液壓與氣壓傳動(dòng)專題二：液壓泵

液壓與氣壓傳動(dòng)專題二：液壓泵

(Hydraulicpump)

主要內(nèi)容1、液壓泵的概述2、齒輪泵3、葉片泵4、柱塞泵一、液壓泵概述

1、液壓泵定義

液壓泵：是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，其功用是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和角速度）轉(zhuǎn)換為壓力能（壓力和流量）輸出，為執(zhí)行元件提供壓力油。2、液壓泵的基本工作原理以單柱塞泵為例1、傳動(dòng)軸及凸輪2、柱塞3、缸體4、復(fù)位彈簧5、排油閥6、吸油閥1

工作原理：泵軸旋轉(zhuǎn)過程中，密封工作腔的容積發(fā)生周期性的變化，容積變大吸油，容積變小壓油。

結(jié)論：液壓泵是靠密封容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化量，故液壓泵又稱容積式泵。液壓泵必須滿足以下條件：結(jié)構(gòu)上，必須有容積可變的密封工作腔；工作中密封工作腔能夠周期性地、平穩(wěn)連續(xù)地變化；有配流機(jī)構(gòu)或閥式配流（控制完成吸油和壓油的裝置），如圖中的單向閥5和6。3、分類按照結(jié)構(gòu)形式分：

齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵按照輸出油液體積（流量）是否可調(diào)：定量泵、變量泵4、符號(hào)5、液壓泵(pumps)主要性能參數(shù)1）液壓泵的壓力工作壓力（p）：額定壓力（ps）：最大壓力（pmax):一般液壓泵工作時(shí)的出口壓力，其大小取決于負(fù)載在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力液壓泵短時(shí)間內(nèi)可承受的最高壓力2）液壓泵排量和流量排量：泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周理論上從排油口排出的液體體積。V流量：理論流量：qt實(shí)際流量：q泵在單位時(shí)間內(nèi)理論上從排油口排出的油液體積泵在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際排除油液體積額定流量：qs由于泵存在泄漏泵在額定轉(zhuǎn)速、額定壓力下，允許連續(xù)運(yùn)行的流量3）液壓泵的功率P輸入功率：Pi輸出功率：Po理論上，實(shí)際上，液壓油油液泄漏損失和摩擦生熱能量損失4）液壓泵的效率液壓泵的總效率：

液壓泵的容積效率：泄漏損失

液壓泵的機(jī)械效率：

熱能損失總效率與容積效率、機(jī)械效率之間的關(guān)系：要求熟記六個(gè)公式一個(gè)流量?jī)蓚€(gè)功率三個(gè)效率例：已知：泵的排量V=17.24×10-6m3/r，轉(zhuǎn)速n=24.17r/s，ηv=0.95，η=0.9，工作壓力p=10MPa求：Po、Pi（驅(qū)動(dòng)功率）解：據(jù)得作業(yè)：補(bǔ)充某液壓泵輸出壓力為10MPa，轉(zhuǎn)速為1450r/min，排量為100×10-6m3/r，容積效率為0.95，總效率為0.9，求：1）泵的理論功率Pt，2）泵的輸出功率Po，3）泵的輸入功率Pi，4）泵的輸入轉(zhuǎn)矩T。試分析圖中液壓泵排油口的壓力P主要內(nèi)容1、液壓泵的概述2、齒輪泵3、葉片泵4、柱塞泵二、齒輪泵一、外嚙合齒輪泵（定量泵）1.外嚙合齒輪泵的工作原理原理：吸油過程排油過程密封腔：齒輪、泵體、端蓋形成通過密封腔容積的變化來吸油和壓油。232.排量和流量排量：流量：實(shí)際上齒輪泵的輸出流量是脈動(dòng)的，流量脈動(dòng)壓力脈動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，故高精度機(jī)械不宜采用齒輪泵3.結(jié)構(gòu)上的關(guān)鍵問題及解決措施困油現(xiàn)象及其解決措施為了保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，齒輪嚙合系數(shù)必須大于1，即前一對(duì)輪齒尚未脫開嚙合之前，后一對(duì)輪齒已經(jīng)進(jìn)入嚙合。困油現(xiàn)象上腔逐漸減小下腔逐漸增大困油現(xiàn)象的描述：

兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合，形成封閉腔，封閉腔油液體積隨齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)上腔逐漸減少，下腔逐漸增大。當(dāng)減少時(shí)：封閉腔油液壓力增大，油被從縫隙

處擠出，造成泄漏，并導(dǎo)致油液發(fā)

熱；當(dāng)增大時(shí)：封閉腔里無油液補(bǔ)充形成局部真空，

使溶于油中的氣體分離出來，產(chǎn)生

氣穴，引起噪聲、振動(dòng)?！@就是困油現(xiàn)象解決困油問題的措施：

在齒輪泵兩端蓋板上開卸荷槽，一個(gè)與壓油腔相通，一個(gè)與吸油腔相通。徑向作用力不平衡及解決措施后果：三點(diǎn)泵軸彎曲部分輪齒的頂部接觸泵體，產(chǎn)生摩擦加速軸承磨損，降低使用壽命措施：應(yīng)采用開平衡槽的方法4齒輪泵的泄漏問題及解決措施泄漏途徑多，主要包括三類：齒頂與泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙泄漏（約占總泄漏量的12%）齒輪端面和泵蓋之間的端面（軸向）間隙泄漏（約占總泄漏量的80%~85%）齒輪嚙合面處的間隙泄漏

且壓力越高，間隙泄漏就越大，因此一般齒輪泵只適用于低壓。解決措施：選用合適的間隙或采用端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償原理引入壓力油浮動(dòng)軸套撓性側(cè)板二、內(nèi)嚙合齒輪泵（定量泵）三、螺桿泵（特殊齒形的齒輪嚙合）

其原理是引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼齒輪端面（保證合適的軸向間隙），壓力越高，貼得越緊，因而自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙5主要內(nèi)容1、液壓泵的概述2、齒輪泵3、葉片泵4、柱塞泵三、葉片泵（一）雙作用葉片泵（定量泵）1.工作原理：2定子1轉(zhuǎn)子3葉片轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸壓油作用發(fā)生兩次，故雙作用因此得名。密封腔：由定子、轉(zhuǎn)子、葉片及兩端面的配油盤形成62.排量和流量排量：流量：3.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)定子內(nèi)表面曲線

定子的內(nèi)表面是由四段圓弧和四段過渡曲線組成。轉(zhuǎn)子徑向作用力

由于吸、壓油口對(duì)稱分布，故轉(zhuǎn)子徑向作用力平衡。葉片徑向作用力問題

通常，為了保證葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，所有葉片的根部都是通壓油腔的。當(dāng)葉片處于壓油區(qū)時(shí)，葉片徑向力平衡；當(dāng)在吸油區(qū)時(shí)，葉片徑向力不平衡，其根部與頂部壓差很大，導(dǎo)致葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面，加速定子內(nèi)表面磨損。當(dāng)提高泵的工作壓力時(shí)，問題就更突出。采取措施：雙葉片結(jié)構(gòu)子母葉片結(jié)構(gòu)階梯式葉片彈簧式葉片依靠離心力端面間隙泄漏及自動(dòng)補(bǔ)償（與齒輪泵相同）二、單作用葉片泵（變量泵）1.工作原理：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸油一次，排油一次，所以稱為單作用式。密封腔：由定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩端的配流盤組成轉(zhuǎn)子定子葉片2.排量和流量排量：流量：3.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：定子和轉(zhuǎn)子是偏心安置的轉(zhuǎn)子徑向液壓力不平衡，故工作壓力的提高受到了限制（最高壓力16MPa以下）葉片徑向力問題（依靠離心力解決）葉片后傾

保證葉片與定子內(nèi)表面接觸，同時(shí)減小葉片與定子間的磨損單作用葉片泵與雙作用葉片泵的顯著區(qū)別：?jiǎn)巫饔萌~片泵雙作用葉片泵定子結(jié)構(gòu)定子的內(nèi)表面是一個(gè)圓形曲線定子的內(nèi)表面是由四段圓弧和四段過渡曲線組成定子與轉(zhuǎn)子位置關(guān)系轉(zhuǎn)子與定子不同軸，有一偏心量e轉(zhuǎn)子與定子同軸工作原理轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸壓油作用發(fā)生一次轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸壓油作用發(fā)生兩次流量是否可調(diào)變量泵（通過改變偏心距e來改變吸、壓油的量）定量泵轉(zhuǎn)子徑向作用力轉(zhuǎn)子所受徑向作用力不平衡轉(zhuǎn)子所受徑向作用力平衡4.限壓式變量葉片泵單作用葉片泵的變量方法：手調(diào)限壓式—外反饋?zhàn)哉{(diào)恒壓式內(nèi)反饋恒流式外反饋限壓式變量葉片泵主要內(nèi)容1、液壓泵的概述2、齒輪泵3、葉片泵4、柱塞泵柱塞泵軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵徑向柱塞泵（一）斜盤式軸向柱塞泵（變量泵）1.工作原理四、柱塞泵密封腔：由柱塞、缸體、配流盤形成斜盤與豎直方向成一傾角γγ若γ角的大小改變：改變柱塞在缸體內(nèi)的行程長(zhǎng)度改變密封腔容積變化量改變V變量若γ角的方向改變：改變泵吸、壓油的方向，即泵的吸、壓油口對(duì)調(diào)變向γ不可調(diào)時(shí)為定量泵，γ可調(diào)時(shí)為變量泵雙向變量泵2.排量和流量排量：流量：3.結(jié)構(gòu)要點(diǎn)端面間隙泄漏及自動(dòng)補(bǔ)償

同齒輪泵的原理，用泵本身輸出的壓力油引入配流盤的背面，靠壓力油使其緊壓缸體的端面。柱塞與斜盤接觸方式（滑履結(jié)構(gòu)）

將柱塞與斜盤之間改點(diǎn)接觸為面接觸，降低了零件表面的磨損，有利于泵在高壓下工作中心彈簧結(jié)構(gòu)

用一個(gè)中心彈簧代替原來每個(gè)柱塞底部的彈簧（柱塞頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，彈簧易于疲勞損壞），將大滑履壓向斜盤γ變量機(jī)構(gòu)設(shè)置專門的變量機(jī)構(gòu)，改變?chǔ)媒堑拇笮〖胺较颍ǘ┬陛S式軸向柱塞泵（變量泵）工作原理：密封腔：由柱塞、缸體、配流盤形成雙向變量泵傳動(dòng)軸與缸體的軸線傾斜一個(gè)γ角傳動(dòng)軸缸體軸線斜盤式與斜軸式比較（三）徑向柱塞泵（變量泵）工作原理：密封腔由轉(zhuǎn)子、柱塞、配流盤形成轉(zhuǎn)子與定子間存在一定偏心距e移動(dòng)定子改變e的大小改變密封腔容積變化量改變V變量移動(dòng)定子改變e的方向（由圖中的右偏改成左偏）改變泵吸、壓油的方向，即泵的吸、壓油口對(duì)調(diào)變向

雙向變量泵與軸向柱塞泵相比，徑向柱塞泵的尺寸、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸性能差，且配流盤受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，目前已不大使用。液壓泵的選擇1、根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行工況選擇定量泵、變量泵2、根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和流量選擇高壓、低壓3、根據(jù)工作環(huán)境選擇精度高、精度低機(jī)床常用液壓泵性能比較