液压与气压传动-第四节

课程名称：液压与气压传动

院系：机电学院机械电子系

姓名：沈刚

第三章

液压泵上节回顾1、压力：额定压力、最高允许压力、工作压力2、转速：额定转速、最高转速、最低转速3、排量、流量：排量、理论流量、瞬时流量、平均流量、额定流量、实际流量4、功率、效率：理论液压功率、实际输入功率、实际输出功率、理论转矩、实际转矩、液压泵的容积效率、液压泵的机械效率、液压泵的总效率第三章

液压泵3.2齿轮泵齿轮泵分类：按啮合形式分：外啮合、内啮合按齿形曲线分：渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形一、渐开线外啮合齿轮泵1．工作原理及结构组成齿轮泵工作原理图齿轮泵视频第三章

液压泵外啮合齿轮泵的工作原理和结构如图所示。泵体1内有一对互相啮合的外齿轮2和3，齿轮的两端由端盖密封。这样由泵体、齿轮的各个齿槽和端盖形成了多个密封工作腔，同时轮齿的啮合线又将左右两腔隔开，形成了吸、压油腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿相继脱离啮合，密封工作腔容积不断增大，形成部分真空，在大气压力作用下经吸油管从油箱吸进油液，并被旋转的轮齿齿间槽带入左侧。左侧压油腔由于轮齿不断进入啮合，使密封工作腔容积减小，油液受到挤压被输出送往系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线移动，这样就把吸油区和压油区分开。1－泵体；2－主动齿轮；3－从动齿轮

第三章

液压泵2.齿轮泵的排量和流量

外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿槽容积之和。若假设齿槽容积等于轮齿体积，则当齿轮齿数为z、模数为m、节圆直径为d（其值等于mz）、有效齿高为h（其值等于2m）、齿宽为b时，齿轮泵的排量近似值为实际上，齿槽容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少差值越大，因此需用3.33~3.50来代替上式中的值（齿数少时，取大值），以补偿误差。即齿轮泵的排量为由此得齿轮泵的输出流量为第三章

液压泵

实际上，由于齿轮泵在工作过程中啮合点沿啮合线移动，使其工作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。流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声。如果脉动频率与系统的固有频率一致，还将引起共振，加剧振动和噪声。若用qmax和qmin表示最大、最小瞬时流量，q表示平均流量，则流量脉动率σ可用下式表示

它是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。在容积式泵中，齿轮泵的流量脉动最大，并且齿数愈少，脉动率愈大。这是外啮合齿轮泵的一个缺点。所以，齿轮泵一般用于对工作平稳性要求不高的场合，要求平稳性高的高精度机械不宜采用齿轮泵。第三章

液压泵3.齿轮泵结构分析(1)困油现象齿轮泵要平稳地工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，即有两对轮齿同时啮合的时刻，因此，就会有一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭容积之内，如图所示。这个封闭容积先随齿轮转动逐渐减小（由图（a）到图（b）），然后又逐渐增大（由图（b）到图（c））。

困油现象困油现象放大图第三章

液压泵封闭容积减小，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，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用；封闭容积的增大又会造成局部真空，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。困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声并引起振动和气蚀，降低泵的容积效率，影响工作的平稳性，缩短使用寿命。第三章

液压泵消除困油的方法，通常是在两端盖板上开卸荷槽（图（d）中的虚线），使封闭容积减小时，通过右边的卸荷槽与压油腔相通；封闭容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔相通。两卸荷槽的间距必须确保在任何时候都不使吸油腔和压油腔相通。

第三章

液压泵(2)径向不平衡力在齿轮泵中，液体作用在齿轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。工作压力越高，径向不平衡力也越大。径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体，产生摩擦；同时也加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。第三章

液压泵为了减小径向不平衡力的影响，常采取（1）缩小压油口的办法，使压油腔的压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内；（2）在盖板上开设平衡槽A和B，如图所示，使他们分别与低、高压腔相通，产生一个与吸油腔和压油腔对应的液压径向力，起到平衡作用。

第三章

液压泵(3)端面泄漏及端面间隙的自动补偿齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去：（1）通过齿轮啮合线处的间隙；（2）通过泵体内孔和齿顶间的径向间隙；（3）通过齿轮两端面和盖板间的端面间隙。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大。液压泵的压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多，因此，一般齿轮泵只用于低压系统。为减小泄漏，用减小间隙的方法并不能取得好的效果，因为在泵经过一段时间运转后，由于磨损而使间隙变大，泄漏又会增加。为提高齿轮泵的压力和容积效率，需要从结构上采取措施，对端面间隙进行自动补偿。第三章

液压泵通常采用的自动补偿端面间隙装置有浮动轴套式和弹性侧板式两种。浮动轴套式齿轮泵的浮动轴套是浮动安装的，轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通。所引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮侧端面上，泵输出的压力愈高，贴得愈紧，因而自动补偿端面磨损和减小间隙。当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。

第三章

液压泵4.内啮合齿轮泵

内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意可见图所示。这两种内啮合齿轮泵的工作原理和主要特点皆与外啮合齿轮泵相同。在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开，如图（a）。摆线齿形内啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板，如图（b）。内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮。

第三章

液压泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，质量小，运转平稳，噪声低，在高转速工作时有较高的容积效率。但在低速高压下工作时，压力脉动大，容积效率低，所以一般用于中低压系统。在闭式系统中，常用这种泵作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是：齿形复杂，加工困难，价格较贵。第三章

液压泵

螺杆泵实质上是一种外啮合式摆线齿轮泵。在螺杆泵内的螺杆可以有两根，也可以有三根。图是三螺杆泵的工作原理。在泵体内安装三根螺杆，中间的主动螺杆3是右旋凸螺杆，两侧的从动螺杆1是左旋凹螺杆。三根螺杆的外圆与泵体的对应弧面保持着良好的配合，螺杆的啮合线把主动螺杆3和从动螺杆1的螺旋槽分割成多个相互隔离的密封工作腔。随着螺杆的旋转，密封工作腔可以一个接一个地在左端形成，不断从左向右移动。但其容