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1、液压与气压传动,Hydraulic & Pneumatic Transmission,液压动力元件,Hydraulic Power Units,动力元件起着向液压系统提供动力源的作用，是液压系统不可缺少的核心元件。 液压泵就是一种能量转换装置。,3,本章内容,液压泵概述 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 液压泵的噪声 液压泵的选用,4,教学要求,掌握容积式液压泵的基本工作原理及分类、液压泵主要参数的定义和分析计算； 掌握齿轮泵的工作原理和结构特点，了解齿轮泵的流量计算及其优缺点、提高外啮合齿轮泵压力的措施； 掌握单作用和双作用叶片泵的工作原理，了解其流量计算以及提高双作用叶片泵压力的措施； 掌握限压式变
2、量叶片泵的工作原理； 掌握柱塞泵的工作原理，了解其流量计算和结构特点。,5,重点难点,容积式液压泵的基本工作原理； 液压泵的主要参数； 齿轮泵的工作原理、结构特点； 提高外啮合齿轮泵压力的措施； 单作用和双作用叶片泵的工作原理； 限压式变量叶片泵的工作原理； 柱塞泵的工作原理、结构特点。,6,一、液压泵概述,液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。,7,一、液压泵概述,液压泵工作原理,1-偏心轮 2-柱塞 3-缸体 4-弹簧 5、6-单向阀,油腔,8,一、液压泵概述,液压泵工作原理演示,9,（1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间； 当工作容积增大时，完成吸油
3、过程； 当工作容积减小时，完成排油过程。 液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。 （2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力； （3）具有相应的配流机构。 将吸液腔与排液腔分开。,液压泵特点（基本条件）,一、液压泵概述,10,说明,容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为吸油腔，处于压油时称为压油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力。吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸性能，压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。 容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关
4、几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力要影响泵的内泄漏和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。,一、液压泵概述,11,（1）工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。 （2）额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。 （3）最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。 液压泵在正常工作时，其工作压力应小于或等于泵的额定压力。,一、液压泵概述,液压泵的主要性能参数（压力）,12, 排量V（mL
5、/r）（m3/r） 在不考虑泄漏的情况小，液压泵每转一周所排出的液体体积。它只与液压泵的工作容积的几何尺寸有关。 理论流量qt（L/min） qt=Vn 实际流量q（L/min） q=qt-ql 由于泄漏量ql随着压力p的增大而增大，所以实际流量q随着压力p的增大而减小。 额定流量qn（L/min） 用来评价液压泵的供油能力，是液压泵技术规格指标之一。,液压泵的主要性能参数（流量）,一、液压泵概述,13, 液压泵的功率损失 液压泵的功率损失包括容积损失和机械损失。 容积损失和容积效率 容积损失主要是液体泄漏造成的功率损失。 液压泵的容积损失用容积效率来表征。,v随着压力的增大而降低。,液压泵的
6、主要性能参数（功率）,一、液压泵概述,14, 机械损失和机械效率 机械损失是因摩擦而造成的功率损失。 机械损失用机械效率来表征。 液压泵的理论转距Tt与实际输入转距T之比。 转距损失为Tl,一、液压泵概述,液压泵的主要性能参数（功率）,15, 液压泵的功率 输入功率Pi,在实际的计算中若油箱通大气，液压泵吸油口和压油口之间的压力差p往往用液压泵出口压力p代入。, 输出功率P,一、液压泵概述,液压泵的主要性能参数（功率）,16, 总效率 液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值：,理论转矩Tt的计算 ：,一、液压泵概述,液压泵的主要性能参数（功率）,17,a-液压泵的功率流程图 b-液压泵特性曲线
7、,液压泵的主要性能参数,一、液压泵概述,18,液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节分为定量泵和变量泵两类； 按结构形式分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。,液压泵的分类,一、液压泵概述,柱塞泵,叶片泵,齿轮泵,定量泵,轴向柱塞泵,双作用叶片泵,变量泵,泵,径向柱塞泵,19,液压泵的符号,一、液压泵概述,20,二、齿轮泵,齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高，流量脉动大，运行时噪声水平较高，在高压下运行时尤为突出。 齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵
8、都采用齿轮泵。 从结构上齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛，齿轮泵一般作为定量泵使用。,21,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵实体图,22,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵图解,组成：前、后泵盖，泵体，一对齿数、 模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮。,23,啮合点处的齿面接触线一直起着分隔高、低压腔的作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵工作原理,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵工作原理,25,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵工作原理演示,26,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵结构图,CBB齿轮泵的结构 1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-
9、泵体 8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔 15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销,27,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵影片,28,二、齿轮泵,实际上齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，所以通常取=3.33，则有,排量,流量,外啮合齿轮泵流量计算,29,上式为外啮合齿轮泵的平均流量。 特点： 1) 齿轮泵的平均流量与齿数成正比，而与模数的平方成比例。 2) 齿轮泵的流量与齿宽成正比，但齿宽的增大受齿轮所受液压径向力增加的限制，一般取齿宽 B（610）m，高压时取小值。 3) 提高转速可以提高泵的流量，但受泵吸入性能的限制。齿轮泵的转速一般在10001500
10、r/min。 4) 另外，在容积式液压泵中，齿轮泵的流量脉动最大。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵流量,30,齿轮泵存在着三个产生泄漏的部位： 齿轮端面和端盖间； 齿顶和壳体内孔间； 齿轮的啮合处。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵泄漏,31,端面间隙自动补偿原理： 利用特制的通道把齿轮泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，作用在一定形状和大小的面积上，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小齿轮泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。,二、齿轮泵,自动补偿措施,浮动轴套,A腔,齿轮,泵体,弹簧,浮动轴套式,32,二、齿轮泵,自动补偿措施,端面间隙自动补偿原理：
11、利用泵的出口压力油引到浮动侧板的背面，使之紧贴于齿轮的端面来补偿间隙。起动时，浮动侧板靠密封圈来产生预紧力。,浮动侧板式,浮动侧板,齿轮,泵体,33,端面间隙自动补偿原理： 利用泵的出口压力油引到侧板的背面后，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙的，侧板的厚度较薄，内侧面要耐磨，这种结构采取一定措施后，易使侧板外侧面的压力分布大体上和齿轮侧面的压力分布相适应。,二、齿轮泵,自动补偿措施,挠性侧板式,挠性侧板,齿轮,泵体,34,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵困油现象,齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于 1，也就是说要求在一对轮齿即将脱开啮合前，后面的一对轮齿就要开始啮合，在这一小段时间内，同时啮合
12、的就有两对轮齿，这时留在齿间的油液就困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中，如图a所示。,35,二、齿轮泵,当齿轮继续旋转时，这个空间的容积逐渐减小，直到两个啮合点A、B 处于节点两侧的对称位置时，如图 b所示，封闭容积减至最小。 由于油液的可压缩性很小，当封闭空间的容积减小时，被困的油液受挤压，压力急剧上升，油液从零件接合面的缝隙中强行挤出，使齿轮和轴承受到很大的径向力。,外啮合齿轮泵困油现象,36,二、齿轮泵,当齿轮继续旋转，这个封闭容积又逐渐增大到如图c 所示的最大位置，当容积增大时会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象，这些都将使齿轮泵产生强烈的噪声，这就是齿轮泵的
13、困油现象。,外啮合齿轮泵困油现象,37,困油现象的危害： 使闭死容积中的压力急剧升高，使轴承受到很大的附加载荷，同时产生功率损失及液体发热等不良现象；溶解于液体中的空气便析出产生气泡，产生气蚀现象，引起振动和噪声。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵困油现象,38,消除困油现象： 在齿轮泵的两侧侧板上或浮动轴套上各开2个卸荷槽。 非对称式； 必须保证在任何时候都不能使吸油腔与压油腔相互串通； 这样的齿轮泵不能反转。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵卸荷,39,非对称卸荷槽尺寸,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵卸荷,40,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵径向不平衡力,41,危害： 径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触，同
14、时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵径向不平衡力,措施： 开压力平衡槽； 减小压油口； 减少齿轮的齿数； 适当增大径向间隙；,42,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵径向不平衡力,压力平衡槽,43,二、齿轮泵,外啮合齿轮泵径向不平衡力,减小压油口,44,二、齿轮泵,内啮合齿轮泵实体图,45,二、齿轮泵,内啮合齿轮泵图解,46,内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种。 摆线齿轮泵又称为转子泵，两齿轮相差一个齿。,二、齿轮泵,内啮合齿轮泵工作原理,47,二、齿轮泵,内啮合齿轮泵工作演示,48,二、齿轮泵,螺杆泵剖面图,49,二、齿轮泵,螺杆泵工作原理,50,二、齿轮泵,螺杆泵工作
15、演示,51,齿轮泵的优点是：体积小，重量轻，结构简单，制造方便，价格低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。 其缺点是：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变等。 内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵比较，有：体积小，流量脉动小，噪声小，但加工困难，使用受到限制。,二、齿轮泵,优缺点,52,结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长。 吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。,三、叶片泵,53,叶片泵根据作用次数的不同，可分为单作用和双作用两种。 单作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各一次。 双作用叶片泵：转子每转一周完成吸、排油各二
16、次。 双作用叶片泵一般为定量泵；单作用叶片泵一般为变量泵。,三、叶片泵,叶片泵分类,54,三、叶片泵,叶片泵实体图,55,三、叶片泵,单作用叶片泵工作原理,转子,定子,叶片,压油区,吸油区,封油区,封油区,壳体,56,三、叶片泵,单作用叶片泵结构,57,三、叶片泵,单作用叶片泵工作演示,58,单作用叶片泵的排量可以由右侧式子计算：,实际流量为：,在计算中不考虑叶片厚度和倾角影响的缘故： 叶片槽底部的吸油和压油恰好补偿了叶片厚度及倾角所占据体积而引起的排量和流量的减小。,三、叶片泵,单作用叶片泵流量计算,59,考虑流量脉动，单作用叶片泵的叶片数为奇数，一般为13或15片。 叶片倾角为后倾，有利于叶片在离心力作用下向外伸出。 改变偏心距便可改变流量。 压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上。 由于转子受有不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。,三、
