第三章 液压泵

1、第二章第二章 液压动力元件液压动力元件 第一节第一节 液压泵概述液压泵概述一、一、 泵的工作原理和分类泵的工作原理和分类1 1液压泵的工作原理液压泵的工作原理依靠密封容积变化的依靠密封容积变化的原理原理液压泵液压泵注射器注射器2 2液压泵的特点液压泵的特点（1 1）具有若干个密封且又可以周期性变化的）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。空间。（2 2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。于大气压力。（3 3）具有相应的配流机构。）具有相应的配流机构。3.3.液压泵分类液压泵分类（1 1）按）按输出输出可否调节分：可否调节分：定量泵和变量泵定量泵

2、和变量泵（2 2）按结构形式分为：）按结构形式分为：齿轮式、叶片式和柱齿轮式、叶片式和柱塞式塞式二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数1、压力、压力（1）工作压力工作压力液压泵实际工作时的输出压液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。力称为工作压力。（2）额定压力额定压力液压泵在正常工作条件下，液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。液压泵的额定压力。（3）最高允许压力最高允许压力在超过额定压力的条件在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力植，称

3、为液压泵的最高允运行的最高压力植，称为液压泵的最高允许压力。许压力。2 2、排量和流量、排量和流量（1 1）排量排量V液压泵每转一周，由其密封容积几何液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量。 排量可以调节的液压泵称为排量可以调节的液压泵称为变量泵；变量泵； 排量不可以调节的液压泵则称为排量不可以调节的液压泵则称为定量泵定量泵（2 2）理论流量理论流量t理论流量是指在不考虑液压泵理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，在单位时间内所排出的液的泄漏流量的条件下，在单位时间内所排出的液体体积。体体积。t=式

4、式中中V为液压泵的排量（为液压泵的排量（m3/r），），n为主轴转速为主轴转速（r/s）（3）实际流量实际流量液压泵在某一具体工况下，液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流单位时间内所排出的液体体积称为实际流量量q=qt一一ql ql为泄漏和压缩损失的流量为泄漏和压缩损失的流量（4 4）额定流量额定流量qn 在正常工作条件下，该在正常工作条件下，该试验标准规定（如在额定压力和额定转速试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。下）必须保证的流量。3 3 、功率和效率、功率和效率（1 1）液压泵的功率损失）液压泵的功率损失容积损失和容积效率容积损失和容积效率 容

5、积损失是指液压泵在流量上的损失容积损失是指液压泵在流量上的损失, ,液压泵的容积损失用容积效率来表征。液压泵的容积损失用容积效率来表征。tltlttvqqqqqqq1vvtVnqq 机械损失和机械效率机械损失和机械效率 机械损失是指液压泵在转矩上的损失。机械损失是指液压泵在转矩上的损失。 机械损失用机械效率来表征。机械损失用机械效率来表征。 Tt为理论转距为理论转距, , T为为实际输入转距实际输入转距（2 2）液压泵的功率）液压泵的功率1 1） 输入功率输入功率Pi输入功率指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩输入功率指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为为Ti，角速度为，角速度为

6、时时tltmTTTT11iiTP 2 2） 输出功率输出功率P 输出功率指液压泵在工作过程中的实际吸、压油输出功率指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差口间的压差p和输出流量和输出流量q的乘积，即的乘积，即P=pq（3 3）液压泵的总效率）液压泵的总效率 液压泵的总效率是实际输出功率与其输入功率的液压泵的总效率是实际输出功率与其输入功率的比值，即比值，即mvmtvtiiTpqTpqPPpqPi液压泵，其各个参数和压力之间的关系液压泵，其各个参数和压力之间的关系4.液压泵的噪声液压泵的噪声液压泵的噪声包括机械噪声和液压噪声。液压泵的噪声包括机械噪声和液压噪声。 人们常用声压级来衡量噪声的大

7、小，其中人们常用声压级来衡量噪声的大小，其中p0是以频率是以频率1000HZ时时210-5N/m2的声压为的声压为基准。基准。 0lg20ppL 第二节第二节 齿轮泵齿轮泵齿轮泵按结构不同，分为齿轮泵按结构不同，分为外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵和和内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵。一、一、 外啮合齿轮外啮合齿轮泵的泵的工作原理工作原理二、外啮合齿轮泵的流量与排量计算二、外啮合齿轮泵的流量与排量计算 1.1.齿轮泵的齿轮泵的排量排量可以近可以近似地等于其中一个齿轮的所有似地等于其中一个齿轮的所有轮齿体积与齿间槽容积之和。轮齿体积与齿间槽容积之和。 mzmhzmhmzhddaaaa)2()2(22zBmBmz

8、mzV2222224mzmchzmchmzhddaaff)5 . 02()22()(22齿间槽的容积比轮齿的体积稍大，故通常取齿间槽的容积比轮齿的体积稍大，故通常取 V V2.2.流量流量（1 1）理论流量）理论流量（2）实际流量实际流量（3 3）脉动率）脉动率随着啮合点位置的不断改变，吸、排油腔的每一随着啮合点位置的不断改变，吸、排油腔的每一瞬时的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬瞬时的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。时流量是脉动的。%100minmaxqqqvzBnmq266. 6zBm266. 6zBnmqt266. 6三、外啮合齿轮泵的结构特点三、外啮合齿轮泵的结

9、构特点1 1、困油困油（1 1）困油现象的原理：困油现象的原理：齿轮泵要平稳工作，齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数齿轮啮合的重叠系数必须大于必须大于1 1，就在两对，就在两对轮齿同时啮合的这一小轮齿同时啮合的这一小段时间内，留在齿间的段时间内，留在齿间的油液困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个油液困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中密闭空间中（2 2）困油现象的危害：困油现象的危害：开始使闭死容积中的压力急剧升高，使轴开始使闭死容积中的压力急剧升高，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发热等不良现象；然后溶解于液失及液体发热等不良现象；

10、然后溶解于液体中的空气便析出产生气泡，产生气蚀现体中的空气便析出产生气泡，产生气蚀现象，引起振动和噪声。象，引起振动和噪声。（3）消除困油现象：消除困油现象： 在齿轮泵的两侧端盖在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽。一上铣两条卸荷槽。一般是非对称式，往往般是非对称式，往往向吸油腔偏移；必须向吸油腔偏移；必须保证在任何时候都不保证在任何时候都不能使吸油腔与压油腔相互串通。能使吸油腔与压油腔相互串通。2、齿轮泵的泄漏及补偿措施齿轮泵的泄漏及补偿措施 （1）泄漏的部位泄漏的部位： 齿轮端面和端盖间；齿轮端面和端盖间； 齿顶和壳体内孔间；齿顶和壳体内孔间； 两个齿轮的齿面啮合处。两个齿轮的齿面啮合处。（2

11、）补偿措施补偿措施 ：端面间隙自动补偿原理：端面间隙自动补偿原理：利用特制的通道把齿轮泵内压油腔的压力油引到浮利用特制的通道把齿轮泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，作用在一定形状和大小的面积上，动轴套的外侧，作用在一定形状和大小的面积上，产生液压作用力，使轴套产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面压向齿轮端面3 3、 径向不平衡力径向不平衡力（1 1）原因：原因：在压油腔和吸在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压承受着工作压力和吸油腔压力，在齿轮和壳体内孔的径力，在齿轮和壳体内孔的径向间隙中，可以认为压力由向间隙中，可以认为压力由压油腔压力逐渐分级

12、下降至压油腔压力逐渐分级下降至吸油腔压力，这些液体压力综合作用的结果，吸油腔压力，这些液体压力综合作用的结果，相当于给齿轮一个径向的作用力（即不平相当于给齿轮一个径向的作用力（即不平衡力）。衡力）。（2）危害：危害：径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴壳体接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。承的寿命。（3）措施：措施： 通常采取减小压油口的办法通常采取减小压油口的办法 。减少齿轮的。减少齿轮的齿数，这样减小了齿顶圆直径，承压面积齿数，这样减小了齿顶圆直径，承压面积减小。减小。 适当增大径向间隙，使齿轮在压力适当增大径

13、向间隙，使齿轮在压力作用下，齿顶不和壳体接触。作用下，齿顶不和壳体接触。 4 4、外啮合齿轮泵、外啮合齿轮泵优缺点优缺点（1 1）优点：优点：是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强价格低廉，工作可靠，自吸能力强( (容许的容许的吸油真空度大吸油真空度大) )，对油液污染不敏感，维护，对油液污染不敏感，维护容易。容易。（2 2）缺点：缺点：是流量和压力脉动较大，噪声大，排量不是流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变。一些机件承受不平衡径向力，磨损可变。一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。严重，泄漏

14、大，工作压力的提高受到限制。四、螺杆泵和内啮合齿轮泵四、螺杆泵和内啮合齿轮泵1 1螺杆泵螺杆泵（1 1）工作原理：螺）工作原理：螺杆泵实质上是一种外杆泵实质上是一种外啮合的摆线齿轮泵，啮合的摆线齿轮泵，（2）优缺点：）优缺点：1）优点优点：结构简单、紧凑，体积小，重量轻，运转结构简单、紧凑，体积小，重量轻，运转平稳，输油均匀，噪声小，容许采用高转平稳，输油均匀，噪声小，容许采用高转速，容积效率较高速，容积效率较高(达达9095)，对油液，对油液的污染不敏感的污染不敏感2）缺点缺点：是螺杆形状复杂，加工较困难，不易保证是螺杆形状复杂，加工较困难，不易保证精度。精度。2 2内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵

15、（1 1）种类：）种类： 渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵 摆线齿轮泵摆线齿轮泵（2 2）工作原理：）工作原理：与外啮合齿轮泵完全相同。与外啮合齿轮泵完全相同。（3 3）优缺点：）优缺点： 1 1）优点：优点：结构紧凑，尺寸小，重量轻，由于齿轮转结构紧凑，尺寸小，重量轻，由于齿轮转向相同向相同, ,相对滑动速度小，磨损小，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长，流量脉动远小于外啮合齿轮使用寿命长，流量脉动远小于外啮合齿轮泵，因而压力脉动和噪声都较小；较高的泵，因而压力脉动和噪声都较小；较高的容积效率。容积效率。2 2）缺点：缺点：是齿形复杂，加工精度要求高，需要专门是齿形复杂，加工精度要求高，需要专门的制

16、造设备，造价较贵。的制造设备，造价较贵。第三节第三节 叶片泵叶片泵一、一、 单作用叶片泵单作用叶片泵1.1.结构和原理结构和原理2.2.排量和流量的计算排量和流量的计算（1 1）排量排量：R R为定子的内半径；为定子的内半径；e e为转为转子与定子之间的偏心矩；子与定子之间的偏心矩；B B为定子的宽度；为定子的宽度；为相为相邻两叶片间的夹角，邻两叶片间的夹角，22z z，z z为叶片的个数为叶片的个数BzeReRBVVVRe4)()(212221BVzVRe4（2 2）流量流量1 1）理论流量理论流量q qt t=Vn=Vn=4ReBn=4ReBn2 2）实际流量实际流量 q= qq= qt

17、tv v=4ReBn=4ReBnv v转速为转速为n,n,泵的容积效率为泵的容积效率为v v3 3、特点特点（1 1）为变量泵结构。为变量泵结构。 （2）叶片与相应的油腔相通，并仅靠离叶片与相应的油腔相通，并仅靠离心力的作用顶在定子内表面。心力的作用顶在定子内表面。（3）转子上受有不平衡径向力，压力增大，转子上受有不平衡径向力，压力增大，不平衡力增大，不宜用于高压不平衡力增大，不宜用于高压二二 双作用叶片泵双作用叶片泵 1 1、原理原理2 2、 排量和流量排量和流量(1)(1)排量排量: :1)1)不考虑叶片的厚度和不考虑叶片的厚度和倾角影响时双作用叶片倾角影响时双作用叶片泵的排量为泵的排量为

18、 2 2）考虑时）考虑时z2BrRBrRzV)(2)(2122222cos)(2cos2)(22222bzrRrRBbzBrRBrRV（2 2）流量流量：1 1）理论流量理论流量2 2）实际流量实际流量转速为转速为n,n,容积效率为容积效率为vvnbzrRrRBVnqtcos)(222vvtnbzrRrRBqqcos)(2223 3、结构特点、结构特点配油盘配油盘 a)a) 封油区所对应的夹角必封油区所对应的夹角必须等于或稍大于两个叶片须等于或稍大于两个叶片之间的夹角。之间的夹角。 b)b) 在配油盘上开三角槽在配油盘上开三角槽c)c) 叶片根部与高压油腔叶片根部与高压油腔相通，保证叶片紧压在

19、定子内表面上。相通，保证叶片紧压在定子内表面上。定子内表面曲线定子内表面曲线要求要求: a) 叶片不发生脱空叶片不发生脱空 b) 获得尽量大的理论获得尽量大的理论排量排量 c) 减小冲击，以降低减小冲击，以降低噪声，减少磨损噪声，减少磨损 d) 提高叶片泵流量的均匀性，减小流量脉动。提高叶片泵流量的均匀性，减小流量脉动。 叶片倾角：叶片倾角： 压力角：压力角： 定子对定子对叶片的法向反力叶片的法向反力F FN N与与叶片沿槽运动方向的叶片沿槽运动方向的夹角。夹角。 倾角：叶片与径向倾角：叶片与径向半径的夹角。半径的夹角。 4 4、提高双作用叶片泵压力的措施提高双作用叶片泵压力的措施 a)减小作

20、用在叶片底部的油液压力减小作用在叶片底部的油液压力阻尼阻尼槽，内装式小减压阀槽，内装式小减压阀 b) 减小叶片底部承受压力油的作用面积减小叶片底部承受压力油的作用面积母子叶片，阶梯式叶片母子叶片，阶梯式叶片 c) 使叶片顶端和底部的液压作用力相平衡使叶片顶端和底部的液压作用力相平衡双叶片，弹簧式叶片双叶片，弹簧式叶片 三、双级叶片泵和双联叶片泵三、双级叶片泵和双联叶片泵1 1双级叶片泵双级叶片泵由两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵由两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内在油路上体内在油路上串接串接而成。而成。 2 2双联叶片泵双联叶片泵由两个单级叶片泵由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油装在一个

21、泵体内在油路上路上并联并联组成组成四、限压式变量叶片泵四、限压式变量叶片泵 1 1、结构和工作原理、结构和工作原理能借助输出压力大小自能借助输出压力大小自动改变偏心距动改变偏心距e e的大小的大小来改变输出流量。来改变输出流量。 当当pAksx0时时 定子相对于转子的偏向量减小，定子相对于转子的偏向量减小，输出流量减小；输出流量减小；定子移动后的偏心量定子移动后的偏心量e为为 e = e0-x其中，设定子的最大偏心量为其中，设定子的最大偏心量为e0，偏心量减，偏心量减小时，弹簧的附加压缩量为小时，弹簧的附加压缩量为x定子的受力平衡方程式为定子的受力平衡方程式为 pA= ks( x0+x)()(

22、000 xkApkpAxxkpAkApxxkApsBsssBsB代入因为，又因为又因为q= qtv=4ReBnv 可以看出，泵的工作压力愈高，偏心量愈可以看出，泵的工作压力愈高，偏心量愈小，泵的输出流量也愈小。小，泵的输出流量也愈小。sBsBsBsBkppAexeekppAkAppAxxkAppA)()(00因为此时的输出流量为零此时的输出流量为零.AxekppAxkekxkAppAApekppAekkppAeessssBBsBssB)()()(0000000000又因为时，即当2 2、特性曲线、特性曲线AB段段：工作压力：工作压力p pB , ,弹弹簧压缩量增大，偏心量减簧压缩量增大，偏心量

23、减少，泵的输出流量减少。当定子的偏心量少，泵的输出流量减少。当定子的偏心量e=0, ,则则pc = pmax , ,此时的压力为截止压力。此时的压力为截止压力。Axekppsc)(00max，陡了不变，即，而（不变）不变，即，保持，当改段：调当，当改段：调CBSCSSCSBBSCBBABASSCSBppkpAxkekpxkAppkppxxBCpxqepxqeeABAxkekpxkAp000000000000010,5,3 3限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别（1 1）限压式变量叶片泵叶片的顶部和底部的液压力）限压式变量叶片泵叶片的顶部和底部的液压力基本平衡

24、，而双作用叶片泵的叶片在吸油区不平衡，基本平衡，而双作用叶片泵的叶片在吸油区不平衡，所以在吸油区定子内表面严重磨损。所以在吸油区定子内表面严重磨损。（2 2）叶片也有倾角，但倾斜方向）叶片也有倾角，但倾斜方向( (顺着转子转动方向顺着转子转动方向后倾后倾) )正好与双作用叶片泵正好与双作用叶片泵( (前倾前倾) )相反。相反。（3 3）限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺寸大，相）限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺寸大，相对运动的机件多，泄漏较大，轴上受有不平衡的径对运动的机件多，泄漏较大，轴上受有不平衡的径向液压力，噪声较大，容积效率和机械效率都没有向液压力，噪声较大，容积效率和机械效率都没有双作

25、用叶片泵高；但是，它能按负载压力自动调节双作用叶片泵高；但是，它能按负载压力自动调节流量，在功率使用上较为合理，可减少油液发热。流量，在功率使用上较为合理，可减少油液发热。第四节第四节 柱塞泵柱塞泵柱塞泵的柱塞泵的优点优点： 1. 参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大大 2. 效率高，容积效率为效率高，容积效率为95左右，总效率为左右，总效率为90左右左右 3. 寿命长寿命长 4. 变量方便，形式多变量方便，形式多 5. 单位功率的重量轻单位功率的重量轻 6. 柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分

26、利用得以充分利用 一、径向柱塞泵一、径向柱塞泵1.径向柱塞泵的径向柱塞泵的工作原理工作原理 是将柱塞径向排列在缸是将柱塞径向排列在缸体内，缸体由原动机带体内，缸体由原动机带动连同柱塞一起转动，动连同柱塞一起转动，周期性改变密闭容积的周期性改变密闭容积的大小，达到吸、排油的大小，达到吸、排油的目的。目的。2.径向柱塞泵的径向柱塞泵的流量计算流量计算排量排量为：为：实际输出流量实际输出流量为：为：ezdV242vvezndezndq22422二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵1. 工作原理工作原理是将多个柱塞轴向配置在是将多个柱塞轴向配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线一个共同缸体的圆周上，并使柱

27、塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。和缸体中心线平行的一种泵。2.2.轴向柱塞泵的轴向柱塞泵的排量和流量计算排量和流量计算排量排量为：为：实际输出流量实际输出流量为：为：zDdVtan42vznDdqtan423.轴向柱塞泵的轴向柱塞泵的结构特点结构特点1）典型结构典型结构主体结构主主体结构主要由要由斜盘、斜盘、柱塞、缸、柱塞、缸、配油盘和传配油盘和传动轴动轴等组等组成。成。a) 柱塞和滑履柱塞和滑履 柱塞数量通常为奇数，取柱塞数量通常为奇数，取7，9，11。 油室，为了减小滑履与斜盘的接触应力。油室，为了减小滑履与斜盘的接触应力。b) 回程装置回程装置 回程弹簧回程弹簧 回程盘回程盘 钢球钢球

28、 2）变量机构变量机构手动变量机构手动变量机构 转动手轮，使丝杠转转动手轮，使丝杠转动，带动变量活塞作动，带动变量活塞作用轴向移动，通过轴用轴向移动，通过轴销使斜盘倾角改变，销使斜盘倾角改变，达到变量的目的。这达到变量的目的。这种变量机构结构简单，种变量机构结构简单，但操纵不轻便，且不但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。能在工作过程中变量。手动伺服变量机构手动伺服变量机构 变量活塞对于壳体变量活塞对于壳体来说是活塞，对伺服来说是活塞，对伺服阀来说是阀体阀来说是阀体 拉杆引导变量活塞拉杆引导变量活塞跟踪移动，而且移动跟踪移动，而且移动距离相同。距离相同。 液压放大器液压放大器4.双端面配油轴向柱塞泵简介双端面配油轴向柱塞泵简介是一种双端面进油，单端面排油，靠吸油是一种双端面进油，单端面排油，靠吸油自冷却的新型轴向柱塞泵。自冷却的新型轴向柱塞泵。第五节第五节 液压泵的使用