第3章 液压动力元件

液压系统的动力元件主要是液压泵，它是将原动机输入的机械能转换成液体压力能，为液压系统提供足够流量和一定压力液压油的能量转换装置。液压泵的性能好坏直接影响液压系统的工作质量，是液压系统的重要组成元件。第3章液压动力元件

3.1液压泵的工作原理及分类

3.1.1液压泵的工作原理

图3-1是一种最简单的单柱塞液压泵，它由偏心轮１，柱塞２，柱塞缸３，弹簧４和单向阀５，６组成1-偏心轮；２-柱塞；３-柱塞缸；４-弹簧；５、６单向阀图3-1液压泵工作原理图

在图3-1中，柱塞缸３和柱塞２围成了一个密闭容积a。柱塞２可在偏心轮１转动时的压力和复位弹簧4的弹力共同作用下左右运动，使密闭容积a的容量发生周期性变化。当偏心轮1的最大面压住柱塞时，密闭容积a的容量最小。随着偏心轮1转动，当大面逐渐远离柱塞2时，柱塞2在复位弹簧4的弹力作用下向外推出，密闭容积a的可容量迅速由小变大，在容积里形成局部真空，在大气压力的作用下，油箱中的油液可经单向阀６吸入密闭容积a(同时单向阀５因负压而关闭)。此时，密闭容积a充当了吸油腔的角色。当偏心轮1的最小面压住柱塞时，密闭容积a的容量最大。随着偏心轮1转动，当大面逐渐压向柱塞时，密闭容积a的容量迅速由大变小，密闭容积a中的油液可经单向阀５被柱塞2压入液压系统(同时单向阀６也因受压而关闭)。此时，密闭容积a充当了压油腔的角色。如果偏心轮在外力驱动下不停地转动，密闭容积a就会不断地完成吸油和压油的周期循环。目前，在液压系统中使用的液压泵虽然结构差异很大，但基本上都是容积式泵，其工作原理也基本一样：

（1）密闭容积的容量变化原理容积式液压泵是利用容量可变的密闭容积，在机械动力作用下，使容量发生周期性变化，实现反复吸油和压油。当密闭容积的可容量由小变大时，构成了具有吸油能力的吸油腔；当密闭容积的容量由大变小时，构成了具有压油能力的压油腔。

（2）吸油腔的真空吸油原理当吸油腔的可容量由小变大时，腔内会产生局部分真空，油箱中的油液可在大气压力的作用下被吸入吸油腔。

（3）压油腔的能量转换原理当压油腔的容量由大变小时，通过原动机输入的机械能，对压油腔内的油液施压，将机械能转换成了液体压力能，对液压系统输入具有一定流量的有压液体。

3.1.2液压泵的分类

液压泵的分类方式很多，按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵；按流量是否可调分为定量泵和变量泵；按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。目前，液压泵基本上都是以结构形式命名的，按其结构形式可分类如下：

外啮合齿轮泵齿轮泵

内啮合齿轮泵

单作用叶片泵

叶片泵

双作用叶片泵

直轴式轴向柱塞泵

斜轴式轴向柱塞泵

固定液压缸(阀配油)式径向柱塞泵

回转液压缸(轴配油)式径向柱塞泵液压泵柱塞泵螺杆泵轴向柱塞泵径向柱塞泵3.2液压泵的主要性能与参数

（1）压力

1)工作压力pac

液压泵实际工作时的输出压力称为液压泵的工作压力。工作压力取决于负载的大小和排油管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。

2)额定压力pra

液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定，连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。液压泵的实际工作压力应小于额定压力，否则液压泵过载。

3)最高允许压力pmax是液压泵按试验标准规定的，允许短时间超过额定压力运行的最大压力。

（2）排量q

排量是液压泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值。根据排量可变与否,液压泵可分为定量泵和变量泵。如果泵的排量固定，则称为定量泵；如果泵的排量可变，则称为变量泵。

（3）流量

1)理论流量Qth理论流量是在不考虑液压泵泄漏的情况下，在单位时间内所排出的液体的体积。显然，当液压泵的转速为n时，液压泵的理论流量为：

Qth=

qn

(3-1)式中，q的单位是L/r，n的单位是r/min，Qth的单位是L/min2)实际流量Qac实际流量是指液压泵在工作时，减去泵的泄漏所输出的流量。即为：Qac=Qth-△Q(3-2)

3)额定流量Qra

额定流量是指液压泵在额定压力和额定转速条件下必须保证的输出流量

（4）容积效率和机械效率

1)容积效率ηv

容积效率等于液压泵的实际输出流量与理论输出流量之比：

ηv=Qac/Qth

(3-3)2)机械效率机械效率等于液压泵理论上需要的输入扭矩与实际的输入扭矩之比：

ηm=Tth

/Tac(3-4)

（5）泵的总效率η

泵的总效率等于机械效率与容积效率的乘积：

η=ηmηv(3-5)

（6）泵的实际输出功率Pac

Pac=pac

Qac/60(KW)(3-6)

式中，pac的单位是MPa，Qac的单位是L/min.【例3-1】某液压系统，泵的排量q=10mL/r，电机转速

n=1450r/min，泵的输出压力p=5MPa，泵容积效率

ηv=0.92，求： （1）泵的理论流量； （2）泵的实际流量； （3）泵的输出功率；

解：①泵的理论流量为

Q

th=qn

=10×10-3×1450=14.5L/min

②

泵的实际流量为

Qac=Q

thηV

=14.5×0.92=13.34L/min

③泵的输出功率为

Pac=

pacQ

ac/60=5×13.34/60=1.1KW

3.3常用的液压泵及结构特征

3.3.1齿轮泵齿轮泵具有比其它液压泵结构简单、自吸能力强、抗油液污染能力高、价格便宜等四大突出优点，所以在一般的液压系统中被广泛采用。

齿轮泵的缺点主要表现在：压力不高、效率低、流量脉动较大，噪音较大（内啮合齿轮泵较小），不宜用于高压和对运动精度要求较高的液压系统。

齿轮泵按啮合形式不同可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。

3.3.1.1外啮合齿轮泵

图3-2外啮合齿轮泵工作原理

(1)外啮合齿轮泵的基本构造和工作原理外啮合齿轮泵是由装在壳体内的一对外啮合齿轮组成，壳体由两端盖密封，两啮合齿轮将泵的壳体内腔分隔成左右两个密闭的工作腔，如图3-2所示。当齿轮按图中所示方向运转时，在右腔(吸油腔)，由于啮合齿轮的轮齿一对对相继分开，所以右腔的容积会反复出现由小变大的过程，形成局部真空，在大气压力作用下，将油箱中的油液吸入吸油腔。随着齿轮转动，吸油腔中的油液被轮齿带入左腔(压油腔)。在左腔(压油腔)，由于啮合齿轮的轮齿一对对相继压合，左腔的容积会反复出现由大变小的过程，在齿轮的轮齿挤压下，压油腔中的油液就会源源不断地被输送到液压系统。

(2)外啮合齿轮泵的主要问题及解决措施

1)困油现象

图3-3困油现象外啮合齿轮泵运转时，在前后两对相互啮合的轮齿之间会出现一个闭死容积，油液被封闭和困死在这个闭死容积里，这种现象就是外啮合齿轮泵的困油现象，如图3-3所示。在啮合齿轮转动的过程中，闭死容积有一个由大变小和由小变大的过程。当闭死容积快速由大变小时，被困油液受到挤压，压力急剧上升，会产生很大的液压冲击；当闭死容积快速由小变大时，在闭死容积里又会产生空穴现象。为了消除外啮合齿轮泵的困油现象，通常在泵的侧面盖板上开两条卸荷槽，如图3-3中所示，使闭死容积由大变小时与压油腔相通，由小变大时与吸油腔相通。

2)泄漏现象外啮合齿轮泵工作时，由于运动部件之间存在间隙，液压油会从压油腔向吸油腔泄漏。泄漏途径主要有二条：一是齿顶与外壳的径向间隙，泄漏量约占泄漏总量的15～20﹪；二是齿轮端面与壳体两侧面的轴向间隙，泄漏量约占泄漏总量的75～80﹪，这是齿轮泵的主要泄漏途径。正因为齿轮泵有泄漏，而且泄漏比较严重，所以齿轮泵一般都是低压泵。为了减小泄漏，提高齿轮泵的工作压力，技术工作者研制了一种轴向间隙自动补偿装置。这种装置就是在齿轮的两端面安装了一种可浮动轴套，然后通过管道把压力油引到浮动轴套外侧，用油压把浮动轴套紧压在齿轮端面。经过改造后的外啮合齿轮泵，其工作压力可以从几MPa提高到二十多MPa。在工作环境较差，工作压力要求较高的场合，通常采用这种有较高工作压力的外啮合齿轮泵。解决径向压力不平衡的方法如下：①适当缩小压油口，以减小高压油作用在齿轮上的面积。②加大齿轮齿顶与壳体的径向间隙或者在壳体上开径向平衡槽（径向平衡槽如图3-4所示）。加大齿顶间隙和开径向平衡槽都可使轴承上的径向压力减小，但是又会使内泄增加，容积效率下降，对于高压齿轮泵不宜采用。③加大齿轮轴和轴承的承载能力（如加粗齿轮轴）。

3）径向压力不平衡齿轮泵工作时，因为吸油腔与压油腔的压差很大，同时由于齿顶有泄漏，所以从吸油腔到压油腔齿轮外沿对中心轴的压力也在逐级线性增大，这些力的合力就是齿轮中心轴受到的的不平衡的径向压力。这种不平衡的径向压力会加速齿轮轴承的磨损，降低轴承的寿命，甚至使齿轮轴变形。图3-4齿轮泵的径向平衡槽

3.3.1.2内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种，如图3-5所示.。(a)内啮合渐开线齿轮泵工作原理；(b)内啮合摆线齿轮泵工作原理图3-5内啮合齿轮泵工作原理图内啮合渐开线齿轮泵主要由内齿轮、外齿轮、月牙板、壳体和端盖等部件组成，其结构原理如图3-5（a）所示。在图3-5（a）中，内、外齿轮一起逆时针运转，在齿轮泵左侧的吸油腔不断由小变大，形成局部真空，在大气压力作用下，液压油被吸入吸油腔。然后通过内齿轮和外齿轮分别把油液从吸油腔带到齿轮泵右侧的压油腔，并通过齿轮不断啮合时的压力，把压油腔中的油液不断压送到液压系统。月牙板固定在泵两侧的盖板上，它不仅把吸油腔和压油腔分隔成两个独立的区间，而且还为内齿轮和外齿轮提供了两条上下隔离的输油通道，使吸油腔的油液能顺利地输送到压油腔。内啮合摆线齿轮泵的齿面采用的是摆线圆弧齿面，其结构原理如图3-5（b）所示。由于摆线圆弧齿面的齿顶是光滑的过度圆弧，不会构成齿顶碰撞，所以省去了月牙板，通过选用合理的内、外齿数，直接由内、外齿顶把泵体分割成两个独立的吸油腔和压油腔，使内啮合摆线齿轮泵能够完成循环吸油和压油的基本动作。内啮合齿轮泵相对于外啮合齿轮泵有一些不同的特点，主要表现如下：①因内外齿轮的转向相同，两齿轮啮合时不会形成闭死容积，出现困油现象。②因内外齿轮的转向相同，两啮合齿面间的相对运动速度很小，所以运转时的噪音也较低。③内啮合齿轮泵除齿轮两端面有较大泄漏外，还需要靠内外轮齿的齿面紧贴来防止内漏，而实现齿面紧贴是非常困难的，所以内啮合齿轮泵的输出压力都较低，不适用于高压系统。

3.3.2叶片泵叶片泵由于具有流量大、流量脉动小、噪声低、运行平稳等优点，所以广泛用于运动精度要求较高（如金属切削机床等）的各种中等负荷的工作场合。由于叶片泵结构较复杂，吸油特性较差，特别是对油液的污染较为敏感，所以在实际应用中要特别注意油液的选用和泵的保养。叶片泵根据结构形式不同可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两类。（1）单作用叶片泵

1)单作用叶片泵的基本构造和工作原理单作用叶片泵的工作原理如图3-6所示。图3-6单作用叶片泵工作原理1转子；2定子；3叶片单作用叶片泵主要由转子1、定子2、叶片3和端盖等部件组成.

定子具有圆柱形的光滑内表面；转子安置在定子中间，与定子有一定的偏心量e；叶片安放在转子的滑槽中，可在槽内自由滑动。

当转子转动时，叶片在离心力的作用下，被甩向并紧靠在定子内壁。此时，在定子、转子、叶片和两侧端盖之间可形成若干个密封的工作腔。当转子按图3-6中的逆时针方向正常转动时，转子右侧的密闭工作腔（吸油腔）容积不断由小变大，形成局部真空，在大气压力作用下，可将油液吸入吸油腔。随着转子转动，吸油腔中的油液被叶片带入转子左侧的密闭工作腔（压油腔）。在压油腔中，由于转子的不断转动，密闭工作腔的容积不断由大变小，在叶片的挤压下，压力油则可不断地从压油腔输送到液压系统。由于单作用叶片泵的叶片是靠转子转动时产生的离心力甩向定子内壁，为了有利于叶片甩出滑槽，转子上的滑槽一般都相对转子旋转方向向后倾斜一角度（通常为24度）。

改变单作用叶片泵转子与定子的偏心量e，就可以改变泵的排量。偏心量越大，排量越大；偏心量越小，排量越小。因此，单作用叶片泵是可变量泵。

2)限压式变量叶片泵调节变量叶片泵偏心量e的方式有手动和自动两种。其中限压式变量叶片泵是目前使用最为普遍的一种具有自动调节功能的变量叶片泵。图3-7所示为限压式变量叶片泵的工作原理图。图3-7限压式变量叶片泵工作原理1-转子2-定子3-限压弹簧4-调节螺钉5-配油盘6-活塞7流量调节螺钉在图3-7中，转子１的中心O1是固定的，定子２可以左右移动。在右端限压弹簧３的作用下，定子2被推向左侧，紧靠在活塞６的端面上，使定子中心O2和转子中心O1之间有一原始偏心量e0，它决定了泵的最大流量。e0的大小可由流量调节螺钉７进行调节。在限压式变量泵中，输出的压力油可通过泵体内的通道引到活塞６上，使活塞6对定子２产生一右推作用力F压。

当泵的出口压力在活塞6上产生的推力F压小于限压弹簧３作用在定子上的预紧压力F预紧时，限压式变量泵相当于一定量泵。当泵的出口压力在活塞6上产生的推力F压大于限压弹簧３作用在定子上的预紧压力F预紧时，限压式变量泵相当于一变量泵。此时，随着泵的出口压力不断上升，F压可推动定子2右移，偏心量随之快速减小，泵的输出流量也随之快速减少。通常把限压式变量泵的这一点称为拐点。当泵的出口压力继续上升，F压可将定子２一直推到了右侧，和转子１同心。此时，泵的输出流量几乎为零。泵的输出压力将保持在一限定的压力不变。通常把限压式变量泵的这一点称为限压点，限压式变量叶片泵也因此而得名。限压式变量叶片泵的流量与压力特性曲线如图3-8示。在图3-8中，A为限压点，B为拐点，△Q为流量损失。图3-8限压式变量叶片泵的流量与压力特性曲线

2.双作用叶片泵双作用叶片泵的工作原理如图3-9所示。图3-9双作用叶片泵工作原理1-转子2-定子3-叶片4油液5泵体双作用叶片泵吸油和压油的工作原理与单作用叶片泵基本相似，他们的主要不同之处如下：①单作用叶片泵的定子内表面是圆，而双作用叶片泵的定子内表面是一个近似椭圆。②单作用叶片泵的转子和定子有偏心量，而双作用叶片泵的转子和定子没有偏心量(转子和定子同心安装)。③单作用叶片泵只有一个吸油腔和一个压油腔，而双作用叶片泵是两个吸油腔和两个压油腔对称布置，转子每转一周，2个吸油腔和压油腔同时吸油和压油。④单作用叶片泵的叶片是靠转子转动时产生的离心力，甩向并紧靠定子内壁。而双作用叶片泵主要是借助外力使叶片顶端和定子内壁紧密接触，所以在叶片底部通有辅助压力油或安有弹簧。正因为如此，所以为了减少双作用叶片泵的叶片对转子滑槽侧面的压紧力和摩损，转子上的滑槽一般都相对转子旋转方向向前倾斜一角度（通常为12～14度）。

3.3.3柱塞泵

柱塞泵都是由柱塞和柱塞缸组成的，由于柱塞和柱塞缸的配合表面为圆柱形，通过精加工可以获得到很高的配合精度，而且柱塞的机械强度比叶片泵的叶片和齿轮泵的轮齿大得多，所以柱塞泵的泄漏小、压力高、容积效率也高，而且柱塞泵的流量调节非常方便，所以广泛用于重型机床、工程机械、矿山冶金机械等高压、大流量、大功率的液压系统中。柱塞泵的缺点主要表现在结构较复杂，对油液的污染较敏感，价格也较高，维护和保养难度较大。柱塞泵可分为轴向式和径向式两种。（1）轴向柱塞泵为了减小泵的流量脉动性，柱塞泵一般由多个柱塞缸组成。这些柱塞缸通常均匀地安装在旋转的中心轴周围。如果这些柱塞缸柱塞的运动方向与旋转中心轴的轴心线平行，这样的柱塞泵称为轴向柱塞泵。轴向柱塞泵又可分为直轴式和斜轴式两种。无论是直轴式还是斜轴式轴向柱塞泵，其主体部分和工作原理基本相同：即通过主轴旋转，带动中心轴和中心轴周围的柱塞缸一起转动。在中心轴的转动过程中，各柱塞缸不停地交替吸油和压油，并且通过配油盘从同一吸油口和同一压油口统一吸油和压油。

1)直轴式轴向柱塞泵主轴和中心轴合为一体(即两轴心线重合为一)的轴向柱塞泵称为直轴式轴向柱塞泵，其工作原理如图3-10所示（a）配油盘（b）直轴式轴向柱塞泵工作原理图3-10直轴式轴向柱塞泵1-缸体；2-配油盘；3-柱塞；4-斜盘直轴式轴向柱塞泵的每个柱塞下都安有一复位弹簧，在所有柱塞顶端安装有一个固定不动的斜盘4。当主轴带动中心轴旋转一周，每个柱塞有半周受斜盘4挤压，有半周由弹簧复位，所以，所有的柱塞可在中心轴旋转一周的过程中，实现一次吸油和压油的伸缩运动。当主轴和中心轴不停地旋转时，柱塞泵则可由各个柱塞缸周而复始地交替吸油和压油。由于柱塞泵由多个柱塞缸组成，柱塞泵旋转时，半周有多个柱塞缸在同时吸油，半周又有多个柱塞缸在同时压油。为了使多个同时吸油的柱塞缸有一共同的吸油口，多个同时压油的柱塞缸有一共同的压油口，所以在轴向柱塞泵底部安有一配油盘，如图3-10（a）所示。配油盘上有一条环形吸油槽和一条环形压油槽，当多个柱塞缸同时吸油时，可通过配油盘上共用的吸油槽，从同一个吸油口同时吸油；当多个柱塞缸同时压油时，可通过配油盘上共用的压油槽，从泵的同一个压油口同时压油。调节直轴式轴向柱塞泵的斜盘倾角γ，即可改变泵的输出流量，所以直轴式轴向柱塞泵是可变量泵。

2)斜轴式轴向柱塞泵主轴和中心轴的的轴心线有一折角γ的轴向柱塞泵称为斜轴式轴向柱塞泵，其工作原理如图3-11所示。图3-11斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵的柱塞是依靠球头和球窝直接与主轴相连。主轴旋转时，不仅可以带动柱塞缸围绕中心轴一起转动，而且可以通过球头和球窝直接推拉活塞，不断地进行吸油和对系统输出压力油。调节斜轴式轴向柱塞泵主轴和中心轴的折角γ，即可改变泵的输出流量，所以斜轴式轴向柱塞泵也是可变量泵。３)轴向柱塞泵的流量脉动

轴向柱塞泵运转时，各个柱塞缸都在围绕着中心轴一起转动。在中心轴的旋转过程中，每一个柱塞缸输出的瞬时流量曲线都是一正弦曲线，且斜盘倾角（直轴式轴向柱塞泵）或主轴折角（斜轴式轴向柱塞泵）越大，正弦曲线的幅值越大，中心轴的角速度越大，正弦曲线的幅值也越大。轴向柱塞泵总输出的瞬时流量是由各个单一柱塞缸的瞬时流量叠加而成的。图3-12是由3柱塞缸组成的轴向柱塞泵输出的瞬时流量曲线，在图3-12中a、b、c为３个柱塞缸分别输出的瞬时流量曲线，D为轴向柱塞泵总输出的叠加瞬时流量曲线。显然，轴向柱塞泵总输出的叠加瞬时流量曲线是具有脉动性的流量曲线。图3-1２轴向柱塞泵的流量脉动

轴向柱塞泵的流量脉动性既和柱塞缸的数量有关(柱塞缸的数量越多，流量脉动越小)，也和柱塞缸的奇偶数有关(在柱塞数≥2，≤11的范围内，所有的奇数柱塞缸都比偶数柱塞缸的流量脉动小)。所以，为了减小轴向柱塞泵的流量脉动，可尽量加多的柱塞缸的数量，同时柱塞缸的数量应为奇数。

由于轴向柱塞泵的柱塞缸数量因结构限制不可能太多，所以目前轴向柱塞泵的柱塞缸数均为7，9和11。（2）径向柱塞泵柱塞缸活塞的运动方向与中心轴的旋转轴心线相互垂直的柱塞泵称为径向柱塞泵。

径向柱塞泵又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种。由于这两种泵的配油方式不同，所以通常把固定液压缸式称为阀配油式，把回转液压缸式称为轴配油式。

1)固定液压缸(阀配油)式径向柱塞泵图3-13为固定液压缸(阀配油)式径向柱塞泵工作原理图。在图3-13中，三个柱塞缸都是固定的，并采用了六个单向阀进行配油。图3-13固定液压缸(阀配流)式径向柱塞泵工作原理固定液压缸式径向柱塞泵的工作原理与图3-1基本相似，所不同的是这里有多个固定的柱塞缸交替工作，然后通过阀式配油，从同一个吸油口统一吸油，从同一个输出口统一输油。固定液压缸式径向柱塞泵因各个柱塞缸固定安装，柱塞受侧向力较小，因此不仅输出压力较高，对油的过滤要求较低，而且耐冲击，使用可靠，维修方便。由于固定液压缸式径向柱塞泵采用的是阀式配油，而阀配油对于径向柱塞泵柱塞的运动有一定的滞后作用，所以阀配油式径向柱塞泵转速不高。改变固定液压缸式径向柱塞泵偏心轮的偏心量也可改变输出流量，但实现起来非常困难，所以，固定液压缸式径向柱塞泵通常都是定量泵。

2)回转液压缸(轴配油)式径向柱塞泵图3-14为回转液压缸(轴配油)式径向柱塞泵的工作原理图。回转液压缸式径向柱塞泵主要由外围的定子，中心的配油轴以及处在它们之间的转子和柱塞组成。其中，定子和配油轴固定不动，柱塞可在柱塞缸内自由滑动并跟随转子一起转动。图3-14径向柱塞泵工作原理转子转动时，各柱塞在离心力的作用下，被甩向定子的内表面。柱塞被甩出时，柱塞缸的密闭容积由小变大，进行吸油。柱塞缸的密闭容积达最大后，随着转子转动，柱塞又会受到定子的挤压，把柱塞缸内的油液压向液压系统。为了实现多个柱塞缸从同一吸油口同时吸油和同一压油口同时压油，回转液压缸式径向柱塞泵采用了配油轴进行配油。配油轴是在中心轴两侧开有两个轴流孔，一个是吸油孔，一个是输油孔。当柱塞缸运动到吸油孔一侧时，所有的吸油柱塞缸都可从同一吸油孔同时吸油，当柱塞缸运动到压油孔一侧时，所有的压油柱塞缸都可从同一压油孔向系统输出压力油。转子和定子之间有一个偏心距e。改变转子和定子之间的偏心距，就可以改变泵的输出流量，所以回转液压缸式径向柱塞泵是可变量泵。

3.3.4螺杆泵螺杆泵按螺杆数量可分为单螺杆泵、双螺杆泵和多螺杆泵。图3-15所示为三螺杆泵的工作原理图。图3-15三螺杆泵的工作原理三螺杆泵在泵体内安有三根平行螺杆，中间是主动螺杆，两侧是两根与主动螺杆旋向相反的从动螺杆，螺杆的啮合线把主动螺杆和从动螺杆的螺旋槽分割成了多个密闭工作腔。当主螺杆按图中方向顺时针转动时，从动螺杆逆时针转动，左端密闭工作腔会不断由小变大，完成吸油，然后向右移动；在右端，密闭工作腔又由大变小，完成压油。一个个密闭工作腔如此循环动作，使螺杆泵实现了连续地吸油和压油。螺杆泵结构紧凑，运转平稳，噪音低，流量脉动极小，对油液污染也不敏感。但螺杆泵工作压力低，且螺杆加工困难，价格高，所以常用于一些对工作压力要求较低的小型精密液压系统中。

3.4液压泵的职能符号

液压泵的职能符号如图3-16所示(a)单向定量液压泵；(b)单向变量液压泵；(c)双向定量液压泵；(d)双向变量液压泵图3-16液压泵的职能符号

3.5液压泵及电动机参数的选用

3.5.1液压泵的选用

1.初步选定液压泵的工作类型液压泵是液压系统的核心元件，为了使液压系统能安全，稳定，持久地发挥最大的生产效率，为液压系统确定一个合理的液压泵是非常重要的。在确定液压泵的具体工作参数之前，首先应根据主机的工作状况，工作环境，运动精度和经济效益等方面综合考虑，选定一个合理的液压泵类型。例如在一般机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；在工作环境较为恶劣，工作压力要求又较高的场合，可选用高压齿轮泵；在负载大，功率大的大型工程机械中，常常选用柱塞泵等。表3-1列出了常用液压泵的部分主要特性，在选用液压泵时可进行综合比较。表3-1常用液压泵的主要特性

类型项目齿轮泵叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵外啮合内啮合双作用单作用直轴式斜轴式额定压力/Mpa低压泵2.5高压泵可至25低压6.3中压16高压32约16约40约40流量调节不能不能不能能能轴配油能阀配油不能吸入能力较好较好一般一般差

差差流量脉动最大小很小小大大大效率低较高较高较高高高高对油液污染敏感性不敏感较敏感较敏感较敏感敏感敏感敏感噪声较大较小小较大大大大价格最低较低中中高高高

2.确定液压泵的主要工作参数

液压泵是为液压系统提供足够流量和一定压力液压油的元件，所以它的主要工作参数有两个：一是最大工作压力，二是最大工作流量。

1)确定液压泵的最大工作压力p泵液压泵的最大工作压力p泵取决于执行元件的最大工作压力p执，考虑到各种压力损失，液压泵的最大工作压力p泵可按下式确定：

(3-7)

式中，表示系统中压力损失系数，一般取1.3～1.5。

2)确定液压泵的最大工作流量Q泵

液压泵的最大工作流量Q泵取决于执行元件的最大工作流量Q执，考虑到各种泄漏量，泵的最大工作流量Q泵可按下式确定：

(3-8)

式中，表示系统的泄漏系数，一般取1.1～1.3。

多个执行元件同时动作，

Q执应为多个执行元件同时动作时所需要的最大流量之和。

3．确定具体的液压泵规格

根据P泵、Q泵，可查阅液压系统设计手册，选择泵的额定压力pra和额定流量Qra，确定液压泵的具体规格。

1)选择泵的额定压力pra

：

pra要大于P泵，通常还可放大25﹪。液压系统的最大工作压力是由溢流阀调定的，在正常情况下，泵的工作压力不可能达到泵的额定压力，所以，在选定泵的额定压力时，如果额定压力略有趋大，除经济效益略差之外，对液压系统的实际运行没有任何不良影响。

另外，液压系统的压力损失一般比流量损失严重，而且进行精确估算非常困难，所以通常希望泵的额定压力选定值略有趋大，这样可为溢流阀留有较大的压力上调余量和空间。正因为如此，在选定液压泵的额定压力时，pra要大于P泵，通常还可放大25﹪。

2)选择泵的额定流量Qra：一般只需略大于或等于Q泵即可定量泵的流量不可调节，不管系统需要与否，泵的流量都会全部强行输入到液压系统。所以，在选定泵的额定流量时，额定流量不应追求过大，如果额定流量过大，多余的流量反而会增加系统的负担。另外，液压系统虽然存在流量损失，但通常都不是非常严重。所以，在选择泵的额定流量时，一般只需略大于或等于Q泵即可。

3.5.2液压泵电动机参数的选用

选用驱动液压泵的工作电动机主要考虑两个参数：一是电动机的功率，二是电动机的转速。（1）选定电动机的功率液压泵是由电动机驱动的，所以可根据液压泵的功率计算出电动机所需要的功率：

泵的总效率η既等于机械效率与容积效率的乘积，也等于泵的实际输出功率Pac与电动机的输出功率PM(即电动机对泵的输入功率)之比，即

η=Pac/PM

根据式3-6(Pac=pacQac/60)，可得式中，的单位是MPa，的单位是L/min。各种泵的总效率大致为：齿轮泵0.6～0.7；叶片泵0.6～0.75；柱塞泵0.8～0.85。

2.选定电动机的转速液压泵选定以后，设计手册会标定泵的工作转速，以此来选定电动机的转速。常用的三相异步电动机的理论转速通常有四种：750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min(实际的额定转速都略有偏小)，液压泵在设计时为了减少驱动环节，通常会考虑到泵的额定转速与电机的额定转速匹配，以便选用。在选定电动机的转速时，不要跨级选择高速电动机，否则液压泵会因空穴现象而损坏系统。当然，也不应跨级选择低速电动机，否则会引起系统供油不足。

【例3-2】已知某液压系统如图3-17所示，工作时，活塞上所受的外载荷为F=9500N，液压缸缸径D＝100mm，活塞运动速度v=0.04m/s，问应选择额定压力和额定流量为多少的液压泵？并计算其相应的电动机功率，选用相应的电动机。图3-17液压系统解:

【例3-3】如图3-17所示的液压系统，已知负载F=25000N，液压缸缸径D＝100mm，空载时的快进速度为0.06m/s，负载工作时的工进速度为0.025m/s，选取k压＝1.5，k流＝1.3，＝0.75，试从下列已知泵中选择一台合适的泵，并计算其相应的电动机功率，选用相应的电动机。已知泵的型号及参数如下：YB1–32型叶片泵，排量q=32mL/r，额定压力pra