第三章液压动力装置

第三章液压动力装置§3-1液压泵概述§3-2齿轮泵§3-3叶片泵§3-4柱塞泵§3-5液压泵的选用

§3-1液压泵概述一、液压泵的分类

液压泵是液压系统的动力元件，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,

为执行元件提供压力油。按输出流量能否调节：定量、变量

按结构形式：齿轮式、叶片式、柱塞式按输油方向能否改变：单向、双向按使用压力：低压、中压、中高压、高压二、液压泵的工作原理（一）液压泵的工作原理液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示。以单柱塞泵为例偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，完成了：向下运动吸油，向上运动排油。吸油：密封容积增大，产生真空压油：密封容积减小，油液被迫压出

液压泵正常工作的三个必备条件：

必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；

密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大——吸油，由大变小——压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。即具有配流装置。三、液压泵的图形符号四、液压泵的性能参数1.压力：1）工作压力Pp：泵工作时的出口压力，大小取决于负载）2）额定压力Pn:指泵在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力。

Pp>Pn即泵过载3）最高压力Pmax:

泵在短时间内允许超载使用的极限压力。

Pp≤Pn≤Pmax4）吸入压力：泵的进口处的压力。（一）液压泵的性能参数液压泵的排量和流量：

排量V：液压泵每转一转理论上（没有泄漏）应排除的油液体积。cm3/r。排量的大小取决于泵的密封腔的几何尺寸。理论流量

qt

：泵在单位时间内理论上排出的油液体积。实际流量

qp

：泵在单位时间内实际排出的油液体积。

qp=qt-Δq。额定流量qs

：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。容积效率ηv：ηv=qp/qt2.输出功率：指泵的工作压力和实际输出流量的乘积。

1.输入功率：驱动液压泵轴的机械功率（如电动机功率）。3.总效率：即泵的输出功率与输入功率的比值。液压泵的功率和效率：容积效率：即泵的实际流量与理论流量之比值，是由泵的泄漏所造成的。机械效率：即泵的理论转矩与实际转矩之比值，是由泵的的机械损失和液体黏性所引起的摩擦损失所造成的。§3-2齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵。按其结构不同分外啮合式和内啮合式。结构组成

1、一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z

2、泵体3、前后盖板4、长短轴

一、外啮合齿轮泵原理和结构2.

工作原理首先有密封工作腔：齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成吸压油口隔开—两齿轮啮合线及泵盖吸油过程：轮齿脱开啮合→V↑→p↓→吸油；排油过程：轮齿进入啮合→V↓→p↑→排油。工作原理

两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1.径向力不平衡径向不平衡力的产生：液压力

液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔，压力沿齿轮外圆逐齿降低。因此：p↑，径向不平衡力明显，增大齿轮和轴承的磨损、刮壳，并会产生振动和噪声。改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小※压油口缩小后，安装时注意不能反转。

2.泄漏问题轮齿啮合处泄漏——约占齿轮泵总泄漏量的5%；径向泄漏——约占齿轮泵总泄漏量的20%~25%；端面泄漏——约占齿轮泵总泄漏量的75%~80%；总之：泵压力愈高，泄漏愈大。问题：齿轮泵存在间隙，p↑△q↑ηv↓

径向不平衡力，p↑径向力↑△q↑ηv↓提高齿轮泵压力的方法：

1、浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面，之紧贴齿轮端面，补偿磨损，减小间隙。

2、弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。浮动轴套式：3.

困油现象3.1、困油现象产生原因：∵

为保证齿轮连续平稳运转，又能够使吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度必须大于1。∴有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，故在齿向啮合线间形成一个封闭容积Vb

。

a→b容积缩小

b→c容积增大Vb由大→小，p↑↑，油液发热，轴承磨损。

Vb由小→大，p↓↓，汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。困油引起的结果：a→b容积缩小

p↑

高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。b→c容积增大p↓

形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。消除困油的方法：

原则：

a→b：密封容积减小，使之通压油口b→c：密封容积增大，使之通吸油口b点位置：密封容积最小，隔开吸压油方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油，CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好。内啮合齿轮泵:工作原理

一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与月牙形隔板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。特点无困油现象流量脉动小，噪声低渐开线齿形摆线齿形三、外啮合齿轮泵的特点及用途：结构简单，制造方便，价格低廉结构紧凑，体积小，重量轻自吸性能好，对油污不敏感工作可靠，便于维护优点:缺点：效率低，流量脉动大，噪声高，排量不可调节。用途：工程机械、机床低压系统等低压或者不重要的场合。五、齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1．吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2．泵盖螺钉松动3．泵与联轴器不同心或松动4．齿轮齿形精度太低或接触不良5．齿轮轴向间隙过小

6．齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7．泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大，产生困油8．滚针轴承等零件损坏9．装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1．用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2．适当拧紧3．重新安装，使其同心，紧固连接件4．更换齿轮或研磨修整5．配磨齿轮、泵体和泵盖6．检查并修复有关零件7．修整卸荷槽，保证两槽距离8．拆检，更换损坏件9．拆检，重装调整

流量不足或压力不能升高1．齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大2．径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙3．泵盖螺钉过松4．中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重1．修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上毛刺2．校正或更换齿轮轴3．适当拧紧4．更换零件过热1．轴向间隙与径向间隙过小2．侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦1．检测泵体、齿轮，重配间隙2．修理或更换侧板和轴套

§3-3叶片泵§3-3叶片泵

优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。一、

双

作

用

叶

片

泵

由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将随转子旋转而变化。2.结构特点：

●定子和转子同心；

●定子内曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成；

●配油盘上有四个月牙形窗口。V密形成：定子、转子和相邻两叶片、配流盘围成。

右上、左下，叶片伸出，V密↑吸油V密变化：转子逆转<

左上、右下，叶片缩回，V密↓压油

吸压油口隔开：配油盘上封油区及叶片

。3、工作原理：4、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5、双作用叶片泵排量

∵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。

6.流量计算和流量脉动其中：b-叶片宽度

R

-定子长轴半径

r

-定子短轴半径

θ–叶片倾角

s

–叶片厚度2)流量脉动：1）流量：一般取z=12、16片(取4的倍数）吸压

理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。7.结构特点

T’=Nsin(β-θ)

∵sin(β-θ)

＜

sinβ∴T’＜

T作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取θ=10~14

O

YB型叶片泵取θ=13

O

双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。

※

叶片倾斜放置的泵不能反转TP

T=Nsinββ——压力角

T∝sinβ,β↑,sinβ↑,T↑危害：叶片和槽磨损，卡死。措施：沿旋转方向前倾θ角

前倾θ角后：NT’P’

压力角——(β-θ)1）叶片倾角受力分析：

N2)

配油盘上的三角槽原因：

p↑↑V↓油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。吸压二、单作用叶片泵1.

结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。特点：

●定子和转子偏心；

●定子内曲线是圆；

●配油盘有二个月牙形窗口。

●叶片靠离心力伸出。∨偏心安装因为有流量脉动，叶片应取奇数一般13∽15单

作

用

叶

片

泵

工

作

原

理：密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：叶片缩回→V↓→p↑→排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油——单作用泵径向力不平衡——非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）限压式变量叶片泵：1.结构特点:

弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。eoo’2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，来改变流量。当压力升高到预调的限定压力后，流量自动减小。

外反馈内反馈外反馈限压式变量叶片泵组成组成：变量泵主体、限压弹簧、调节机构（螺钉）、反馈液压缸。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↓3.流量-压力特性曲线当p<pb时，pA<ksx0

定量泵当p>pb时，pA=ks（x0+x）变量泵

调节螺钉4，可改变qmax，使AB段上下平移调节螺钉3，可改变pB

，

使BC段左右平移

更换弹簧，可改变弹簧刚度，使BC段斜率

k大，曲线平缓

；k小，曲线较陡

4.

优缺点及应用优点：功率利用合理，简化液压系统缺点：结构复杂，泄漏增加，ηm↓，ηv↓应用：要求执行元件有