第二章 液压动力元件

1、第二章 液压动力元件 动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能,是一种能量转换装置。 第一节 液压泵概述 第二节 齿轮泵 第三节 叶片泵 第四节 柱塞泵 第五节 液压泵的噪声 第六节 液压泵的选用 第一节 液压泵概述 一.液压泵的工作原理及特点 1. 液压泵的工作原理 液压泵是靠密封容腔容积的变化 来工作的。右图是液压泵的工作原理图。当凸轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在凸轮 1和弹簧 4的作用下在缸体3内往复运动。柱塞右移时，缸体中密封工作腔a的

2、容积变大，产生真空 ，油箱中的油液便在大气压力作用下通过吸油单向阀5吸入缸体内，实 现吸油；柱塞左移时,缸体中密封工作 单柱塞式液压泵工作原理动画 腔a的容量变小，油液受挤压，便通过 1凸轮 ；2柱塞；3泵体 压油单向阀6输送到系统中去 ,实现压 4弹簧；5.6单向阀 油如果偏心轮不断地旋转，液压泵就会不断地完成吸油和压油动作，因此就会 连续不断地液压系统供油。2.液压泵的特点 从上述液压泵的工作过程可以看出，其基本特点是：（1) 具有若干密封而又可以周期性变化的的空间 液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。（2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于

3、大气压力 这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用封闭的充压油箱。 （3）具有相应的配流机构 将吸液腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。液压泵地结构原理不同，其配流机构也不相同。 1)吸、压油腔的压力；2）q与p的关系；3）分类； 液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两种； 按结构形式可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。二.液压泵的主要性能参数1.压力（1）工作压力 指液压泵出口处的实际压力值 。 工作压力取决于液压泵输出到系统中的液体在流动过程中所受的阻力。（2）额定压力指液压泵在连续工作过

4、程中允许达到的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。（3）最高允许压力指在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。2.排量和流量（1） 排量排量V 指在无泄漏情况下，液压泵转一转所能排出的油液体积。 可见，排量的大小只与液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。（2） 理论流量理论流量qt 指在无泄漏情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量V和泵轴转数n的乘积，即 qt Vn （21）（3）实际流量实际流量q 指单位时间内液压泵实际输出油液体积。 由于工作过程泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量 q1， 使得泵的实

5、际流量小于泵的理论流量，即 qqt q1 （22） （4）额定流量额定流量q qn n 泵在额定转数和额定压力下输出的实际流量。3.功率和效率（1）液压泵功率损失 液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分： 1）容积损失 主要是液压泵内部泄漏造成的流量损失。容积损失的大小用容积效率表征，即 （23）式中取泄漏量q=klp。这是因为液压泵工作构件之间的间隙很小，泄漏液体的流动状态可以看作是层流，即泄漏量和泵的工作压力 p成正比。Kl 是液压泵的泄漏系数。 2）机械损失 指液压泵内流体粘性和机械摩擦造成的转矩损失。机械损失的大小用机械效率表征，即 （25）1TTTTTtttm（2）液压泵的功率1

6、）输入功率Pi 驱动液压泵的机械功率，由电动机或柴油机给出，即 （26）2）输出功率po 液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量q与泵的进、出口压差p的乘积。 （27） 在实际的计算中，若油箱通大气，液压泵吸、压油口的压力差p往往用液压泵出口压力p代入。（3）液压泵的总效率 液压泵的总效率是泵的输出功率与输入功率之比，即 （29） 液压泵的总效率、容积效率和机械效率可以通过实验测得。下图给出了某液压泵的性能曲线。 第二节 齿轮泵 齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是： 1. 抗油液污染能力强，体积小，价格低廉； 2. 内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。 上述特点使得齿轮泵通常被

7、用于工作环境比较恶劣的各种 低压、中压系统中。 齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多。在结构上可分为外啮 合齿轮泵和内啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵应用广泛。一.外啮合齿轮泵（一）外啮合齿轮泵的工作原理右图是外啮合齿轮泵的工作原理图。由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每 1壳体；2主动齿轮；个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。在

8、 3从动轮左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合， 使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。（二）外啮合齿轮泵的排量和流量计算1. 排量V 排量是液压泵每转一周所排出的液体体积。这里近似等于两个齿轮的齿间容积之和。设齿间容积等于齿轮体积，则有 （211）式中，D齿轮节圆直径；h齿轮齿高；B齿轮齿宽；Z齿轮齿数；m齿轮模数。 由于齿间容积比轮齿的体积稍大，所以通常修正为 （212）2.流量q 当

9、驱动齿轮泵的原动机转速为n时，齿轮泵的理论流量为 qt v n (213） 齿轮泵的实际输出流量为 （214）式中，pv齿轮泵的容积效率。 式(214)中的q是齿轮泵的平均流量，实际上，在齿轮啮合过程齿轮泵的瞬时流量是脉动变化的。设qmax和qmin分别表示齿轮泵的最大、最小瞬时流量，则流量脉动率q为 （215） CB-B型齿轮泵结构图型齿轮泵结构图 （三）外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点 外啮合齿轮泵的泄漏、困油和径向液压力不平衡 是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。各种不同 齿轮泵的结构特点之所以不同，都采用了不同结构措 施来解决这三大问题所致。 1.泄漏 这里所说的泄漏是指液压泵的内部泄

10、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：齿轮端面和端盖间；齿轮外圆和壳体内孔间以及两个齿轮的齿面啮合处。其中对泄漏影响最大的是齿轮端面和端盖间的轴向间隙，这部分泄漏量约占总泄漏量的75% 80%，因为这里泄漏途径短，泄漏面积大 。轴向间隙过大，泄漏量多，会使容积效率降低 ；但间隙过小，齿轮端面和端盖间的机械摩擦损失增加，会使泵的机械效率降低。因此设计和制造时必须严格控制泵的轴向间隙。2.困油 为了使齿轮平稳地啮合运转，根据齿轮啮合原理，齿轮的重叠系数应该大于1,即存在两对轮齿同时进入啮合的时候。因

11、此，就有一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭容腔之内，这个封闭容腔先随齿轮转动逐渐减小以后又逐渐增大。减小时会使被困油液受挤压而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，同时也使轴承受到不平衡负载的作用 ；封闭容腔的 增大会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来， 产生气穴，这就是齿 轮泵的困油现象。其封闭容积的变化如图所示。困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声和气蚀，影响、缩短其工作的平稳性和寿命。 消除困油现象的方法 消除困油的方法，通常是在 两 端盖板 上开一对矩形 卸荷槽（见右图中的虚线所示）。 开卸荷槽的原则是：当封闭容腔减小时，让卸荷槽与泵的压油腔相通，这样可使封闭容腔中的高压油排到压油腔

12、中去；当封闭容腔增大时，使卸荷槽与泵的吸油腔相通，使吸油腔的油及时补入到封闭容腔中，从而避免产生真空，这样使困油现象得以消除。在开卸荷 消除困油现象的方法槽时，必须保证齿轮泵吸、压油腔任何时候不能通过卸荷槽直接相通，否则将使泵的容积效率降低很多。若卸荷槽间距过大则困油现象不能彻底消除，所以两卸荷槽之间距离为 式中a一齿轮压力角；t0一标准齿轮的基节。3.径向不平衡力 在齿轮泵中，由于在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，如下图所示。径向不平衡力的大小为 式中，K系数 ；对于主动轮，K0.75。对从动轮，K = 0.85；p 泵进、出口压力差；De齿

13、顶圆直径。 由此可见，当泵的尺寸确定以后，油液压力越高径向不平衡力就越大。其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。减小径向不平衡力的方法有： （1） 缩小压油腔 （2） 开压力平衡槽 4.优缺点 外啮合齿轮泵的优点就是结构简单，尺寸小，重 量轻 ，制造方便 ，价格低廉 ，工作可靠 ，自吸能力 强(容许的吸油真空度大) ，对油液污染不敏感，维护 容易 。 它的缺点是一些机件承受径向不平衡力 ，磨损严 重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。此外，它的 流量脉动大 ，因为压力脉动和噪声都比较大。（四）提高外啮合齿轮泵压力的措施 （五）齿轮泵的主要性能（1）压力：齿轮泵一般

14、用于低压（ 2.5Mpa)大流量的系统 (2)排量:0.05800ml/r,常用的是2.5250ml/r. (3)转速:常用的为10003000r/min. (4)效率:一般p0.6. (5):寿命:低压齿轮泵为30005000h,高压外啮合齿轮泵一般只有几百小时. 要提高齿轮泵的工作压力，必须减小端面泄漏，可以采用浮动轴套或浮动侧板，使轴向间隙能自动补偿。利用特制的通道，把压力油引入右腔，在油压的作用下浮动轴套以一定的压紧力压向齿轮，压力愈高、压得愈紧，轴向间隙就愈小，因而减少了泄漏。当泵在较低压力下工作时，压紧力随之减小，泄漏也不会增加。 (六)螺杆泵 螺杆泵的工作机构是由互相啮合且装于定

15、子内的三根螺杆组成，中间一根为主动螺杆，由电机带动，旁边两根为从动螺杆、另外还有前、后端盖等主要零件组成。1从动螺杆 2吸油腔 3主动螺杆 4压油腔 螺杆泵结构简单、紧凑，体积小，重量轻，运转平稳，输油均匀，噪声小，容许采用高转速，容积效率较高（达90%95%），对油液的污染不敏感，因此它在一些精密机床系统中得到了应用。缺点是：螺杆形状复杂，加工较困难，不易保证精度。 二.内啮合齿轮泵 右图是内啮合渐开线齿 轮泵的工作原理图。小齿轮 1和内齿轮 2 相互啮合， 它们的啮合线和月牙板3 将泵体内的容腔分成 吸油腔和压油腔。 当小齿轮按图示方向转动时，内齿轮同 向转动。容易看出，图中左面的腔体是

16、吸油腔，右面的腔体是压油腔。 内啮合齿轮泵的流量脉动率仅是外 啮合齿轮泵流量脉动率的5%10%。具 有结构紧凑、噪声小和效率高等一系列 内啮合渐开线齿轮泵 优点。它的不足之处是齿形复杂，需要 1主动齿轮；2从动齿轮 专门的高精度加工设备，因此多被用在 3月牙板；4吸油腔 一些要求较高的系统中。 5压油腔 右图是摆线齿轮泵的工作原 理图。在内啮合摆线齿轮泵中， 外转子 1和内转子2只差一个齿， 没有月牙板，并且在内、外转子 的轴心线上有一偏心e，内转子2 为主动轮 ，内、外转子 的啮合 点将吸、压油腔分开。在啮合过 程中，左侧密封容腔逐渐变大是 吸油腔，右侧密封容腔逐渐变小 是压油腔。 内啮合摆

17、线齿轮泵 内啮合摆线齿轮泵结构紧 1内齿轮；2外齿轮 凑，运动平稳，噪声低。但流量脉动比较大，啮合处间隙泄漏大。所以 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。第三节 叶片泵 叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点， 因而被广泛用于中、低压液压系统中 。但它也存在着结构复杂，吸油能力差，对油液污染比较敏感等缺点。 叶片泵按结构可分为单作用式(完成一次吸、排油液)和双作用式（完成两次吸、排油液）两大类。单作用叶片泵多用于变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。一.单作用叶片泵1.单作用叶片泵的工作原理 右图为单作用叶片泵工作原理图。单作用叶片泵也是由转子l、定子

18、2、叶片3和配油盘(图中未画出 )等零件组成。与双作用叶片泵明显不同之处是，定子的内表面是圆形的 ， 转子与定子之间有一偏心量e ，配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子转动时，由于离心力作用，叶片顶部始终压在定子内圆表面上 。这样，两相邻叶片间就形成了密封容腔 。显然 ，当转子按图示方向旋转时， 单作用叶片泵工作原理图中右侧的容腔是吸油腔，左侧的容腔是压油腔，它们容积的变化分 1转子；2定子；3叶片别对应着吸油和压油过程。封油区 如图中所示。由于在转子每转一周的过程中，每个密封容腔完成吸油、压油各一次，因此也称为单作用式叶片泵。单作用式叶片泵的转子受不平衡液压力的作用,故又被称为非卸荷

19、式叶片泵。 2.单作用叶片泵的排量和流量计算 右图是单作用叶片泵排量和流量计算简图。定子、转子直径分别为D和d , 宽度为B ，两叶片间夹角为，叶片数为Z， 定子与转子的偏心量为e 。当泵的转子转一转时，两相邻叶片间的密封容积的变化量为V1 - V2。若把AB和CD看作是以O1为中心的圆弧，则泵的实际流量泵的实际流量q q为为 泵的理论流量泵的理论流量q qt t为为 q qt=t= nn 所以，单作用叶片泵的排量为 BdeDVBdeDV222222222221 上式中未考虑叶片厚度和叶片的倾角，实际上叶片在槽中伸出和缩进时，叶片槽底部也有吸油和压油过程，恰好补偿。 单作用叶片泵的流量是有脉动

20、的，泵内叶片数越多，流量脉动率越小，奇数的比偶数的脉动率小。一般为13或15片。3特点1）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。 2）处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用，要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上。 3）由于转子受有不平衡的径向液压作用力，一般不宜用于高压。 二.双作用叶片泵 右图是双作用叶片泵的工作原理如图2-11图。转子3和定子2是同心的，定子内表面由八段曲面拼合而成：两段半径为 R 的大圆弧面、两段半径为 r的小圆弧面以及连接圆弧面的四段过渡曲面。当转子沿图示方向转

21、动时，叶片1 在离心力和通往叶片底部压力油的作用下紧贴在定子的内表面上，在相邻叶片之间形成密封容腔。显然，左上角和右下角的密封容腔容积逐渐变大，所在的区域是吸油区；右上角和左下角的密封容腔容积逐渐变小，所在的区域是压油区。在吸油区和压油区上，配油机构提供了相应的吸油窗口和压油窗口，并用封油区 双作用叶片泵工作原理将吸油区和压油区隔开。可以看出，当转子转 1叶片；2定子；3转子一转时，每个工作容腔完成吸油、压油动作各 a吸油腔；b压油腔两次，所以称为双作用叶片泵。这种泵的两个吸、压油区是径向对称分布的，所以作用在转子上的液压力是径向平衡的。显然，这种泵的排量是不可调的，只能做成定量泵。 （二）双

22、作用叶片泵的排量和流量计算 如右图所示，当不考虑叶片厚度时，双作用叶片泵的排量为 V0 = 2(V1-V2)ZZ为密封容腔的个数，V1 和V2 分别是完成吸油和压油后封油区内油液的体积。显然考虑到=2/Z，所以式中，B一叶片的宽度，R、r 定子的长半径和短半径。实际上叶片有一定厚度，叶片所占的空间减小了密封工作容腔的容积。因此转子每转因叶片所占体积而造成的排量损失为式中， s 叶片厚度； 叶片倾角。 双作用叶片泵当叶片厚度为b，叶片安放的倾角为时的排量为：bzrRrRBbzBrRBrRVcos)(2cos2)(22222双作用叶片泵的理论流量和实际输出流量分别为；vvttnbzrRrRBqqn

23、bzrRrRBVnqcos)(2cos)(22222（三）双作用叶片泵的结构特点 配油盘是泵的配油机构。为了保证配油盘的吸、压油窗口在工作中能隔开，就必须使配油盘上封油区夹角大于或等于两个相邻叶片间的夹角，如图所示，即式中，Z一 叶片数。 此外，还要求定子圆弧部分的夹角，以免产生困油和气穴现象。 从上图可以看出，在配油盘的压油窗口上开有一个三角槽 ，它的作用主要是用来减小泵的流量脉动和压力脉动 。封油区中两相邻叶片之间的油液其压力基本与吸油区压力相同，当这部分液体从封油区到达压油窗口时 ，相当于一个低压区域突然和一个高压区域接通，这势必造成压油腔中的 油液倒流进来，引起泵输出流量和压力的脉动。

24、在配油盘上叶片从封油区进入压油窗口的一边开三角槽，可使那块低压液体逐渐进入压油窗口,压力逐渐上升，从而降低泵的流量脉动和压力脉动。三角槽的尺寸 通常由实验来确定。 1.配油盘2.定子曲线 定子工作表面曲线如左上图所示。它由四段圆弧和四段过渡曲定子工作表面曲线如左上图所示。它由四段圆弧和四段过渡曲线组成。理想的过渡曲线应保证使叶片在转子槽中滑动时径向速度线组成。理想的过渡曲线应保证使叶片在转子槽中滑动时径向速度和加速度变化均匀，保证叶片对定子表面的冲击尽可能小。和加速度变化均匀，保证叶片对定子表面的冲击尽可能小。目前定目前定子的过渡曲线一般都使用等加子的过渡曲线一般都使用等加等减速曲线等减速曲线

25、，如右上图所示。，如右上图所示。3.叶片的倾角 叶片在转子中的安放应当有利于叶片的滑动，磨损要小。右图给出了叶片的受力分析。在工作过程中，受离心力和叶片根部压力油的作用，叶片紧紧地与定子接触。定子内表面给叶片顶部的反作用力N可分解为两个力，即与叶片垂直的力T和沿叶片槽方向的力P。显然，力T容易使叶片折断。为此，通常将转子槽按旋转方向倾斜角，这样可以减小力T的值。由理论分析和实验验证，一般取为10o14o。叶片倾角 （四）提高双作用叶片泵的压力的措施 由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油，就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡，叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上，使磨损

26、加剧，影响叶片泵的试用寿命，尤其是工作压力较高时，磨损更严重，因此吸油区叶片两端压力不平衡，限制了双作用叶片泵工作压力的提高。所以在高压叶片泵的结构上必须采取措施，使叶片压向定子的作用力减小，常用的措施有： 减小作用在叶片底部的油液压力 减小叶片底部承受压力油作用的面积图2-16 减小叶片作用面积的高压叶片泵叶片结构 使叶片顶部和底部的液压作用力平衡三、双级叶片泵和双联叶片泵1双级叶片泵2双联叶片泵四、限压式变量叶片泵1限压式变量叶片泵的工作原理1.外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 下图所示图是外反馈限压式变量叶片泵工作原理图。 转子1 的中心O是固定的，定子2（中心为O1）可以上下移动。它在

27、限压弹簧9的作用下被推向下端，使定子和转子中心之间有一个偏心ex 。 当转子按图示方向转动时，左部为压油区 ，右部为吸油区。由于配油盘上的吸油、压油窗口是关于泵的中心线对称的，所以压力油的合力垂直向左，可以把定子压在滚针支承上。定子下边的柱塞4与泵的压油腔相通。设柱塞面积为Ax，则作用在定子上的液压力为PAx。当这个液压力小于弹簧的预紧力FS时，弹簧把定子推向下边，此时的偏心距达到最大值emax=eo，泵输出最大流量qmax。当泵的工作压力升高使得pAxFS时,液压力克服弹簧力把定子向上推移，偏心距减小了，泵的输出流量也随之减小。压力越高，偏心距 ex=emax-x越小， 泵输出的流量也越小。

28、当压力增大到偏心距所产生的流量刚好能补偿泵的内部泄漏时 ，泵的输出流量为零。 这意味着不论外负载如何增加，泵的输出压力不会再增高。这也是“限压”的由来。由于反馈是借助于外部的反馈柱塞实现的，故称为外反馈。2限压式变量叶片泵的特性曲线3限压式变量叶片泵与双作用叶片叶片泵的区别1）在限压式变量叶片泵中，当叶片处于压油区时，叶片底部通压力油，当叶片处于吸油区时，叶片底部通吸油腔。2）叶片也有倾角，但倾斜方向正好与双作用叶片泵相反。3）限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺子，相对运动的机件多，泄漏较大，轴上受有不平稳的径向液压力，噪声较大，容积效率和机械效率都没有双作用叶片泵高。YBX型外反馈限压式变量叶

29、片泵型外反馈限压式变量叶片泵YBX型外反馈限压式变量叶片泵型外反馈限压式变量叶片泵 l预紧力调整螺钉；预紧力调整螺钉； 2限压弹簧；限压弹簧；3泵体；泵体； 4转子；转子；5定子定子 6滑块；滑块；7泵轴；泵轴；8叶片；叶片； 9反馈柱塞；反馈柱塞； 10最大偏心调整螺钉最大偏心调整螺钉 上图是一种实用的上图是一种实用的YBX型外反馈限压式变量叶片泵。其组成和工作原理不再赘述。型外反馈限压式变量叶片泵。其组成和工作原理不再赘述。 YBX型限压式变量叶片泵在结构上与双作用叶片泵有以下三点不同：型限压式变量叶片泵在结构上与双作用叶片泵有以下三点不同： 1） 限压式变量叶片泵的叶片倾角与双作用叶片泵

30、的叶片倾角相反，即叶片倾角沿限压式变量叶片泵的叶片倾角与双作用叶片泵的叶片倾角相反，即叶片倾角沿转子径向向后倾斜转子径向向后倾斜角；角； 2） 限压式变量叶片泵的配油盘使处于压油区的叶片底部通压油腔，处于吸油区的限压式变量叶片泵的配油盘使处于压油区的叶片底部通压油腔，处于吸油区的叶片底部通吸油腔。这样使叶片顶部与底部液压作用力基本平衡叶片底部通吸油腔。这样使叶片顶部与底部液压作用力基本平衡 ，避免了双作用定量叶，避免了双作用定量叶片泵在吸油区因液压作用力径向不平衡而导致定子内表面严重磨损的问题。片泵在吸油区因液压作用力径向不平衡而导致定子内表面严重磨损的问题。 3）根据理论分析，当叶片数为奇数

31、时，限压式变量叶片泵瞬时流量脉动小）根据理论分析，当叶片数为奇数时，限压式变量叶片泵瞬时流量脉动小, ,而双作而双作用叶片泵的叶片数为偶数时流量脉动小用叶片泵的叶片数为偶数时流量脉动小 。所以限压式变量叶片泵的叶片数通常为。所以限压式变量叶片泵的叶片数通常为 15 片片左右。左右。 在使用过程中，可以通过下面的调整环节来改变泵的流量 - 压力特性： （1）通过调节柱塞的限位螺钉可以调节泵的最大偏心量emax，使AB段上下平移, BC 段左右平移，但pc 和 BC段斜率保持不变。从而调节了泵的最大输出流量和pmax值； （2）通过调节弹簧的预紧力Fs可以使BC段左右平移，当然也就改变了pc和pm

32、ax值； （3）通过更换弹簧可以改变弹簧的刚度k，从而可以改变BC段的斜率（pc不变,pmax随之变化）。 限压式变量叶片泵的调节过程如前图（外反馈限压式变量叶片泵的工作原理）所示，限压式变量叶片泵的特性特别适用于既有快速运动，又有慢速运动（工作进给过程）要求的系统。限压式变量叶片泵在能量利用上是比较合理的，因此可以减少油液发热，可以简化液压系统的设计。不足之处是这种泵的泄漏较大，造成执行机构的运动速度不够平稳。 五、叶片泵的主要性能（1）压力：中低压叶片泵一般为6.3Mpa，双作用高压叶片泵最高可达2830Mpa，变量叶片泵一般不超过17.5Mpa。（2）排量：0.54300mL/r，双作用

33、叶片泵为2.5300mL/r，变量泵为6120mL/r。（3）转速：小排量双作用叶片泵的最高转速可达800010000r/min，一般排量的叶片泵为15002000r/min。（4）效率：双作用叶片泵的容积效率较高，可达9395%，但机械效率较低，其总效率与齿轮泵差不多。（5）寿命：叶片泵的寿命高于齿轮泵，高压叶片泵的使用寿命可达5000h以上。第四节 柱 塞 泵 柱塞泵是依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油的。与齿轮泵和叶片泵相比它具有以下特点： 工作压力高 易于变量 流量范围大 当然，柱塞泵也存着在对油污染敏感和价格较昂贵等缺点。上述特点表明，柱塞泵具有额

34、定压力高，结构紧凑，效率高及流量调节方便等优点。被广泛用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。 柱塞泵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。一.1轴配油径向柱塞泵的工作原理 右图是径向柱塞泵的工作原理图。右图是径向柱塞泵的工作原理图。这种泵由柱塞这种泵由柱塞 、转子、衬套、定子和、转子、衬套、定子和配油轴组成配油轴组成。定子和转子之间有一个。定子和转子之间有一个偏心偏心 e。衬套固定在转子孔内随之一。衬套固定在转子孔内随之一起转动。配油轴是固定不动的。柱塞起转动。配油轴是固定不动的。柱塞在转子（缸体在转子（缸体 ）的径向孔内运动）的径向孔内

35、运动, ,形形成了泵的密封工作容腔。显然，当转成了泵的密封工作容腔。显然，当转子按图示方向转动时，子按图示方向转动时，位于上半周的位于上半周的工作容腔处于吸油状态，油箱中的油工作容腔处于吸油状态，油箱中的油液经配油轴的液经配油轴的a孔进入孔进入b腔腔; 位于下半周位于下半周的工作容腔则处于压油状态，的工作容腔则处于压油状态，c 腔中的腔中的油将从配油轴的油将从配油轴的d d孔向外输出。改变定孔向外输出。改变定子与转子偏心距子与转子偏心距e的大小和方向，就可的大小和方向，就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。因此方向。因此径向柱塞泵可以做成单向径向柱塞泵可以做

36、成单向或双向变量泵或双向变量泵。 由于径向柱塞泵的径向尺寸大，由于径向柱塞泵的径向尺寸大，自吸能力差，配油轴受径向不平衡液自吸能力差，配油轴受径向不平衡液压力作用，易于磨损。这些原因限制压力作用，易于磨损。这些原因限制了转速和工作压力的提高。了转速和工作压力的提高。径向柱塞泵的工作原理图径向柱塞泵的工作原理图一.2径向柱塞泵的排量和流量 当径向柱塞泵的转子和定子间的偏心距为当径向柱塞泵的转子和定子间的偏心距为e时，柱塞时，柱塞在缸体内孔的行程则为在缸体内孔的行程则为2e。 若柱塞数为若柱塞数为Z，则泵的排量，则泵的排量若泵的转速为若泵的转速为n，容积效率为，容积效率为pv，则泵的流量为，则泵的

37、流量为径向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论与实验分析表明，径向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论与实验分析表明，柱塞的数量为奇数时流量脉动小，因此，径向柱塞泵柱塞柱塞的数量为奇数时流量脉动小，因此，径向柱塞泵柱塞的个数通常是的个数通常是7个或个或9个。个。二.（一）轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当缸体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线和传动轴轴线不在一条直线上，而成一个夹角时，称为斜轴式轴向柱塞泵。轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，容易实现变量等优点。 下图为直轴式轴向柱塞泵的工作原理图。直轴式1传动轴；2一斜盘；3一柱塞；4缸体；5一配油盘 1.直轴

38、式轴向柱塞泵由传动轴1带动缸体4旋转，斜盘2和配油盘5 是固定不动的。柱塞 3均布于缸体 4内，柱塞的头部靠机械装置或 在低压油作用下紧压在斜盘上。斜盘法线和缸体轴线的夹角为。 当传动轴按图示方向旋转时，柱塞一方面随缸体转动，另一方面， 在缸体内作往复运动。显然，柱塞相对缸体左移时工作容腔是吸油 状态，油液经配油盘的吸油口 a吸入；柱塞相对缸体右移时工作容 腔是压油状态，油液从配油盘的压油口 b压出。缸体每转一周，每 个柱塞完成吸、压油一次。如果可以改变斜角的大小和方向，就 能改变泵的排量和吸 、压油的方向 ，此时即为双向变量轴向柱塞 泵。 2. 在斜轴式中，当传动轴1在电动机的带动下转动时，

39、连杆2 推动柱塞4在缸体3中作往复运动，同时连杆的侧面带动活塞连同缸体一同旋转。配油盘5 是固定不动的。如果斜角度的大小和方向可以调节，就意味着可以改变泵的排量和吸、压油方向，此时的泵为双向变量轴向柱塞泵。 二.（二）轴向柱塞泵的排量和流量计算 设柱塞直径为设柱塞直径为d，柱塞数为，柱塞数为Z，柱塞中心分布圆直径为，柱塞中心分布圆直径为D， 斜盘倾角为斜盘倾角为，则柱塞行程则柱塞行程 泵的排量和流量分别为泵的排量和流量分别为 式中，式中，n一泵的转速；一泵的转速；pv一泵的容积效率。一泵的容积效率。 轴向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论分析和实验研究表明，轴向柱塞泵的输出流量是脉动的。理论分析和

40、实验研究表明， 当柱塞个数当柱塞个数多且为奇数时流量脉动较小。从结构和工艺考虑，柱塞个数多采用多且为奇数时流量脉动较小。从结构和工艺考虑，柱塞个数多采用7或或9。流量脉动率与柱塞数流量脉动率与柱塞数Z的关系的关系Z 5 6 7 8 9 10 11 12 q(%) 4.98 14 2.53 7.8 1.53 4.98 1.02 3.45 二.（三）直轴式轴向柱塞泵的结构特点（1）直轴式轴向柱塞泵 右图 是一种轴向柱塞泵的结构简图。传动轴8通过花键带动缸体6旋转。柱塞5(七个)均匀安装在缸体上。 柱塞的头部装有滑靴4，滑靴(xue)与柱塞是球铰连接，可以任意转动。由弹簧通过钢球和压板3将滑靴压靠

41、在斜盘2上。这样，当缸体转动时，柱塞就可以在缸体中往复运动，完成吸油和压油过程。配油盘7与泵的吸油口和压油口相通，固定在泵体上。另外，在滑靴与斜盘相接触的部分有一个油室，压力油通过柱塞中间的小孔进入油室，在滑靴与斜盘之间形成一个油膜，起着静压支承作用，从而减少了磨损。 这种泵的变量机构是手动的。转动手把1，通过丝杠螺母副可以改变斜盘的倾角，从而改变泵的输出流量。 二.（三）直轴式轴向柱塞泵的结构特点（2）斜轴式轴向柱塞泵）斜轴式轴向柱塞泵 下图是一种斜轴式轴向柱塞泵的结构简图。这是一个定量泵。它由主轴l、轴承组2、连杆柱塞副3、缸体4、 泵体5、球面配油盘6和后盖7组成。由于缸相对主轴有一个倾角，故称斜轴泵。连杆3和中心轴9的两端都是球铰结构。中心轴支承着缸体。套在中心轴上的蝶形弹簧8将缸体压在配油盘上，保证了缸体在旋转时具有良好的密封性和自位性。当主轴旋转时，连杆与柱塞内壁接触，通过柱塞带动缸体旋转，同时连杆带动柱塞在 缸体柱塞孔内作往复运动，使柱塞底部的密封容积发生周期性的变化，通过配油盘的吸、压窗口完成吸油和压油过程。这种泵的流量计算公式与斜盘式轴向柱塞泵的形式相同，只不过要用缸体轴线与主轴之间夹角代替斜盘倾角。 手动伺服变量机构 1缸