第三章-液壓泵

第三章液壓泵第一節(jié)液壓泵的基本原理及分類組成：偏心輪、柱塞、彈簧、缸體、兩個(gè)單向閥等。柱塞與缸體孔之間形成密閉容積。第一節(jié)液壓泵的基本原理及分類

由此可見(jiàn)，泵是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的。一、容積式泵的工作原理

1.工作原理液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力元件，為系統(tǒng)提供壓力油液。靠封閉工作腔的容積變化來(lái)工作

V↑,p↓,吸油；

V↓,p↑,壓油2.液壓泵正常工作的四個(gè)基本條件①存在密封容積并且發(fā)生變化。密封容積的變化是液壓泵實(shí)現(xiàn)吸液和排液的根本原因。所以，這種泵又稱為容積式液壓泵。②密封容積在變化過(guò)程中，分別與吸、排液腔相溝通。③吸液腔與排液腔必須隔開，即不能同時(shí)相互溝通。④油箱內(nèi)液體絕對(duì)壓力必須不小于大氣壓力，這是容積式液壓泵能吸液的外部條件。值得指出的是，以上四個(gè)基本條件盡管是由單柱塞泵吸液和排液過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的，但它完全適合于其他結(jié)構(gòu)形式的容積式液壓泵。二、液壓泵的主要性能參數(shù)

1.壓力液壓泵的壓力通常指泵的排液口排出液體所具有的相對(duì)壓力值，常用單位為帕(Pa或MPa)。在液壓泵中，常提到的壓力有額定壓力、最高壓力和實(shí)際壓力三種形式。⑴額定壓力

--是指根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓泵在正常工作條件下所允許的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的最大壓力值，即液壓泵銘牌標(biāo)注的壓力值(亦稱公稱壓力)，通常用pH

表示。⑵最高壓力—是指根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓泵超過(guò)額定壓力后所允許的短暫運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的最大壓力值，常用pk表示。顯然，同一臺(tái)泵的pH<pk

。液壓泵的最高壓力通常要受強(qiáng)度和密封條件的限制。⑶實(shí)際工作壓力—是指液壓泵在實(shí)際工作條件下，排液口所具有的具體壓力值，簡(jiǎn)稱為工作壓力。通常所提液壓泵的壓力就是指實(shí)際工作壓力。液壓泵正常工作時(shí)，其工作壓力p≤pH

2.排量和流量

⑴排量qB（mL/r或L/r）在不考慮泄漏的情況下，液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出的液體體積。它只與液壓泵的工作容積的幾何尺寸有關(guān)。qB

=A·

h(A—柱塞截面積；h—柱塞行程）⑵理論流量QBt：

QBt

=qB·nB

（L/min）式中：qB—排量；nB—轉(zhuǎn)數(shù)。⑶實(shí)際流量QB：

QB=QBt

-ΔQB

（L/min）由于泄漏量ΔQB隨著壓力p的增大而增大，所以實(shí)際流量QB隨著壓力p的增大而減小。3.效率液壓泵的效率是表征液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中功率損耗的一個(gè)系數(shù)，可用ηB

表示。液壓泵的效率包括容積效率(記為ηBv)和機(jī)械效率(記為ηBm)。液壓泵的容積效率—是指實(shí)際流量QB與理論流量QBt的比值，即可見(jiàn)，液壓泵的容積效率ηBv反映出泵容積損失大小。當(dāng)泵的工作壓力愈高，泄漏系數(shù)愈大，泵的排量愈小，轉(zhuǎn)速愈低，零件之間隙愈大，油液黏度愈低，泵的容積效率就愈低，容積損失就愈大。

液壓泵的機(jī)械效率ηBm是指理論功率與實(shí)際輸入功率之比值，即式中△Nm——機(jī)械磨損所消耗的機(jī)械功率；

NBt——泵的理論機(jī)械功率；

NBi——泵的輸入機(jī)械功率；

MBt——泵的理論輸入扭矩；

MB——泵的實(shí)際輸入扭矩；

ηBm——泵的機(jī)械效率。

可見(jiàn)，泵的機(jī)械效率能反映出泵的機(jī)械損失大小。液壓泵的機(jī)械磨損主要體現(xiàn)在軸與軸承、軸與密封件和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間，若它們之間的磨損愈大，導(dǎo)致機(jī)械功率損耗愈大，機(jī)械效率就愈低。液壓泵的總效率等于容積效率與機(jī)械效率的乘積，即

4液壓泵的功率液壓泵是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸出液體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。體現(xiàn)機(jī)械能的重要參數(shù)是轉(zhuǎn)矩和角速度，反映液體壓力能的主要參數(shù)則是液體的壓力和流量。

1)輸入功率NBi

輸入功率是指在考慮泵機(jī)械損失前提下，泵所輸入的實(shí)際機(jī)械功率，即式中

MB——泵輸入的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，N·m；

ωB——泵的角速度，rad/s；

ηBm——泵的機(jī)械效率；

ηBv——泵的容積效率;

ηB——泵的總效率；

NBt——泵的理論功率，W；

NBo——泵的輸出功率，W；

NBi——泵的輸入功率，W。

2）輸出功率NBO輸出功率是指在考慮泵的容積損失前提下，輸出液體所具有的實(shí)際液壓功率，即

式中:pB—泵輸出液體的壓力，Pa；

QB——泵的實(shí)際流量，m3/s；

ηBv——泵的容積效率；

ηBm——泵的機(jī)械功率；

ηB——泵的總效率；

NBo——泵的輸出功率，W；

NBt——泵的理論功率，W；

NBi——泵的輸入功率，W。二、分類按液壓泵的結(jié)構(gòu)不同分類

若按液壓泵的吸、排油方向能否改變，可分為單向泵和雙向泵。單向泵是指吸、排油方向不能改變的泵，符號(hào)為；而吸、排油方向可以改變的泵稱為雙向泵，其符號(hào)為若按泵的排量是否能夠調(diào)整，又可分為定量泵和變量泵。以雙向泵為例，定量泵和變量泵的符號(hào)分別為三、職能符號(hào)第二節(jié)齒輪泵一、外嚙合齒輪泵的工作原理一、外嚙合齒輪泵的工作原理：吸油腔輪齒脫開嚙合，V↑，實(shí)現(xiàn)吸油；壓油腔輪齒進(jìn)入嚙合，V↓，實(shí)現(xiàn)壓油。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.降低齒輪泵的噪音齒輪泵的瞬時(shí)流量是呈周期性變化的，也是產(chǎn)生噪音的主要根源。解決辦法—同軸安裝兩套齒輪，每套齒輪之間相互錯(cuò)開半個(gè)齒距。2.泄漏與間隙補(bǔ)償措施泄漏點(diǎn)：端面間隙、徑向間隙、嚙合間隙。間隙補(bǔ)償措施：3.液壓徑向力及平衡措施液壓徑向力：影響軸承壽命；齒輪軸變形，齒頂刮削泵體內(nèi)圈。徑向力平衡措施：開設(shè)平衡槽。4.困油現(xiàn)象與卸荷措施困油現(xiàn)象：油泵在某一瞬間，形成的閉死容積在變化過(guò)程中，既不與吸油腔相通，也不與排油腔相通的現(xiàn)象。卸荷措施：通常是在齒輪泵端蓋或軸套的內(nèi)表面上開一對(duì)矩形卸荷槽，以溝通變化著的閉死容積。

齒輪泵吸油口和壓油口的判斷二、內(nèi)嚙合齒輪泵

⑴漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵⑵擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)－尺寸小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪音低；在高速時(shí)ηv高；在低速高壓下，壓力脈動(dòng)大，ηv低；一般用于中低壓系統(tǒng)。

內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動(dòng)輪，大齒輪為從動(dòng)輪，在工作時(shí)大齒輪隨小齒輪同向旋轉(zhuǎn)。

內(nèi)嚙合齒輪泵壓油窗口吸油窗口月牙板從動(dòng)內(nèi)齒輪主動(dòng)小齒輪

漸開線齒形

小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙隔板，以便把吸油腔和壓油腔隔開。

內(nèi)嚙合齒輪泵

內(nèi)嚙合齒輪泵主動(dòng)小齒輪從動(dòng)內(nèi)齒輪

擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵。在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。壓油窗口吸油窗口

內(nèi)嚙合齒輪泵

第三節(jié)葉片泵一、葉片泵的特點(diǎn)與分類1、特點(diǎn)葉片泵在機(jī)床液壓泵中應(yīng)用最廣泛。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力較高，流量脈動(dòng)小，工作平穩(wěn)，噪聲小，壽命較長(zhǎng)。缺點(diǎn)：吸油特性不太好，對(duì)油液的污染也比較敏感，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝要求比較高。一般葉片泵工作壓力為7.0MPa，高壓葉片泵可達(dá)14.0MPa、28MPa。

二、葉片泵的分類1、按其排量是否可變分為定量泵和變量泵。2、按作用次數(shù)的不同分為單作用泵和雙作用泵。單作用葉片泵：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周完成吸、排油各一次。雙作用葉片泵：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周完成吸、排油各二次。雙作用葉片泵與單作用葉片泵相比，其流量均勻性好，轉(zhuǎn)子體所受徑向液壓力基本平衡。雙作用葉片泵一般為定量泵;單作用葉片泵一般為變量泵。

壓油窗口吸油窗口壓油口吸油口定子轉(zhuǎn)子三、單作用葉片泵單作用葉片泵工作原理⑴構(gòu)成由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤和端蓋組成；定子內(nèi)表面為圓柱面，轉(zhuǎn)子偏心；⑵封閉工作腔由兩相鄰葉片、定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面、配油盤形成；⑶轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油、壓油各一次—單作用泵；⑷改變定子和轉(zhuǎn)子的偏心距，可改變泵的排量—變量泵。四、雙作用葉片泵⒈結(jié)構(gòu)⑴由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤組成；⑵定子內(nèi)表面由兩大半徑圓弧、兩小半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線組成；⑶定子、轉(zhuǎn)子同心；⑷在配油盤上開有四個(gè)配油窗口，兩個(gè)與吸油口相通，兩個(gè)與壓油口相通。42

當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)，在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)；吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。

雙作用葉片泵工作原理1—定子；2—壓油口；3—轉(zhuǎn)子；4—葉片；5—吸油口2.工作原理

⒉工作原理⑴封閉工作腔：由兩相鄰葉片、定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面、配油盤形成；⑵吸油：葉片從小半徑圓弧→大半徑圓弧壓油：葉片從大半徑圓弧→小半徑圓弧⑶泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，各吸油、壓油兩次—雙作用泵⑷定量泵雙作用葉片泵由于有兩個(gè)對(duì)稱的吸油腔和壓油腔，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵。三、限壓式變量葉片泵

限壓式變量葉片泵－利用泵的工作壓力的反饋?zhàn)饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)變量的⒈外反饋式變量葉片泵－通過(guò)限定泵的工作壓力來(lái)調(diào)節(jié)e，從而調(diào)節(jié)q限壓式變量葉片泵⒈限壓式外反饋?zhàn)兞咳~片泵

外反饋限壓式變量葉片泵1—轉(zhuǎn)子；2—彈簧；3—定子；4—滑塊滾針支承；5—反饋柱塞；6—流量調(diào)節(jié)螺釘

G泵G缸kx0pAx+_p→e→q⒉內(nèi)反饋式變量葉片泵G泵kx0+_Fxp、Fx→e→q

由于存在偏角oo1，排油壓力對(duì)定子環(huán)的作用力可以分解為垂直于軸線的分力F1及與之平行的調(diào)節(jié)分力F2，調(diào)節(jié)分力F2與調(diào)節(jié)彈簧的壓縮恢復(fù)力、定子運(yùn)動(dòng)的摩擦力及定子運(yùn)動(dòng)的慣性力相平衡。定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的偏心距、泵的排量大小可由力的相對(duì)平衡來(lái)決定。第四節(jié)柱塞泵一、軸向柱塞泵壓油口7吸油口6缸體3柱塞2斜盤1配油盤4軸向式徑向式⒈結(jié)構(gòu)

缸體、柱塞、斜盤和配油盤組成，斜盤和配油盤不動(dòng)。⒉工作原理

當(dāng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),柱塞在缸體孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，封閉工作腔容積發(fā)生變化，通過(guò)配油盤上的吸油窗口和壓油窗口實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。⒊改變斜盤傾角δ大小，就可改變泵的排量—變量泵；改變斜盤傾角δ方向,就可改變泵吸油、壓油方向—雙向泵。一、軸向柱塞泵斜盤式（直軸式）軸向柱塞泵缸體柱塞滑履組配流盤手動(dòng)變量斜盤式軸向柱塞泵1.中間泵體2.滑履3.中心彈簧4.大軸承內(nèi)圈5.缸體6.配油盤7.前泵體8.軸9.柱塞10.彈簧套筒11.大軸承12.活塞13.鋼球14.壓盤15.斜盤16.銷17.變量活塞18.螺桿19.手輪（4）軸向柱塞泵的典型結(jié)構(gòu)4.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償

柱塞孔底部臺(tái)階面受液壓力作用而緊貼配油盤⑵滑靴結(jié)構(gòu)

改善了柱塞頭部和斜盤的接觸情況,有利于泵在高壓下工作⑶變量機(jī)構(gòu)

改變斜盤傾角δ大小,從而調(diào)節(jié)泵的流量一、軸向柱塞泵a)柱塞和滑履為減小瞬時(shí)理論流量的脈動(dòng)性，柱塞數(shù)量通常為奇數(shù)，取7，9，11。油室A，為了減小滑履與斜盤的接觸應(yīng)力。

b)變量機(jī)構(gòu)①手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)變量活塞作用軸向移動(dòng)，通過(guò)軸銷使斜盤傾角改變，達(dá)到變量的目的。這種變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操縱不輕便，且不能在工作過(guò)程中變量。②手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)

1)變量活塞對(duì)于殼體來(lái)說(shuō)是活塞，對(duì)伺服閥來(lái)說(shuō)是閥體。2)拉桿上、下移動(dòng)則變量活塞