《液压》第3章-动力元件new

1、1 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 齿轮泵齿轮泵 第三节第三节 叶片泵叶片泵 第四节第四节 柱塞泵柱塞泵 第五节第五节 各类液压泵的性能的比较及各类液压泵的性能的比较及应用应用第第3 3章章 液压传动动力元件液压传动动力元件2 序 液压泵为能量转换装置 液压泵：机械能转化为油液的压力能 3.1.1 3.1.1 液压泵的工作原理液压泵的工作原理第一节第一节 概述概述3图4-1 单柱塞式液压泵图4-1 单柱塞式液压泵1凸轮2柱塞3弹簧4密封工作腔6压油阀5吸油阀动画演示4n原理：原理： 液压泵与液压马达都是靠液压泵与液压马达都是靠密封容积的变密封容积的变化化实现吸油和压油的。实现吸油和压油的

2、。（1 1）有周期性的密封容积变化有周期性的密封容积变化。密封由小变大时吸。密封由小变大时吸油由大变小时压油。油由大变小时压油。（2 2）油箱必须与大气相通油箱必须与大气相通（或保持一定的压力）（或保持一定的压力） （3 3）有配油装置。有配油装置。它保证密封容积由小变大时只与它保证密封容积由小变大时只与吸油管连通，密封容积由大变小时只与压油管连吸油管连通，密封容积由大变小时只与压油管连通。通。构成容积式泵的三个构成容积式泵的三个必要条件必要条件5qpqn,T用符号表用符号表示泵和示泵和马达的马达的能量转能量转换换 结论结论 液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油液压泵是靠密封容积的变化来实

3、现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化，的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化，故这种泵又称为容积泵。故这种泵又称为容积泵。6n 分类分类 回转式液压泵齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵外啮合内啮合轴向式径向式单作用式双作用式按按结构结构形式形式不不同分类同分类7定量泵：输出流量不可调节变量泵：输出流量可以调节液压泵类型低压中压 中高压 高压超高压压力范围P/MPa02.5 2.58 816163232以上 按液压泵输出的按液压泵输出的流量能否调节流量能否调节分类分类 按液压按液压泵的压力泵的压力分类分类8液压泵的性能参数液压泵的性能参数1 1、压力、压力1 1） 工作压力工作压力 液压

4、泵的工作压力是指泵工作时输出液压泵的工作压力是指泵工作时输出油液的实际压力，泵的工作压力决定于负载油液的实际压力，泵的工作压力决定于负载外负载增大，泵的工作压力也随之升高。外负载增大，泵的工作压力也随之升高。主要是指：压力、流量和排量、功率和效率主要是指：压力、流量和排量、功率和效率9 2 2）额定压力额定压力 泵在正常工作条件下，按试验标泵在正常工作条件下，按试验标准规定能连续运转的最高压力，称为泵的额定准规定能连续运转的最高压力，称为泵的额定压力。泵的额定压力大小受泵本身的压力。泵的额定压力大小受泵本身的泄漏和结泄漏和结构强度构强度制约。当泵的工作压力超过额定压力时，制约。当泵的工作压力超

5、过额定压力时，泵就会过载。泵就会过载。 3 3）最高压力最高压力 指液压泵的工作压力随负载的增指液压泵的工作压力随负载的增加而增加，当工作压力增加到液压泵本身零件加而增加，当工作压力增加到液压泵本身零件的强度允许值和允许的最大泄漏时，液压泵的的强度允许值和允许的最大泄漏时，液压泵的工作压力就不能增加了，这时液压泵的工作压工作压力就不能增加了，这时液压泵的工作压力为最高压力。力为最高压力。 10流量：单位时间内泵输出油液的体积，单位流量：单位时间内泵输出油液的体积，单位m/sm/s2 2 1)排量排量 (V) (V) 由泵的密封容腔几何尺寸变化计由泵的密封容腔几何尺寸变化计 算而得的泵（在无泄漏

6、情况下）算而得的泵（在无泄漏情况下）每转每转 一转一转所能排出液体体积。常用单位所能排出液体体积。常用单位ml/rml/r 2) 2)理论流量理论流量(q(qt t) ) 由泵的密封容腔几何尺寸变化计算由泵的密封容腔几何尺寸变化计算 而得的泵（在无泄漏情况下）而得的泵（在无泄漏情况下）在单位时间内在单位时间内的排出的的排出的液体体积称为泵的理论流量。泵的理论流量等于排量液体体积称为泵的理论流量。泵的理论流量等于排量和转速的乘积，即和转速的乘积，即 q qt t =Vn =Vn 2、流量和排量、流量和排量11 3) 3) 实际流量实际流量 泵的实际流量是指泵工作时的实泵的实际流量是指泵工作时的实

7、际际 输出流量。输出流量。 由于泄漏，实际流量总是比理论流量要小。由于泄漏，实际流量总是比理论流量要小。 q=qq=qt t- -qq 4) 4) 额额 定流量定流量q qn n 泵在正常工作条件下，按试验泵在正常工作条件下，按试验标准标准 规定泵必须保证的输出流量。额定流量规定泵必须保证的输出流量。额定流量也小于理论流量。也小于理论流量。121）理论功率）理论功率Pt：用泵的理论流量与泵进出口压差的用泵的理论流量与泵进出口压差的乘积来表示。乘积来表示。 即：即： Pt=pqt2)输出功率输出功率(p0) 泵的实际流量泵的实际流量q与泵进出口压差的与泵进出口压差的乘积。乘积。 PO=pq3)

8、输入功率输入功率(pi)泵轴的驱动功率即转矩和转速（角泵轴的驱动功率即转矩和转速（角速度速度）。）。 Pi= T=2nTnT3 功率功率液压泵的输入能量为机械能，表现为：转矩液压泵的输入能量为机械能，表现为：转矩T和转速和转速，输出能量为压力能，表现为：，输出能量为压力能，表现为：p p和和q q 13 若不考虑液压泵在能量转换中的损失 则 p0= pi= pt (理论功率) pt =pqt = pVn=Tt=2Ttn 4 效率效率 由于有泄漏和机械摩擦，总会有能量损失，故由于有泄漏和机械摩擦，总会有能量损失，故 p0 pi。 效率分两种：效率分两种：容积效率容积效率 和和机械效率机械效率14

9、容积效率容积效率 液压泵实际流量与理论流量的比值称为液压泵实际流量与理论流量的比值称为容积效率容积效率(v)。tltlttvqqqqqqq1q ql l为泄漏量与泵压力为泄漏量与泵压力p p有关。因泵内机件间的间隙很有关。因泵内机件间的间隙很小，故泄漏油液可视为层流，故小，故泄漏油液可视为层流，故q ql l与与p p成正比。成正比。 q ql l =k =kl lp pkl为液压泵的泄漏系数为液压泵的泄漏系数。15 则有则有 qopq Vnpkqpkltlv11 因因ql随随p增大而增大，增大而增大， 导致导致q随随P增大而减小，增大而减小， 它们的变化曲线它们的变化曲线 如右图示如右图示

10、16 2 2）机械效率机械效率 泵在工作时存在机械摩擦（相泵在工作时存在机械摩擦（相对运动零件之间的摩擦及液体的粘性摩擦），对运动零件之间的摩擦及液体的粘性摩擦），因此驱动泵所需的实际输入转矩因此驱动泵所需的实际输入转矩T T必然大于理必然大于理论转矩论转矩T Tt t，理论转矩与实际输入的转矩之比称理论转矩与实际输入的转矩之比称为机械效率。以为机械效率。以m m表示表示T T 转矩损失转矩损失m=忽略 能量损失Tt为 TTTTTtttm17总效率总效率 是指液压泵的输出功率与输入功率之比。是指液压泵的输出功率与输入功率之比。mvioTpqpp18对液压马达来说，其效率求法如下：容积效率 理论

11、流量与实际流量之比 。机械效率 实际转矩与理论转矩之比。tlltttvqqqqqqq11TTTTTtm19第二节第二节 齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵压油吸油一外啮合式齿轮一外啮合式齿轮泵的工作原理泵的工作原理 泵体、端盖和齿泵体、端盖和齿轮之间形成了密封轮之间形成了密封腔，并由两个齿轮腔，并由两个齿轮的齿面接触线将左、的齿面接触线将左、右两腔分开，形成右两腔分开，形成了吸、压油腔。了吸、压油腔。动画演示202122 二二 外啮合齿轮泵的流量及流量脉动外啮合齿轮泵的流量及流量脉动 排量的精确计算应按齿轮啮合原理来进行。近似排量的精确计算应按齿轮啮合原理来进行。近似计算等于两个齿轮的齿间槽容积之和，

12、设齿间计算等于两个齿轮的齿间槽容积之和，设齿间槽的体积等于轮齿的体积，则有槽的体积等于轮齿的体积，则有 v=DhBv=DhB=2zm=2zm2 2B B D D-节圆直径，节圆直径，D=mzD=mz h- h-有效齿高，有效齿高，h=2mh=2m B- B-齿宽齿宽 m-m-齿轮模数齿轮模数23 实际上齿槽容积比轮齿体积稍大一些，所以通常取实际上齿槽容积比轮齿体积稍大一些，所以通常取 v=6.66z m2B2 2、流量、流量齿轮泵的实际输出流量为齿轮泵的实际输出流量为 q=vnq=vnv v=6.66z m=6.66z m2 2BnBnv vv v-容积效率，一般为容积效率，一般为0.70.9

13、0.70.9 n- n-转速转速r/min r/min 当当z z、m m、b b确定后，转速确定后，转速n n一定时，泵的输出流量一定时，泵的输出流量也一定，故齿轮泵属于定量泵。也一定，故齿轮泵属于定量泵。24 式中式中q q为平均流量，实际上由于齿轮啮合过程为平均流量，实际上由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化率是不均匀的，因此齿轮中压油腔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。泵的瞬时流量是脉动的。 设设q qmaxmax、q qminmin为最大、最小瞬时流量，流量脉动为最大、最小瞬时流量，流量脉动率可用下式表示率可用下式表示qqqminmax25 齿轮齿数愈少，齿轮齿数愈

14、少，脉动率脉动率就愈大，就愈大，其值最高可达其值最高可达0.200.20以上。流量以上。流量脉动引起压力脉脉动引起压力脉动，随之产生震动，随之产生震动与噪声，所以动与噪声，所以高精度机械不宜高精度机械不宜采用齿轮泵。采用齿轮泵。( (见见图图3-4)3-4)26（一）困油（一）困油 为了保证一对齿轮平稳工作，其重合度为了保证一对齿轮平稳工作，其重合度1 1所以总有两对轮齿同时啮合，这样就在两对所以总有两对轮齿同时啮合，这样就在两对啮合轮齿之间产生一个啮合轮齿之间产生一个闭死容积闭死容积，称为，称为困油区困油区，使留在这两对轮齿之间的油液困在这个封闭的使留在这两对轮齿之间的油液困在这个封闭的容积

15、内。随着齿轮啮合，封闭的容积先逐渐减容积内。随着齿轮啮合，封闭的容积先逐渐减小，当啮合点相对于节点对称时，空间最小，小，当啮合点相对于节点对称时，空间最小，随后又逐渐增大，当前一对轮齿即将脱离啮合随后又逐渐增大，当前一对轮齿即将脱离啮合后一对轮齿进入啮合时，空间最大。后一对轮齿进入啮合时，空间最大。 三三 外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点2728 当容积减小，被困油液受挤压，而产生当容积减小，被困油液受挤压，而产生高压高压，并从缝，并从缝隙中挤出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的隙中挤出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。不平衡负载作用。 当封闭容积增大，又会

16、造成局部真空，使溶于油中的当封闭容积增大，又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气体分离出来，产生气穴气穴，引起噪声、振动和气蚀，引起噪声、振动和气蚀，这就是齿轮泵的困油现象。这就是齿轮泵的困油现象。 消除困油的方法消除困油的方法 通常是在齿轮的两端盖板上开通常是在齿轮的两端盖板上开卸荷槽卸荷槽，如图示，当容积减小时，使左边卸荷槽与压油腔相通，如图示，当容积减小时，使左边卸荷槽与压油腔相通，当容积增大时，右边与吸油腔相通，在很多齿轮泵中，当容积增大时，右边与吸油腔相通，在很多齿轮泵中，两槽并不对称于齿轮中心线分布，而是整个向吸油腔两槽并不对称于齿轮中心线分布，而是整个向吸油腔侧平移一

17、段距离，实践证明，这样能取得更好的卸荷侧平移一段距离，实践证明，这样能取得更好的卸荷效果。效果。 293031齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔中去：齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔中去：一是通过齿轮啮合处的间隙；（一是通过齿轮啮合处的间隙；（5%5%）二是通过泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙；（二是通过泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙；（10%15%10%15%）三是通过齿轮两端面和盖板间的端面间隙。三是通过齿轮两端面和盖板间的端面间隙。 在三类中，以在三类中，以端面间隙的泄漏量最大端面间隙的泄漏量最大，约占，约占7075%7075%，泵的压力愈高，间隙泄漏就愈大，因此一般

18、齿轮泵只是泵的压力愈高，间隙泄漏就愈大，因此一般齿轮泵只是用于低压，且其容积效率亦很低。用于低压，且其容积效率亦很低。 （二）（二） 泄漏泄漏32采取措施采取措施：减小设计间隙，增加制造成本和机械摩擦不可减小设计间隙，增加制造成本和机械摩擦不可取。取。采用轴向间隙补偿措施采用轴向间隙补偿措施(如图如图3-10)。3334 由于压油腔与吸油腔压力不相等造成径向不平衡力，工由于压油腔与吸油腔压力不相等造成径向不平衡力，工作压力越大，径向不平衡力越大。径向作用力很大时作压力越大，径向不平衡力越大。径向作用力很大时能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体内腔，产生摩擦，能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体内腔，产生摩

19、擦，同时加速轴承磨损，降低轴承使用寿命。同时加速轴承磨损，降低轴承使用寿命。 （三）（三） 径向不平衡力径向不平衡力采取措施采取措施：1）缩小压油口，使压油腔的压力油仅作用在一个）缩小压油口，使压油腔的压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内；齿到两个齿的范围内；2）适当增大径向间隙，使齿顶不和泵体接触；）适当增大径向间隙，使齿顶不和泵体接触；3）开压力平衡槽）开压力平衡槽3536四四 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵1 1 工作原理工作原理1吸油腔1吸油腔2压油腔2压油腔3隔板3隔板动画演示内内 啮啮 合合 齿齿 轮轮 泵泵 ( (渐 开 线 式 ) )37381吸油腔1吸油腔2压油腔2压油腔内内 啮啮

20、 合合 齿齿 轮轮 泵泵 ( (摆摆 线线 式式 ) )图4-7图4-7动画演示39如图所示，液压油沿螺旋方向前进，转轴径向负载各处均相等，脉动少，故运动时噪音低，可高速运转，适合作大容量泵。但压缩量小，不适合高压，一般用于燃油、润滑油泵而不用作液压泵。五 螺杆泵40一一 单作用式叶片泵单作用式叶片泵 转 子叶 片液 压 泵 定 子配 油 盘端 盖 1压油口5吸油口2转子2转子3定子3定子4叶片4叶片动画演示1配油盘第三节第三节 叶片泵叶片泵组组成成41n原理原理 单作用式叶片泵的定子内表面是圆形的，转子与定子间单作用式叶片泵的定子内表面是圆形的，转子与定子间有一有一偏心量偏心量，在定子和转子

21、的两端装有配油盘，配油，在定子和转子的两端装有配油盘，配油盘上开有一个吸油窗口和一个排油窗口，分别和泵壳盘上开有一个吸油窗口和一个排油窗口，分别和泵壳上的吸油口和排油口相通，叶片的根部分别和上的吸油口和排油口相通，叶片的根部分别和相应的相应的油区油区相通。相通。 这种泵的转子每转一转，泵上的每一密封工作腔完这种泵的转子每转一转，泵上的每一密封工作腔完成吸油和压油动作各一次，所以称为成吸油和压油动作各一次，所以称为单作用式叶片泵单作用式叶片泵。又因这种泵的转子受不平衡的径向液压力，故又称又因这种泵的转子受不平衡的径向液压力，故又称非非平衡式叶片泵平衡式叶片泵。 42由于轴和轴承的不平衡负荷较大，

22、因而使这种泵的工作由于轴和轴承的不平衡负荷较大，因而使这种泵的工作压力的提高受到了限制。压力的提高受到了限制。 改变定子和转子间的偏心矩改变定子和转子间的偏心矩e e值，就可以改变泵的排量，值，就可以改变泵的排量，故单作用式叶片泵常做成故单作用式叶片泵常做成变量泵变量泵。 43ABCO1O2DV1V2e4445单作用式叶片泵的定子内缘和转子外缘为圆柱体，当单作用式叶片泵的定子内缘和转子外缘为圆柱体，当偏心安装，在每一瞬时容积的变化是不均匀的，因而偏心安装，在每一瞬时容积的变化是不均匀的，因而存在流量脉动。存在流量脉动。当叶片为奇数时当叶片为奇数时：当当叶片为偶数时叶片为偶数时：225. 142

23、zztgz30nzf 252zztgz60.znf （三）单作用式叶片泵的流量脉动三）单作用式叶片泵的流量脉动46由上式表明：由上式表明：1 1）叶片数越多，流量的脉动率越小，脉）叶片数越多，流量的脉动率越小，脉 动频率越高。动频率越高。 2 2）奇数叶片泵又比偶数的脉动率小，脉）奇数叶片泵又比偶数的脉动率小，脉 动频率高。动频率高。因此，因此，单作用式叶片泵的叶片数总是采用奇数，一般为单作用式叶片泵的叶片数总是采用奇数，一般为1313或或1515。47 定子和转子偏心安装定子和转子偏心安装 改变偏心量改变偏心量e e可调节泵的输出可调节泵的输出流量流量 偏心反向，吸油、压油方向也反向。偏心反

24、向，吸油、压油方向也反向。 径向液压力不平衡径向液压力不平衡 单作用式叶片泵的转子及轴承上单作用式叶片泵的转子及轴承上承受着不平衡的径向力，这限制了泵工作压力的提高，承受着不平衡的径向力，这限制了泵工作压力的提高，故泵的额定压力不超过故泵的额定压力不超过7Mpa.7Mpa.（三）单作用式叶片泵的结构特点（三）单作用式叶片泵的结构特点48叶片后倾叶片后倾 为了减小叶片与定子间的磨损，叶片底油槽采取在压油区为了减小叶片与定子间的磨损，叶片底油槽采取在压油区通压力油，在吸油区与吸油腔相通的结构形式。因而，叶通压力油，在吸油区与吸油腔相通的结构形式。因而，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这样，叶

25、片的向片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这样，叶片的向外运动主要靠旋转时所受到的惯性力。据力学分析，叶片外运动主要靠旋转时所受到的惯性力。据力学分析，叶片后倾一个角度有利于叶片在惯性力作用下向外伸出。通常后倾一个角度有利于叶片在惯性力作用下向外伸出。通常后倾角为后倾角为242449二二 双作用式叶片泵双作用式叶片泵1定子1定子3转子3转子4叶片4叶片2压油口2压油口5吸油口5吸油口动画演示定子叶片液压泵转子配油盘（一）（一）工作原理工作原理 组成组成50定子内表面形似椭圆，由两端大半径圆弧、两端小半径定子内表面形似椭圆，由两端大半径圆弧、两端小半径圆弧和四段过渡曲线组成。叶片根部通过配流盘侧

26、面上圆弧和四段过渡曲线组成。叶片根部通过配流盘侧面上的环行槽与的环行槽与压油腔压油腔相通，使叶片在离心力和根部油压作相通，使叶片在离心力和根部油压作用下压向定子内表面。这种泵转子每转一转，完成吸油用下压向定子内表面。这种泵转子每转一转，完成吸油、压油两次，因而称为、压油两次，因而称为双作用式泵，双作用式泵，泵的两个吸油区和泵的两个吸油区和压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称为，所以又称为平衡式平衡式。51吸压V1RrV252 （三）流量脉动（三）流量脉动 按理论讲，若不考虑叶片厚度，则瞬时流量应该是按理论讲，若不考虑叶片厚度

27、，则瞬时流量应该是均匀的，无流量脉动。均匀的，无流量脉动。但是实际由于但是实际由于叶片存在厚度；叶片存在厚度；长半径圆弧和短长半径圆弧和短半径圆弧不可能制造的严格统一；半径圆弧不可能制造的严格统一；叶片根部被设叶片根部被设计成与压油腔相通计成与压油腔相通。 泵的瞬时流量仍将出现为小脉动，但其脉动率较泵的瞬时流量仍将出现为小脉动，但其脉动率较其它泵（除螺杆泵）小得多，且叶片数为其它泵（除螺杆泵）小得多，且叶片数为4 4的整数的整数倍且大于倍且大于8 8时最小。为此，双作用式叶片泵常取时最小。为此，双作用式叶片泵常取1212或或1616。53（四）双作用式叶片泵的结构特点（四）双作用式叶片泵的结构

28、特点定子过渡曲线定子过渡曲线 理想的过渡曲线不仅应使叶片在槽中滑动时理想的过渡曲线不仅应使叶片在槽中滑动时的径向速度和加速度变化均匀，而且应使叶片转的径向速度和加速度变化均匀，而且应使叶片转到过渡曲线和圆弧交界处的加速度突变不大，以到过渡曲线和圆弧交界处的加速度突变不大，以减小冲击和噪声。目前双作用式叶片泵一般都是减小冲击和噪声。目前双作用式叶片泵一般都是用综合性能较好的用综合性能较好的等加速度等减速曲线等加速度等减速曲线。径向作用力平衡径向作用力平衡 由于双作用式叶片泵的吸、压油口对称分布，由于双作用式叶片泵的吸、压油口对称分布，所以转子和轴承上所受的径向力是平衡的。所以转子和轴承上所受的径

29、向力是平衡的。54 配流盘的作用是给泵进行配油。为了保证配流盘的吸、配流盘的作用是给泵进行配油。为了保证配流盘的吸、压油窗口在工作中能隔开，就必须使配流盘上封油区夹压油窗口在工作中能隔开，就必须使配流盘上封油区夹角角 (即吸油窗口和压油窗口之间的夹角即吸油窗口和压油窗口之间的夹角)大于或等于两大于或等于两个相邻叶片间的夹角，个相邻叶片间的夹角，如图如图320所示所示，即：，即： 配流盘配流盘此外定子圆弧部的夹角此外定子圆弧部的夹角应当等于或大于配流盘上封油区应当等于或大于配流盘上封油区夹角夹角 ，以免产生困油和气穴现象。，以免产生困油和气穴现象。55在配流盘上在配流盘上叶片从封油叶片从封油区进

30、入压油区进入压油窗口一边开窗口一边开卸荷三角槽，卸荷三角槽，如图如图320所示所示56叶片在转子中放叶片在转子中放置时应当有利于置时应当有利于叶片在转子的槽叶片在转子的槽中滑动，并且磨中滑动，并且磨损要小。损要小。 叶片倾角叶片倾角 5758压力角压力角 越大，越大，Ft力越大。当转子槽按旋转方向倾斜力越大。当转子槽按旋转方向倾斜a角角时，可使原径向排置叶片的压力角时，可使原径向排置叶片的压力角减少为减少为，这样就可，这样就可以减少与叶片垂直的力以减少与叶片垂直的力Ft，使叶片在转子槽中移动灵活，使叶片在转子槽中移动灵活，减少磨损。由于不同转角处的定子曲线的法线方向不同，减少磨损。由于不同转角

31、处的定子曲线的法线方向不同，由理论和实践得出，一般叶片倾角由理论和实践得出，一般叶片倾角a=10 14 注意：由于叶片倾斜一个角度安装，转子必须朝注意：由于叶片倾斜一个角度安装，转子必须朝倾斜的方向旋转，也就是叶片顶部按转子回转方倾斜的方向旋转，也就是叶片顶部按转子回转方向往前倾斜向往前倾斜59端面间的自动补偿端面间的自动补偿 为了减小端面泄漏，采取的间隙自动补偿措施是将右为了减小端面泄漏，采取的间隙自动补偿措施是将右配流盘的右侧与压油腔连通，使配流盘在液压力作用配流盘的右侧与压油腔连通，使配流盘在液压力作用下压向定子。泵的工作压力愈高，配油盘就会愈加贴下压向定子。泵的工作压力愈高，配油盘就会

32、愈加贴紧定子。紧定子。减小叶片对定子的作用力减小叶片对定子的作用力 (1)(1)减小作用在叶片底部的油液压力，将泵的压油腔的减小作用在叶片底部的油液压力，将泵的压油腔的油液通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片油液通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部，以减小压力。底部，以减小压力。 (2)(2)采用子母叶片结构，减小叶片底部承受压力油作用采用子母叶片结构，减小叶片底部承受压力油作用的宽度或采用阶梯叶片（见图的宽度或采用阶梯叶片（见图4-104-10）高压双作用叶片泵的结构特点高压双作用叶片泵的结构特点6061 作用机理作用机理 （图见下页图见下页） 它能根据外负载（泵出口压力）的

33、大小自动它能根据外负载（泵出口压力）的大小自动调节泵的排量调节泵的排量。如图示转子中心是固定的，定。如图示转子中心是固定的，定子可左右移动。泵逆时针旋转时，转子上部为子可左右移动。泵逆时针旋转时，转子上部为压油腔，下部为吸油腔，当外负载压力升高时，压油腔，下部为吸油腔，当外负载压力升高时，定子将左移，即减少定子将左移，即减少e e，从而使输出流量减小，从而使输出流量减小而达到降压的目的，但当压力大到泵内偏心所而达到降压的目的，但当压力大到泵内偏心所产生的流量全部用于补偿泄漏时，泵的输出流产生的流量全部用于补偿泄漏时，泵的输出流量为零，不管外负载再怎样加大，泵的输出压量为零，不管外负载再怎样加大

34、，泵的输出压力不会再升高。反之，压力降低，则定子右移力不会再升高。反之，压力降低，则定子右移而使输出压力升高。而使输出压力升高。（三（三） 限压式限压式变量叶片泵变量叶片泵62设泵的最大偏心为设泵的最大偏心为e emaxmax，弹簧的预压缩量为弹簧的预压缩量为，弹簧刚度弹簧刚度为为当泵的压力为时，定子移动了距离，这时当泵的压力为时，定子移动了距离，这时的偏心量为的偏心量为 e emaxmax （）（）如忽略泵在滑块滚针支撑处的摩擦力，泵定子的受力方如忽略泵在滑块滚针支撑处的摩擦力，泵定子的受力方程为程为（）初始时压力设为初始时压力设为b b，则，则：b b由此可得：由此可得： e=ee=e0

35、0-A-A（p-pp-pb b)/k)/k（e e0 0）A A2 2(1+(1+A Aq)p /Ksq)p /Ks631转子1转子2弹簧2弹簧3定子3定子4滑块滚针支撑4滑块滚针支撑5反馈柱塞5反馈柱塞6流量调节6流量调节螺钉螺钉F Ff fF Ff fx xe ex xe e0 0图4-11 外反馈限压式变量叶片泵图4-11 外反馈限压式变量叶片泵动画演示646566在泵的供油压力低于预先调整的压力在泵的供油压力低于预先调整的压力pb时，流量时，流量按按AB段变化，泵只是有泄漏损失，而偏心距段变化，泵只是有泄漏损失，而偏心距e值值不变；不变；泵的供油压力超过泵的供油压力超过pb时，限压弹簧

36、被压缩，偏心时，限压弹簧被压缩，偏心距距e减小，流量随压力的增高而急剧下降，按减小，流量随压力的增高而急剧下降，按BC曲线变化。曲线变化。小小 结结67由于限压式变量叶片泵有上述流量压力特性，所以多应用于由于限压式变量叶片泵有上述流量压力特性，所以多应用于组合机床的进给系统，以实现组合机床的进给系统，以实现快进、工进和快退快进、工进和快退等运动；限等运动；限压式变量叶片泵也适用于压式变量叶片泵也适用于定位和夹紧系统定位和夹紧系统。当快进和快退需要较大的流量和较低的压力时，泵可利用当快进和快退需要较大的流量和较低的压力时，泵可利用AB曲线工作；当工作进给需要较小的流量和较高的压力时，则曲线工作；

37、当工作进给需要较小的流量和较高的压力时，则泵可利用泵可利用BC曲线工作。曲线工作。在定位和夹紧系统中，当定位和夹紧部件的移动需要低压、在定位和夹紧系统中，当定位和夹紧部件的移动需要低压、大流量时，可利用大流量时，可利用AB曲线工作；夹紧结束后，仅需要维持较曲线工作；夹紧结束后，仅需要维持较高的压力和较小的流量高的压力和较小的流量(补充泄漏量补充泄漏量)，则可利用曲线近于，则可利用曲线近于C点的特性点的特性68总之，限压式变量叶片泵的输出流量可根据系统的压力变化总之，限压式变量叶片泵的输出流量可根据系统的压力变化(即外负载的大小即外负载的大小)，自动地调节流量，也就是压力高时，输，自动地调节流量

38、，也就是压力高时，输出流量小；压力低时，输出流量大出流量小；压力低时，输出流量大(2)优缺点优缺点限压式变量叶片泵根据负载大小，自动调节输出流量，限压式变量叶片泵根据负载大小，自动调节输出流量，因此功率损耗小、可以减少油液发热。因此功率损耗小、可以减少油液发热。液压系统中采用变量泵，可节省液压元件的数量，从液压系统中采用变量泵，可节省液压元件的数量，从而简化了油路系统而简化了油路系统。69 泵本身的结构复杂，泄漏量大，流量脉动较严泵本身的结构复杂，泄漏量大，流量脉动较严重，致使执行元件的运动速度不够平稳重，致使执行元件的运动速度不够平稳 存在径向力不平衡问题，影响轴承的寿命，存在径向力不平衡问

39、题，影响轴承的寿命，噪声也大噪声也大70第四节第四节 柱塞泵柱塞泵柱塞泵的分类：柱塞泵的分类：q 柱塞泵按照柱塞的排列和运动方向不同，分为径向柱塞柱塞泵按照柱塞的排列和运动方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵；泵和轴向柱塞泵；q 轴向柱塞泵按照配流方式的不同，分为直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵按照配流方式的不同，分为直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）。和斜轴式（摆缸式）。工作原理：工作原理： 柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。容积变化来实现吸油和压油的。 这类泵泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作这类泵泄漏小

40、，容积效率高，可以在高压下工作7172一、径向柱塞泵7374配流轴配流轴式径向式径向柱塞泵柱塞泵75a)吸油腔b)压油腔1定子2转子3配油轴4衬套5柱塞e图4-17 径向柱塞泵动画演示76 流量计算流量计算77 径向柱塞泵的特点径向柱塞泵的特点柱塞在转子内是径向排列的，所以径向尺寸柱塞在转子内是径向排列的，所以径向尺寸大，旋转惯性大，结构复杂。大，旋转惯性大，结构复杂。柱塞与定子为点接触，接触应力高柱塞与定子为点接触，接触应力高配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易磨损，配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易磨损，摩损后间隙不能补偿，泄漏大，故这种泵的工作压摩损后间隙不能补偿，泄漏大，故这种泵的工

41、作压力、容积效率和泵的转速都比轴向柱塞泵低力、容积效率和泵的转速都比轴向柱塞泵低.78定子与转子偏心安装，改变偏心距定子与转子偏心安装，改变偏心距e值可改变泵值可改变泵的排量，因此径向柱塞泵可做变量泵使用。有的径的排量，因此径向柱塞泵可做变量泵使用。有的径向柱塞泵的偏心距向柱塞泵的偏心距e可从正值变到负值，改变偏心可从正值变到负值，改变偏心的方向，泵的吸油方向和排油方向也发生变化，成的方向，泵的吸油方向和排油方向也发生变化，成为双向径向柱塞变量泵为双向径向柱塞变量泵 由其特点所决定，径向柱塞泵广泛地用于低速、由其特点所决定，径向柱塞泵广泛地用于低速、高压、大功率的拉床、插床和刨床的液压传动的主

42、高压、大功率的拉床、插床和刨床的液压传动的主运动中运动中79AA1斜盘2柱塞3缸体4配油盘5传动轴aA-Ab图4-13 轴向柱塞泵返回上一页返回上一页动画演示二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵808182838485缸体缸体柱塞滑履组柱塞滑履组配流盘配流盘8687 结构特点结构特点n滑靴滑靴 ：降低接触应力，减少磨损；：降低接触应力，减少磨损；n柱塞的伸出：由弹簧、回程盘组成回程装置，柱塞的伸出：由弹簧、回程盘组成回程装置，有自吸能力；有自吸能力；n缸体端面间隙的自动补偿；缸体端面间隙的自动补偿；n变量机构：手动变量机构。变量机构：手动变量机构。88滑靴结构图4-14动画演示89轴向柱塞泵优点：优点

43、： 结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高，工作压力也很大，目前最高压力可达高，工作压力也很大，目前最高压力可达40MPa40MPa，甚至更高，一般用于工程机械、压力，甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统。机等高压系统。缺点：缺点： 因为柱塞轴向安装，所以轴向尺寸较大，因为柱塞轴向安装，所以轴向尺寸较大， 轴向作用力也很大，结构比较复杂。轴向作用力也很大，结构比较复杂。90 柱塞泵的优点v 参数高：参数高： 额定压力高，转速高，泵的驱动功率大；额定压力高，转速高，泵的驱动功率大；v 效率高：效率高： 容积效率为容积效率为9595左右，总效率左右，

44、总效率 为为9090左右；左右；v 寿命长；寿命长；v 变量方便，形式多变量方便，形式多。91 柱塞泵的缺点：q结构较复杂，零件数较多；结构较复杂，零件数较多；q制造工艺要求较高，成本较贵；制造工艺要求较高，成本较贵；q对油液的污染较敏感，要求较多的过滤对油液的污染较敏感，要求较多的过滤精度，对使用和维护要求较高；精度，对使用和维护要求较高；92 第五节第五节 液压泵的噪声液压泵的噪声一、产生噪声的原因一、产生噪声的原因1.1.泵的流量脉动和压力脉动；泵的流量脉动和压力脉动；2.2.泵的两个油腔突然相通的时候，产生油液流泵的两个油腔突然相通的时候，产生油液流量和压力突变；量和压力突变；3.3.

45、空穴现象；空穴现象；4.4.泵内流道具有界面突然扩大和收缩、急拐弯，泵内流道具有界面突然扩大和收缩、急拐弯，通道截面过小而导致液体紊流、漩涡及喷流；通道截面过小而导致液体紊流、漩涡及喷流；5.5.机械原因。机械原因。93 降低噪声的措施降低噪声的措施1.要消除液压泵内部油液压力的急剧变化；要消除液压泵内部油液压力的急剧变化；2.为吸收液压泵流量及压力脉动，在液压泵的出口装消为吸收液压泵流量及压力脉动，在液压泵的出口装消声器；声器；3.装在油箱上的泵使用橡胶垫减震；装在油箱上的泵使用橡胶垫减震；4.压油管的一段用高压软管，对泵和管路的连接进行隔压油管的一段用高压软管，对泵和管路的连接进行隔振；振

46、；5.防止泵产生空穴现象，采用直径较大的吸油管，减小防止泵产生空穴现象，采用直径较大的吸油管，减小管道局部阻力；采用大容量的吸油过滤器，防止油液管道局部阻力；采用大容量的吸油过滤器，防止油液中混入空气；中混入空气；6.合理设计液压泵，提高零件刚度。合理设计液压泵，提高零件刚度。94 液压泵的图形符号95液压泵的选用1 1、选择液压泵的原则选择液压泵的原则是否要求变量：是否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。片泵是变量泵。工作压力：工作压力：柱塞泵压力柱塞泵压力31.5MPa31.5MPa；叶片泵压力；叶片泵压力6.3MPa,6.3MPa,高压

47、化以后可达高压化以后可达16MPa16MPa；齿轮泵压力；齿轮泵压力2.5MPa2.5MPa，高压化以，高压化以后可达后可达21MPa21MPa。工作环境：工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。率最高。9

48、6 液压泵的选用液压泵压力大小的选用液压泵压力大小的选用 液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。和流量来确定它的具体规格。 液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P P泵泵可按下式确定：可按下式确定： P P泵泵kk压压P P缸缸 式中：式中：P P泵泵 一液压泵所需要提供的压力，一液

49、压泵所需要提供的压力，Pa,Pa, k k压一压一 系统中压力损失系数，取系统中压力损失系数，取1.3 1.3 1.5 1.5 P P缸缸 一液压缸中所需的最大工作压力，一液压缸中所需的最大工作压力，PaPa液压泵的产品样本中表明的最大工作压力和额定压力，选液压泵的产品样本中表明的最大工作压力和额定压力，选用时应使额定压力等于或大于计算值用时应使额定压力等于或大于计算值97液压泵的选用液压泵流量大小的选用液压泵流量大小的选用液压泵的输出流量应满足执行元件最高运动速度的液压泵的输出流量应满足执行元件最高运动速度的要求要求输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即输出流量取决于系统所需最大流量及泄

50、漏量，即Q Q泵泵KK流流. .Q Q缸缸式中：式中： Q Q泵泵液压泵所需输出的流量，液压泵所需输出的流量，m m3 3/min/min。 K K流流系统的泄漏系数，取系统的泄漏系数，取1.11.1 1.3 1.3 Q Q缸一液压缸所需提供的最大流量，缸一液压缸所需提供的最大流量，m m3 3/min/min。求出泵的输出流量后，按产品样本选取额定流量求出泵的输出流量后，按产品样本选取额定流量等于或稍大于计算出的泵流量等于或稍大于计算出的泵流量98如果系统由单泵供给一个执行元件，则按执行元件的最高如果系统由单泵供给一个执行元件，则按执行元件的最高速度要求选用液压泵。速度要求选用液压泵。 如果系统由双泵供油，则按工作进