《液壓傳動》液壓泵

1、1第第3 3章章 液壓泵液壓泵3.1 3.1 概概 述述 液壓泵是液壓傳動系統(tǒng)中的動力裝置，是能量轉(zhuǎn)換元件。它們由原動機(jī)（電動機(jī)或柴油機(jī)等）驅(qū)動，把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為油液的壓力能再輸出到系統(tǒng)中去，為執(zhí)行元件提供動力，是液壓傳動系統(tǒng)的核心元件，其性能好壞將直接影響到系統(tǒng)能否正常工作。 根據(jù)液壓泵結(jié)構(gòu)形式，可分為齒輪泵，葉片泵和柱塞泵 。 根據(jù)幾何排量是否可調(diào)節(jié)（變化）分為變量泵和定量泵。 根據(jù)液壓泵是否可以正反方向轉(zhuǎn)動分為單向液壓泵和雙向液壓泵。液壓泵圖形符號見圖3.11。2一、一、液壓泵液壓泵的工作原理的工作原理 1一凸輪；一凸輪；2一柱塞；一柱塞；3一泵體；一泵體；4一彈簧；一彈簧； 5一

2、吸油（單向）閥；一吸油（單向）閥；6一壓油（單向）閥一壓油（單向）閥 液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。 三個基本條件：三個基本條件：第第3 3章章 液壓泵液壓泵3液壓泵性能參數(shù)主要是指壓力、流量和排量、功率和效率等。1 1壓力壓力 液壓泵的壓力參數(shù)主要是工作壓力和額定壓力。 （1）工作壓力 它是指液壓泵在實(shí)際工作時輸出油液的壓力值，即泵出油口處壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。此壓力取決于系統(tǒng)中阻止液體流動的阻力。阻力（負(fù)載）增大，工作壓力升高；反之則工作壓力降低。泵的最大工作壓力是由其組成部分零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封好壞來決定的，隨著泵工作壓力的提高，它的泄漏量

3、增大，效率降低。 （2）額定壓力 它是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(yùn)轉(zhuǎn)時允許使用的壓力最大限定值。它是泵在正常工作的條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。當(dāng)泵的工作壓力超過額定壓力時，就會過載。 （3）吸入壓力或者背壓 注意壓力的分級 二、 液壓泵的性能參數(shù)42 2流量和排量流量和排量流量是指單位時間內(nèi)泵輸出油液的體積，其單位為m3/s 。 （1）排 量qB 泵每轉(zhuǎn)一周，泵密封容腔幾何尺寸的變化而排出油液的體積。針對某個結(jié)構(gòu)的泵而言，它是個不變量 。 （2）理論流量Qt 在單位時間內(nèi)由泵密封容腔幾何尺寸變化計算而得到的泵排出液體的體積，等于排量qB和轉(zhuǎn)

4、速n的乘積，測試中常以零壓下的流量表示 （3）實(shí)際流量QB 它是泵工作時的輸出流量，這時的流量必須考慮到泵的泄漏。它等于泵理論流量減去因泄漏損失的流量q （稱為泵容積損失），它隨著泵工作壓力的升高而增大。 （4）額定流量 QR 泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵實(shí)際流量QB和額定流量QR都小于理論流量Qt 。53 3功率功率 液壓泵的輸入能量為機(jī)械能，其表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速； 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 Pt 用泵的理論流量 Qt (m3/s)與泵進(jìn)出口壓差p（Pa）的乘積來表示， 由于泵的進(jìn)口壓力很小，近似為零，所以在很多情況下，

5、泵進(jìn)出口壓差可用其出口壓力來代替。 （2）輸入功率Pi 是實(shí)際驅(qū)動泵軸所需要的機(jī)械功率 。 （3）輸出功率PB 是用泵實(shí)際輸出流量QB與泵進(jìn)出口壓差p的乘積來表示 ，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 。64 4效率效率 液壓泵在工作中是有能量損失的，因泄漏而產(chǎn)生的損失是容積損失（液壓功率損失），因摩擦而產(chǎn)生的損失是機(jī)械損失（機(jī)械功率損失）。 （1）容積效率 它是液壓泵實(shí)際流量與理論流量之比 （2）機(jī)械效率(Mechanical Efficient) 液體在泵內(nèi)流動時，液體粘性會引起轉(zhuǎn)矩?fù)p失，此外泵內(nèi)零件相對運(yùn)動時，機(jī)械摩擦也會引起轉(zhuǎn)矩?fù)p失。機(jī)械效率是泵所需要

6、的理論轉(zhuǎn)矩Tt與實(shí)際轉(zhuǎn)矩之比 （3）總效率(Total Efficient) 泵的總效率是泵輸出功率與輸入功率PI 之比BBttttBv11nqQQQQQQQQBItItIBBBIBtBItBm22PPPpQnTpqTnTTTBmBvtBmBBIBBIBBpqpQPpQPP74 4效率效率 液壓泵的容積效率、機(jī)械效率、總效率、理論流量液壓泵的容積效率、機(jī)械效率、總效率、理論流量QtQt、實(shí)際流量實(shí)際流量Q QB B和實(shí)際和實(shí)際輸入功率輸入功率P PI I與工作壓力與工作壓力p pB B的關(guān)系曲線如圖所示。液壓泵在零壓時的流量即為的關(guān)系曲線如圖所示。液壓泵在零壓時的流量即為QtQt由于泵的泄漏量

7、隨壓力升高而增大，所以泵的容積效率由于泵的泄漏量隨壓力升高而增大，所以泵的容積效率 及實(shí)際流量及實(shí)際流量Q QB B隨泵隨泵的工作壓力升高而降低，壓力為零時的容積效率的工作壓力升高而降低，壓力為零時的容積效率 =100 =100，這時的實(shí)際流量這時的實(shí)際流量Q QB B等于理論流量等于理論流量Qt Qt ?？傂书_始隨壓力的增大很快上升，接近液壓泵的額定?？傂书_始隨壓力的增大很快上升，接近液壓泵的額定壓力時總效率最大，達(dá)到最大值后，又逐步降低。壓力時總效率最大，達(dá)到最大值后，又逐步降低。 由容積效率和總效率這兩條曲線的變化可以看出機(jī)械效率的變化情況。泵在由容積效率和總效率這兩條曲線的變化可以

8、看出機(jī)械效率的變化情況。泵在低壓時，機(jī)械摩擦損失在總損失中所低壓時，機(jī)械摩擦損失在總損失中所占的比例較大，其機(jī)械效率很低。隨著占的比例較大，其機(jī)械效率很低。隨著工作壓力的提高，機(jī)械效率很快上升。工作壓力的提高，機(jī)械效率很快上升。在達(dá)到某一值后，機(jī)械效率大致保持在達(dá)到某一值后，機(jī)械效率大致保持不變，從而表現(xiàn)出總效率曲線幾乎和不變，從而表現(xiàn)出總效率曲線幾乎和容積效率曲線平行下降的變化規(guī)律。容積效率曲線平行下降的變化規(guī)律。8例例3 31 1 某液壓泵的輸出壓力 p=10 MPa，泵轉(zhuǎn)速 n=1450 rmin，排量 qt=46.2 mLr，容積效率 =0.95，總效率 =0.9 。試求液壓泵的輸出功

9、率和驅(qū)動泵的電動機(jī)功率。解解 (1) 求液壓泵的輸出功率 液壓泵輸出的實(shí)際流量為： Lmin則液壓泵的輸出功率為： kW（2）求電動機(jī)的功率電動機(jī)功率即泵的輸人功率為： kW pvp641.6395. 01450102 .463pvtpvtnqQQ6 .106010641.63101036pqPo8.119.06.10poiPP9 齒輪泵是一種常用的液壓泵。它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、體積小、重量輕、自吸性能好、對油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動大、噪聲大、排量不可調(diào)節(jié)（是定量泵），它被廣泛地應(yīng)用于各種低壓系統(tǒng)中。但隨著齒輪泵在結(jié)構(gòu)上的不斷改進(jìn)完善，它也被

10、用于采礦、冶金、建筑、航空、航海、農(nóng)林等機(jī)械的中、高壓液壓系統(tǒng)中。 齒輪泵按齒形曲線的不同可分為漸開線齒形和非漸開線齒形兩種；按齒輪嚙合形式的不同可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種。外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，本節(jié)著重介紹它的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能。3.2 3.2 齒齒 輪輪 泵泵10一、齒輪泵的一、齒輪泵的工作原理工作原理 齒輪1、2的齒廓線（面）與殼體內(nèi)表面及前后端蓋構(gòu)成若干密封容積，嚙合線將高、低壓腔隔離開來。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，下側(cè)的輪齒逐漸脫離嚙合，其密封容積逐漸增大，形成局部真空，油液在大氣壓力的作用下從吸油口進(jìn)入下部低壓腔；隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，齒輪的齒谷把油液從下側(cè)帶到上側(cè)密封容積中，輪齒在上

11、側(cè)進(jìn)入嚙合時，使上側(cè)密封容積逐漸減小，油液從上側(cè)油高壓腔將油液排出。當(dāng)齒輪泵不斷地旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵不斷地吸油和排油 11二、齒輪泵的排量和流量二、齒輪泵的排量和流量 1 1排量與流量：排量與流量： 對于由一對齒數(shù)相等的齒輪組成的外嚙合齒輪泵，其主軸旋轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積等于兩齒輪輪齒體積之和。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪而言，輪齒體積與齒谷容積是相同的。這樣，齒輪泵的幾何排量等于一個齒輪的輪齒體積和齒谷容積之和?？紤]到齒頂間隙的液體從排液腔仍被帶回到吸油腔，不參與排液，則齒輪泵的幾何排量等于以齒頂圓為外徑、以 (Z2)m的圓為內(nèi)徑、高為齒輪寬度B的圓筒體積 Bmmmqzzz222B2B)2()2(4122 2

12、瞬態(tài)流量瞬態(tài)流量 齒輪泵實(shí)際流量是齒輪泵的平均流量。根據(jù)齒輪嚙合原理可知，齒輪在嚙合過程中，由于嚙合點(diǎn)位置不斷變化，吸、壓油腔在每一瞬時的容積變化率是不均勻的，所以齒輪泵的瞬時流量是脈動的。 如果泵的瞬時流量脈動大，不僅會使液壓缸運(yùn)動的平穩(wěn)性、液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的均勻性變差，而且會引起壓力脈動，進(jìn)而使管道、閥門乃至整個系統(tǒng)振動，特別是在共振時，發(fā)出很強(qiáng)的噪聲，這對軸和軸承的強(qiáng)度，對管接頭和密封都有破壞性影響。 為此必須對泵的瞬態(tài)流量進(jìn)行分析，找出影響流量脈動(Flow Pulsation)的因素，作為設(shè)計時選取有關(guān)參數(shù)的依據(jù)。 13三、齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1. 1. 泄漏泄漏 液壓泵中組成密封工作容積的

13、零件作相對運(yùn)動，其間隙產(chǎn)生的泄漏影響液壓泵的性能。外嚙合齒輪泵高壓油腔的壓力油到低壓腔中去的泄漏途徑： (1) 泵體內(nèi)表面和齒頂徑向間隙的徑向泄漏 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，故其泄漏量相對較小，約占總泄漏量的1015左右。 （2）齒輪端面間隙的軸向泄漏（或端面泄漏） 齒輪端面與前后蓋之間的端面間隙較大，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70一 75。 （3）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。 從上述可知，齒輪泵由于泄漏量較大，其額定工作壓力不高，要提高齒輪泵的額

14、定壓力并保證較高的容積效率，首先要減少沿端面間隙的泄漏問題。 141) 泄漏途徑：軸向間隙 徑向間隙 嚙合處 2) 危害：v3) 防泄措施： a) 減小軸向間隙 b) 軸向間隙補(bǔ)償裝置 浮動側(cè)板 浮動軸套15防泄措施：b) 軸向間隙補(bǔ)償裝置 浮動側(cè)板 浮動軸套a) 減小軸向間隙 小流量：間隙0.025-0.04 mm 大流量：間隙0.04-0.06 mm161) 產(chǎn)生原因： 1，構(gòu)成閉死容積Vb Vb由大小，p， 油液發(fā)熱，軸承磨損。 Vb由小大，p ， 汽蝕、噪聲、振動、金屬表面剝蝕。2. 困油現(xiàn)象2) 危害：影響工作、縮短壽命3) 措施：開卸荷槽 原則： Vb由大小，與壓油腔相通 Vb由小

15、大，與吸油腔相通 保證吸、壓油腔始終不通吸壓173液壓徑向不平衡力 在齒輪泵中，由于在壓油在齒輪泵中，由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差，腔和吸油腔之間存在著壓差，又因泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂之又因泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂之間存在著徑向間隙，可以認(rèn)為間存在著徑向間隙，可以認(rèn)為壓油腔壓力逐漸分級下降到吸壓油腔壓力逐漸分級下降到吸油腔壓力，如圖油腔壓力，如圖3.63.6所示。這所示。這些液體壓力的合力就是作用些液體壓力的合力就是作用在軸上的徑向不平衡力在軸上的徑向不平衡力F F181）原因：徑向液壓力分布不均 嚙合力2）危害：軸承磨損、刮殼。3）措施：縮小壓油口，增加徑 向間隙。 壓油口縮小后，安裝時注意

16、不能反轉(zhuǎn)。 19 作用在泵軸上的徑向力，能使軸彎曲，從而引起齒頂與泵殼體相接觸，從而降低了軸承的壽命，這種危害會隨著齒輪泵壓力的提高而加劇，所以應(yīng)采取措施盡量減小徑向不平衡力，其方法如下： (1) 縮小壓油口的直徑，使壓力油僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)，這樣壓力油作用于齒輪上的面積減小，因而徑向不平衡力也就相應(yīng)地減小。 （2）增大泵體內(nèi)表面與齒輪齒頂圓的間隙，使齒輪在徑向不平衡力作用下，齒頂也不能和泵體相接觸。 （3）開壓力平衡槽，如圖所示，開兩個壓力平衡槽1和2分別與低、高壓油腔相通，這樣吸油腔與壓油腔相對應(yīng)的徑向力得到平衡，使作用在軸承上的徑向力大大地減小。但此種方法會使泵的內(nèi)泄漏增加，

17、容積效率降低，所以目前很少使用此種方法。 20四、四、 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 要提高齒輪泵的壓力，必須減小端面泄漏。要減少端面泄漏，即使把間隙做得很小，隨著時間的推移，由于端面磨損而增大的間隙不能補(bǔ)償，容積效率又很快地下降，壓力仍不能提高 目前提高齒輪泵壓力的方法是用齒輪端面間隙自動補(bǔ)償裝置，即采用浮動軸套或彈性側(cè)板兩種自動補(bǔ)償端面間隙裝置，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，產(chǎn)生液壓力，使軸套內(nèi)側(cè)或側(cè)板緊壓在齒輪的端面上，壓力愈高，壓得越緊，從而自動地補(bǔ)償由于端面磨損而產(chǎn)生的間隙。 圖中高壓齒輪泵是采用浮動軸套。圖中的軸套1和2是浮動安裝的，

18、軸套左側(cè)的空腔均與泵的壓油腔相通。當(dāng)泵工作時，軸套受左側(cè)壓力油的作用而向右移動，將齒輪兩側(cè)面壓緊，從而自動補(bǔ)償了端面間隙，齒輪泵的額定壓力可提高到1016 MPa，其容積效率不低于0.9 。21五、內(nèi)嚙合齒輪泵五、內(nèi)嚙合齒輪泵 內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種類型。圖圖3.11 3.11 內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵的工作原理圖內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵的工作原理圖 圖圖3.12 3.12 內(nèi)嚙合擺線齒輪泵工作原理圖內(nèi)嚙合擺線齒輪泵工作原理圖l l一小齒輪（主動齒輪）；一小齒輪（主動齒輪）；2 2一內(nèi)齒輪（從動齒輪）；一內(nèi)齒輪（從動齒輪）； l l一外轉(zhuǎn)子；一外轉(zhuǎn)子；2 2一內(nèi)轉(zhuǎn)子一內(nèi)轉(zhuǎn)子 3 3一月牙板

19、；一月牙板；4 4一吸油腔；一吸油腔；5 5一壓油腔一壓油腔22六、六、 螺桿泵螺桿泵圖3.13 螺桿泵結(jié)構(gòu)簡圖l一后蓋；2一殼體；3一主動螺桿（凸螺桿）； 4、5一從動螺桿（凹螺桿）；6一前蓋 23雙作用式葉片泵工作原理圖1一葉片；2一定子；3一轉(zhuǎn)子3.3 3.3 葉片泵葉片泵 葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)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(diǎn)。 葉片泵按其結(jié)構(gòu)來分有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，雙作用式泵的徑向力平衡，流量均勻，壽命長，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。一、一、 雙作用葉片

20、泵雙作用葉片泵1. 1. 雙作用葉片泵的雙作用葉片泵的工作原理工作原理242. 2. 雙作用葉片泵的排量與流量雙作用葉片泵的排量與流量（1 1）排量）排量如圖如圖3.3-33.3-3所示，當(dāng)不考慮葉片厚度時，雙作用式葉片泵排量等于所示，當(dāng)不考慮葉片厚度時，雙作用式葉片泵排量等于兩葉片間最大容積兩葉片間最大容積V1V1與最小容積與最小容積V2V2之差與葉片數(shù)之差與葉片數(shù)Z Z之積后的之積后的2 2倍倍（2 2）流量）流量 雙作用式葉片泵的流量雙作用式葉片泵的流量Q QB B為為 )(2)(22221BrRBVVqzBvB22Bcos)(2nZrRrRBQ253 3雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片

21、泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1 1）定子工作表面曲線）定子工作表面曲線 定子工作表面曲線如圖定子工作表面曲線如圖 3.3-43.3-4所示。它是由兩段大半徑為所示。它是由兩段大半徑為 R R的的小半徑為小半徑為r r的圓弧的圓弧a1a2 a1a2 ，以及圓弧間的四段過渡曲線，以及圓弧間的四段過渡曲線b1a2b1a2和和a1b2a1b2組成。理想的過渡曲線應(yīng)保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時徑向速度組成。理想的過渡曲線應(yīng)保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時徑向速度和加速度變化均勻，并且應(yīng)使葉片在過渡曲線和圓弧交接點(diǎn)處和加速度變化均勻，并且應(yīng)使葉片在過渡曲線和圓弧交接點(diǎn)處的加速度突變較小，葉片頂部與定子內(nèi)表面的加速度突變較小，葉片

22、頂部與定子內(nèi)表面不產(chǎn)生脫空（葉片頂部短時間與定子內(nèi)表面不產(chǎn)生脫空（葉片頂部短時間與定子內(nèi)表面不接觸），從而保證葉片對定子表面的沖擊不接觸），從而保證葉片對定子表面的沖擊盡可能的小，對定子的磨損小，瞬時流量脈盡可能的小，對定子的磨損小，瞬時流量脈動小。動小。 目前定子的過渡曲線有阿基米德螺線、目前定子的過渡曲線有阿基米德螺線、等加速等加速等減速曲線等等減速曲線等263 3雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （2 2）配流盤）配流盤 配流盤的作用是給泵進(jìn)行配油。為了保證配流盤的吸、排油窗口在工作中配流盤的作用是給泵進(jìn)行配油。為了保證配流盤的吸、排油窗口在工作中能隔開，就必須使配流盤上封油

23、區(qū)夾角能隔開，就必須使配流盤上封油區(qū)夾角 （即吸油窗口和排油窗口之間的夾角）（即吸油窗口和排油窗口之間的夾角）大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角。大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角。 當(dāng)兩相鄰葉片之間的油液從定子封油區(qū)當(dāng)兩相鄰葉片之間的油液從定子封油區(qū)（即定子圓弧部分）突然轉(zhuǎn)入壓油窗口時，（即定子圓弧部分）突然轉(zhuǎn)入壓油窗口時，壓力迅速達(dá)到泵的輸出壓力，油液瞬間被壓壓力迅速達(dá)到泵的輸出壓力，油液瞬間被壓縮，使高壓油腔中的油液倒流，泵的瞬時流縮，使高壓油腔中的油液倒流，泵的瞬時流量減少，引起流量脈動和噪聲。為了避免產(chǎn)量減少，引起流量脈動和噪聲。為了避免產(chǎn)生這種現(xiàn)象，生這種現(xiàn)象， 在配流盤窗口上開始進(jìn)入壓油

24、區(qū)一側(cè)卸在配流盤窗口上開始進(jìn)入壓油區(qū)一側(cè)卸荷三角槽，如圖所示，這樣使相鄰葉片間的荷三角槽，如圖所示，這樣使相鄰葉片間的密封容積逐漸地進(jìn)入壓油窗口時，壓力逐漸密封容積逐漸地進(jìn)入壓油窗口時，壓力逐漸上升，從而消除困油現(xiàn)象和由于壓力突變而上升，從而消除困油現(xiàn)象和由于壓力突變而引起的瞬時流量脈動和噪聲。引起的瞬時流量脈動和噪聲。273 3雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （3 3）葉片傾角）葉片傾角 葉片在轉(zhuǎn)子中放置方式應(yīng)當(dāng)有利于葉片在轉(zhuǎn)子的槽中滑動，并且葉片葉片在轉(zhuǎn)子中放置方式應(yīng)當(dāng)有利于葉片在轉(zhuǎn)子的槽中滑動，并且葉片對定子及轉(zhuǎn)子槽的磨損要小。葉片在工作過程中，受到離心力和葉片底部壓對定子

25、及轉(zhuǎn)子槽的磨損要小。葉片在工作過程中，受到離心力和葉片底部壓力油的作用，使葉片與定子緊密接觸。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)至高壓區(qū)時，定子內(nèi)表面給力油的作用，使葉片與定子緊密接觸。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)至高壓區(qū)時，定子內(nèi)表面給葉片頂部反作用力為葉片頂部反作用力為F FN N ，其方向沿定子內(nèi)表面曲線的法線方向，該力可分解，其方向沿定子內(nèi)表面曲線的法線方向，該力可分解為兩個力，即與葉片垂直的力為兩個力，即與葉片垂直的力 FTFT和沿葉片槽方向的力和沿葉片槽方向的力 F F，如圖所示。其中，如圖所示。其中F FT T力的作用使葉片與轉(zhuǎn)子槽側(cè)壁產(chǎn)生很大的摩擦力，力的作用使葉片與轉(zhuǎn)子槽側(cè)壁產(chǎn)生很大的摩擦力，并且容易使葉片折斷。并且容易

26、使葉片折斷。 F FT T力的大小取決壓力角力的大小取決壓力角 （即作用力（即作用力FNFN方向與方向與葉片運(yùn)動方向的夾角）的大小，壓力角葉片運(yùn)動方向的夾角）的大小，壓力角 越大則越大則FTFT力越大。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜力越大。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜 角時，可使原角時，可使原徑向放置葉片的壓力角徑向放置葉片的壓力角 減少為減少為 ，這樣就可以減少，這樣就可以減少與葉片垂直的力與葉片垂直的力 ，使葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動靈活，使葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動靈活，減少磨損。由于不同轉(zhuǎn)角處的定子曲線的法線方減少磨損。由于不同轉(zhuǎn)角處的定子曲線的法線方向不同，一般葉片傾角為向不同，一般葉片傾角為10101414度度

27、 。284 4雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提高雙作用葉片泵壓力，需要采取以下措施：提高雙作用葉片泵壓力，需要采取以下措施：（1 1）端面間隙自動補(bǔ)償）端面間隙自動補(bǔ)償 將配流盤的一側(cè)與高壓油腔連通，使配流盤在液壓油推力將配流盤的一側(cè)與高壓油腔連通，使配流盤在液壓油推力作用下壓向定子端面。泵的工作壓力越高，配流盤就會自動壓緊定子，作用下壓向定子端面。泵的工作壓力越高，配流盤就會自動壓緊定子，同時配流盤產(chǎn)生適量的彈性變形，使轉(zhuǎn)子與配流盤間隙進(jìn)行自動補(bǔ)同時配流盤產(chǎn)生適量的彈性變形，使轉(zhuǎn)子與配流盤間隙進(jìn)行自動補(bǔ)償，從而提高雙作用葉片泵輸出壓力。償，從而提高雙作用葉片泵輸出壓力。（2 2

28、）減少葉片對定子作用力）減少葉片對定子作用力 為保證葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，所有葉片底部為保證葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，所有葉片底部都與高壓油腔相通。當(dāng)葉片在吸油腔時，葉片底部作用著壓油腔的壓力都與高壓油腔相通。當(dāng)葉片在吸油腔時，葉片底部作用著壓油腔的壓力，而頂部卻作用著吸油腔的壓力，這一壓力差使葉片以很大的力壓向，而頂部卻作用著吸油腔的壓力，這一壓力差使葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面，在葉片和定子之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和磨損，使泵的壽命定子內(nèi)表面，在葉片和定子之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和磨損，使泵的壽命降低。因此高壓雙作用葉片泵必須在結(jié)構(gòu)上采取如下的措施降低。因此高壓雙作用葉片泵必須在結(jié)構(gòu)上采取

29、如下的措施 ：29二、二、 單作用葉片泵單作用葉片泵單作用葉片泵的工作原理（動畫）單作用葉片泵的工作原理（動畫）單作用葉片泵工作原理圖 l一轉(zhuǎn)子；2一定子；3一葉片 30三三. . 限壓式變量葉片泵的限壓式變量葉片泵的工作原理工作原理 外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖（動畫效果）l一偏心調(diào)節(jié)螺釘；2一預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘；3一限壓彈簧 31圖3.31為限壓式變量葉片泵流量一壓力特性曲線。該曲線表示了泵工作時流量與壓力變化關(guān)系。當(dāng)泵的工作壓力小于pb時，其流量q變化按斜線AB變化，在該階段變量泵相當(dāng)一個定量泵，圖中B點(diǎn)為曲線的拐點(diǎn)，其對應(yīng)的壓力就是限定壓力pb 。它表示泵在原始偏心量e0時可達(dá)到的最大

30、工作壓力。當(dāng)泵的工作壓力p超過pb時，偏心量e減小，輸出流量隨壓力的增高而急劇減少，流量按BC段曲線變化，C點(diǎn)所對應(yīng)壓力pc為截止壓力（又稱為最大壓力）。當(dāng)更換不同剛度的限壓彈簧時，可改變曲線BC段的斜率，彈簧剛度Ks值越?。ㄔ健败洝保?，BC段越陡，pc值越??；反之，彈簧剛度Ks值越大（越“硬”），曲線BC段越平緩，pc值亦越大。 限壓式變量葉片泵的流量一壓力特性曲線表明了它的靜態(tài)特性。調(diào)節(jié)螺釘1可以改變泵的最大流量，使特性曲線AB段上下平移；調(diào)節(jié)螺釘2可改變限定壓力pb的大小，使特性曲線BC段左右平移。 32限壓式變量葉片泵的應(yīng)用限壓式變量葉片泵的應(yīng)用 由于限壓式變量葉片泵具有上述特點(diǎn)，因此

31、它常用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要快慢速的液壓系統(tǒng)。例如用于組合機(jī)床動力滑臺的進(jìn)給系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等工作循環(huán)；也可用于定位、夾緊系統(tǒng)。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)快進(jìn)或快退時，需要大流量和較小的工作壓力，這樣，可利用限壓式變量葉片泵流量一壓力特性曲線（見圖3.31）中AB段；在工作進(jìn)給時，需要較小流量和較大的工作壓力，這樣可利用BC段。在定位夾緊系統(tǒng)中，定位、夾緊部件移動時需要低壓大流量，即可用AB段；當(dāng)定位、夾緊時，僅需要維持較大的壓力和補(bǔ)償泄漏量的流量，則可以利用特性曲線C點(diǎn)的特性。 從上述液壓系統(tǒng)中可以看出，限壓式變量葉片泵功率利用合理，可減少功率損耗，減少油液發(fā)熱，并且可以簡化油路系統(tǒng)。但由于限壓式變量

32、葉片泵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，泄漏比較大，所以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度不夠平穩(wěn)。 33 由一個或一個以上的柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動而工作的液壓泵。根據(jù)柱塞泵在缸體內(nèi)的排列方式不同，可分為： 徑向柱塞泵：柱塞軸線與缸體軸線垂直的柱塞泵。如果只有一個柱 塞，則稱單柱塞泵；如果多個柱塞（通常為3個，少數(shù) 為5個）水平放置，則稱臥式柱塞泵 軸向柱塞泵：柱塞軸線與缸體軸線平行或略有傾斜的柱塞泵。 可分為兩種： 直軸泵，又稱斜盤泵，其柱塞軸線與缸體或驅(qū)動軸軸 線平行。根據(jù)驅(qū)動軸是否穿越斜盤，可分 為通軸式和半軸式兩種。 斜軸泵，是驅(qū)動軸線與缸體軸線成明顯交（傾）角 直軸泵與斜軸泵的明顯區(qū)別在于： 直軸泵的驅(qū)動軸、缸體和柱塞

33、一起轉(zhuǎn)動 斜軸泵是通過驅(qū)動軸柱塞和連桿驅(qū)動缸體轉(zhuǎn)動的。3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 34與齒輪泵和葉片泵相比，軸向柱塞泵有如下特點(diǎn)：1） 由于密封容積是由缸孔和柱塞構(gòu)成的，配合表面質(zhì)量和尺寸精度易達(dá)到設(shè)計要求，密封性好，泄漏量小，效率高（總效率 ，容積效率 ，機(jī)械效率 ；2） 工作壓力高（一般為14MPa40MPa，最高允許壓力50MPa，甚至可達(dá)100MPa）。3） 轉(zhuǎn)速高（額定轉(zhuǎn)速 ，最高可達(dá) ），4） 體積小和質(zhì)量輕（功率質(zhì)量比為 ，最大可達(dá) ），慣性小和變量容易等 在高壓(14MPa32MPa)和大功率液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用軸向柱塞泵。 軸向柱塞泵的缺點(diǎn)是軸向尺寸大，對零件

34、的工藝和材質(zhì)要求高，并且由于平面摩擦副的存在，故抗污染(Pollute)能力差，必須特別注意正確選擇油液(Oil)品種和型號及保證油液的清潔度(Clealiness)。3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 35一. 直軸式軸向柱塞（斜盤）泵工作原理、排量和流量分析1工作原理 斜盤式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)如圖所示，它由傳動軸5、斜盤1、柱塞2、缸體3、配流盤4和彈簧等構(gòu)成。傳動軸5帶動缸體3轉(zhuǎn)動，缸體3上沿圓周均勻分布多個（通常為奇數(shù) ）平行于主軸軸線的缸孔，孔中裝有柱塞2以形成密封工作容積；柱塞在尾部彈簧力和低壓液壓力的作用下，其頭部壓緊在斜盤平面上，斜盤傾角是可調(diào)的。 3.4 3.4 軸軸

35、向向 柱柱 塞塞 泵泵 36一. 直軸式軸向柱塞（斜盤）泵工作原理、排量和流量分析1工作原理 當(dāng)傳動軸5帶動缸體3轉(zhuǎn)動時，柱塞2相對缸體3作往復(fù)運(yùn)動；紙面內(nèi)的柱塞從下死點(diǎn)向上死點(diǎn)的過渡，柱塞相對缸孔外伸，密封容積不斷變大，形成局部真空，油液經(jīng)配流盤腰形孔a被吸入，直到上死點(diǎn)為止，這是吸油過程；同時，紙面外的柱塞在斜盤平面制約下，相對缸孔內(nèi)移，密封容積不斷變小，受擠壓的油液經(jīng)配流盤腰形孔b被排出而輸向系統(tǒng)，直到下死點(diǎn)為止，這是排油過程。3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 37一. 直軸式軸向柱塞（斜盤）泵工作原理、排量和流量分析2幾何排量、平均流量和瞬態(tài)流量 如圖柱塞分布圓直徑為D，柱

36、塞從上死點(diǎn)A到下死點(diǎn)C的運(yùn)動過程為排液過程，排液行程S=Dtan，則其幾何排量則軸向柱塞泵的輸出流量為 tan4422BDZZdhdqtan4BBv2BvtBnDdQQz3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 38二. 直軸式柱塞泵典型結(jié)構(gòu)該泵結(jié)構(gòu)可分為兩大部分：手動變量機(jī)構(gòu)（序號1424）主體結(jié)構(gòu)（序號113，25，26） 3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 39二. 直軸式柱塞泵典型結(jié)構(gòu)變量機(jī)構(gòu)：用以調(diào)節(jié)斜盤傾角，以改變幾何排量和流量。1）手動變量機(jī)構(gòu) 如圖左部（序號1424）所示，用手轉(zhuǎn)動手輪14，使螺桿17轉(zhuǎn)動，則柱塞18產(chǎn)生向上位移，并通過銷軸（與斜盤連在一起）帶動斜盤向上擺動，使斜盤傾角變小，從而改變泵的幾何排量和流量。15為鎖緊螺母，調(diào)節(jié)完畢后用之鎖緊，使幾何排量為調(diào)定值。21為刻度盤，用以指示排量大小，撥叉23固定在柱塞18上。 由于斜盤受力很大，故手動變量機(jī)構(gòu)只能在停車時調(diào)節(jié)。 3.4 3.4 軸軸 向向 柱柱 塞塞 泵泵 40二. 直軸式柱塞泵典型結(jié)構(gòu)2）手動伺服變量機(jī)構(gòu) /壓力油液經(jīng)孔道a、單向閥4，進(jìn)入差動液壓缸底部的d腔，再經(jīng)過差動活塞內(nèi)的通道e作用在伺服閥芯的環(huán)形槽f上。當(dāng)拉桿6不動作時，伺服閥芯5靜止而處于中間位置的封閉狀態(tài)，這時液壓缸上腔g既不能通壓力油，與閥芯下環(huán)形通道i相通的回油通道h被封