第三章__液压泵

1、第三章第三章 液压泵液压泵第一节第一节 液压泵的基本原理及分类液压泵的基本原理及分类组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀等。等。 柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。第一节第一节 液压泵的液压泵的基本原理基本原理及分类及分类由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。工作的。 一、容积式泵的工作原理一、容积式泵的工作原理 1. 1.工作原理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

2、能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。压力油液。靠靠封闭工作腔封闭工作腔的的容积变化容积变化来工作来工作 V,p,V,p,吸油；吸油； V,p,V,p,压油压油2. 2. 液压泵正常工作的四个基本条件液压泵正常工作的四个基本条件 存在密封容积并且发生变化。密封容积的变化是液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。积式液压泵。 密封容积在变化过程中，分别与吸、排液腔相沟通。密封容积在变化过程中，分别与吸、排液腔相沟通。 吸液腔与排液腔必须隔开，即不能同时相互沟通。吸液

3、腔与排液腔必须隔开，即不能同时相互沟通。 油箱内液体绝对压力必须不小于大气压力，这是容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。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。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二、液压泵的主要性能参数 1.1.压力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

4、为帕力值，常用单位为帕(Pa(Pa或或MPa)MPa)。在液压泵中，常提到的压力有额定压力、最高压力和实际在液压泵中，常提到的压力有额定压力、最高压力和实际压力三种形式。压力三种形式。额定压力额定压力 -是指根据试验标准规定，液压泵在正常工作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标注的压力值(亦称公称压力亦称公称压力)，通常用，通常用p pH H 表示。表示。 最高压力最高压力是指根据试验标准规定，液压泵超过额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

5、最大压力值，常用定压力后所允许的短暂运转情况下的最大压力值，常用p pk k表示。显然，同一台泵的表示。显然，同一台泵的p pH H p pk k 。液压泵的最高压力。液压泵的最高压力通常要受强度和密封条件的限制。通常要受强度和密封条件的限制。 实际工作压力实际工作压力是指液压泵在实际工作条件下，排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，其工作压力液压泵正常工作时，其工作压力ppppH H 2. 2. 排量和流量排量和流量 排

6、量排量q qB B（ mL/rmL/r或或L/rL/r） 在不考虑泄漏的情况下，液压泵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。尺寸有关。 q qB B = = A A h h ( (A A柱塞截面积；柱塞截面积； h h柱塞行程）柱塞行程） 理论流量理论流量Q QBtBt： Q QBtBt = = q qB B n nB B （L/minL/min）式中：式中： q qB B排量；排量； n nB B 转数。转数。 实际流量实际流量Q QB B： Q QB B = Q = QBt Bt -

7、 -Q QB B （L/minL/min）由于泄漏量由于泄漏量Q QB B随着压力随着压力p p的增大而增大，所以实际流量的增大而增大，所以实际流量Q QB B随随着压力着压力p p的增大而减小。的增大而减小。hAqBhAqB3. 3. 效率效率液压泵的效率是表征液压泵在能量转换过程中功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，可用率损耗的一个系数，可用B B 表示。表示。液压泵的效率包括容积效率液压泵的效率包括容积效率( (记为记为BvBv ) )和机械效和机械效率率( (记为记为BmBm ) )。液压泵的容积效率液压泵的容积效率是指实际流量是指实际流量Q QB B与理论流

8、量与理论流量Q QBtBt的比值，即的比值，即BtBBtBBtBtBBvQQQQQQQ1 可见，液压泵的容积效率可见，液压泵的容积效率BvBv反映出泵容积反映出泵容积损失大小。损失大小。 当泵的工作压力愈高，泄漏系数愈大，泵的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，容积损失就愈度愈低，泵的容积效率就愈低，容积损失就愈大。大。 BtBBtBBtBtBBvQQQQQQQ1 液压泵的机械效率液压泵的机械效率BmBm是指理论功率与实际输入功率之是指理论功率与实际输入功率之比值，即比值，即 式中

9、式中N Nm m机械磨损所消耗的机械功率；机械磨损所消耗的机械功率； N NBtBt泵的理论机械功率；泵的理论机械功率； N NBiBi泵的输入机械功率；泵的输入机械功率； M MBtBt泵的理论输入扭矩；泵的理论输入扭矩； M MB B泵的实际输入扭矩；泵的实际输入扭矩； BmBm泵的机械效率。泵的机械效率。 BBtBimBiBiBtBmMMNNNNN 可见，泵的机械效率能反映出泵的机械损失大小。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，封件和相对运动的零件

10、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。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，液压泵的总效率等于容积效率与机械效率的乘积，即即BmBvB 4 4 液压泵的功率液压泵的功率 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。液体的压力和流量。 1) 1) 输入功率输入功率N NBiBi 输入功率是指在考虑泵机械损

11、失前提下，泵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，即所输入的实际机械功率，即BBoBmBvBoBmBtBBmBtBBBiNNNMMN式中式中 M MB B泵输入的实际转矩，泵输入的实际转矩，N Nm； B B泵的角速度，泵的角速度，rad/srad/s； Bm泵的机械效率；泵的机械效率； Bv泵的容积效率泵的容积效率; ; B泵的总效率；泵的总效率； NBt泵的理论功率，泵的理论功率，W W； NBo泵的输出功率，泵的输出功率，W W； NBi泵的输入功率，泵的输入功率，W W。 2 2）输出功率）输出功率N NBOBO输出功率是指在考虑泵的容积损失前提下，输出液体输出功

12、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，即所具有的实际液压功率，即 式中式中: :p pB B泵输出液体的压力，泵输出液体的压力，PaPa； Q QB B泵的实际流量，泵的实际流量，m m3 3/s/s； BvBv泵的容积效率；泵的容积效率； BmBm泵的机械功率；泵的机械功率； B B泵的总效率；泵的总效率； N NBoBo泵的输出功率，泵的输出功率，W W； N NBtBt泵的理论功率，泵的理论功率，W W； N NBiBi泵的输入功率，泵的输入功率，W W。 BBiBvBmBiBvBtBvBtBBBBoNNNQpQpN二、分类二、分类螺杆泵多柱塞式卧式（三柱塞）单柱

13、塞式径向式斜轴（摆缸）式直轴（斜盘）式横轴式柱塞泵双作用式（平衡式）单作用式（非平衡式）叶片泵内啮合式外啮合式齿轮泵按液压泵的结构不同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、职能符号三、职能符号第二节第二节 齿轮泵齿轮泵一、外啮合齿轮泵的工作原理一、外啮合齿轮泵的工作原理一、外啮合齿轮泵的一、外啮合齿轮泵的工作原理工作原理： 吸油腔轮齿脱开啮合，吸油腔轮齿脱开啮

14、合，VV，实现吸油；，实现吸油； 压油腔轮齿进入啮合，压油腔轮齿进入啮合，VV，实现压油。，实现压油。 结构特点：结构特点： 1.1.降低齿轮泵的噪音降低齿轮泵的噪音 齿轮泵的瞬时流量是呈周期性变化的，齿轮泵的瞬时流量是呈周期性变化的， 也是产生噪音的也是产生噪音的主要根源。主要根源。 解决办法解决办法同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间相互错开半同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间相互错开半个齿距。个齿距。 2.2.泄漏与间隙补偿措施泄漏与间隙补偿措施 泄漏点：端面间隙、径向间隙、啮合间隙泄漏点：端面间隙、径向间隙、啮合间隙。 间隙补偿措施：间隙补偿措施： 3.3.液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措

15、施 液压径向力：影响轴承寿命；齿轮轴变形，液压径向力：影响轴承寿命；齿轮轴变形，齿顶刮削泵体内圈。齿顶刮削泵体内圈。 径向力平衡措施：开设平衡槽。径向力平衡措施：开设平衡槽。 4.4.困油现象与卸荷措施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，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。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，以沟通变化内表面上开一对矩形卸荷槽，以沟通变化着的闭死容积。着的闭死容积。 齿轮泵吸油

16、口和压油口的判断齿轮泵吸油口和压油口的判断二、内啮合齿轮泵二、内啮合齿轮泵 渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵 特点特点 尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低；在高尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低；在高速时速时v v高；在低速高压下，压力高；在低速高压下，压力 脉动大，脉动大，v v低；一般用于中低压系统。低；一般用于中低压系统。内啮合齿轮泵中内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮，的小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。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

17、渐开线齿形渐开线齿形 小齿轮和内齿轮小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和板，以便把吸油腔和压油腔隔开。压油腔隔开。 内啮合齿轮泵 主动小齿轮从动内齿轮啮合齿轮泵又称摆线啮合齿轮泵又称摆线转子泵。转子泵。 在这种泵中，小在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置一齿，因而不需设置隔板。隔板。 压油窗口吸油窗口第三节第三节 叶片泵叶片泵 一、叶片泵的特点与分类一、叶片泵的特点与分类 1 1、特点、特点 叶片泵在机床液压泵中应用最广泛。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，优点：结构紧凑，工作压力较高，流

18、量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长。工作平稳，噪声小，寿命较长。 缺点：缺点： 吸油特性不太好，对油液的污染也比较吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。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一般叶片泵工作压力为7.0MPa7.0MPa，高压叶片泵可达，高压叶片泵可达14.0MPa14.0MPa、28MPa28MPa。 二、叶片泵的分类二、叶片泵的分类 1 1、按其排量是否可变分为定量泵和变量泵。、按其排量是否可变分为定量泵和变量泵。 2 2、按作用次数的不同分为单作用泵和双作用泵。、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

19、子每转一周完成吸、排油各一次。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：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。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双作用叶片泵一般为定量泵; ; 单作用叶片泵一般为变量泵。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、单作用叶片泵三、单作用叶片泵单作用叶片泵单作用叶片泵工作原理工作原理 构成构成由定子、转子、叶片、配油盘和端盖组成；定子

20、内表面为由定子、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；圆柱面，转子偏心； 封闭工作腔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；由两相邻叶片、定子内表面、转子外表面、配油盘形成； 转子每转一转，吸油、压油各一次转子每转一转，吸油、压油各一次 单作用泵；单作用泵； 改变定子和转子的偏心距，可改变泵的排量改变定子和转子的偏心距，可改变泵的排量 变量泵。变量泵。四、双作用叶片泵四、双作用叶片泵 结构结构 由定子、转子、叶片、配油盘组成；由定子、转子、叶片、配油盘组成； 定子内表面由两大半径圆弧、两小半径圆弧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

21、；和四段过渡曲线组成； 定子、转子同心；定子、转子同心； 在配油盘上开有四个配油窗口，两个与吸油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。口相通，两个与压油口相通。当转子顺时针方当转子顺时针方向旋转时，密封工作向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和为压油区；吸油区和压油区之间有一段封压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔油区将吸、压油区隔开。开。 双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理 1定子；定子；2 压油口；压油口；3 转子

22、；转子；4 叶片；叶片；5 吸油口吸油口2.2.工作原理工作原理 工作原理工作原理 封闭工作腔：封闭工作腔： 由两相邻叶片、定子内表面、转子外表由两相邻叶片、定子内表面、转子外表 面、配油盘形成；面、配油盘形成； 吸油：叶片从小半径圆弧吸油：叶片从小半径圆弧大半径圆弧大半径圆弧 压油：叶片从大半径圆弧压油：叶片从大半径圆弧小半径圆弧小半径圆弧 泵每转一转，各吸油、压油两次泵每转一转，各吸油、压油两次双作用泵双作用泵 定量泵定量泵双作用叶片泵由于有两个对称的吸油腔和压油腔，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，因此双作用所以作用在转子上的油液压力相互平衡

23、，因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。叶片泵又称为卸荷式叶片泵。三、限压式变量叶片泵三、限压式变量叶片泵 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利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的 外反馈式变量叶片泵外反馈式变量叶片泵 通过限定泵的工作压力来调节通过限定泵的工作压力来调节e e，从而，从而 调节调节q q限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 限压式外反馈变量叶片泵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泵泵G缸缸kx0pAx+_peq 内反馈式变量叶片泵内反馈式变量叶片泵G泵泵

24、kx0+_Fxp、Fxeq由于存在偏角由于存在偏角oooo1 1，排，排油压力对定子环的作用力油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线可以分解为垂直于轴线 的的分力分力F F1 1及与之平行的调节及与之平行的调节分力分力F F2 2，调节分力，调节分力F F2 2与调节与调节弹簧的压缩恢复力、定子弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。定子相的惯性力相平衡。定子相对于转子的偏心距、泵的对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平排量大小可由力的相对平衡来决定。衡来决定。 第四节第四节 柱塞泵柱塞泵一、一、轴向柱塞泵轴向柱塞泵压油口7吸油口6缸体3柱塞

25、2斜盘1配油盘4o轴向式n径向式 结构结构 缸体、柱塞、斜盘和配油盘组成，斜盘和配油盘不动。缸体、柱塞、斜盘和配油盘组成，斜盘和配油盘不动。 工作原理工作原理 当缸体转动时当缸体转动时, ,柱塞在缸体孔内往复运动，封闭工作腔容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。现吸油和压油。 改变斜盘倾角改变斜盘倾角大小，就可改变泵的排量大小，就可改变泵的排量变量泵；变量泵； 改变斜盘倾角改变斜盘倾角方向方向, ,就可改变泵吸油、压油方向就可改变泵吸油、压油方向双双向泵。向泵。一、一、轴向柱塞泵轴向柱塞泵

26、斜盘式（直轴式）轴向柱塞泵斜盘式（直轴式）轴向柱塞泵缸体缸体柱塞滑履组柱塞滑履组配流盘配流盘手动变量斜盘式轴向柱塞泵手动变量斜盘式轴向柱塞泵 1.1.中间泵体中间泵体 2.2.滑履滑履 3.3.中心弹簧中心弹簧 4.4.大轴承内圈大轴承内圈 5.5.缸体缸体 6.6.配油盘配油盘 7.7.前泵体前泵体 8.8.轴轴 9.9.柱塞柱塞10.10.弹簧套弹簧套筒筒11.11.大轴承大轴承 12.12.活塞活塞13.13.钢球钢球 14.14.压盘压盘 15.15.斜盘斜盘 16.16.销销 17.17.变量活塞变量活塞 18. 18. 螺杆螺杆 19.19.手轮手轮（4 4）轴轴向向柱柱塞塞泵泵的

27、的典典型型结结构构4.4.结构特点结构特点 端面间隙的自动补偿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柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘 滑靴结构滑靴结构 改善了柱塞头部和斜盘的接触情况改善了柱塞头部和斜盘的接触情况, , 有利于泵有利于泵在高压下工作在高压下工作 变量机构变量机构 改变斜盘倾角改变斜盘倾角大小大小, , 从而调节泵的流量从而调节泵的流量一、一、轴向柱塞泵轴向柱塞泵a)a)柱塞和滑履柱塞和滑履为减小瞬时理论流量的脉动性，柱塞数量通常为减小瞬时理论流量的脉动性，柱塞数量通常为奇数，取为奇数，取7 7，9 9，1111。 油室油室A A，为了减小滑履与斜盘

28、的接触应力。，为了减小滑履与斜盘的接触应力。 b)b)变量机构变量机构手动变量机构手动变量机构转动手轮，使丝杠转转动手轮，使丝杠转动，带动变量活塞作用轴动，带动变量活塞作用轴向移动，通过轴销使斜盘向移动，通过轴销使斜盘倾角改变，达到变量的目倾角改变，达到变量的目的。这种变量机构结构简的。这种变量机构结构简单，但操纵不轻便，且不单，但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。能在工作过程中变量。手动伺服变量机构手动伺服变量机构 1)1)变量活塞对于壳体来说是变量活塞对于壳体来说是活塞，对伺服阀来说是阀体。活塞，对伺服阀来说是阀体。 2)2)拉杆上、下移动则变量活拉杆上、下移动则变量活塞也向上、下方向跟踪移动，塞也向上、下方向跟踪移动，而且移动距离相同。而且移动距离相同。 3)3)变量活塞上、下移动从而变量活塞上、下移动从而带动斜盘相应摆动实现变量。带动斜盘相应摆动实现变量。 二、径向柱塞泵二、径向