的大小；p 此外，还可合理选择齿宽此外，还可合理选择齿宽B和齿顶圆直径和齿顶圆直径De。 高压泵可高压泵可B， De; 中、低压泵中、低压泵B可大些，这样可以减小径向尺寸，使结构紧凑。可大些，这样可以减小径向尺寸，使结构紧凑。液压泵齿轮泵渐开线形外啮合齿轮齿 轮 泵 的 压 力 平 衡 槽齿 轮 泵 的 压 力 平 衡 槽液压泵齿轮泵渐开线

15、形外啮合齿轮二、二、 渐开线形内啮合齿轮泵渐开线形内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种。泵两种。 （一）渐开线内啮合齿轮泵（一）渐开线内啮合齿轮泵 1 . 主要组成主要组成小齿轮、内齿环、月牙形隔板等。小齿轮、内齿环、月牙形隔板等。 注意：两者的齿数不同。注意：两者的齿数不同。液压泵齿轮泵渐开线形内啮合齿轮 2. 工作原理工作原理液压泵齿轮泵渐开线形内啮合齿轮 3. 流量流量 4. 特点特点流量和压力的脉动较小；无困油区，噪声较低；流量和压力的脉动较小；无困油区，噪声较低；加工难价格高；轮齿接触应力小，泵的寿命较长。加工难价格高；轮齿接触应

16、力小，泵的寿命较长。22Vqk z mb n 液压泵齿轮泵渐开线形内啮合齿轮 摆线齿轮泵又称为转子泵，由两齿轮及摆线齿轮泵又称为转子泵，由两齿轮及前后端盖等组成。且前后端盖等组成。且两齿轮相差一个齿两齿轮相差一个齿。 （二）摆线形内啮合齿轮泵（二）摆线形内啮合齿轮泵 1 . 主要组成主要组成 2. 工作原理工作原理吸油吸油 左半部分，轮齿脱开啮合，容积左半部分，轮齿脱开啮合，容积压油压油 右半部分，轮齿进入啮合，容积右半部分，轮齿进入啮合，容积 3. 流量流量22122 ()VQrrb n 4. 特点特点结构紧凑，尺寸小，重量轻；运转平稳，噪声小，结构紧凑，尺寸小，重量轻；运转平稳，噪声小，流

17、量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。液压泵齿轮泵摆线形内啮合齿轮液压泵齿轮泵摆线形内啮合齿轮三、三、 高压齿轮泵的结构特点高压齿轮泵的结构特点影响齿轮泵压力提高的主要因素是：影响齿轮泵压力提高的主要因素是： 径向液压力不平衡；径向液压力不平衡； 泄漏问题泄漏问题。 齿轮泵的泄漏途径主要有三条：齿轮泵的泄漏途径主要有三条： 端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占端面间隙泄漏（也称轴向泄漏，约占7580%）; 径向间隙泄漏（约占径向间隙泄漏（约占1520%）; 齿面啮合处（啮合点）的泄漏齿面啮合处（啮合点）的泄漏;液压泵齿轮泵高压齿轮泵的结构特点1. 外

18、啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 外啮合齿轮泵主要采用浮动轴套或浮动侧板来自动补偿轴向间隙。外啮合齿轮泵主要采用浮动轴套或浮动侧板来自动补偿轴向间隙。且一般来说，外啮合齿轮泵只能补偿轴向间隙，补偿径向间隙较困难。且一般来说，外啮合齿轮泵只能补偿轴向间隙，补偿径向间隙较困难。l 浮动轴套式浮动轴套式 原理：原理： 将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。端面间隙。 原理：原理： 将压力油引入轴套背面将压力油引入轴套背面 ，使之紧贴齿轮端面，补偿磨损，使之紧贴齿轮端面，补偿磨损,减小间隙减小间隙 。l 浮动侧板式浮动侧板式液压泵齿轮泵高压齿轮泵的结构特点采用浮动轴套的中高压齿轮泵结构图采用浮动轴套的中高压齿轮泵结构图轴套轴套液压泵齿轮泵高压齿轮泵的结构特点液压泵齿轮泵高压齿轮泵的结构特点2. 高压内啮合齿轮泵高压内啮合齿轮泵 与外啮合齿轮泵浮动侧板的补偿相似，也是利用背压使两侧的浮与外啮合齿轮泵浮动侧板的补偿相似，也是利用背压使两侧的浮动侧板紧贴在小齿轮、内齿环和填隙片端面上；磨损后，也可利用背动侧板紧贴