液压与气动技术 课件 模块2 液压泵

课题3液压泵的工作原理及性能参数模块二液压泵下图所示为一台专用铣床，铣床的工作台采用单杆液压缸驱动。工作时，推动液压缸所需的最高压力为2.64MPa，液压缸快进时所需的最大流量为4.58L/min，为了满足以上条件，我们应如何选择液压泵类型、规格和型号？如何确定驱动它的电动机功率？铣床工作台动力分析简图【任务提出】模块二液压泵模块二液压泵液压泵是液压系统的动力装置最常见的形式，是将电动机输出的机械能转换成油液压力能的装置，其作用是向液压系统提供压力油。在选择液压泵时，我们根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格和型号。再通过计算应选配电动机的功率，来确定驱动它的电动机型号规格。本模块的任务是通过各类泵工作原理、结构特点等相关知识的学习，掌握液压泵类型、规格和型号的确定及电动机选配的方法。【任务分析】模块二液压泵3.1.1液压泵和液压马达的工作原理及分类功用：液压泵：将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压

力能，向系统供油。液压马达：将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。液压泵与液压马达关系：

功用上—相反；结构上—相似；

原理上—互逆。当偏心轮1由电机带动旋转时，柱塞2做往复运动。柱塞右移时，密封工作腔4的容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下，通过单向阀5进入工作腔4，这是吸油过程。当柱塞左移时，工作腔4的容积逐渐减小，使腔内油液打开单向阀6进入系统，这是压油过程。偏心轮不断旋转，泵就不断地吸油和压油。

课题3液压泵的工作原理及性能参数模块二容积泵的工作原理一、液压泵的工作原理（一）压力1、工作压力p

：是指泵（马达）实际工作时的压力。对泵来说，工作压力是指它的输出油液压力；对马达来说，则是指它的输入压力。2、额定压力pn

：是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。

3、最大压力：在短时间内运行所允许的最高压力值，一般为额定压力的1.1倍。液压泵基本工作条件1、形成密封容积2、密封容积周期性变化3、吸、压油腔隔开（配流装置）4、油箱与大气相通

液压泵输出的流量取决于密封工作腔容积变化的大小；泵的输出压力取决于外负载。二、液压泵和液压马达的主要工作参数3、实际流量q：是液压泵在工作时实际输出的流量。实际流量随工作压力增大而减小，这是由于压力增高、泄漏增大所致。4、额定流量qn

：是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。亦即在额定转速和额定压力下由泵输出（或输入到马达中去）的流量。因泵和马达存在内泄漏，所以额定流量的值和理论流量是不同的。2、理论流量qt

：是指泵（马达）在单位时间内由其密封油腔几何尺寸变化计算而得出的输出（输入）的液体体积，亦即在无泄漏的情况下单位时间内所能输出（所需输入）的液体体积。泵（马达）的转速为n时，泵（马达）的理论流量为（二）排量和流量1、排量V

：

是指泵（马达）每转一转，由其密封油腔几何尺寸变化所算得的输出（输入）液体的体积，亦即在无泄漏的情况下，其每转一转所能输出（所需输入）的液体体积。

2、机械效率：由于液压泵存在机械摩擦（相对运动零件之间及液体粘性摩擦），因此它的输入转矩必然大于理论转矩，则理论转矩液压泵的机械效率是理论转矩和实际输入转矩的比值，即：（三）功率和效率1、容积效率：由于液压泵工作时存在泄漏，因此实际流量总是小于理论流量，也就是

液压泵的容积效率为实际流量与理论流量的比值，即例从产品样本上查看到某液压泵流量，额定压力，转速，泵的容积效率，驱动功率。试求：（1）泵的总效率和机械效率；（2）泵的理论流量及在额定压力下泵的实际流量。3.功率：液压泵输入的是机械能，表现为输入转矩和转速，输出的为液压能，表现为输出流量（实际流量）和压力。所以液压泵输入功率为液压泵输出功率为4.总效率：液压泵的输出功率与输入功率的比值称为液压泵的总效率即液压泵的总效率等于各自的容积效率和机械效率的乘积。课后小结1、液压泵的工作原理2、液压泵的主要工作参数（1）压力（2）排量和流量（3）功率和效率模块二液压泵课题4叶片泵

叶片泵具有结构紧凑、运动平稳、噪声小、输油均匀、寿命长等优点，目前广泛用于中高压液压系统中。一般叶片泵工作压力为7.0MPa，高压叶片泵可达14.0MPa。

叶片泵分单作用和双作用两种。单作用叶片泵往往做成变量的，而双作用叶片泵是定量的。

课题5叶片泵一、单作用叶片泵1、单作用叶片泵的工作原理

(1)组成：定子、转子、叶片、偏心安装、配油盘、传动轴、壳体等

(2)密封容积V形成：定子、转子、叶片、配流盘围成。(3)密封容积V变化：右半周，叶片伸出，V密↑，吸油左半周，叶片缩回，V密↓，压油(4)吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片。

单作用叶片泵的工作原理2、单作用叶片泵特点（1）∵转子转一转，吸压油各一次。

∴称单作用式（2）∵吸压油口各半，径向力不平衡。

∴称非卸荷式，轴承负载较大。

（3）改变定子和转子间的偏心量，便可改变泵的排量，故这种泵都是变量泵。3、流量计算

单作用叶片泵的实际输出流量为单作用叶片泵的瞬时流量是脉动的，泵内叶片数越多，流量脉动率越小。此外，奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小，所以单作用叶片泵的叶片数一般为13片或15片。4、外反馈限压式变量叶片泵的工作原理

（1）限压式变量叶片泵的作用

当压力升高到预调的限定压力后，流量自动减小。（2）限压式变量叶片泵的分类

外反馈内反馈

（3）外反馈限压式变量叶片泵组成

变量泵主体、限压弹簧、调节机构（螺钉）、反馈液压缸。（4）工作原理

当pA<ksx0时，定子不动，e=e0，q=qmax当pA=ksx0时，定子即将移动，p=pB，即为限定压力。当pA>ksx0时，定子右移，e↓，q↓（5）限压式变量叶片泵的流量压力特性

1）限压式变量叶片泵的特性曲线当p<pB时，pA<ksx0

定量泵当p>pB时，pA=ks（x0+x）变量泵2）限压式变量叶片泵的调节过程（6）限压式变量叶片泵的应用执行机构需要有快、慢速运动的场合，如：组合机床进给系统实现快进、工进、快退等。快进或快退：用AB段；工进：用BC段；定位夹紧：用AB段；夹紧结束保压：用C点。（7）限压式变量叶片泵的特点减小了△P，减少了油液发热，简化了系统，但结构复杂。限压式变量叶片泵的特性曲线

二、双作用叶片泵1、双作用叶片泵工作原理

（1）组成：定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等双作用叶片泵工作原理图

（2）双作用叶片泵工作原理V密形成：定子、转子和相邻两叶片、配流盘围成

V密变化：左上、右下，叶片伸出，V密↑吸油右上、左下，叶片缩回，V密↓压油吸压油口隔开：配油盘上封油区及叶片2、双作用叶片泵特点

（1）∵转子转一转，吸、压油各两次。

∴称双作用式

（2）∵吸、压油口对称，径向力平衡。∴称卸荷式（3）为定量泵。3、双作用叶片泵流量计算（1）排量∵叶片每伸缩一次，每两叶片间油液的排出量为：V密max-V密min

∴（V密max-V密min

）Z即一转压出油液的体积，即等于一环形体积。又∵双作用式

∴应为两倍的环形体积即Vt=2π(R2-r2)B

还∵叶片有一定厚度

∴叶片所占体积为

V’=2BSZ（R-r）/cosθ

故双作用叶片泵的实际排量为

V=Vt–V’=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]（2）流量双作用叶片泵的理论流量为：

qt=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]n

泵输出的实际流量为：

q=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]nηv

（3）结论

1）qT=f(几何参数、n)

2）∵n=cqT=C

∴双作用叶片泵为定量泵，双作用叶片泵仍存在流量脉动，当叶片数为4的整数倍、且大于8时的流量脉动较小，故通常取叶片数为12或16。4、YB1E叶片泵的结构

YB1型叶片泵

1、叶片泵的分类、结构2、单作用式叶片泵3、双作用式叶片泵4、限压式叶片泵课后小结：课题6柱塞泵模块二液压泵1、柱塞泵工作原理：靠柱塞在缸体内的往复运动，使密封容积变化实现吸压油。

2、柱塞泵特点：

因为圆形构件配合，加工方便，精度高，密封性好,所以有如下特点：

（1）工作压力高，容积效率高，p＝20～40MPa，Pmax可到100MPa。（2）流量大，易于实现变量；流量范围大。（3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率重量小。

3、柱塞泵分类

（1）斜盘式（径向柱塞泵，轴向柱塞泵）（2）斜轴式。课题6柱塞泵一、概述3、轴向柱塞泵变量原理

（1）γ=0，q=0，大小变化，流量大小变化（2）γ方向变化，输油方向变化∴斜盘式轴向柱塞泵可作双向变量泵

轴向柱塞泵工作原理图

1、轴向柱塞泵结构

二、轴向柱塞泵（1）V密形成：柱塞和缸体配合而成（2）V密变化：缸体旋转，左半周，V密增大，吸油；右半周，V密减小，压油。（3）吸压油口隔开：配油盘上的封油区及缸体底部的通油孔2、轴向柱塞泵工作原理

（1）轴向柱塞泵的排量若柱塞数为z，柱塞直径为d，柱塞孔的分布圆直径为D，斜盘倾角为γ，则柱塞的行程为：h=Dtanγ，故缸体转一转，泵的排量为：V=Zhπd2/4=πd2ZD(tanγ)/4

（2）轴向柱塞泵流量

理论流量：qt=Vn=D(tanγ)·zπd2/4

实际流量：q=qtηv=D(tanγ)·zηvπd2/4

（3）结论轴向柱塞泵可作双向变量泵

4、轴向柱塞泵的流量计算5、斜盘式轴向柱塞泵结构斜盘式轴向柱塞泵结构图1、径向柱塞泵工作原理

柱塞l可在其中自由滑动。衬套3固定在转子孔内，并随转子一起旋转，配油轴5固定不动。当转子顺时针方向旋转时，柱塞随转子一起旋转，在惯性作用下压紧在定子4的内壁上。由于转子与定子之间存在偏心距，所以柱塞在旋转的同时作往复运动，通过配油轴上的孔腔和孔腔完成吸、排油过程。径向柱塞泵的工作原理

三、径向柱塞泵2、径向柱塞泵特点（1）转子每转一周，每个柱塞吸、排油各一次。移动定子改变偏心距，便可改变泵的排量。

（2）径向柱塞泵的加工精度要求不太高，但径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，配油轴受径向力的作用，容易磨损，因而转速和压力不能太高。课后小结：1、柱塞泵工作原理及特点2、轴向柱塞泵3、径向柱塞泵课题7液压泵的选用模块二液压泵一、液压泵类型的选择

是否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。工作压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：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。效率：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率最高。液压系统中常用液压泵的主要性能

1、液压泵的工作压力

考虑管道压力损失所取的系数，一般取2、液压泵的流量

液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即

Q泵≥K流×Q缸式中：Q泵—液压泵所需输出的流量，m3/min。K流—系统的泄漏系数，取1.1~1.3Q缸一液压缸所需提供的最大流量，m3/min。若为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。在p泵、Q泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的p泵值，通常可放大25%。泵的额定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。二、液压泵大小的选用

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。式中：—液压泵同一时间压力与流量乘积的最大值

—液压泵的总效率

三、电动机参数的选择

驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：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。例题已知某液压系统如下所示，工作时，活塞上所受的外载荷为=9720N，活塞有效工作面积A＝0.008m2，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？驱动它的电机功率应为多少?