g第二章液压动力元件

1、第二章第二章 液压动力元件液压动力元件知识目标知识目标1掌握液压泵的作用、分类和主要性能参数。2了解常用液压泵的结构特点和工作原理。3掌握液压泵职能符号的画法。技能目标技能目标1掌握液压泵与电机参数的选择方法。2能对常用液压泵进行系统安装和拆卸组装。3. 能分析与排除液压泵常见的简单故障。第一节第一节 概述概述一、液压泵的工作原理一、液压泵的工作原理图2-1 液压泵工作原理图1、3单向阀 2弹簧 4泵体 5柱塞 6偏心轮 液压泵是液压系统的能源装置，也称为动力元件。它的作用是将输入的机械能转变成输出的液压能，为系统提供动力。 液压泵都是依靠泵体内密封容积的交替变换进行工作的，故统称为容积式液压

2、泵。 单柱塞泵的工作原理： 柱塞装在缸体中形成密封工作容积密封工作容积. . 当原动机驱动偏心轮旋转时，在偏心轮和弹簧的作用下，柱塞便在缸体内做往复运动。 柱塞下移，缸体中密封工作容积变大密封工作容积变大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀（吸油阀）进入缸体内，实现吸油实现吸油。 柱塞上移，缸体中密封工作容积变小密封工作容积变小，油液受挤压，通过单向阀（压油阀）输送到系统中去，实现压油实现压油。 当偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，从而不断地向液压系统供油。容积式液压泵正常工作的必备条件为：(1) 在结构上能形成密封的工作容积。(2) 密封的工作容积能实现周期

3、性变化。(3) 要有配油装置。(4) 在吸油过程中，必须使油箱与大气接通。二、液压泵的分类二、液压泵的分类分类方式分类方式类型类型液压泵的结构形式齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等排量能否调节定量泵、变量泵额定压力的高低低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵、超高压泵输油方向能否改变单向泵、双向泵常见液压泵的常见液压泵的图形图形符号如图符号如图2 2- -2 2所示：所示：（a）单向定量泵（）单向定量泵（b）单向变量泵（）单向变量泵（c）双向定量泵（）双向定量泵（d）双向变量泵）双向变量泵图图2-2 液压泵图形符号液压泵图形符号三、液压泵的性能参数三、液压泵的性能参数（1 1）液压泵的压力）液压泵的压

4、力 工作压力工作压力 是指它实际工作时的输出压力，用p表示，其单位为MPa。工作压力的大小由负载决定，而与流量无关。 额定压力额定压力 是指液压泵在规定转速范围内连续运转，并能保证设计寿命的最高输出压力，用pE表示，单位为MPa。当超过此值时就是过载。EpVtq高等教育出版社Higher Education Press 最高压力最高压力 是指液压泵允许短时运转的最高输出压力允许短时运转的最高输出压力，用pmax表示，单位为MPa。最高压力可由液压系统中的安全阀限定。安全阀的调定值不允许超过液压泵的最高压力。（2）液压泵的排量和流量）液压泵的排量和流量排量排量 是指泵轴转一转时，由其密封容积的几

5、何尺寸计算而得到的排出液体的体积，用表示，其常用单位是mL/r。理论流量理论流量 理论流量qvt等于排量与转速的乘积排量与转速的乘积，单位：L/min 。与工作压力无关。 （2-1）Vnqvt 实际流量实际流量 是指泵工作时在单位时间内所排出的液体体积。实际输出的流量，用qV表示，单位是L/min。它等于理论流量减去因泄漏损失的流量。 （2-2） 额定流量额定流量 是指在额定转速和额定压力下，液压泵出口的输出流量，用qE表示，单位是L/min。额定流量也标注在液压泵的铭牌上。 qqqVtV（3）液压泵的功率）液压泵的功率 液压泵一般由电动机或内燃机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体压力和流

6、量。 （2-3） 液压泵的输入功率液压泵的输入功率 指驱动泵轴的机械功率，用Pi表示，其计算公式为： （2-4） 液压泵的输出功率液压泵的输出功率 指泵输出的液压功率，用Po表示，其计算公式为： （2-5） nTi2P 2pVTtVpq0P高等教育出版社Higher Education Press （4）液压泵的效率）液压泵的效率 液压泵的容积效率液压泵的容积效率 由于液压泵在工作中存在泄漏，故泵的实际输出流量qV总是小于其理论流量qVt，其容积效率 为： （2-6） 液压泵的机械效率液压泵的机械效率 由于液压泵内有各种摩擦损失，故泵的实际输入转矩T总是大于其理论转矩Tt。其机械效率 为： （

7、2-7） vVnqqqvvtvvmTpVTTtm2高等教育出版社Higher Education Press 液压泵的总效率液压泵的总效率 衡量功率损失的指标是总效率，它是液压泵的输出功率Po与输入功率Pi的比值，用表示。总效率 为： （2-8）mvvionTpqpp2高等教育出版社Higher Education Press一、齿轮泵 齿轮泵的分类：齿轮泵的分类： 按结构不同，可分为外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵。v以外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵应用最广。 按齿形不同，可分为渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵摆线齿轮泵。v以渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵应用最多。第二节第二节 常

8、用液压泵常用液压泵高等教育出版社Higher Education Press齿轮泵的特点：齿轮泵的特点： 优点优点v 结构简单，制造方便 v 体积小，重量轻 v 价格低廉 v 工作可靠，寿命长v 转速高，自吸能力强v 抗油液污染能力强， 维护容易 缺点缺点v 承受径向不平衡力，磨 损严重v 内部泄漏大，工作压力 的提高受到限制v 流量和压力脉动大，噪 声大v 排量不能调节 齿轮泵的应用：齿轮泵的应用： 通常被用于工作环境比较恶劣的低压、中压系统中。高等教育出版社Higher Education Press（一）外啮合齿轮泵的工作原理和结构（一）外啮合齿轮泵的工作原理和结构1.1.外啮合齿轮泵的

9、工作原理外啮合齿轮泵的工作原理 结构：结构： 外啮合齿轮泵由前、后端盖和壳体组成。 壳体内装有一对相互啮合的齿轮。齿轮端面与端盖之间、齿轮齿顶与壳体内表面之间都有间隙，但是间隙很小。壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽之间形成了许多密封容积密封容积。图图2-3 外啮合齿轮泵的结构外啮合齿轮泵的结构高等教育出版社Higher Education Press工作原理：工作原理： 当齿轮按图示方向旋转时，在泵体右侧，轮齿逐渐脱离啮合，右侧密封工作容积逐渐增大，形成局部真空，油液经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。 在泵体左侧，轮齿逐渐进入啮合，左侧密封工作容

10、积逐渐减小，齿间的油液从压油口挤出，从压油腔输送到压力管路中去。 齿轮泵中，没有单独的配油机构。高等教育出版社Higher Education Press2. 外啮合齿轮泵的结构性能分析外啮合齿轮泵的结构性能分析（1）困油现象困油现象 齿轮重合度1，形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容闭死容积积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，影响泵的工作平稳性，缩短泵的使用寿命。 图图2-5 外啮合齿轮泵的困油现象外啮合齿轮泵的困油现象高等教育出版社Higher Education Press解决困油现象措施：解决困油现象措施： 结构上常常在齿轮泵

11、的侧盖后滑动轴承上开开设卸荷槽设卸荷槽，使闭死容积缩小时与排液腔连通，容积变大时则与吸液腔连通，来解决困油问题。 对称式卸荷槽多用于中、高压齿轮泵。非对称式卸荷槽多用于低压齿轮泵。图图2-6 解决困油现象的措施解决困油现象的措施（a a）对称式卸荷槽）对称式卸荷槽（b b）非对称式卸荷槽）非对称式卸荷槽高等教育出版社Higher Education Press（2）径向不平衡力）径向不平衡力 在齿轮泵中，由于压油腔和吸油腔之间存在着压差，液体压力的合力作用在齿轮和轴上，是一种径向不平衡力。油液压力越高径向不平衡力就越大。结果是加速轴承的磨损，增大内部泄漏，甚至造成齿顶与壳体内表面的摩擦。 减小

12、径向不平衡力的方法有：减小径向不平衡力的方法有：v 缩小压油腔缩小压油腔v 开压力平衡槽开压力平衡槽 v 提高齿轮和轴的承载能力提高齿轮和轴的承载能力 图图2-7 齿轮泵的径向力分布图齿轮泵的径向力分布图高等教育出版社Higher Education Press（3）泄漏）泄漏 指液压泵的内部泄漏，即一部分液压油从压油腔流回吸油腔，没有输送到系统中去。泄漏降低了液压泵的容积效率。 外啮合齿轮泵的泄漏存在着三个可能产生泄漏的部位：v 齿轮端面和端盖间轴向间隙（泄漏量最大）轴向间隙（泄漏量最大）v 齿轮外圆和壳体内孔间径向间隙径向间隙v 两个齿轮的轮面啮合处齿侧间隙齿侧间隙（二）内啮合齿轮泵的工作

13、原理与特点（二）内啮合齿轮泵的工作原理与特点 内啮合齿轮泵有内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵和和摆线齿轮泵摆线齿轮泵（又称为转（又称为转子泵）两种子泵）两种高等教育出版社Higher Education Press（1 1）内啮合）内啮合渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵 工作原理工作原理v小齿轮和内齿轮相互啮合，它们的啮合线和月牙板将泵体内的容腔分成吸油腔和压油腔。 特点特点v流量脉动率仅是外啮合齿轮泵的5%10%v结构紧凑、噪声小、效率高v但齿形复杂，需要专门的高精度加工设备 多被用在一些要求较高的系统中多被用在一些要求较高的系统中。图图2-11 内啮合内啮合渐开线齿轮渐开线齿轮泵泵高等教育出

14、版社Higher Education Press（2）内啮合摆线齿轮）内啮合摆线齿轮泵泵 工作原理工作原理v内转子和外转子只差一个齿，没有月牙板。在内、外转子的轴心线上有一偏心e。内转子为主动轮。内、外转子的啮合点将吸、压油腔分开 特点特点v结构紧凑，运动平稳，噪声低。v但流量脉动比较大，啮合处间隙泄漏大。 通常在工作压力为2.57MPa的液压系统中作为润滑、补油等辅助泵使用作为润滑、补油等辅助泵使用。图图2-11 摆线齿轮泵摆线齿轮泵高等教育出版社Higher Education Press二、叶片泵 叶片泵的分类：叶片泵的分类： 按其排量是否可变，常分为定量叶片泵和变量叶片泵两类； 按每转

15、吸、排油次数来分，又分为单作用泵和双作用泵类；v单作用叶片泵单作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容积完成 一次吸油和一次压油；v双作用叶片泵双作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容积完成 两次吸油和两次压油。 按轴承上所受径向力的状况来分，又分为非卸荷式和卸荷式两类。 常见的泵有单作用非卸荷式变量泵和双作用卸荷式定量泵。高等教育出版社Higher Education Press 叶片泵的特点：叶片泵的特点： 优点优点v 结构紧凑、外形尺寸小v 运转平稳v 流量和压力较大v 流量均匀v 噪声小等 缺点缺点v 自吸特性差v 对油液的污染较敏感v 结构复杂、成本高，价格高v 难维修。应用：应用

16、：叶片泵在机床液压系统中应用最广，常用于中、低叶片泵在机床液压系统中应用最广，常用于中、低 压泵中。压泵中。高等教育出版社Higher Education Press（一）双作用叶片泵（一）双作用叶片泵1. 1. 双作用叶片泵的双作用叶片泵的结构结构定子的内表面轮廓曲线由八段圆弧组成：两段大半径圆弧、两端小半径圆弧和四段过渡曲线。理想的过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表面上，保证叶片在转子槽中作径向运动时速度和加速度的变化均匀，使叶片对定子内表面的冲击尽可能小。对于过渡曲线，国产泵采用阿基米德螺旋线，在较为新式的泵中通常采用等加速-等减速曲线，在国外有些叶片泵还采用高次曲线。图图2-12 双作用

17、叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵主要由定子、转子、叶 片、端盖和配油盘组成。定子与转子中心重合，即不存在偏心。高等教育出版社Higher Education Press 配油方式配油方式v 配油方式为盘式配油，盘式配油，（图2-14为YB1双作用叶片泵的配油盘）。v 配油盘开有上、下两个凹口b为吸油口，两个腰形孔a为压油槽。在腰形孔端部开有三角槽e，其作用是使叶片间的密封工作容积逐步与高压腔相通，减小液压冲击现象及振动。v 在吸油窗口和压油窗口之间有一段封油区，用于把吸油腔和压油腔隔开。v 配油盘装在前端盖或后端盖内侧。图图2-14 配油盘配油盘a-压油槽 b-吸油槽 e-三角槽高等教育出版社H

18、igher Education Press2. 2. 双作用叶片泵的双作用叶片泵的工作原理工作原理密封的工作容积密封的工作容积当转子旋转时，叶片在离心力和根部压力油的作用下，在叶片槽内向外移动而紧靠定子内壁，这样在相邻叶片之间就形成了若干个密封的工作容积。当转子按顺时针方向旋转时，在泵的一、三象限，叶片外伸，工作容积增大，从吸油口吸油；在泵的二、四象限，叶片逐渐回缩，工作容积减小，从压油口排油。高等教育出版社Higher Education Press1.结构单作用叶片泵主要由定子、转子、叶片、端盖和配油盘组成。定子和转子的内表面都是圆柱形，但定子与转子之间存在偏心距e。转子上面开有叶片槽，叶

19、片可在槽内滑动（外伸或缩回）。当转子旋转时，由于离心力作用，叶片顶部始终紧靠定子内壁，这样在定子内壁、转子外壁、叶片和两侧配油盘之间就形成了若干个密封的工作密封的工作容积容积。（二）单作用叶片泵（二）单作用叶片泵图图2-13 单作用叶片泵结构单作用叶片泵结构高等教育出版社Higher Education Press 2. 工作原理工作原理v 当转子按图示逆时针方向旋转时，在泵的右半部，叶片逐渐外伸，叶片间的工作容积逐渐增大，从吸油口吸油；v 在泵的左半部，叶片被定子内壁压进槽内，叶片间的工作容积逐渐减小，从压油口排油。v 转子旋转一周，每个工作容积完成一次吸油和一次压油。v 转子不停地旋转，泵

20、就不停地吸油和压油。高等教育出版社Higher Education Press单作用叶片泵的应用单作用叶片泵的应用v单作用叶片泵的转子受单作用叶片泵的转子受到来自压油腔的到来自压油腔的径向单向径向单向力力，使轴承所受载荷较大，使轴承所受载荷较大，因此也称为单作用非卸荷因此也称为单作用非卸荷式叶片泵。它一般不宜用式叶片泵。它一般不宜用在高压场合。在高压场合。v若在结构上把转子和定若在结构上把转子和定子的偏心距子的偏心距e e做成可调节做成可调节的，就成为变量泵。在实的，就成为变量泵。在实际应用中，单作用叶片泵际应用中，单作用叶片泵往往做成变量泵。往往做成变量泵。双作用叶片泵的应用双作用叶片泵的应

21、用v双作用叶片泵有两个对双作用叶片泵有两个对称的吸油腔和压油腔，称的吸油腔和压油腔，作用在转子轴上的径向作用在转子轴上的径向液压力互相平衡，因此液压力互相平衡，因此也称为卸荷式叶片泵，也称为卸荷式叶片泵，或者称为对称式叶片泵。或者称为对称式叶片泵。v为了使径向力完全平衡，为了使径向力完全平衡，工作油腔数（叶片数）工作油腔数（叶片数）应当是偶数，所以双作应当是偶数，所以双作用叶片泵多用于定量泵。用叶片泵多用于定量泵。叶片泵的应用：叶片泵的应用：高等教育出版社Higher Education Press三、柱塞泵三、柱塞泵 柱塞泵是利用柱塞在缸体的柱塞孔中作往复运动时产生的密封工作容积变化来实现泵

22、的吸油和压油的。特点：特点：结构紧凑、压力高、效率高及流量调节方便等。其缺点是结构复杂、价格高、对油液的污染敏感。分类：分类：应用应用 常用于需要压力高、流量大及流量需要调节的液压机、工程机械、大功率机床等液压系统中。高等教育出版社Higher Education Press（一）径向柱塞泵（一）径向柱塞泵结构：结构：由柱塞 、转子、衬套、定子和配油轴组成。v转子内孔压有衬套，之间为过盈配合，衬套随转子一起转动。v定子和转子之间有偏心e，配油轴固定不动。v柱塞径向排列在缸体圆周上的柱塞孔中，转子（缸体）由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞靠离心力作用抵紧在定子内壁，并在转子的径向孔内运动，形成密

23、封工作容腔。配油方式为轴配油配油方式为轴配油v配油轴和衬套接触的一段加工出上下两个缺口，形成吸油口和压油口，留下的部分形成封油区。v从配油轴的一端往两缺口部分各钻两个深孔，通向吸油口和压油口。v油液从上半部的两个孔流入，从下半部的两个孔压出。配油轴固定不动。高等教育出版社Higher Education Press工作原理v柱塞经上半周时逐渐向外伸出，柱塞底部密封工作容积逐渐增大，经衬套上的油孔从配油轴上的吸油口吸油；v柱塞经下半周时逐渐向内缩回，柱塞底部密封工作容积逐渐减小，经衬套上的油孔从配油轴上的压油口吸油；v转子旋转一周，每个工作容积完成一次吸油和一次压油。v转子不停地旋转，泵就不停地

24、吸油和压油。v改变偏心e的大小和方向，就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。v因此径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。高等教育出版社Higher Education Press（二）斜盘式轴向柱塞泵（二）斜盘式轴向柱塞泵 结构v斜盘式轴向柱塞泵由柱塞 、缸体、配油盘和斜盘组成。v柱塞轴向排列在缸体圆周上的柱塞孔中，靠弹簧压紧在斜盘上，斜盘法线和缸体轴线倾斜一角度为。高等教育出版社Higher Education Press工作原理 当传动轴带动缸体按图示方向旋转时，斜盘和配油盘是固定不动的。柱塞一方面随缸体作回转运动，另一方面在缸孔内作往复运动。柱塞底部的密封工作容腔通过配油盘窗口进行吸油

25、和压油。配油方式为盘式配油盘式配油v吸油窗口和压油窗口之间的封油区宽度应稍大于柱塞缸体底部通油孔宽度。但不能相差太大，否则会发生困油现象。v在两个配油窗口的两端部各开有三角形卸荷槽，以减缓流量脉动和压力脉动，从而减少振动和噪声。若改变斜盘倾角的大小，则泵的输出流量改变；若改变斜盘倾角的方向，则进油口和排油口互换，即可双向输出高压油液，形成双向变量轴向柱塞泵。高等教育出版社Higher Education Press 四四、螺杆螺杆泵泵 螺杆泵实质上是一种外啮合的螺旋线齿轮泵，泵内的螺杆螺杆泵实质上是一种外啮合的螺旋线齿轮泵，泵内的螺杆 可以为两根或多根。可以为两根或多根。 螺杆泵优点：螺杆泵优

26、点： （1）工作平稳，无困油现象，理论上流量没有脉动。）工作平稳，无困油现象，理论上流量没有脉动。 （2）容积效率高，约为）容积效率高，约为95%；额定压力较高，可达到；额定压力较高，可达到20MPa。 （3）结构简单，转动惯量小，可采用很高的转速。）结构简单，转动惯量小，可采用很高的转速。 （4）密封面积大，对油液的污染不敏感。）密封面积大，对油液的污染不敏感。 缺点缺点：主要是螺杆的结构形状复杂、加工精度高、需要专用主要是螺杆的结构形状复杂、加工精度高、需要专用设备才能加工、成本高。设备才能加工、成本高。 应用：应用：螺杆泵常用于流量、压力脉动小和工作平稳性要求较螺杆泵常用于流量、压力脉动

27、小和工作平稳性要求较高的精密机床的液压系统中。高的精密机床的液压系统中。高等教育出版社Higher Education Press第三节 液压泵的正确选用一、液压泵的型号 JB/T 21842007液压元件 型号编制方法规定：通常液压泵的型号由两部分组成 前部分表示液压泵的名称和结构特征。 后部分表示液压泵的压力参数、主参数及连接和安装方式。 两部分之间用横线隔开，型号格式如图2-27所示。图图2-27 液压泵型号的基本组成液压泵型号的基本组成高等教育出版社Higher Education Press表表2-22-2 液压泵名称及代号液压泵名称及代号液压泵名称液压泵名称代号代号液压泵名称液压泵

28、名称代号代号液压泵名称液压泵名称代号代号齿轮泵齿轮泵CBCB叶片泵叶片泵YBYB斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵ZBZB内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵NBNB螺杆泵螺杆泵LBLB径向柱塞泵径向柱塞泵JBJB摆线泵摆线泵BBBB斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵XBXB曲轴式柱塞泵曲轴式柱塞泵QBQB液压泵的名称及代号如表液压泵的名称及代号如表2-2所示。所示。液压泵的结构特征液压泵的结构特征代号代号，用阿拉伯数字表示用阿拉伯数字表示。 对于对于名称、主参数相同而结构不同的名称、主参数相同而结构不同的液压泵液压泵，其代号编排顺序根据，其代号编排顺序根据液液压泵压泵定型的先后定型的先后给给号，其中零号不必

29、标注。号，其中零号不必标注。控制方式控制方式代号代号控制方式控制方式代号代号直流电磁铁控制直流电磁铁控制E E稳流量控制稳流量控制V V交流电磁铁控制交流电磁铁控制D D恒功率控制恒功率控制N N比例控制比例控制B B限压控制限压控制X X液压控制液压控制Y Y温度补偿控制温度补偿控制T T手动控制手动控制S S伺服控制伺服控制C C恒压力控制恒压力控制P P手动伺服控制手动伺服控制SCSC恒恒流流量控制量控制Q Q电液伺服控制电液伺服控制DCDC高等教育出版社Higher Education Press液压液压泵的压力泵的压力参数如表参数如表2-3所示。所示。压力等级（压力等级（代号）代号）

30、A AB BC CD DE EF FG GH HJ JK KL LM MN NP P压力值压力值 （MPMPa a）1 1.6.62.52.56.36.3101016162020252531.531.5404050506363808010010012125 5表表2-3 液压液压泵的压力泵的压力参数参数液压泵液压泵的主参数是泵的公称的主参数是泵的公称排量排量，单位是，单位是mLmL/r/r。一般是一般是0.6mL/r63mL/r。连接和安装方式连接和安装方式代号代号连接和安装方式连接和安装方式代号代号螺纹连接螺纹连接L L铰轴安装铰轴安装Z Z板式连接板式连接省略省略耳环安装耳环安装E E法兰连接法兰连接F F球铰安装球铰安装Q Q插人连接插人连接R R脚架安装脚架安装J J叠加连接叠加连接D D法兰安装法兰安装液压泵的连接和安装方式如表液压泵的连接和安装方式如表2-4所示。所示。 表表2-4 连接和安装方式代号连接和安装方式代号高等教育出版社Higher Education Press二、液