第二章第二章 液压泵 第二章 液压泵 hydraulic pump 第二章第二章 液压泵本章目录第一节 液压泵概述第二节 齿轮泵第三节 叶片泵第四节 柱塞泵第二章第二章 液压泵 第一节第一节 液压泵概述液压泵概述液压泵作为液压系统的动力元件， 将原动机(电动机、柴油机等)输入的机 械能(转矩T和角速度)转换为压力能( 压力p和流量q)输出，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，在液压 传动中占有极其重要的地位。第二章第二章 液压泵 一、液压泵的工作原理： 目前在液压系统中使用的都是容积式泵，下面 以单柱塞泵说明其工作原理： 偏心轮旋转一周，柱塞左右往复运动一次， 向右运动吸油，向左运动排油。第二章第二章 液压泵单柱塞泵显然是液压动力元件中最简单的一种 ，但却从质上反映了各种动力元件的特点，具 体归纳如下：1、必须具有若干个由运动件和非运动件所构成,且又 可以周期性变化的密闭容积；2、油箱必须与大气相通，这是吸油的必要条件；或采 用密闭的充压油箱; 3、吸油腔与压油腔要互相隔开并具有良好的密封性， 且吸、压油过程连续不断。第二章第二章 液压泵 液压泵压泵 的密封工作腔处处于吸油时称为时称为 吸油腔，处处 于输输油时称为时称为 压压油腔。吸油腔的压压力取决决于液压泵压泵 吸油管路液流速度、 吸油口至油箱液面高度和吸油管路压压力损损失；压压油 腔压压力决决定于负载负载 和压压油管路压压力损损失。输输出的理论论流量只决决定于工作腔的几何尺寸和柱 塞的往复复次数数(或角速度），而与压与压 油腔压压力无关关 。注意：第二章第二章 液压泵 二、主要性能参数：（一）液压泵的压力p：N/m2 (1)吸入压力 : 泵进口处的压力，自吸泵的吸入压 力低于大气压力 。(2)工作压力p : 液压泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。(3)额定压力ps : 在正常工作条件下按试验标准连续运转的最高压力.第二章第二章 液压泵（二）排量、流量和容积效率： 1、排量V： m3/r (ml/r) 排量是泵的一个重要结构参数。 指泵每转一周所输出的液体体积，大小只与几何尺寸有关。 对单柱塞泵：柱塞面积为A，柱塞直径为d，行程为l，则：第二章第二章 液压泵2、流量q：m3/s (L/min) 指泵在单位时间内所输出的液体体积。 流量有理论流量、实际流量和瞬时理论流量之分：（1）平均理论流量qt：平均理论流量等于排量与转速的乘积：qt=Vn对单柱塞泵：第二章第二章 液压泵 （2）实际流量q ： 指泵实际上所输出的有效液体体积。(3)瞬时理论流量qsh：液压泵任一瞬时理论输出的流量。 一般液压泵的瞬时理论流量是波动的。 qshqt(4)额定流量qs：液压泵在额定压力、额定转速下允许连 续运行的流量。第二章第二章 液压泵3、容积效率v ：第二章第二章 液压泵（三）液压泵功率和效率：（1）输入功率Pr：（2）输出功率P：驱动液压泵轴的机械功率为泵的输入功率，若 记输入转矩为T、角速度为液压泵输出的液压功率即平均实际流量q 和 工作压力p 的乘积为输出功率:则:第二章第二章 液压泵（3）效率： 效率是衡量能量损失相对大小的一项重要指标 ，总效率 ，与容积效率V、机械效率m之间 的关系为： = Vm第二章第二章 液压泵在不计损失的情况下： P液= P机Pt = pqt= pVn=2nTt则： Tt=pV/ 2因而：理论扭矩Tt：Nm机械效率m ：第二章第二章 液压泵（四）液压泵的转速(4)转速范围：最低转速与最高转速之间的转速为液压泵 工作的转速范围。(1)额定转速ns： 在额定压力下，能连续长时间正常运转 的最高转速，称为液压泵的额定转速。(2)最高转速nmax：在额定压力下超过额定转速允许短时间 运行的最高转速。(3)最低转速nmin：正常运转所允许的液压泵的最低转速。第二章第二章 液压泵三、液压泵的特性曲线由性能曲线可以看出：容积效率随压力增高而 减小，压力为零时，泄 漏流量为零容积效率 v 100，实际流量 等于理论流量；总效率 随工作压力增高而增大 且有一个最高值。它表示液压泵的工作压力与容积效率(或实际流量)、 总效率和输入功率之间的关系。第二章第二章 液压泵四、分类和选用： 分类：按运动方式分有迴转式和往复式两类齿轮泵叶片泵螺杆泵迴 转 式外啮合内啮合式 单作用式双作用式 双螺杆三螺杆定量泵定量泵变量泵定量泵定量泵定量泵第二章第二章 液压泵按单位时间内输出排量能否调节又分为：变量泵：排量能调节定量泵：排量不能调节往 复 式轴向柱塞泵径向柱塞泵斜盘式斜轴式偏心式多作用式变量泵变量泵第二章第二章 液压泵选用原则： 是否要求变量:要求变量选用变量泵。 工作压力:柱塞泵的额定压力最高。 工作环境:齿轮泵的抗污能力最好。 噪声指标:双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。 效率:轴向柱塞泵的总效率最高。第二章第二章 液压泵双向 变量 泵单向定量泵双向定量泵单向变量泵对泵来说：都是输入机械能输出液压能五、职能符号：返回目录第二章第二章 液压泵第二节第二节 齿轮泵齿轮泵 Gear pumpGear pumpn 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。第二章第二章 液压泵 一、外啮合齿轮泵： （一）工作原理 结构：泵体、前后端盖及一对外啮合齿轮第二章第二章 液压泵 工作原理：工作原理：第二章第二章 液压泵流量及其脉动：流量及其脉动：1、排量：V= D h B第二章第二章 液压泵式中：齿轮的模数m、 齿数Z、 B齿宽 节园直径D=mZ 有效齿高h=2m已知：V= D h BV = 2 Z m2B 6.66Z m2 B2、流量： q=Vn V = 6.66Z m2 BnV 第二章第二章 液压泵3、 流量脉动：当 Z=9 时 = 24% Z=20 时 = 11%第二章第二章 液压泵（二）结构特点：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。1、降低齿轮泵的噪声:第二章第二章 液压泵 外啮合齿轮泵的泄漏、径向不平衡力和 困油是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问 题。 三大问题的解决就成了提高齿轮泵性能 指标和寿命的关键所在。第二章第二章 液压泵 2、齿轮泵的泄漏与压力补偿：齿轮泵的泄漏： 1）轴向端面间隙泄漏：指齿轮端面与侧 端盖之间的泄漏，约占总泄漏量的7080%； 2）径向间隙泄漏：指齿顶园与泵体内表 面之间的泄漏，约占总泄漏量的1520%； 3）轮齿接触处间隙泄漏：这个泄漏量较 小，约占总泄漏量的45%，通常忽略不计。第二章第二章 液压泵齿轮泵间隙泄漏途径示意图第二章第二章 液压泵压力补偿：常用的有浮动侧板或浮动轴套第二章第二章 液压泵 浮动轴套第二章第二章 液压泵补偿原则： 1）把压力油引到侧板或轴套外侧， 使侧板或轴套轴向浮动，自动补偿轴 向间隙；2）为保证压紧面之间的密封要求， 液压压紧力（有弹簧力时，应加上弹 簧力）应稍大于液压反推力，但不宜 过大，以免增加磨损；3）压紧力的合力与反推力的合力作 用线应重合，以免产生力偶，增大一 边间隙。第二章第二章 液压泵3、齿轮泵的径向负荷：1）径向负荷：由于齿轮泵的吸油腔和压油腔对称地 分布在泵的两侧，压油腔的油液压力 作用在齿轮上，又由于齿顶和泵体内 表面有径向间隙，沿齿顶泄漏的油液 压力是逐渐降低的，这样就使上、下 两齿轮及轴承受到一个不平衡的径向 合力。第二章第二章 液压泵第二章第二章 液压泵2）采取措施：（1）开压力平衡槽 ：在壳体或侧板上开压力 平衡槽，将高压油引到 低压腔，将低压油引到 高压腔，使作用在齿轮 上的径向力趋于平衡。 （2）增大高压油腔 ：在工作过程中，只有 12 个齿起密封作用。 （3）增大低压油腔 ：在工作过程中，同样只 有12 个齿起密封作用。第二章第二章 液压泵4、齿轮泵的困油现象：1）什么是困油现象？ 为了使齿轮泵能连续供油，就要求齿 轮啮合的重合度（重迭系数）1，这 样就有两对轮齿同时啮合，从而形成闭 死容积。齿轮在啮合的过程中，闭死容 积的大小是发生变化的，由大变小时， 油液受压使压力急剧升高；由小变大时 ，压力降低，产生真空；由此造成压力 急剧变化的现象称为困油现象。第二章第二章 液压泵困油现象示意图第二章第二章 液压泵2)减弱困油现象的措施：在端盖上或浮动侧板上开卸荷槽。 开卸荷槽的原则： (1）当闭死容积最小时，与吸、压油口都不相通； (2）当闭死容积由大变小时，与压油腔相通； (3）当闭死容积由小变大时，与吸油腔相通。对称卸荷槽第二章第二章 液压泵开设卸荷槽后工作情况第二章第二章 液压泵 5 5、外啮合齿轮泵的特点、外啮合齿轮泵的特点：外啮合齿轮泵在采取了一系列的高压化措施后，额定压力已达32MPa。由于它具有转速高、自吸能力好、抗污染能力强等一系列优点，因此得到了广泛地应用。第二章第二章 液压泵 二、内啮合式齿轮泵内啮合齿轮泵的最大优点是：无困油现象，流量脉 动较外啮合齿轮泵小，噪声低。当采用轴向和径向间 隙补偿措施后，泵的额定压力可达30MPa，容积效率 和总效率均较高第二章第二章 液压泵 三、螺杆泵螺杆泵最大优点是输出流星均匀、噪声低特 别适用于对压力和流量稳定要求较高的精密机械。 此外，螺杆泵的自吸性能好、容许采用高转速、流 量大，因此常用在大型液压系统做补油泵。因螺杆 泵内的油液由吸油腔到压油腔为无搅动地提升，因 此又常被用来输送粘度较大的液体，如原油。第二章第二章 液压泵 小结：齿轮泵与其它形式的泵相比，具有 如下的优、缺点： 一、优点： 1、结构上：结构简单、体积小、重量轻； 2、性能上：工作可靠、自吸性好、对油液污染不敏感 ； 3、其它方面：制造维修方便，价格低。 二、缺点： 1、流量、压力脉动大，引起的振动、噪声大； 2、由于承受较大的不平衡径向力，因而磨损严重，泄 漏大。第二章第二章 液压泵思考题： 齿轮泵的径向力不平衡是怎样产生的，会带来什么后果 ？消除径向力不平衡的措施有哪些？ 什么是困油现象？如何消除困油现象的影响？ 要提高齿轮泵的压力需解决哪些关键问题？通常都采用 哪些措施？返回目录第二章第二章 液压泵 第三节 叶片泵 Vane pump 叶片泵按其作用次数的不同，可以分为：双作用式和 单作用式 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。第二章第二章 液压泵一、双作用式 （一）结构及工作原理：结构：定子:内表面由两段长半径为R，两段短半径为r和四段 过渡曲线所组成；转子：铣有Z个叶片槽，且转子与定子同心 ，宽度为B，叶片：可在叶片槽内径向自由滑动；左右配油盘 ：开有对称布置的吸、压油窗口；传动轴等主要零件组成。第二章第二章 液压泵 工作原理：n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