3.6液压泵和液压马达-柱塞泵

柱塞泵主讲人：任好玲华侨大学机电及自动化学院2019年9月15日23.6柱塞泵主要内容3.6.1分类3.6.2轴向柱塞泵工作原理3.6.3径向柱塞泵工作原理3.6.4特点重点难点柱塞泵的工作原理液压泵的选用3.7液压泵的选用和注意事项33.6.1分类柱塞泵：柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。它可分为轴向式和径向式两种形式。柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。

为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。轴向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵：可分为斜盘式（图a）所示）和斜轴式（图b）所示）两种，该两种泵都是变量泵，通过调节斜盘倾角γ，即可改变泵的输出流量。

——轴向柱塞泵轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵b）斜轴式轴向柱塞泵

a）

b）3.6.2轴向柱塞泵工作原理斜轴式斜盘式斜盘式柱塞泵（马达）结构特点：柱塞置于缸体孔中，其轴线与传动轴的轴线一致。柱塞的另一端通过滑靴与斜盘滑动配合。斜盘的倾角可以改变。缸体随着驱动轴一起转动。由于缸体的轴线与斜盘的轴线成一角度，所以柱塞会在缸体孔中前后移动，外伸时完成吸油过程，内缩时完成排油过程。3.6.2轴向柱塞泵工作原理缸体柱塞滑履组配流盘3.6.2轴向柱塞泵工作原理斜盘式柱塞泵（马达）3.6.2轴向柱塞泵工作原理传动轴1，柱塞2，柱塞面3,柱塞行程4，斜盘5，斜盘倾角6，缸体7，通轴式驱动8，配流盘9，上死点10，下死点11，吸油口12，压力油口13。功能原理：柱塞的位移通过配流盘完成吸油和排油的过程，改变斜盘的倾角和转速可以改变泵的流量。斜盘式柱塞泵3.6.2轴向柱塞泵工作原理排量:一个密封空间:流量:式中：

d

-柱塞直径

D

-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角

z

-柱塞数斜盘式柱塞泵-流量计算3.6.2轴向柱塞泵工作原理斜盘式柱塞泵瞬时输油量不是常数，而是按正弦规律变化。将位移方程对时间求导得柱塞的瞬时移动速度§4.3液压泵的结构

改变斜盘倾角可以改变泵的排量。倾角一般小于180～200单个柱塞的瞬时流量为柱塞位移方程：整个泵的瞬时流量是位于压油区的几个柱塞瞬时流量的总和。显然呈脉动变化。不同柱塞数目的脉动率见表。从表中可以看出，当柱塞数目为奇数时，脉动率较小，但过多强度会削弱;大多数轴向柱塞泵柱塞数采用7或9个，有时小排量可采用5个斜盘式柱塞泵流量脉动率：z为奇数z为偶数3.6.2轴向柱塞泵工作原理柱塞数奇数偶数5791113681012波动率(%)4.982.531.531.020.7314.037.84.983.45斜盘式轴向柱塞泵的结构特点三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。

为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。困油3.6.2轴向柱塞泵工作原理3.6.2轴向柱塞泵工作原理2026/8/10

16径向柱塞泵：（柱塞运动方向与液压缸体的中心线垂直），又可分为固定液压缸式和回转液压缸式两种。

——径向柱塞泵图4-13固定液压缸式径向柱塞泵图4-14回转液压缸式径向活塞泵3.6.3径向柱塞泵工作原理1).结构特点：

定子不动缸体（转子）转动偏心距e

配油轴（不动）衬套（与缸体紧配合）3.6.3径向柱塞泵工作原理2).工作原理调节e的大小——变量泵改变e的方向——双向泵密封工作腔柱塞伸出：离心力3.)

流量计算工作压力较大，轴向尺寸较小，工作可靠和寿命较长；体积较大，结构复杂和转速较低；3.6.3径向柱塞泵工作原理Nenndruckbis700bar•MaximaleDrehzahl:bis3.400min-1•MaximaleLeistung:bis25,3kW摆缸型阀式径向柱塞泵压机系统，注塑机、机床夹紧3.6.3径向柱塞泵工作原理3.6.3径向柱塞泵工作原理柱塞腔传动轴柱塞配流机构3.6.3径向柱塞泵工作原理2026/8/10

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柱塞泵/马达特点:1）工作压力高，容积效率高，p＝20～40MPa,可到100MPa；

2）流量大，易于实现变量；

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3.6.4柱塞泵特点轴向柱塞泵+叶片泵3.6.4柱塞泵特点3.6.4柱塞泵特点径向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵253.7液压泵的选用和注意事项使用液压泵主要有以下注意事项：

1．液压泵启动前，必须保证其壳体内已充满油液，不然的话，液压泵会很快损坏，有的柱塞泵甚至会立即损坏。2．液压泵的吸油口和排油口的过滤器应进行及时清洗，由于污物阻塞会导致泵工作时的噪声大，压力波动动严重或输出油量不足，并易使泵出现更严重的故障。3.应避免在油温过低或过高的情况下启动液压泵。油温过低时，由于油液粘度大会导致吸油困难，严重时会很快造成泵的损坏。油温过高时，油液粘度下降，不能在金属表面形成正常油膜，使润滑效果降低，泵内的磨擦副发热加剧，严重时会烧结在一起。26使用液压泵主要有以下注意事项：4．液压泵的吸油管不应与系统回油管相连接，避免系统排出的热油未经冷却直接吸入液压泵，使液压泵乃至整个系统油温上升，并导致恶性循环，最终使元件或系统发生故障。5.在自吸性能差的液压泵的吸油口设置过滤器，随着污染物和积聚，过滤器压降会逐渐增加，液压泵的最低吸入压力将得不到保证，会造成液压泵吸油不足，出现振动及噪声，直至损坏液压泵6.对于大功率液压系统，电动机和液压泵的功率都很大，工作流量和压力也很高，会产生较大的机械振动。为防止这种振动直接传到油箱而引起油箱共振，应采用橡胶软管来连接油箱和液压泵的吸油口。3.7液压泵的选用和注意事项271、选择液压泵的原则是否要求变量：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。3.7液压泵的选用和注意事项28性能种类

额定压力bar额定转速rpm额定排量cc变量齿轮泵最高300500-60000.2-200定量内啮合齿轮泵最高300500-30003-250定量单作用叶片泵最高701000-30000.5-100变量径向柱塞泵最高10001000-20005-100定量/变量斜轴泵350500-30005-1000定量/变量斜盘泵450500-300010-1000定量/变量3.7液压泵的选用和注意事项292、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。

考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P泵可按下式确定：

p泵≥k压×p缸式中：p泵

——液压泵所需要提供的压力，Pa

k压——系统中压力损失系数，取1.3~1.5

p缸

——液压缸中所需的最大工作压力，Pa液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，3.7液压泵的选用和注意事项30

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。2、液压泵大小的选用3.7液压泵的选用和注意事项31驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：

式中：PM－电动机所需的功率，kwp泵－泵所需的最大工作压力，PaQ泵－泵所需输出的最大流量，m3/minη－泵的总效率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、电动机参数的选择3.7液压泵的选用和注意事项323.7液压泵的选用和注意事项已知某液压系统如图4－15所示，工作时，活塞上所受的外载荷为F=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