第三章-液压泵

第三章液压泵第一节液压泵的基本原理及分类组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀等。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。第一节液压泵的基本原理及分类

由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。一、容积式泵的工作原理

1.工作原理液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。靠封闭工作腔的容积变化来工作

V↑,p↓,吸油；

V↓,p↑,压油2.液压泵正常工作的四个基本条件①存在密封容积并且发生变化。密封容积的变化是液压泵实现吸液和排液的根本原因。所以，这种泵又称为容积式液压泵。②密封容积在变化过程中，分别与吸、排液腔相沟通。③吸液腔与排液腔必须隔开，即不能同时相互沟通。④油箱内液体绝对压力必须不小于大气压力，这是容积式液压泵能吸液的外部条件。值得指出的是，以上四个基本条件尽管是由单柱塞泵吸液和排液过程中总结出来的，但它完全适合于其他结构形式的容积式液压泵。二、液压泵的主要性能参数

1.压力液压泵的压力通常指泵的排液口排出液体所具有的相对压力值，常用单位为帕(Pa或MPa)。在液压泵中，常提到的压力有额定压力、最高压力和实际压力三种形式。⑴额定压力

--是指根据试验标准规定，液压泵在正常工作条件下所允许的连续运转情况下的最大压力值，即液压泵铭牌标注的压力值(亦称公称压力)，通常用pH

表示。⑵最高压力—是指根据试验标准规定，液压泵超过额定压力后所允许的短暂运转情况下的最大压力值，常用pk表示。显然，同一台泵的pH<pk

。液压泵的最高压力通常要受强度和密封条件的限制。⑶实际工作压力—是指液压泵在实际工作条件下，排液口所具有的具体压力值，简称为工作压力。通常所提液压泵的压力就是指实际工作压力。液压泵正常工作时，其工作压力p≤pH

2.排量和流量

⑴排量qB（mL/r或L/r）在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的液体体积。它只与液压泵的工作容积的几何尺寸有关。qB

=A·

h(A—柱塞截面积；h—柱塞行程）⑵理论流量QBt：

QBt

=qB·nB

（L/min）式中：qB—排量；nB—转数。⑶实际流量QB：

QB=QBt

-ΔQB

（L/min）由于泄漏量ΔQB随着压力p的增大而增大，所以实际流量QB随着压力p的增大而减小。3.效率液压泵的效率是表征液压泵在能量转换过程中功率损耗的一个系数，可用ηB

表示。液压泵的效率包括容积效率(记为ηBv)和机械效率(记为ηBm)。液压泵的容积效率—是指实际流量QB与理论流量QBt的比值，即可见，液压泵的容积效率ηBv反映出泵容积损失大小。当泵的工作压力愈高，泄漏系数愈大，泵的排量愈小，转速愈低，零件之间隙愈大，油液黏度愈低，泵的容积效率就愈低，容积损失就愈大。

液压泵的机械效率ηBm是指理论功率与实际输入功率之比值，即式中△Nm——机械磨损所消耗的机械功率；

NBt——泵的理论机械功率；

NBi——泵的输入机械功率；

MBt——泵的理论输入扭矩；

MB——泵的实际输入扭矩；

ηBm——泵的机械效率。

可见，泵的机械效率能反映出泵的机械损失大小。液压泵的机械磨损主要体现在轴与轴承、轴与密封件和相对运动的零件之间，若它们之间的磨损愈大，导致机械功率损耗愈大，机械效率就愈低。液压泵的总效率等于容积效率与机械效率的乘积，即

4液压泵的功率液压泵是将原动机输入的机械能转换成输出液体压力能的转换装置。体现机械能的重要参数是转矩和角速度，反映液体压力能的主要参数则是液体的压力和流量。

1)输入功率NBi

输入功率是指在考虑泵机械损失前提下，泵所输入的实际机械功率，即式中

MB——泵输入的实际转矩，N·m；

ωB——泵的角速度，rad/s；

ηBm——泵的机械效率；

ηBv——泵的容积效率;

ηB——泵的总效率；

NBt——泵的理论功率，W；

NBo——泵的输出功率，W；

NBi——泵的输入功率，W。

2）输出功率NBO输出功率是指在考虑泵的容积损失前提下，输出液体所具有的实际液压功率，即

式中:pB—泵输出液体的压力，Pa；

QB——泵的实际流量，m3/s；

ηBv——泵的容积效率；

ηBm——泵的机械功率；

ηB——泵的总效率；

NBo——泵的输出功率，W；

NBt——泵的理论功率，W；

NBi——泵的输入功率，W。二、分类按液压泵的结构不同分类

若按液压泵的吸、排油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵。单向泵是指吸、排油方向不能改变的泵，符号为；而吸、排油方向可以改变的泵称为双向泵，其符号为若按泵的排量是否能够调整，又可分为定量泵和变量泵。以双向泵为例，定量泵和变量泵的符号分别为三、职能符号第二节齿轮泵一、外啮合齿轮泵的工作原理一、外啮合齿轮泵的工作原理：吸油腔轮齿脱开啮合，V↑，实现吸油；压油腔轮齿进入啮合，V↓，实现压油。结构特点：1.降低齿轮泵的噪音齿轮泵的瞬时流量是呈周期性变化的，也是产生噪音的主要根源。解决办法—同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间相互错开半个齿距。2.泄漏与间隙补偿措施泄漏点：端面间隙、径向间隙、啮合间隙。间隙补偿措施：3.液压径向力及平衡措施液压径向力：影响轴承寿命；齿轮轴变形，齿顶刮削泵体内圈。径向力平衡措施：开设平衡槽。4.困油现象与卸荷措施困油现象：油泵在某一瞬间，形成的闭死容积在变化过程中，既不与吸油腔相通，也不与排油腔相通的现象。卸荷措施：通常是在齿轮泵端盖或轴套的内表面上开一对矩形卸荷槽，以沟通变化着的闭死容积。

齿轮泵吸油口和压油口的判断二、内啮合齿轮泵

⑴渐开线齿形内啮合齿轮泵⑵摆线齿形内啮合齿轮泵特点－尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低；在高速时ηv高；在低速高压下，压力脉动大，ηv低；一般用于中低压系统。

内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。

内啮合齿轮泵压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮主动小齿轮

渐开线齿形

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。

内啮合齿轮泵

内啮合齿轮泵主动小齿轮从动内齿轮

摆线齿形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。压油窗口吸油窗口

内啮合齿轮泵

第三节叶片泵一、叶片泵的特点与分类1、特点叶片泵在机床液压泵中应用最广泛。优点：结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长。缺点：吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。一般叶片泵工作压力为7.0MPa，高压叶片泵可达14.0MPa、28MPa。

二、叶片泵的分类1、按其排量是否可变分为定量泵和变量泵。2、按作用次数的不同分为单作用泵和双作用泵。单作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各一次。双作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各二次。双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，转子体所受径向液压力基本平衡。双作用叶片泵一般为定量泵;单作用叶片泵一般为变量泵。

压油窗口吸油窗口压油口吸油口定子转子三、单作用叶片泵单作用叶片泵工作原理⑴构成由定子、转子、叶片、配油盘和端盖组成；定子内表面为圆柱面，转子偏心；⑵封闭工作腔由两相邻叶片、定子内表面、转子外表面、配油盘形成；⑶转子每转一转，吸油、压油各一次—单作用泵；⑷改变定子和转子的偏心距，可改变泵的排量—变量泵。四、双作用叶片泵⒈结构⑴由定子、转子、叶片、配油盘组成；⑵定子内表面由两大半径圆弧、两小半径圆弧和四段过渡曲线组成；⑶定子、转子同心；⑷在配油盘上开有四个配油窗口，两个与吸油口相通，两个与压油口相通。42

当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。

双作用叶片泵工作原理1—定子；2—压油口；3—转子；4—叶片；5—吸油口2.工作原理

⒉工作原理⑴封闭工作腔：由两相邻叶片、定子内表面、转子外表面、配油盘形成；⑵吸油：叶片从小半径圆弧→大半径圆弧压油：叶片从大半径圆弧→小半径圆弧⑶泵每转一转，各吸油、压油两次—双作用泵⑷定量泵双作用叶片泵由于有两个对称的吸油腔和压油腔，所以作用在转子上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。三、限压式变量叶片泵

限压式变量叶片泵－利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的⒈外反馈式变量叶片泵－通过限定泵的工作压力来调节e，从而调节q限压式变量叶片泵⒈限压式外反馈变量叶片泵

外反馈限压式变量叶片泵1—转子；2—弹簧；3—定子；4—滑块滚针支承；5—反馈柱塞；6—流量调节螺钉

G泵G缸kx0pAx+_p→e→q⒉内反馈式变量叶片泵G泵kx0+_Fxp、Fx→e→q

由于存在偏角oo1，排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线的分力F1及与之平行的调节分力F2，调节分力F2与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。定子相对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平衡来决定。第四节柱塞泵一、轴向柱塞泵压油口7吸油口6缸体3柱塞2斜盘1配油盘4轴向式径向式⒈结构

缸体、柱塞、斜盘和配油盘组成，斜盘和配油盘不动。⒉工作原理

当缸体转动时,柱塞在缸体孔内往复运动，封闭工作腔容积发生变化，通过配油盘上的吸油窗口和压油窗口实现吸油和压油。⒊改变斜盘倾角δ大小，就可改变泵的排量—变量泵；改变斜盘倾角δ方向,就可改变泵吸油、压油方向—双向泵。一、轴向柱塞泵斜盘式（直轴式）轴向柱塞泵缸体柱塞滑履组配流盘手动变量斜盘式轴向柱塞泵1.中间泵体2.滑履3.中心弹簧4.大轴承内圈5.缸体6.配油盘7.前泵体8.轴9.柱塞10.弹簧套筒11.大轴承12.活塞13.钢球14.压盘15.斜盘16.销17.变量活塞18.螺杆19.手轮（4）轴向柱塞泵的典型结构4.结构特点⑴端面间隙的自动补偿

柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘⑵滑靴结构

改善了柱塞头部和斜盘的接触情况,有利于泵在高压下工作⑶变量机构

改变斜盘倾角δ大小,从而调节泵的流量一、轴向柱塞泵a)柱塞和滑履为减小瞬时理论流量的脉动性，柱塞数量通常为奇数，取7，9，11。油室A，为了减小滑履与斜盘的接触应力。

b)变量机构①手动变量机构转动手轮，使丝杠转动，带动变量活塞作用轴向移动，通过轴销使斜盘倾角改变，达到变量的目的。这种变量机构结构简单，但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。②手动伺服变量机构

1)变量活塞对于壳体来说是活塞，对伺服阀来说是阀体。2)拉杆上、下移动则变量活塞