《液壓傳動》第三章：液壓動力元件

本章提要

本章主要內(nèi)容為：液壓泵的工作原理與性能參數(shù)。②齒輪式、葉片式、柱塞式液壓泵。

通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握這幾種泵的工作原理（泵是如何吸油、壓油和配流的），結(jié)構(gòu)特點、及主要性能特點；了解不同類型泵的性能及適用范圍，為日后正確選用奠定基礎(chǔ)。目錄3.1概述

它們是液壓系統(tǒng)的核心元件，其性能好壞將直接影響到系統(tǒng)是否正常工作。3.1.1液壓泵的工作原理BACO泵吸入泵排出

液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，是液壓傳動系統(tǒng)中的動力元件，由原動機（電動機或柴油機）驅(qū)動，為系統(tǒng)提供壓力油液。柱塞向左移動時，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過壓油閥6排到系統(tǒng)中去。液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。凸輪1旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)柱塞向右移動，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便通過吸油閥5吸入；圖3.1容積式液壓泵工作原理圖

l一凸輪；2一柱塞；3－泵體；4－彈簧；5-吸油（單向）閥；6-壓油（單向）閥（1）在結(jié)構(gòu)上具有一個或多個密封且可以周期性變化的工作容積；當(dāng)工作容積增大時，完成吸油過程；當(dāng)工作容積減小時，完成壓油過程。液壓泵的輸出流量與此空間的容積變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其它因素?zé)o關(guān)。（2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。（3）具有相應(yīng)的配油機構(gòu)，將吸油過程與排油過程分開；并具有良好密封性。液壓泵正常工作的基本條件

液壓泵的圖形符號a.單向定量液壓泵b.單向變量液壓泵c.單向定量馬達d.單向變量馬達e.雙向變量液壓泵f.雙向變量馬達

3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)

指液壓泵在實際工作時輸出油液的壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。⑴工作壓力

⑵額定壓力

指在保證液壓泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵連續(xù)長期運轉(zhuǎn)時允許使用的壓力最大限定值。

⑶極限壓力指泵在在短時間內(nèi)所允許超載使用的極限。液壓泵的性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力、流量和排量、功率和效率等。3.1.2.1壓力（MPa）

液壓泵在正常工作時，其工作壓力應(yīng)小于或等于泵的壓力，否則就會過載。表3.1

壓力分級

壓力分級

低壓

中壓中高壓

高壓超高壓壓力（Mpa)

2.5

>2.5~8

>8~16

>16~32

>32

由于液壓傳動的用途不同，液壓系統(tǒng)所需要的壓力也不同，為了便于液壓元件的設(shè)計、生產(chǎn)和使用，將壓力分為幾個等級，如表3.1。3.1.2.2排量和流量

（mL/r）（m3/s）

（1）排量V

體積。排量的常用單位是（ml/r）。

(2)理論流量qt

液體積。其值等于泵的排量V和泵軸轉(zhuǎn)數(shù)n的乘積即指在無泄漏情況下，液壓泵單位時間內(nèi)輸出的油

指在無泄漏情況下，液壓泵每轉(zhuǎn)所能排出的油液

qt=V·n

(3.1)(3)實際流量q

指單位時間內(nèi)液壓泵實際輸出油液體積。由于工作過程中泵的出口壓力不等于零，因而存在內(nèi)部泄漏量Δq（泵的工作壓力越高，泄漏量越大）使得泵的實際流量小于泵的理論流量，即q=qt-Δq

（3.2）

（4）額定流量qn

泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額定壓力下輸出的實際流量。由于泵存在泄漏，所以泵實際流量和額定流量都小于理論流量。（5）瞬時流量qin它是泵在每一瞬時的流量，一般指泵瞬時理論（幾何）流量。3.1.2.3功率（2）輸入功率Pi

實際驅(qū)動液壓泵所需要的機械功率，由電動機或柴油機提供液壓泵的輸入能量為機械能，其表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速w；液壓泵的輸出能量為液壓能，表現(xiàn)為壓力p和流量q。（1）理論功率

泵的理論流量與泵進出口壓差的乘積.Pt=Δpqt

液壓泵輸出的液壓功率，即泵的實際流量q與泵的進、出口壓差Δp的乘積。當(dāng)忽略能量轉(zhuǎn)換及輸送過程中的損失時，液壓泵的輸出功率應(yīng)該等于輸入功率，即泵的理論功率為

式中,

ω—液壓泵轉(zhuǎn)動的角速度；Tt—液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩。（3）輸出功率po

3.1.2.4效

率

實際上，液壓泵在工作中是有能量損失的，這種損失分為容積損失和機械損失。（1）容積效率

是液壓泵實際流量與理論流量之比，

（2）機械效率

指液壓泵內(nèi)流體粘性和機械摩擦造成的轉(zhuǎn)矩損失。機械損失的大小用機械效率表征

（3）總效率

:

泵的輸出功率與輸入功率之比

液壓泵的性能曲線液壓泵的總效率、容積效率和機械效率可以通過實驗測得。

對液壓泵來說，輸出壓力增大時,泵實際輸出的流量減小。

泵的機械損失3.2齒輪泵

齒輪泵按結(jié)構(gòu)不同，分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。

齒輪泵的特點是：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低，工作可靠，自吸性能較好，對油液污染不敏感，維護方便等。其缺點是：流量和壓力脈動較大，噪聲大，排量不可變等。內(nèi)嚙合齒輪泵與外嚙合齒輪泵比較，有：體積小，流量脈動小，噪聲小，但加工困難，使用受到限制。

齒輪泵分解圖齒輪泵分解圖3.2.1外嚙合齒輪泵的工作原理

泵主要由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體一起構(gòu)成密封工作容積，齒輪的嚙合點將左、右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。

外嚙合齒輪泵的工作原理

1—泵體;2—主動齒輪;3—從動齒輪

l一殼體

2-主動齒輪

3－從動齒輪這里嚙合點處的齒面接觸線一直起著分隔高、低壓腔的作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配流機構(gòu)。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合，密封腔容積不斷增大，構(gòu)成吸油并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入左側(cè)的壓油腔。左側(cè)壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進入嚙合，使密封腔容積減小，油液受到擠壓被排往系統(tǒng)，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。3.2.2齒輪泵的排量和流量

3.2.2.1

排量V

排量是液壓泵每轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積。這里近似等于兩個齒輪的齒間容積之和。設(shè)齒間容積等于齒輪體積，則有

式中，D—齒輪節(jié)圓直徑；h—齒輪齒高；B—齒輪齒寬；Z—齒輪齒數(shù)；m—齒輪模數(shù)由于齒間容積比輪齒的體積稍大，通常取π=3.33所以通常修正為

V=6.66zm2B式中，n—齒輪泵的轉(zhuǎn)速；ηpv—齒輪泵的容積效率。

齒輪泵的實際流量為

式中的q是齒輪泵的平均流量，實際上，在齒輪嚙合過程中壓油腔的容積變化率是不均勻的，因此齒輪泵的瞬時流量是脈動變化的。設(shè)qmax和qmin分別表示齒輪泵的最大、最小瞬時流量，則流量脈動率δq為

3.2.2.2

流量q

表3.2給出了不同齒輪齒數(shù)時外嚙合齒輪泵的流量脈動率。在相同情況下，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動率要小得多表3.2

不同齒數(shù)齒輪泵流量脈動率

Z

6

8

10

12

14

16

20

δq

0.347

0.263

0.212

0.178

0.153

0.134

0.107

特點：

1)齒輪泵的平均流量與齒數(shù)成正比，而與模數(shù)的平方成比例。

2)齒輪泵的流量與齒寬成正比，但齒寬的增大受齒輪所受液壓徑向力增加的限制，一般取齒寬B＝（6～10）m，高壓時取值。

3)提高轉(zhuǎn)速可以提高泵的流量，但受泵吸入性能的限制齒輪泵的轉(zhuǎn)速一般在1000～1500r/min。

4）在容積式液壓泵中，齒輪泵的流量脈動最大。3.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點3.2.3.1泄漏液壓泵中組成密封工作容積的零件作相對運動，其間隙產(chǎn)生的泄漏影響液壓泵的性能。外嚙合齒輪泵壓油主要通過三條途徑泄漏到低壓腔中去。（1）泵體內(nèi)表面和齒頂徑向間隙的泄漏由于齒輪轉(zhuǎn)動方向與泄漏方向相反，壓油腔到吸油腔通道較長，所以其泄漏量相對較小，約占總泄漏量的10%~15%。（2）齒面嚙合處間隙的泄漏由于齒形誤差會造成沿齒寬方向接觸不好而產(chǎn)生間隙，使壓油腔與吸油腔之間造成泄漏，這部分泄漏量很少。齒輪端面與前后端蓋之間的端面間隙教大，此端面間隙封油長度又短，所以泄漏量最大，可占總泄漏量的70%~75%。（3）齒輪端面間隙的泄漏3.2.3.2徑向不平衡力

在齒輪泵中，由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差，又因泵體表面與齒輪齒頂存在著徑向間隙，可以認為壓油腔壓力逐漸分級下降到吸油腔壓力.式中：K——系數(shù)，對于主動輪,K=0.75;Δp——泵進出口壓力差；Da——齒頂圓直徑。作用在軸上的徑向不平衡力:

液壓徑向不平衡力

徑向不平衡力很大時能使軸彎曲，齒頂與殼體接觸，同時加速軸承的磨損，降低軸承的壽命。為了減小徑向不平衡力的影響，通常采取

(1)減小壓油口的辦法

。

(2)減少齒輪的齒數(shù)。措施：危害：這樣減小了齒頂圓直徑，承壓面積減小。適當(dāng)增大徑向間隙齒輪嚙合時的重疊系數(shù)必大于1，故有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的封閉油腔之內(nèi)，這個密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化，形成困油。

齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施AB間的死容積逐步減小AB間的死容積逐步增大AB間的死容積達到最小3.2.3.3困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象的危害：

使閉死容積中的壓力急劇升高，使軸承受到很大的附加載荷，同時產(chǎn)生功率損失及液體發(fā)熱等不良現(xiàn)象；溶解于液體中的空氣便析出產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，引起振動和噪聲。

封閉容積卸荷槽容積減小時與壓油側(cè)相通容積增大時與吸油側(cè)相通

齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施在開卸荷槽時，必須保證齒輪泵吸、壓油腔任何時候不能通過卸荷槽直接相通，否則將使泵的容積效率降低很多。若卸荷槽間距過大則困油現(xiàn)象不能徹底消除，所以兩卸荷槽之間距離為通常是在兩端蓋板上開一對矩形卸荷槽。開卸荷槽的原則是：當(dāng)封閉容腔減小時，讓卸荷槽與泵的壓油腔相通，這樣可使封閉容腔中的高壓油排到壓油腔中去；當(dāng)封閉容腔增大時，使卸荷槽與泵的吸油腔相通，使吸油腔的油及時補入到封閉容腔中，從而避免產(chǎn)生真空，這樣使困油現(xiàn)象得以消除。消除困油的方法：式中a一齒輪壓力角；pb一標準齒輪的基節(jié)。3.2.4提高外嚙合齒輪泵工作壓力的措施

提高齒輪泵工作壓力的關(guān)鍵是有效降低內(nèi)部的端面泄漏。目前的方法是采用端面間隙自動補償裝置。其工作原理是把泵內(nèi)壓油腔的壓力油引到軸套外側(cè)或側(cè)板上，從而自動補償端面磨損和減小端面間隙。

3.2.5內(nèi)嚙合齒輪泵

內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵兩種：擺線齒輪泵又稱為轉(zhuǎn)子泵，兩齒輪相差一個齒。

內(nèi)嚙合齒輪泵1—吸油腔，2—壓油腔，3—隔板，４－吸油腔，５－壓油腔從動內(nèi)齒輪月牙板主動小齒輪壓油窗口吸油窗口

在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵中，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)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪，大齒輪為從動輪，在工作時大齒輪隨小齒輪同向旋轉(zhuǎn)。

主動小齒輪壓油窗口從動內(nèi)齒輪吸油窗口

擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺轉(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。

內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵的工作原理圖1-小齒輪（主動齒輪）;2-內(nèi)齒輪（從動齒輪）；3-月牙板；4-吸油腔；5-壓油腔內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低；但在低速、高壓下工作時，壓力脈動大，容積效率低；一般用于中、低壓系統(tǒng)，或作為補油泵。內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點是齒形復(fù)雜，加工困難，價格較貴，且不適合高壓工況。

內(nèi)嚙合擺線齒輪泵

1.外齒輪

2.內(nèi)齒輪

內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動率僅是外嚙合齒輪泵流量脈動率的5%～10%。還具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小和效率高等一系列優(yōu)點。它的不足之處是齒形復(fù)雜，需要專門的高精度加工設(shè)備，因此多被用在一些要求較高的系統(tǒng)中。內(nèi)嚙合擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊，運動平穩(wěn)，噪聲低。但流量脈動比較大，嚙合處間隙泄漏大。所以通常在工作壓力為2.5～7MPa的液壓系統(tǒng)中作為潤滑、補油等輔助泵使用。3.2.6螺桿泵3．3.3

葉片泵

葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點,因而被廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中。但它也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油能力差，對油液污染比較敏感等缺點。

葉片泵按結(jié)構(gòu)可分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用式主要作變量泵，雙作用式作定量泵。

3.3.1

雙作用葉片泵3.3.1.1雙作用泵的工作原理雙作用泵的工作原理圖1——葉片；2——定子；3——轉(zhuǎn)子雙作用葉片泵葉片泵分解圖葉片泵分解圖葉片泵分解圖葉片泵分解圖

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—吸油口圖中，當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，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。

當(dāng)兩葉片從a，b位置轉(zhuǎn)到c，d位置時，排出容積為M的油液；從c，d轉(zhuǎn)到e，f時，吸進了容積為M的油液。從e，f轉(zhuǎn)到g，h時又排出了容積為M的油液再從g，h轉(zhuǎn)回到a，b時又吸進了容積為M的油液。3.3.1.2雙作用葉片泵的排量和流量式中：

R—定子長半徑；

r—定子短半徑；B—轉(zhuǎn)子厚度。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，兩葉片間吸油兩次，排油兩次，每次容積為M；當(dāng)葉片數(shù)為Z時，轉(zhuǎn)動一周所有葉片的排量為2Z個M容積，若不計葉片幾何尺度，此值正好為環(huán)行體積的兩倍。故泵的排量為：平均流量為：

考慮葉片厚度影響后，雙作用葉片泵精確流量計算公式為：雙作用葉片泵的流量為：式中，B一葉片的寬度，R、r－定子的長半徑和短半徑,s—葉片厚度；θ—葉片傾角。n—葉片泵的轉(zhuǎn)速，ηv—葉片泵的容積效率。葉片泵的流量脈動很小。理論研究表明，當(dāng)葉片數(shù)為4的倍數(shù)時流量脈動率最小，所以雙作用葉片泵的葉片數(shù)一般取12或16。

3.3.1.3雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點（1）定子工作表面曲線

定子工作表面曲線如圖3.14所示。它由四段圓弧和四段過渡曲線組成。理想的過渡曲線應(yīng)保證使葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時徑向速度和加速度變化均勻，保證葉片對定子表面的沖擊盡可能小。目前定子的過渡曲線一般都使用等加—等減速曲線，這種曲線的極坐標方程為式中,ρ—過渡曲線的極半徑；R、r—圓弧部分的長半徑和短半徑;θ—極徑的坐標極角；a—過渡曲線的中心角。葉片在絕大多時間做等加速或等減速運動，這時葉片不會對定子內(nèi)表面產(chǎn)生很大沖擊。但是在θ＝0、θ＝α/2和

θ＝α處，葉片運動的加速度仍有突變，還會有一些沖擊。徑向速度和加速度

（2）配油盤

配油盤是泵的配油機構(gòu)。為了保證配油盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，就必須使配油盤上封油區(qū)夾角ε大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角，如圖所示，即式中，Z一葉片數(shù)。此外，還要求定子圓弧部分的夾角β≥ε，以免產(chǎn)生困油和氣穴現(xiàn)象。在配油盤的壓油窗口上開有一個三角槽，它的作用主要是用來減小泵的流量脈動和壓力脈動。封油區(qū)中兩相鄰葉片之間的油液其壓力基本與吸油區(qū)壓力相同，當(dāng)這部分液體從封油區(qū)到達壓油窗口時，相當(dāng)于一個低壓區(qū)域突然和一個高壓區(qū)域接通，這勢必造成壓油腔中的油液倒流進來，引起泵輸出流量和壓力的脈動。在配油盤上葉片從封油區(qū)進入壓油窗口的一邊開三角槽，可使那塊低壓液體逐漸進入壓油窗口，壓力逐漸上升，從而降低泵的流量脈動和壓力脈動。三角槽的尺寸通常由實驗來確定。（3）雙作用葉片泵的葉片傾角

葉片在轉(zhuǎn)子中的安放應(yīng)當(dāng)有利于葉片的滑動，磨損要小。下圖給出了葉片的受力分析。在工作過程中，受離心力和葉片根部壓力油的作用，葉片緊緊的與定子接觸。定子內(nèi)表面給葉片頂部的反作用力F可分解為兩個力，即與葉片垂直的力FT和沿葉片槽方向的力FN。顯然，力FT容易使葉片折斷。為此，通常將轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜α角，這樣可以減小力FT的值。由理論分析和實驗驗證，一般取α為10o～14o。3.3.1.4高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點

將配流盤的一側(cè)與壓油腔連通，使配油盤在液壓油推力作用下壓向定子端面。泵的工作壓力越高，配油盤就會自動壓緊定子，同時配油盤產(chǎn)生適量的彈性變形，使轉(zhuǎn)子與配油盤間隙進行自動補償。（1）端面間隙自動補償

單作用葉片泵的葉片“前傾”

雙作用葉片泵的葉片“后傾”(2)減少葉片對定子作用力隨著技術(shù)的發(fā)展，雙作用葉片的最高工作壓力已達成20~30MPa，這是因為雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子上的徑向力基本上是平衡的，不像齒輪泵和單作用葉片泵那樣，工作壓力的提高會受到徑向承載能力的限制；葉片泵工作壓力提高的主要是限制條件葉片和定子內(nèi)表面的磨損。

1）減少作用在葉片底部的油壓力。

2）減少葉片底部受壓力油作用的面積。

3）采取雙葉片結(jié)構(gòu)。為了解決定子和葉片的磨損，要采取措施減小在吸油區(qū)葉片對定子內(nèi)表面的壓緊力，目前采取的主要結(jié)構(gòu)措施有以下幾種：

雙葉片結(jié)構(gòu)

葉片的底面上開有三個彈簧孔，通過葉片頭部和底部相連的小孔及側(cè)面的半圓槽使葉片底面與頭部溝通。不過，彈簧在工作過程中頻繁受交變壓縮，易引起疲勞損壞。

雙葉片式工作原理圖4）采用復(fù)合葉片結(jié)構(gòu)

這種方法用于額定壓力達21MP的高壓葉片泵上。復(fù)合葉片式結(jié)構(gòu)

2.3.2單作用葉片泵2.3.2.1單作用葉片泵工作原理吸油窗口壓油窗口壓油口吸油口定子單作用葉片泵工作原理1—壓油口;2—轉(zhuǎn)子;3—定子;4—葉片;5—吸油口定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉(zhuǎn)子和定子中心之間存在著偏心，葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子便形成了一個密封的工作腔。

泵在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過程中，吸油、壓油各一次，故稱單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子單方向受力，軸承負載大。改變偏心距，可改變泵排量，形成變量葉片泵。

3.3.2.2單作用葉片泵的排量和流量單作用葉片泵排量和流量計算簡圖。一個葉片密封容積排出的油液BeRZBeRZV22))(())((--+=Dpp[]BeReRVZV22)()(Z--+=D′=p個葉片時當(dāng)泵有[]eRBBeReRVpp4)()(22=--+=單作用葉片泵排量為單作用葉片泵的排量:實際流量為：

與雙作用葉片泵不同：1)考慮流量脈動，單作用葉片泵的葉片數(shù)為奇數(shù)，一般為13或15片。

2)葉片傾角為后傾，有利于葉片在離心力作用下向外伸出。改變偏心便可改變流量.

3.3.3限壓式變量葉片泵

變量泵是指排量可以調(diào)節(jié)的液壓泵。這種調(diào)節(jié)可能是手動的，也可能是自動的。限壓式變量葉片泵是一種利用負載變化自動實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的動力元件，在實際中得到廣泛應(yīng)用。

3.3.3.1限壓式變量葉片泵的工作原理和特性（1）外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉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

YBX型外反饋限壓式變量葉片泵

l－預(yù)緊力調(diào)整螺釘；2－限壓彈簧；3－泵體；4－轉(zhuǎn)子；5－定子

6－滑塊；7－泵軸；8－葉片；9－反饋柱塞；10－最大偏心調(diào)整螺釘

由于配油盤上的吸油、壓油窗口是關(guān)于泵的中心線對稱的，所以壓力油的合力垂直向上，可以把定子壓在滾針支承上。定子右邊的柱塞與泵的壓油腔相通。設(shè)柱塞面積為Ax，則作用在定子上的液壓力為pAx。當(dāng)這個液壓力小于彈簧的預(yù)緊力FS時，彈簧把定子推向右邊，此時的偏心距達到最大值emax=eo，泵輸出最大流量qmax。當(dāng)泵的工作壓力升高使得pAx＞FS時，液壓力克服彈簧力把定子向左推移，偏心距減小了，泵的輸出流量也隨之減小。壓力越高，偏心距ex=emax-x越小，泵輸出的流量也越小。當(dāng)壓力增大到偏心距所產(chǎn)生的流量剛好能補償泵的內(nèi)部泄漏時，泵的輸出流量為零。這意味著不論外負載如何增加，泵的輸出壓力不會再增高。這也是"限壓"的由來。由于反饋是借助于外部的反饋柱塞實現(xiàn)的，故稱為外反饋。1）當(dāng)pA<ksx0時

定子相對于轉(zhuǎn)子的偏向量最大，輸出流量最大；

2）當(dāng)pA>ksx0時

定子相對于轉(zhuǎn)子的偏向量減小，輸出流量減??；

3）當(dāng)pBA=ksx0

時

為轉(zhuǎn)折點。

式中pB調(diào)定壓力，ks彈簧剛度，x0彈簧的預(yù)壓縮量。

設(shè)泵轉(zhuǎn)子和定子間的最大偏心距為emax，此時彈簧的預(yù)壓縮量為x0，彈簧剛度為kx，泵的偏心預(yù)調(diào)值為e0，當(dāng)壓力逐漸增大，使定子開始移動時壓力為PB，則有)(0max0eexkApxxB-+=當(dāng)泵壓力為P時，定子移動了x距離，也即彈簧壓縮量增加x，這時的偏心量為：)(0max0xeexkpAxx+-+=xee-=0)(0max0eexAkpxxB-+=\（1）內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的壓力—流量特性與外反饋限壓式變量葉片泵的主要差別是沒有反饋活塞，且配油盤上的壓油窗口對垂直軸是不對稱的，向彈簧那邊轉(zhuǎn)過了θ角。這樣作用在定子內(nèi)壁上液壓力的合力P在X軸方向上存在一個分力PSinθ，它就是進行自動調(diào)節(jié)的反饋力。具體調(diào)節(jié)過程類似于外反饋限壓式變量葉片泵。內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵工作原理1—最大流量調(diào)節(jié)螺釘；2—彈簧預(yù)壓縮量調(diào)節(jié)螺釘；3—葉片；4—轉(zhuǎn)子；5—定子由于存在偏角，排油壓力對定子環(huán)的作用力可以分解為垂直于軸線OO１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、定子運動的摩擦力及定子運動的慣性力相平衡。定子相對于轉(zhuǎn)子的偏心距、泵的排量大小可由力的相對平衡來決定當(dāng)泵的工作壓力所形成的調(diào)節(jié)分力F2小于彈簧預(yù)緊力時，泵的定子環(huán)對轉(zhuǎn)子的偏心距保持在最大值，不隨工作壓力的變化而變，由于泄漏，泵的實際輸出流量隨其壓力增加而稍有下降，如上圖中AB段。

當(dāng)泵的工作壓力P超過PB后，調(diào)節(jié)分力F2大于彈簧預(yù)緊力，使定子環(huán)向減小偏心距的方向移動，泵的排量開始下降（變量）3.4柱塞泵

柱塞泵是依靠柱塞在缸體中往復(fù)運動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸油、壓油的。與齒輪泵和葉片泵相比它具有以下特點：（1）工作壓力高

由于密封容腔是由柱塞孔和柱塞構(gòu)成，圓柱面相對容易加工，可以達到較高的尺寸精度，因此這種泵的密封性很好，有較高的容積效率。柱塞泵的工作壓力一般為20～40MPa，最高可達1000MPa。（2）易于變量

由于便于改變柱塞的行程，因此容易實現(xiàn)單向或雙向變量。（3）流量范圍大

設(shè)計上可以選用不同的柱塞直徑或數(shù)量，因此可得到不同的流量。柱塞泵也存著在對油污染敏感和價格較昂貴等缺點。

上述特點表明，柱塞泵具有額定壓力高，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高及流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。被廣泛用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。

軸向柱塞泵可分為斜盤式和斜軸式兩大類。

柱塞泵分解圖柱塞泵分解圖柱塞泵分解圖柱塞泵體分解圖柱塞泵變量頭分解圖3.4.2徑向柱塞泵3.4.2.1徑向柱塞泵工作原理徑向柱塞泵的工作原理圖

1-柱塞；2－轉(zhuǎn)子；3－襯套；4一定子；5-配油軸轉(zhuǎn)子的中心與定子的中心之間有一個偏心量e。在固定不動的配流軸上，相對于柱塞孔的部位有相互隔開的上下兩個配流窗口，該配流窗口又分別通過所在部位的二個軸向孔與泵的吸、排油口連通。

當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，上半周的柱塞皆往外滑動，通過軸向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑動，通過配流盤向外排油。

當(dāng)移動定子，改變偏心量e的大小時，泵的排量就發(fā)生改變；因此，徑向柱塞泵可以是單向或雙向變量泵。為了流量脈動率盡可能小，通常采用奇數(shù)柱塞數(shù)。徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差，并且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損.3.4.1.2徑向柱塞泵的排量和流量泵的平均排量為：泵的輸出流量：

當(dāng)徑向柱塞泵的轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距為e時，柱塞在缸體內(nèi)孔的行程則為2e。若柱塞數(shù)為Z，則泵的排量:若泵的轉(zhuǎn)速為n，容積效率為ηpv，則泵的流量為

:

閥配油徑向柱塞泵1一偏心輪；2-柱塞；3-彈簧；4-壓油閥;

5－吸油閥；6-滾動軸承3.4.1.3閥配流徑向柱塞泵的工作原理當(dāng)柱塞從吸油過程轉(zhuǎn)換到壓油過程時，柱塞在開始向上運動的瞬間，吸油閥尚未關(guān)閉，壓油閥還未打開，這樣，柱塞將油壓到吸油腔。同理，當(dāng)柱塞從壓油過程轉(zhuǎn)換到吸油過程時，在柱塞開始往下運動的瞬間，壓油閥尚未關(guān)閉，吸油閥還未打開，這樣柱塞將從壓油腔吸油。3.4.2軸向柱塞泵

軸向柱塞泵中的柱塞是軸向排列的。當(dāng)缸體軸線和傳動軸軸線重合時，稱為斜盤式軸向柱塞泵；當(dāng)缸體軸線和傳動軸軸線不在一條直線上，而成一個夾角γ時，稱為斜軸式軸向柱塞泵。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點。3.4.2.1軸向柱塞泵工作原理

斜盤式

1－傳動軸；2一斜盤；3一柱塞；4－缸體；5一配油盤

斜盤1和配油盤4不動，傳動軸5帶動缸體3、柱塞2一起轉(zhuǎn)動。傳動軸旋轉(zhuǎn)時，柱塞2在其沿斜盤自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)逐漸向缸體外伸出，使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷增加，油液經(jīng)配油盤4上的配油窗口a吸入。斜盤1柱塞2缸體3配油盤4吸油口壓油口柱塞在其自上而下回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)又逐漸向里推入，使密封工作腔容積不斷減小，將油液從配油盤窗口b向外排出。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個柱塞往復(fù)運動一次，完成一次吸油動作。改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效變化量，實現(xiàn)泵的變量。

斜軸式

l－傳動軸；2一連桿；3－缸體；4一柱塞；5一平面配油盤若柱塞數(shù)目為Z，柱塞直徑為d，柱塞孔分布圓直徑為D，斜盤傾角為，則泵的排量為：

泵的輸出流量為：斜軸式1—流盤；2—柱塞；3—缸體；4—連桿；5—傳動軸；6—吸油窗口；7—壓油窗口

3.4.2.2軸向柱塞泵的排量和流量

設(shè)柱塞直徑為d，柱塞數(shù)為Z，柱塞中心分布圓直徑為D，斜盤傾角為γ，則柱塞行程：缸體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，泵的排量V為：流量q為：式中，n一泵的轉(zhuǎn)速；ηpv一泵的容積效率。

設(shè)柱塞直徑為d，柱塞數(shù)為Z，柱塞中心分布圓直徑為D，斜盤傾角為γ，則柱塞行程h=Dtan

γ軸向柱塞泵的輸出流量是脈動的。理論分析和實驗研究表明，當(dāng)柱塞個數(shù)多且為奇數(shù)時流量脈動較小。從結(jié)構(gòu)和工藝考慮，柱塞個數(shù)多采用7或9。

流量脈動率與柱塞數(shù)Z的關(guān)系

Z

5

6

7

8

9

10

11

12

δq(%)4.98

14

2.53

7.8

1.53

4.98

1.02

3.45

1）非通軸式軸向柱塞泵3.4.2.3軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)

（1）斜盤式軸向柱塞泵

滑靴和斜盤

為防止磨損，一般軸向柱塞泵都在柱塞頭部裝一滑靴?；ナ前挫o壓軸承原理設(shè)計的，缸體中的壓力油經(jīng)過柱塞球頭中間小孔流入滑靴油室，使滑靴和斜盤間形成液體潤滑，改善了柱塞頭部和斜盤的接觸情況。有利于提高軸向柱塞泵的壓力?；サ撵o壓支承原理

當(dāng)缸體轉(zhuǎn)動時，柱塞可以在缸體中往復(fù)運動，完成吸油和壓油過程。配油盤與泵的吸油口和壓油口相通，固定在泵體上。另外，在滑靴與斜盤相接觸的部分有一個油室，壓力油通過柱塞中間的小孔進入油室，在滑靴與斜盤之間形成一個油膜