8-2-液压泵解析

1、 8-2 8-2 液压泵液压泵 本节主要介绍液压系统四大类液压元件中的本节主要介绍液压系统四大类液压元件中的动力元件动力元件液压泵液压泵, , 是以后学习和分析液压基是以后学习和分析液压基本回路和系统的重要基础。本回路和系统的重要基础。 液压泵：是液压系统中的能量转换装置，是将机械液压泵：是液压系统中的能量转换装置，是将机械能转换为液体的压力能的动力元件。能转换为液体的压力能的动力元件。 一、工作原理和分类一、工作原理和分类 液压泵的工作原理：液压泵的工作原理：特点：这种利用密封工作容积的变化进行吸油和压油的特点：这种利用密封工作容积的变化进行吸油和压油的泵称为容积式泵，液压泵都是容积式的。泵

2、称为容积式泵，液压泵都是容积式的。 上上图是图是一单柱塞液压泵的工作原理图一单柱塞液压泵的工作原理图，柱塞，柱塞2 2装在缸体中装在缸体中形成一个密封容积形成一个密封容积a a，柱塞在弹簧，柱塞在弹簧3 3的作用下始终压紧在偏心的作用下始终压紧在偏心轮轮1 1上。原动机驱动偏心轮上。原动机驱动偏心轮1 1旋转使柱塞旋转使柱塞2 2作往复运动，使密封作往复运动，使密封容积容积a a的大小发生周期性的交替变化。当的大小发生周期性的交替变化。当a a由小变大时就形成由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀向阀5 5进

3、入油箱进入油箱a a而实现吸油；反之，当而实现吸油；反之，当a a由大变小时，由大变小时，a a腔中腔中吸满的油液将顶开单向阀吸满的油液将顶开单向阀6 6流入系统而实现压油流入系统而实现压油。 液压泵将液压泵将原动机输入的机械能转换成液体的压力能原动机输入的机械能转换成液体的压力能，偏，偏心轮心轮不断旋转，不断旋转，液压泵不断液压泵不断地吸油和压油。地吸油和压油。 1.1.有一个或若干个周期变化的密封容积，才能不断地吸油有一个或若干个周期变化的密封容积，才能不断地吸油和排油。和排油。2.2.须有相应的配油机构，如图须有相应的配油机构，如图1 1中的单向阀中的单向阀6 6和和5 5。3.3.要保

4、持油箱上的通气孔始终畅通，使油箱内为大气压力。要保持油箱上的通气孔始终畅通，使油箱内为大气压力。 分类：分类：1. 1.按其在单位时间内输出油液体积能否调节分类：按其在单位时间内输出油液体积能否调节分类： 定量泵和变量泵两类。前者在单位时间内输出的体积定量泵和变量泵两类。前者在单位时间内输出的体积是不能调节的，后者是可以调节的。是不能调节的，后者是可以调节的。2. 2.按其结构型式分类：按其结构型式分类：齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 从上述液压泵的工作原理可知其正常工作从上述液压泵的工作原理可知其正常工作应具备以下条件应具备以下条件:( (三三) ) 液压泵的图

5、形符号液压泵的图形符号二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数 1. 1. 压力压力（1 1）工作压力）工作压力 液压泵实际工作时所输出油液压液压泵实际工作时所输出油液压力。力。假假如液压系统中没有阻力和外负载，相当于液压泵输出的如液压系统中没有阻力和外负载，相当于液压泵输出的油液直接流回油箱，则系统就建立不起压力来。油液直接流回油箱，则系统就建立不起压力来。（2 2）额定压力）额定压力 液压泵根据试验液压泵根据试验结果可结果可连续使用的最高连续使用的最高压力，它反映了泵的能力。压力，它反映了泵的能力。一般泵一般泵铭牌上所示的是其额铭牌上所示的是其额定压力。定压力。（3 3）最大压力）

6、最大压力 按试验标准规定，液压泵在短暂运行时按试验标准规定，液压泵在短暂运行时所允许的最高所允许的最高压力，压力，超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。 （1 1）排量）排量(V) (V) 液压泵在无泄漏的情况下，泵轴转动一周液压泵在无泄漏的情况下，泵轴转动一周所排出的油液体积量。它的大小决定于泵的几何尺寸，故所排出的油液体积量。它的大小决定于泵的几何尺寸，故又称几何排量。又称几何排量。（2 2）流量）流量(q) (q) 液压泵的流量，是指泵在单位时间内排出液压泵的流量，是指泵在单位时间内排出液流的体积，泵的流量有理论流量和实际流量之分。理论液流的体积，泵的流量有理论

7、流量和实际流量之分。理论流量流量q qt t为没有泄漏的情况下，单位时间内所输出的油液体为没有泄漏的情况下，单位时间内所输出的油液体积，其大小与泵的排量积，其大小与泵的排量V V和转速和转速n n有关，为二者的乘积。有关，为二者的乘积。 式中式中 V V 液压泵的排量液压泵的排量 ( (m m3 3/r)/r) n n液压泵转速液压泵转速 ( (r/s) r/s) 理论流量取决于液压泵有关尺寸和转速，而与排油压理论流量取决于液压泵有关尺寸和转速，而与排油压力无关，但排油压力会影响泵的内泄漏和油液的压缩量，力无关，但排油压力会影响泵的内泄漏和油液的压缩量，从而影响实际流量，所以实际流量随排油压力

8、升高而降低。从而影响实际流量，所以实际流量随排油压力升高而降低。nVqt2.排量、流量排量、流量式中式中qq泵的泄漏流量（内泄漏和外泄漏之和）泵的泄漏流量（内泄漏和外泄漏之和）（m m3 3/s/s）。）。 额定流量额定流量：指：指泵在额定转速和额定压力下的输出流量。泵在额定转速和额定压力下的输出流量。 qqqt液压泵实际流量液压泵实际流量q为单位时间内实际输出的油液体积。为单位时间内实际输出的油液体积。 液压泵在运行时，泵的出口压力不等于零，因液压泵在运行时，泵的出口压力不等于零，因而存在部分油液泄露，使实际流量小于理论流量而存在部分油液泄露，使实际流量小于理论流量（1 1）功率：）功率：泵

9、的理论输出功率为泵的理论输出功率为 ： 泵的理论输入功率：泵的理论输入功率：泵的实际输出功率为泵的实际输出功率为驱动泵的功率为驱动泵的功率为式中式中 p p泵泵的出口压力（的出口压力（PaPa） T Tt t驱动泵所需的理论转矩（驱动泵所需的理论转矩（NmNm） T T驱动泵所需的实际输入转矩（驱动泵所需的实际输入转矩（NmNm） toqpptiTnP2oiPP qpPo 功率、效率功率、效率22pVnpqTttnTPi2（3 3）机械效率：）机械效率： 驱动泵所需的理论转矩驱动泵所需的理论转矩T Tt t与驱动泵的实际与驱动泵的实际输入转矩输入转矩T T之比。之比。TTtmTTTt 液压泵在

10、进行能量转换时总有功率损失，因此输出液压泵在进行能量转换时总有功率损失，因此输出功率小于输入功率，两者之差为功率损失。功率小于输入功率，两者之差为功率损失。 功率损失分为功率损失分为容积损失容积损失（因内泄漏、气穴、油液高压（因内泄漏、气穴、油液高压下受压缩产生流量损失）和下受压缩产生流量损失）和机械损失（机械损失（因内摩擦造成的因内摩擦造成的转矩损失）转矩损失） ，用容积效率和机械效率来表示。，用容积效率和机械效率来表示。 （2 2）容积效率）容积效率 液压泵的实际流量和理论流量之比称为液压泵的实际流量和理论流量之比称为容积效率容积效率v v 。tVqqTT驱动泵所需的实际输入转矩（驱动泵所

11、需的实际输入转矩（NmNm） T T 泵的摩擦损失转矩泵的摩擦损失转矩 （3 3）总效率）总效率 泵的总效率应为泵的输出功率泵的总效率应为泵的输出功率p pq q与驱动泵与驱动泵的功率的功率 2 2TnTn 之比之比 mVmvttttioTqqTTTpqpqTnpqPP2tVqqTTtmttpqnT2驱动泵的电动机功率可按下式计算驱动泵的电动机功率可按下式计算 (W) qq泵的实际流量（泵的实际流量（m m3 3/s/s）; ; 泵的总效率。泵的总效率。转速转速 （1）液压泵的额定转速）液压泵的额定转速 在额定压力下，连续长时间正在额定压力下，连续长时间正常运转的最大转速。常运转的最大转速。（

12、2）液压泵的最高转速）液压泵的最高转速 在额定压力下，超过额定转速在额定压力下，超过额定转速所允许的短暂运行转速。所允许的短暂运行转速。（3）液压泵的最低转速）液压泵的最低转速 液压泵正常运转时所允许的转液压泵正常运转时所允许的转速最低值。速最低值。 pqPi三、常用液压泵三、常用液压泵1、齿轮泵、齿轮泵 (gear pump) 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，价格便宜，在一般机齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，价格便宜，在一般机械上被广泛使用。械上被广泛使用。齿轮泵是定量泵，可分为齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种齿轮泵两种。结构图动画结构图动画外啮合

13、齿轮泵外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵（1 1）工作原理工作原理吸油压油 泵体内装有一对齿数相同、互相啮合的齿轮，这对齿泵体内装有一对齿数相同、互相啮合的齿轮，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，由齿轮的齿顶和啮合线轮与两端盖和泵体形成一密封腔，由齿轮的齿顶和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。 密封容积形成密封容积形成（齿轮、（齿轮、泵体内表面、前后泵盖围泵体内表面、前后泵盖围成）成）主动齿轮旋转主动齿轮旋转齿轮齿轮脱开啮合，容积脱开啮合，容积吸油吸油（吸吸油过程）油过程）油液进入压油液进入压油油腔腔齿轮进入啮合，容积齿轮进入啮合，容积压

14、油压油（压油过程）压油过程）吸压油口隔开吸压油口隔开两齿轮啮合两齿轮啮合线线及泵盖。及泵盖。 当齿轮泵的主动齿轮不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，密当齿轮泵的主动齿轮不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，密封容积变大不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，密封容积封容积变大不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。 （2 2）结构中的几个问题）结构中的几个问题v泄漏泄漏 泄漏是齿轮泵压力和容积效率低的根本因素。泄漏是齿轮泵压力和容积效率低的根本因素。 外啮合齿轮泵中存在三个可能产生泄漏部位（指内泄外啮合齿轮泵中存在三

15、个可能产生泄漏部位（指内泄漏）：漏）：一是端面泄漏一是端面泄漏，通过齿轮端面与端盖配合处；通过齿轮端面与端盖配合处；二是径向间隙泄漏，二是径向间隙泄漏，通过齿轮外圆与泵体配合处；通过齿轮外圆与泵体配合处；三是齿啮合处泄漏，三是齿啮合处泄漏，通过两个齿轮的啮合处（因有齿向误差，通过两个齿轮的啮合处（因有齿向误差，齿轮的全部宽度不可能都啮合）。齿轮的全部宽度不可能都啮合）。v优点：优点：结构简单、体积小、重量轻、价格低、工作可结构简单、体积小、重量轻、价格低、工作可靠、自吸性能好以及对油液污染不敏感、维护方便等，靠、自吸性能好以及对油液污染不敏感、维护方便等，广泛的应用于各种液压传动系统。广泛的应

16、用于各种液压传动系统。v缺点：缺点：流量和压力脉动较大，噪音大，排量不可改变，流量和压力脉动较大，噪音大，排量不可改变，效率较低。效率较低。 （3）齿轮泵特点：）齿轮泵特点： 2 2、叶片式、叶片式(vane)(vane)液压泵液压泵 叶片泵具有运转平稳，噪音小，流量均匀性好，叶片泵具有运转平稳，噪音小，流量均匀性好，容积效率较高等优点，缺点是它吸油条件苛刻，对液容积效率较高等优点，缺点是它吸油条件苛刻，对液压油的污染比较敏感，结构较复杂。压油的污染比较敏感，结构较复杂。 叶片泵有两类：叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵。双作用和单作用叶片泵。双作用双作用泵是定量泵，单作用泵则往往做成变量泵。

17、泵是定量泵，单作用泵则往往做成变量泵。（1 1）双作用式叶片泵工作原理）双作用式叶片泵工作原理 双作用式叶片泵的工作原理双作用式叶片泵的工作原理 1 1定子定子 2 2转子转子 3 3叶片叶片 4 4泵体泵体 泵轴转动一周能完成两次吸油和压油的工作循环。工泵轴转动一周能完成两次吸油和压油的工作循环。工作原理见图。双作用式叶片泵的流量不可调，是定量泵。作原理见图。双作用式叶片泵的流量不可调，是定量泵。（2 2） 单作用式叶片泵工作原理单作用式叶片泵工作原理单作用式叶片泵的工作原理单作用式叶片泵的工作原理1 1定子定子 2 2转子转子 3 3叶片叶片 转子每转一周，实现一次压油和吸油，基本工作原理

18、见图。转子每转一周，实现一次压油和吸油，基本工作原理见图。单作用式叶片泵的偏心量单作用式叶片泵的偏心量e e通常做成可调的，偏心量的改变使通常做成可调的，偏心量的改变使流量可调，是变量泵。流量可调，是变量泵。 3 3 柱塞柱塞(piston)(piston)泵泵 柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的化来实现吸油与压油的液压泵。液压泵。 柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。泵和轴向柱塞泵两大类。 结构图动画结构图动画（1 1）轴向柱塞泵

19、的结构）轴向柱塞泵的结构（2）轴向柱塞泵的工作原理）轴向柱塞泵的工作原理12345- 轴向柱塞泵将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上轴向柱塞泵将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上,并使柱塞中心线和缸体中心线平行。并使柱塞中心线和缸体中心线平行。 柱塞沿圆周均匀分布在缸体内，柱塞靠机械装置或在柱塞沿圆周均匀分布在缸体内，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上，配油盘和斜盘固定不转，当低压油作用下压紧在斜盘上，配油盘和斜盘固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，使柱原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸塞在缸体内作

20、往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一油和压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次次 。 （3 3）径向柱塞泵的工作原理）径向柱塞泵的工作原理 柱塞柱塞5径向排列装在缸体径向排列装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞一中，缸体由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞在离心力的（或在低压油）作用下压紧定子的内壁，起旋转，柱塞在离心力的（或在低压油）作用下压紧定子的内壁，当转子回转时，由于定子和转子之间有偏心距当转子回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，经过周时向外伸出，柱

21、塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，经过吸油口吸油口a吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，吸油；当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口b压油，当转子回压油，当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油，转子连续转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油，转子连续运转，即完成吸压油工作。运转，即完成吸压油工作。 柱塞泵特点：柱塞泵特点： 柱塞泵齿轮泵柱塞泵齿轮泵和叶片泵和叶片泵相比有相比有许多优点。许多优点。 构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，加工方便，构成密封容积的零件为圆柱形的

22、柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压工作仍有较高可得到较高的配合精度，密封性能好，在高压工作仍有较高的容积效率的容积效率。结构紧凑。结构紧凑。只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现变量。 柱塞泵柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用船舶上得到广泛的应用。四四 、 液压泵的选用液压泵的选用 液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件动力元件,它是每个液压系统不可缺少的核心元件，它是每个液压系统不可缺少的核心元件，合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高合理的选择液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能