液压与气压传动专题二：液压泵

液压与气压传动专题二：液压泵

(Hydraulicpump)

主要内容1、液压泵的概述2、齿轮泵3、叶片泵4、柱塞泵一、液压泵概述

1、液压泵定义

液压泵：是液压系统的动力元件，其功用是将原动机输入的机械能（转矩和角速度）转换为压力能（压力和流量）输出，为执行元件提供压力油。2、液压泵的基本工作原理以单柱塞泵为例1、传动轴及凸轮2、柱塞3、缸体4、复位弹簧5、排油阀6、吸油阀1

工作原理：泵轴旋转过程中，密封工作腔的容积发生周期性的变化，容积变大吸油，容积变小压油。

结论：液压泵是靠密封容积变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化量，故液压泵又称容积式泵。液压泵必须满足以下条件：结构上，必须有容积可变的密封工作腔；工作中密封工作腔能够周期性地、平稳连续地变化；有配流机构或阀式配流（控制完成吸油和压油的装置），如图中的单向阀5和6。3、分类按照结构形式分：

齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵按照输出油液体积（流量）是否可调：定量泵、变量泵4、符号5、液压泵(pumps)主要性能参数1）液压泵的压力工作压力（p）：额定压力（ps）：最大压力（pmax):一般液压泵工作时的出口压力，其大小取决于负载在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高压力液压泵短时间内可承受的最高压力2）液压泵排量和流量排量：泵轴转动一周理论上从排油口排出的液体体积。V流量：理论流量：qt实际流量：q泵在单位时间内理论上从排油口排出的油液体积泵在单位时间内实际排除油液体积额定流量：qs由于泵存在泄漏泵在额定转速、额定压力下，允许连续运行的流量3）液压泵的功率P输入功率：Pi输出功率：Po理论上，实际上，液压油油液泄漏损失和摩擦生热能量损失4）液压泵的效率液压泵的总效率：

液压泵的容积效率：泄漏损失

液压泵的机械效率：

热能损失总效率与容积效率、机械效率之间的关系：要求熟记六个公式一个流量两个功率三个效率例：已知：泵的排量V=17.24×10-6m3/r，转速n=24.17r/s，ηv=0.95，η=0.9，工作压力p=10MPa求：Po、Pi（驱动功率）解：据得作业：补充某液压泵输出压力为10MPa，转速为1450r/min，排量为100×10-6m3/r，容积效率为0.95，总效率为0.9，求：1）泵的理论功率Pt，2）泵的输出功率Po，3）泵的输入功率Pi，4）泵的输入转矩T。试分析图中液压泵排油口的压力P主要内容1、液压泵的概述2、齿轮泵3、叶片泵4、柱塞泵二、齿轮泵一、外啮合齿轮泵（定量泵）1.外啮合齿轮泵的工作原理原理：吸油过程排油过程密封腔：齿轮、泵体、端盖形成通过密封腔容积的变化来吸油和压油。232.排量和流量排量：流量：实际上齿轮泵的输出流量是脉动的，流量脉动压力脉动产生振动和噪声，故高精度机械不宜采用齿轮泵3.结构上的关键问题及解决措施困油现象及其解决措施为了保证齿轮传动的平稳性，齿轮啮合系数必须大于1，即前一对轮齿尚未脱开啮合之前，后一对轮齿已经进入啮合。困油现象上腔逐渐减小下腔逐渐增大困油现象的描述：

两对轮齿同时啮合，形成封闭腔，封闭腔油液体积随齿轮的转动上腔逐渐减少，下腔逐渐增大。当减少时：封闭腔油液压力增大，油被从缝隙

处挤出，造成泄漏，并导致油液发

热；当增大时：封闭腔里无油液补充形成局部真空，

使溶于油中的气体分离出来，产生

气穴，引起噪声、振动。——这就是困油现象解决困油问题的措施：

在齿轮泵两端盖板上开卸荷槽，一个与压油腔相通，一个与吸油腔相通。径向作用力不平衡及解决措施后果：三点泵轴弯曲部分轮齿的顶部接触泵体，产生摩擦加速轴承磨损，降低使用寿命措施：应采用开平衡槽的方法4齿轮泵的泄漏问题及解决措施泄漏途径多，主要包括三类：齿顶与泵体内表面之间的径向间隙泄漏（约占总泄漏量的12%）齿轮端面和泵盖之间的端面（轴向）间隙泄漏（约占总泄漏量的80%~85%）齿轮啮合面处的间隙泄漏

且压力越高，间隙泄漏就越大，因此一般齿轮泵只适用于低压。解决措施：选用合适的间隙或采用端面间隙自动补偿原理引入压力油浮动轴套挠性侧板二、内啮合齿轮泵（定量泵）三、螺杆泵（特殊齿形的齿轮啮合）

其原理是引入压力油使轴套或侧板紧贴齿轮端面（保证合适的轴向间隙），压力越高，贴得越紧，因而自动补偿端面磨损和减小间隙5主要内容1、液压泵的概述2、齿轮泵3、叶片泵4、柱塞泵三、叶片泵（一）双作用叶片泵（定量泵）1.工作原理：2定子1转子3叶片转子每转一周，吸压油作用发生两次，故双作用因此得名。密封腔：由定子、转子、叶片及两端面的配油盘形成62.排量和流量排量：流量：3.结构要点定子内表面曲线

定子的内表面是由四段圆弧和四段过渡曲线组成。转子径向作用力

由于吸、压油口对称分布，故转子径向作用力平衡。叶片径向作用力问题

通常，为了保证叶片顶部与定子内表面紧密接触，所有叶片的根部都是通压油腔的。当叶片处于压油区时，叶片径向力平衡；当在吸油区时，叶片径向力不平衡，其根部与顶部压差很大，导致叶片以很大的力压向定子内表面，加速定子内表面磨损。当提高泵的工作压力时，问题就更突出。采取措施：双叶片结构子母叶片结构阶梯式叶片弹簧式叶片依靠离心力端面间隙泄漏及自动补偿（与齿轮泵相同）二、单作用叶片泵（变量泵）1.工作原理：转子每转一周，吸油一次，排油一次，所以称为单作用式。密封腔：由定子、转子、叶片和两端的配流盘组成转子定子叶片2.排量和流量排量：流量：3.结构要点：定子和转子是偏心安置的转子径向液压力不平衡，故工作压力的提高受到了限制（最高压力16MPa以下）叶片径向力问题（依靠离心力解决）叶片后倾

保证叶片与定子内表面接触，同时减小叶片与定子间的磨损单作用叶片泵与双作用叶片泵的显著区别：单作用叶片泵双作用叶片泵定子结构定子的内表面是一个圆形曲线定子的内表面是由四段圆弧和四段过渡曲线组成定子与转子位置关系转子与定子不同轴，有一偏心量e转子与定子同轴工作原理转子每转一周，吸压油作用发生一次转子每转一周，吸压油作用发生两次流量是否可调变量泵（通过改变偏心距e来改变吸、压油的量）定量泵转子径向作用力转子所受径向作用力不平衡转子所受径向作用力平衡4.限压式变量叶片泵单作用叶片泵的变量方法：手调限压式—外反馈自调恒压式内反馈恒流式外反馈限压式变量叶片泵主要内容1、液压泵的概述2、齿轮泵3、叶片泵4、柱塞泵柱塞泵轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵径向柱塞泵（一）斜盘式轴向柱塞泵（变量泵）1.工作原理四、柱塞泵密封腔：由柱塞、缸体、配流盘形成斜盘与竖直方向成一倾角γγ若γ角的大小改变：改变柱塞在缸体内的行程长度改变密封腔容积变化量改变V变量若γ角的方向改变：改变泵吸、压油的方向，即泵的吸、压油口对调变向γ不可调时为定量泵，γ可调时为变量泵双向变量泵2.排量和流量排量：流量：3.结构要点端面间隙泄漏及自动补偿

同齿轮泵的原理，用泵本身输出的压力油引入配流盘的背面，靠压力油使其紧压缸体的端面。柱塞与斜盘接触方式（滑履结构）

将柱塞与斜盘之间改点接触为面接触，降低了零件表面的磨损，有利于泵在高压下工作中心弹簧结构

用一个中心弹簧代替原来每个柱塞底部的弹簧（柱塞频繁往复运动，弹簧易于疲劳损坏），将大滑履压向斜盘γ变量机构设置专门的变量机构，改变γ角的大小及方向（二）斜轴式轴向柱塞泵（变量泵）工作原理：密封腔：由柱塞、缸体、配流盘形成双向变量泵传动轴与缸体的轴线倾斜一个γ角传动轴缸体轴线斜盘式与斜轴式比较（三）径向柱塞泵（变量泵）工作原理：密封腔由转子、柱塞、配流盘形成转子与定子间存在一定偏心距e移动定子改变e的大小改变密封腔容积变化量改变V变量移动定子改变e的方向（由图中的右偏改成左偏）改变泵吸、压油的方向，即泵的吸、压油口对调变向

双向变量泵与轴向柱塞泵相比，径向柱塞泵的尺寸、结构较复杂，自吸性能差，且配流盘受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，目前已不大使用。液压泵的选择1、根据系统运行工况选择定量泵、变量泵2、根据系统工作压力和流量选择高压、低压3、根据工作环境选择精度高、精度低机床常用液压泵性能比较