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1、液压泵,第二章,第一节 液压泵概述,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能，为执行元件提供压力油。 液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。液压泵的基本工作原理液压泵的主要性能参数液压泵的分类和选用液压泵的图形符号,液压泵基本工作原理,以单柱塞泵为例组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为d，偏心轮偏心距为e。,第一节 液压泵概述,轴向柱塞泵,一.液压泵基本工作原理,偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。 泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。 V=Sd2/4=ed
2、2/2,第一节 液压泵概述,液压泵正常工作的三个必备条件,必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积； 密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油； 密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。,第一节 液压泵概述,二.液压泵的主要性能参数,1.液压泵的压力1)工作压力 p ：泵工作时的出口压力，取决于负载。2)额定压力 ps ：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。3)吸入压力：泵的进口处的压力。2.液压泵的排量、流量和容积效率1）排量V：液
3、压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。,第一节 液压泵概述,2）平均理论流量qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，qt= nv ，单位为 m3/s 或 L/min。3）实际流量q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力 0 时，因存在泄漏流量q，因此q= qt-q。4）瞬时理论流量 qsh：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即qshqt。5）额定流量qs：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。,第一节 液压泵概述,5）额定流量qs：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。6
4、）容积效率v：v= q /q t =（qt-q）/qt =1-q/qt=1-kp/nV 式中 k 为泄漏系数。3.泵的功率和效率1)输入功率 Pr： 驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，Pr= T2)输出功率 P：泵输出液压功率， P = pq (P =FV p=F/A q=AV),第一节 液压泵概述,3)总效率p ：p = P / Pr= pq/T=vm式中m为机械效率。4.泵的转速：1)额定转速ns：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。2)最高转速 nmax：额定压力下允许短时间运行的最高转速。3)最低转速nmin：正常运转允许的最低转速。4)转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。,
5、第一节 液压泵概述,四.液压泵的分类和选用,按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵。柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵。按排量能否变量分：定量泵和变量泵。单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵,第一节 液压泵概述,齿轮泵,单作用叶片泵,径向柱塞泵,四.液压泵的分类和选用,选用原则：1）是否要求变量 要求变量选用变量泵。2）工作压力 柱塞泵的额定压力最高。 3）工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。4）噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。5）效率 轴向柱塞泵的总效率最高。,第一节
6、 液压泵概述,液压泵按进出口的方向是否可变分为：单向泵和双向泵。双向泵可以改变泵的转向，变换进出油口，具有对称结构。,五.液压泵的图形符号,第一节 液压泵概述,柱塞泵,第二节,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。径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵,第二节 柱塞泵,径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵,第二节 柱塞泵,配流轴式径向柱塞泵工作原理,第二节 柱塞泵,工作原理缸体 均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。柱塞 其头部滑履与定子内圆接触。定子 与
7、缸体存在偏心。配流轴传动轴,排量公式 V =（d 2 / 2 ）e z e 定子与缸体之间的偏心距 Z 柱塞数,配流轴式径向柱塞泵结构特点,配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。,第二节 柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,第二节 柱塞泵,缸体,柱塞滑履组,配流盘,第二节 柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵工作原理,工作原理缸体 均布Z 个柱塞孔，分布圆直径为D柱塞滑履组 柱塞直径为d斜盘 相对传动轴倾角为
8、配流盘传动轴,排量公式 V =（d 2 / 4 ）D z tg 改变斜盘倾角可以改变泵的排量,第二节 柱塞泵,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。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：5，7，9。,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。,第二节 柱塞泵,斜轴式无铰轴向柱塞泵,原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传
9、动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。,第二节 柱塞泵,特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。,叶片泵,第三节,叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。,第三节 叶片泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,一.双作用叶片泵,结构组成定子 其内环由两段大半径R 圆弧、两段小半径 r 圆弧和四段过渡曲线组成转子 铣有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度为B,第三
10、节 叶片泵,叶片 在叶片槽内能自由滑动左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口 传动轴,由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成.,V = 2B（R 2 r 2）- 2 z BS（R - r）/ cos 为叶片倾角,排量公式,第三节 叶片泵,双作用叶片泵工作原理,双作用叶片泵的结构特点,径向力平衡。为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。合理设计过渡曲线形状和叶片数（z8），可使理论流量均匀，噪声低。定子曲线圆弧段圆心角叶片间夹
11、角（= 2/ z ）。为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。,第三节 叶片泵,高压叶片泵,第三节 叶片泵,叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用： 定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；减少了泵的理论排量；可能引起瞬时理论流量脉动。影响了泵的寿命和额定压力的提高。,高压叶片泵,提高双作用叶片泵额定压力的措施： 采用浮动配流盘实现端面间隙补偿 减小通往吸油区叶片根部的油液压力（p）,第三节 叶片泵,减小吸油区叶片根部的有效作用面积阶梯式叶片（s ）子母叶片（b ）柱销式叶片 （b ）,单作用叶片泵,工作原理定子 内环为圆转子 与定子存
12、在偏心e，铣有z 个叶片槽叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘 铣有吸、压油窗口传动轴,V= 4BzRe sin(/z ),第三节 叶片泵,排量公式,单作用叶片泵的特点,可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排量和流量。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。,第三节 叶片泵,限压式变量叶片泵 变量原理,定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当FFt，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。,第三节 叶片泵,限压式变量泵,限压式变量叶片泵特性曲线,调节压力调节螺钉的预压
13、縮量，即改变特性曲线中拐点B 的压力大小 pB，曲线 BC 沿水平方向平移。调节定子右边的最大流量调节螺钉，可改变定子的最大偏心距emax，即改变泵的最大流量，曲线 AB上下移。,更换不同刚度的弹簧，即改变了BC 的斜率，泵的最高压力pc也就不同。,限压式变量叶片泵的压力流量特性曲线如图ABC,第三节 叶片泵,齿轮泵,第四节,齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。,第四节 齿轮泵,外啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵,螺杆泵,外啮合齿
14、轮泵,结构组成一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z泵体 前后盖板 长短轴工作原理 （动画） 两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油。,退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。,第四节 齿轮泵,外啮合齿轮泵的排量公式,V = 2z m 2 B z 齿数，m 齿轮模数，B 齿宽齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。,齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。,第
15、四节 齿轮泵,外啮合齿轮泵的结构特点,齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占8085。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,第四节 齿轮泵,液压径向力及平衡措施,齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力 F = K p B De K为系数，对主动齿轮K=0.75；对从动齿轮K=0.85。,第四节 齿轮泵,液压径向力及平衡措施,液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。 平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。,第四节 齿轮泵,困油现象与卸荷措施,困油现象产生的原因 齿轮重迭系数1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。,
