8-2-液壓泵解析

1、 8-2 8-2 液壓泵液壓泵 本節(jié)主要介紹液壓系統(tǒng)四大類液壓元件中的本節(jié)主要介紹液壓系統(tǒng)四大類液壓元件中的動力元件動力元件液壓泵液壓泵, , 是以后學習和分析液壓基是以后學習和分析液壓基本回路和系統(tǒng)的重要基礎。本回路和系統(tǒng)的重要基礎。 液壓泵：是液壓系統(tǒng)中的能量轉換裝置，是將機械液壓泵：是液壓系統(tǒng)中的能量轉換裝置，是將機械能轉換為液體的壓力能的動力元件。能轉換為液體的壓力能的動力元件。 一、工作原理和分類一、工作原理和分類 液壓泵的工作原理：液壓泵的工作原理：特點：這種利用密封工作容積的變化進行吸油和壓油的特點：這種利用密封工作容積的變化進行吸油和壓油的泵稱為容積式泵，液壓泵都是容積式的。泵

2、稱為容積式泵，液壓泵都是容積式的。 上上圖是圖是一單柱塞液壓泵的工作原理圖一單柱塞液壓泵的工作原理圖，柱塞，柱塞2 2裝在缸體中裝在缸體中形成一個密封容積形成一個密封容積a a，柱塞在彈簧，柱塞在彈簧3 3的作用下始終壓緊在偏心的作用下始終壓緊在偏心輪輪1 1上。原動機驅動偏心輪上。原動機驅動偏心輪1 1旋轉使柱塞旋轉使柱塞2 2作往復運動，使密封作往復運動，使密封容積容積a a的大小發(fā)生周期性的交替變化。當?shù)拇笮“l(fā)生周期性的交替變化。當a a由小變大時就形成由小變大時就形成部分真空，使油箱中油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管頂開單部分真空，使油箱中油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管頂開單向閥向閥5 5進

3、入油箱進入油箱a a而實現(xiàn)吸油；反之，當而實現(xiàn)吸油；反之，當a a由大變小時，由大變小時，a a腔中腔中吸滿的油液將頂開單向閥吸滿的油液將頂開單向閥6 6流入系統(tǒng)而實現(xiàn)壓油流入系統(tǒng)而實現(xiàn)壓油。 液壓泵將液壓泵將原動機輸入的機械能轉換成液體的壓力能原動機輸入的機械能轉換成液體的壓力能，偏，偏心輪心輪不斷旋轉，不斷旋轉，液壓泵不斷液壓泵不斷地吸油和壓油。地吸油和壓油。 1.1.有一個或若干個周期變化的密封容積，才能不斷地吸油有一個或若干個周期變化的密封容積，才能不斷地吸油和排油。和排油。2.2.須有相應的配油機構，如圖須有相應的配油機構，如圖1 1中的單向閥中的單向閥6 6和和5 5。3.3.要保

4、持油箱上的通氣孔始終暢通，使油箱內(nèi)為大氣壓力。要保持油箱上的通氣孔始終暢通，使油箱內(nèi)為大氣壓力。 分類：分類：1. 1.按其在單位時間內(nèi)輸出油液體積能否調(diào)節(jié)分類：按其在單位時間內(nèi)輸出油液體積能否調(diào)節(jié)分類： 定量泵和變量泵兩類。前者在單位時間內(nèi)輸出的體積定量泵和變量泵兩類。前者在單位時間內(nèi)輸出的體積是不能調(diào)節(jié)的，后者是可以調(diào)節(jié)的。是不能調(diào)節(jié)的，后者是可以調(diào)節(jié)的。2. 2.按其結構型式分類：按其結構型式分類：齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。 從上述液壓泵的工作原理可知其正常工作從上述液壓泵的工作原理可知其正常工作應具備以下條件應具備以下條件:( (三三) ) 液壓泵的圖

5、形符號液壓泵的圖形符號二、液壓泵的主要性能參數(shù)二、液壓泵的主要性能參數(shù) 1. 1. 壓力壓力（1 1）工作壓力）工作壓力 液壓泵實際工作時所輸出油液壓液壓泵實際工作時所輸出油液壓力。力。假假如液壓系統(tǒng)中沒有阻力和外負載，相當于液壓泵輸出的如液壓系統(tǒng)中沒有阻力和外負載，相當于液壓泵輸出的油液直接流回油箱，則系統(tǒng)就建立不起壓力來。油液直接流回油箱，則系統(tǒng)就建立不起壓力來。（2 2）額定壓力）額定壓力 液壓泵根據(jù)試驗液壓泵根據(jù)試驗結果可結果可連續(xù)使用的最高連續(xù)使用的最高壓力，它反映了泵的能力。壓力，它反映了泵的能力。一般泵一般泵銘牌上所示的是其額銘牌上所示的是其額定壓力。定壓力。（3 3）最大壓力）

6、最大壓力 按試驗標準規(guī)定，液壓泵在短暫運行時按試驗標準規(guī)定，液壓泵在短暫運行時所允許的最高所允許的最高壓力，壓力，超過此壓力，泵的泄漏會迅速增加。超過此壓力，泵的泄漏會迅速增加。 （1 1）排量）排量(V) (V) 液壓泵在無泄漏的情況下，泵軸轉動一周液壓泵在無泄漏的情況下，泵軸轉動一周所排出的油液體積量。它的大小決定于泵的幾何尺寸，故所排出的油液體積量。它的大小決定于泵的幾何尺寸，故又稱幾何排量。又稱幾何排量。（2 2）流量）流量(q) (q) 液壓泵的流量，是指泵在單位時間內(nèi)排出液壓泵的流量，是指泵在單位時間內(nèi)排出液流的體積，泵的流量有理論流量和實際流量之分。理論液流的體積，泵的流量有理論

7、流量和實際流量之分。理論流量流量q qt t為沒有泄漏的情況下，單位時間內(nèi)所輸出的油液體為沒有泄漏的情況下，單位時間內(nèi)所輸出的油液體積，其大小與泵的排量積，其大小與泵的排量V V和轉速和轉速n n有關，為二者的乘積。有關，為二者的乘積。 式中式中 V V 液壓泵的排量液壓泵的排量 ( (m m3 3/r)/r) n n液壓泵轉速液壓泵轉速 ( (r/s) r/s) 理論流量取決于液壓泵有關尺寸和轉速，而與排油壓理論流量取決于液壓泵有關尺寸和轉速，而與排油壓力無關，但排油壓力會影響泵的內(nèi)泄漏和油液的壓縮量，力無關，但排油壓力會影響泵的內(nèi)泄漏和油液的壓縮量，從而影響實際流量，所以實際流量隨排油壓力

8、升高而降低。從而影響實際流量，所以實際流量隨排油壓力升高而降低。nVqt2.排量、流量排量、流量式中式中qq泵的泄漏流量（內(nèi)泄漏和外泄漏之和）泵的泄漏流量（內(nèi)泄漏和外泄漏之和）（m m3 3/s/s）。）。 額定流量額定流量：指：指泵在額定轉速和額定壓力下的輸出流量。泵在額定轉速和額定壓力下的輸出流量。 qqqt液壓泵實際流量液壓泵實際流量q為單位時間內(nèi)實際輸出的油液體積。為單位時間內(nèi)實際輸出的油液體積。 液壓泵在運行時，泵的出口壓力不等于零，因液壓泵在運行時，泵的出口壓力不等于零，因而存在部分油液泄露，使實際流量小于理論流量而存在部分油液泄露，使實際流量小于理論流量（1 1）功率：）功率：泵

9、的理論輸出功率為泵的理論輸出功率為 ： 泵的理論輸入功率：泵的理論輸入功率：泵的實際輸出功率為泵的實際輸出功率為驅動泵的功率為驅動泵的功率為式中式中 p p泵泵的出口壓力（的出口壓力（PaPa） T Tt t驅動泵所需的理論轉矩（驅動泵所需的理論轉矩（NmNm） T T驅動泵所需的實際輸入轉矩（驅動泵所需的實際輸入轉矩（NmNm） toqpptiTnP2oiPP qpPo 功率、效率功率、效率22pVnpqTttnTPi2（3 3）機械效率：）機械效率： 驅動泵所需的理論轉矩驅動泵所需的理論轉矩T Tt t與驅動泵的實際與驅動泵的實際輸入轉矩輸入轉矩T T之比。之比。TTtmTTTt 液壓泵在

10、進行能量轉換時總有功率損失，因此輸出液壓泵在進行能量轉換時總有功率損失，因此輸出功率小于輸入功率，兩者之差為功率損失。功率小于輸入功率，兩者之差為功率損失。 功率損失分為功率損失分為容積損失容積損失（因內(nèi)泄漏、氣穴、油液高壓（因內(nèi)泄漏、氣穴、油液高壓下受壓縮產(chǎn)生流量損失）和下受壓縮產(chǎn)生流量損失）和機械損失（機械損失（因內(nèi)摩擦造成的因內(nèi)摩擦造成的轉矩損失）轉矩損失） ，用容積效率和機械效率來表示。，用容積效率和機械效率來表示。 （2 2）容積效率）容積效率 液壓泵的實際流量和理論流量之比稱為液壓泵的實際流量和理論流量之比稱為容積效率容積效率v v 。tVqqTT驅動泵所需的實際輸入轉矩（驅動泵所

11、需的實際輸入轉矩（NmNm） T T 泵的摩擦損失轉矩泵的摩擦損失轉矩 （3 3）總效率）總效率 泵的總效率應為泵的輸出功率泵的總效率應為泵的輸出功率p pq q與驅動泵與驅動泵的功率的功率 2 2TnTn 之比之比 mVmvttttioTqqTTTpqpqTnpqPP2tVqqTTtmttpqnT2驅動泵的電動機功率可按下式計算驅動泵的電動機功率可按下式計算 (W) qq泵的實際流量（泵的實際流量（m m3 3/s/s）; ; 泵的總效率。泵的總效率。轉速轉速 （1）液壓泵的額定轉速）液壓泵的額定轉速 在額定壓力下，連續(xù)長時間正在額定壓力下，連續(xù)長時間正常運轉的最大轉速。常運轉的最大轉速。（

12、2）液壓泵的最高轉速）液壓泵的最高轉速 在額定壓力下，超過額定轉速在額定壓力下，超過額定轉速所允許的短暫運行轉速。所允許的短暫運行轉速。（3）液壓泵的最低轉速）液壓泵的最低轉速 液壓泵正常運轉時所允許的轉液壓泵正常運轉時所允許的轉速最低值。速最低值。 pqPi三、常用液壓泵三、常用液壓泵1、齒輪泵、齒輪泵 (gear pump) 齒輪泵是液壓泵中結構最簡單的一種，價格便宜，在一般機齒輪泵是液壓泵中結構最簡單的一種，價格便宜，在一般機械上被廣泛使用。械上被廣泛使用。齒輪泵是定量泵，可分為齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種齒輪泵兩種。結構圖動畫結構圖動畫外嚙合

13、齒輪泵外嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵（1 1）工作原理工作原理吸油壓油 泵體內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、互相嚙合的齒輪，這對齒泵體內(nèi)裝有一對齒數(shù)相同、互相嚙合的齒輪，這對齒輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，由齒輪的齒頂和嚙合線輪與兩端蓋和泵體形成一密封腔，由齒輪的齒頂和嚙合線把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。把密封腔劃分為兩部分，即吸油腔和壓油腔。 密封容積形成密封容積形成（齒輪、（齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成）成）主動齒輪旋轉主動齒輪旋轉齒輪齒輪脫開嚙合，容積脫開嚙合，容積吸油吸油（吸吸油過程）油過程）油液進入壓油液進入壓油油腔腔齒輪進入嚙合，容積齒輪進入嚙合，容積壓

14、油壓油（壓油過程）壓油過程）吸壓油口隔開吸壓油口隔開兩齒輪嚙合兩齒輪嚙合線線及泵蓋。及泵蓋。 當齒輪泵的主動齒輪不斷旋轉時，輪齒脫開嚙合的一側，密當齒輪泵的主動齒輪不斷旋轉時，輪齒脫開嚙合的一側，密封容積變大不斷從油箱中吸油，輪齒進入嚙合的一側，密封容積封容積變大不斷從油箱中吸油，輪齒進入嚙合的一側，密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。 （2 2）結構中的幾個問題）結構中的幾個問題v泄漏泄漏 泄漏是齒輪泵壓力和容積效率低的根本因素。泄漏是齒輪泵壓力和容積效率低的根本因素。 外嚙合齒輪泵中存在三個可能產(chǎn)生泄漏部位（指內(nèi)泄外嚙合齒輪泵中存在三

15、個可能產(chǎn)生泄漏部位（指內(nèi)泄漏）：漏）：一是端面泄漏一是端面泄漏，通過齒輪端面與端蓋配合處；通過齒輪端面與端蓋配合處；二是徑向間隙泄漏，二是徑向間隙泄漏，通過齒輪外圓與泵體配合處；通過齒輪外圓與泵體配合處；三是齒嚙合處泄漏，三是齒嚙合處泄漏，通過兩個齒輪的嚙合處（因有齒向誤差，通過兩個齒輪的嚙合處（因有齒向誤差，齒輪的全部寬度不可能都嚙合）。齒輪的全部寬度不可能都嚙合）。v優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、體積小、重量輕、價格低、工作可結構簡單、體積小、重量輕、價格低、工作可靠、自吸性能好以及對油液污染不敏感、維護方便等，靠、自吸性能好以及對油液污染不敏感、維護方便等，廣泛的應用于各種液壓傳動系統(tǒng)。廣泛的應

16、用于各種液壓傳動系統(tǒng)。v缺點：缺點：流量和壓力脈動較大，噪音大，排量不可改變，流量和壓力脈動較大，噪音大，排量不可改變，效率較低。效率較低。 （3）齒輪泵特點：）齒輪泵特點： 2 2、葉片式、葉片式(vane)(vane)液壓泵液壓泵 葉片泵具有運轉平穩(wěn)，噪音小，流量均勻性好，葉片泵具有運轉平穩(wěn)，噪音小，流量均勻性好，容積效率較高等優(yōu)點，缺點是它吸油條件苛刻，對液容積效率較高等優(yōu)點，缺點是它吸油條件苛刻，對液壓油的污染比較敏感，結構較復雜。壓油的污染比較敏感，結構較復雜。 葉片泵有兩類：葉片泵有兩類：雙作用和單作用葉片泵。雙作用和單作用葉片泵。雙作用雙作用泵是定量泵，單作用泵則往往做成變量泵。

17、泵是定量泵，單作用泵則往往做成變量泵。（1 1）雙作用式葉片泵工作原理）雙作用式葉片泵工作原理 雙作用式葉片泵的工作原理雙作用式葉片泵的工作原理 1 1定子定子 2 2轉子轉子 3 3葉片葉片 4 4泵體泵體 泵軸轉動一周能完成兩次吸油和壓油的工作循環(huán)。工泵軸轉動一周能完成兩次吸油和壓油的工作循環(huán)。工作原理見圖。雙作用式葉片泵的流量不可調(diào)，是定量泵。作原理見圖。雙作用式葉片泵的流量不可調(diào)，是定量泵。（2 2） 單作用式葉片泵工作原理單作用式葉片泵工作原理單作用式葉片泵的工作原理單作用式葉片泵的工作原理1 1定子定子 2 2轉子轉子 3 3葉片葉片 轉子每轉一周，實現(xiàn)一次壓油和吸油，基本工作原理

18、見圖。轉子每轉一周，實現(xiàn)一次壓油和吸油，基本工作原理見圖。單作用式葉片泵的偏心量單作用式葉片泵的偏心量e e通常做成可調(diào)的，偏心量的改變使通常做成可調(diào)的，偏心量的改變使流量可調(diào)，是變量泵。流量可調(diào)，是變量泵。 3 3 柱塞柱塞(piston)(piston)泵泵 柱塞泵是靠柱塞在缸體中作往復運動造成密封容積的變柱塞泵是靠柱塞在缸體中作往復運動造成密封容積的變化來實現(xiàn)吸油與壓油的化來實現(xiàn)吸油與壓油的液壓泵。液壓泵。 柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。泵和軸向柱塞泵兩大類。 結構圖動畫結構圖動畫（1 1）軸向柱塞泵

19、的結構）軸向柱塞泵的結構（2）軸向柱塞泵的工作原理）軸向柱塞泵的工作原理12345- 軸向柱塞泵將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上軸向柱塞泵將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上,并使柱塞中心線和缸體中心線平行。并使柱塞中心線和缸體中心線平行。 柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)，柱塞靠機械裝置或在柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)，柱塞靠機械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤上，配油盤和斜盤固定不轉，當?shù)蛪河妥饔孟聣壕o在斜盤上，配油盤和斜盤固定不轉，當原動機通過傳動軸使缸體轉動時，由于斜盤的作用，使柱原動機通過傳動軸使缸體轉動時，由于斜盤的作用，使柱塞在缸體內(nèi)作往復運動，并通過配油盤的配油窗口進行吸塞在缸體內(nèi)作

20、往復運動，并通過配油盤的配油窗口進行吸油和壓油。缸體每轉一周，每個柱塞各完成吸、壓油一油和壓油。缸體每轉一周，每個柱塞各完成吸、壓油一次次 。 （3 3）徑向柱塞泵的工作原理）徑向柱塞泵的工作原理 柱塞柱塞5徑向排列裝在缸體徑向排列裝在缸體2中，缸體由原動機帶動連同柱塞一中，缸體由原動機帶動連同柱塞一起旋轉，柱塞在離心力的（或在低壓油）作用下壓緊定子的內(nèi)壁，起旋轉，柱塞在離心力的（或在低壓油）作用下壓緊定子的內(nèi)壁，當轉子回轉時，由于定子和轉子之間有偏心距當轉子回轉時，由于定子和轉子之間有偏心距e，柱塞繞經(jīng)上半，柱塞繞經(jīng)上半周時向外伸出，柱塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，經(jīng)過周時向外伸出，柱

21、塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，經(jīng)過吸油口吸油口a吸油；當柱塞轉到下半周時，定子內(nèi)壁將柱塞向里推，吸油；當柱塞轉到下半周時，定子內(nèi)壁將柱塞向里推，柱塞底部的容積逐漸減小，向配油軸的壓油口柱塞底部的容積逐漸減小，向配油軸的壓油口b壓油，當轉子回壓油，當轉子回轉一周時，每個柱塞底部的密封容積完成一次吸壓油，轉子連續(xù)轉一周時，每個柱塞底部的密封容積完成一次吸壓油，轉子連續(xù)運轉，即完成吸壓油工作。運轉，即完成吸壓油工作。 柱塞泵特點：柱塞泵特點： 柱塞泵齒輪泵柱塞泵齒輪泵和葉片泵和葉片泵相比有相比有許多優(yōu)點。許多優(yōu)點。 構成密封容積的零件為圓柱形的柱塞和缸孔，加工方便，構成密封容積的零件為圓柱形的

22、柱塞和缸孔，加工方便，可得到較高的配合精度，密封性能好，在高壓工作仍有較高可得到較高的配合精度，密封性能好，在高壓工作仍有較高的容積效率的容積效率。結構緊湊。結構緊湊。只需改變柱塞的工作行程就能改變流量，易于實現(xiàn)變量只需改變柱塞的工作行程就能改變流量，易于實現(xiàn)變量。 柱塞泵柱塞泵壓力高，結構緊湊，效率高，流量調(diào)節(jié)方便，故壓力高，結構緊湊，效率高，流量調(diào)節(jié)方便，故在需要高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場在需要高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如龍門刨床、拉床、液壓機、工程機械、礦山冶金機械、合，如龍門刨床、拉床、液壓機、工程機械、礦山冶金機械、船舶上得到廣泛的應用船舶上得到廣泛的應用。四四 、 液壓泵的選用液壓泵的選用 液壓泵是液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液液壓泵是液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液動力元件動力元件,它是每個液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，它是每個液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，合理的選擇液壓泵對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高合理的選擇液壓泵對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能