1、第二章 液压传动动力元件,第一节 概述 第二节 齿轮泵 第三节 叶片式液压泵 第四节 柱塞泵,本章主要介绍液压系统四大类液压元件中的动力元件液压泵,本章是以后学习和分析液压基本回路和系统的重要基础。,1. 液压泵的工作原理，液压泵的主要性能参数：压力、流量、转速|转矩、功率、容积效率、机械效率、总效率； 2.齿轮泵的工作原理 3.限压式变量叶片泵的工作原理； 4.直轴式轴向柱塞泵的工作原理 5. 液压泵的选用。,第一节 概述,液压泵：是液压系统中的能量转换装置，是将机械能转换为液体的压力能的动力元件。 一、工作原理和分类 液压泵的工作原理： 图3-1是一个简单的单柱塞液压泵的工作原理图。 特点
2、：这种利用密封工作容积的变化进行吸油和压油的泵称为容积式泵，液压泵都是容积式的。,特点：这种利用密封工作容积的变化进行吸油和压油的泵称为容积式泵，液压泵都是容积式的。,液压泵的图形符号,液压泵的特点,1 若干密封周期变化空间 2 油箱绝对压力恒大于或等于大气压 3 配油装置 4 压力与泵的流量无关 5 流量与排油压力无关 6 分类 定量与变量 齿轮叶片柱塞泵,二、液压泵的主要性能参数,1. 压力 （1）工作压力 （2）额定压力 （3）最大压力,2.排量、流量和容积效率,（1）排量(V) （2）流量(q)(理论实际额定) （3）容积效率,pV在一定范围内，泄漏量q与负载压力p成正比，泵的容积效率
3、则随负载压力增加而线性的下降，见图3-2a,图3-2 液压泵的性能曲线, 功率、机械效率和总效率,（1）功率：泵的理论输出功率为 和泵的理论输入功率为即泵的实际输出功率为驱动泵的功率为 式中 p泵的进出口压差（Pa）Tt驱动泵所需的理论转矩（Nm）,T-驱动泵所需的实际输入转矩（Nm） T 泵的摩擦损失转矩,（2）机械效率 驱动泵所需的理论转矩Tt与驱动泵的实际输入转矩T之比。,3）总效率 泵的总效率应为泵的输出功率pq与驱动泵的功率 2Tn 之比泵的总功率随负载压力p变化曲线见图3-2b。在使用压力较低时，总效率很低，这是因为泵在轻载时机械摩擦损失所占比重较大，其机械效率很低之故。,驱动泵的
4、电动机功率可按下式计算,(W)q泵的实际流量（m3/s）; p泵的总效率。 转速 （1）液压泵的额定转速 即在额定压力下能连续长时间正常运转的最大转速。 （2）液压泵的最高转速 在额定压力下，超过额定转速所允许的短暂运行转速称为最高转速。 （3）液压泵的最低转速 液压泵正常运转时所允许的转速最低值，称为最低转速。,第二节 齿轮泵,齿轮泵具有结构简单、体积小、重量轻、价格低、工作可靠、自吸性能好以及对油液污染不敏感、维护方便等优点，因而广泛的应用于各种液压传动系统。其主要缺点是流量和压力的脉动较大，噪音大，排量不可改变，效率较低，随着结构技术的发展，噪音有了很大的降低，效率和寿命都有很大的提高。
5、,一、工作原理（ 3-3 ）,图3-3 齿轮泵的工作原理,二、齿轮泵的排量和流量,1. 排量齿轮泵的排量是其两个齿轮的齿间槽容积之总和。如果近似地认为齿间槽的容积等于轮齿的体积，则齿轮泵的排量V为(m3/r) 式中 D齿轮的节圆直径（m），h齿轮的有效工作高度（m），b齿宽（m）；z齿数；m齿轮模数（m）。,实际上，齿间的容积比轮齿的体积稍大，因此，在修正系数3.333.5代替值，齿数少取大值。,V =（6.667.00）Zm 2B2. 流量 齿轮泵实际流量q为式中 n 齿轮泵的转速（r/s）npV齿轮泵的容积效率。,三、结构中的几个问题,（一） 泄漏 泄漏是齿轮泵压力和容积效率低的根本因素。
6、 外啮合齿轮泵中存在三个可能产生泄漏部位（指内泄漏）： 一是端面泄漏，通过齿轮端面与端盖配合处； 二是径向间隙泄漏，通过齿轮外圆与泵体配合处； 三是齿啮合处泄漏，通过两个齿轮的啮合处（因有齿向误差，齿轮的全部宽度不可能都齿合）,(二） 液压径向力不平衡,（ 齿轮泵工作时，齿轮圆周上所受有压力是不同的，压力分布状况如图3-4所示。,齿轮泵的径向不平衡力,齿顶和泵体内表面间有径向间隙，所以齿轮外圆上油液的压力是逐步降低的。不平衡液压力作用在齿轮上，使轴承受到径向负载。,径向液压力可按下述近似公式计算：式中 Da -齿顶圆直径B-齿轮宽度p-进出口压差减小径向不平衡力 采取缩小压油口的办法； 开压力
7、平衡槽等,如图3-5所示 消除困油现象方法： 通常在两端盖板上 开一对矩形卸荷槽,1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-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,高压齿轮泵,端面间隙补偿装置示意图,内啮合齿轮泵,螺杆泵,第三节 叶片式(vane)液压泵,叶片泵具有运转平稳，噪音小，流量均匀性 好，容积效率较高等优点，在机床液压系统中 获得广泛的应用，其缺点是它吸油条件苛刻， 工作转速必须有6001500r/min之间，对液压 油的污染比较敏感，结构较复杂。叶片泵有两类：双作用和
8、单作用叶片泵。双作 用泵是定量泵，单作用泵则往往做成变量泵。 至于液压马达则只有双作用式。,一、 单作用式叶片泵 （一）工作原理（图3-6),图3-6 单作用叶片泵的工作原理,（二） 流量计算,(一) 单作用式叶片泵 从图3-7所示， 每个密封工作空 间一次排油量应 是其最大容积与 最小容积之差。,泵的排量,实际流量 式中 D定子内表面直径 ，D=2r;r转子半径 ;,两叶片夹角， ;e偏心距 ;B叶片宽度 ;z叶片数;n叶片泵转速 ;npV叶片泵容积效率。 若考虑叶片所占体积的影响时，则排量为,（三）单作用叶片的倾角,二、 双作用式叶片泵 （一） 工作原理（图3-9）,式中 叶片厚度 ； 叶
9、片相当于转子径向倾角,（二）流量计算 由图310可见，当不考虑叶片所占体积时，双作用式叶片泵的排量为减去叶片所占体积 则 实际流量,式中 R 定子内表面长圆弧半径; r定子内表面短圆弧半径;,（三）双作用叶片泵的倾角,叶片的倾角,配油盘,减小叶片作用面积的高压叶片,双级叶片泵的工作原理,叶片液压力平衡叶片,轴向柱塞泵工作原理,直轴式轴向柱塞泵结构,三、变量叶片泵,变量叶片泵是在单作用式叶片泵的基础上加一 套变量机构而成。变量原理是改变偏心距的大小 和方向来实现。根据偏心改变的形式不同，有手 动调节方式，限压式和稳流量式等几种。下面介 绍限压式变量叶片泵的结构原理。（一） 限压式变量叶片泵的工作
10、原理限压式变量叶片泵在液压系统达到限定的压力 后，可自动减少泵的供油量，从而减小功率损 失，提高液压系统的效率。 限压式变量叶片泵 有内反馈和外反馈两种。,图3-12是一种外反馈限压式（或称压力补偿控制）变量叶片泵的工作原理图。,图3-12 外反馈限压式变量泵工作原理,设液压力作用在定子上的有效面积为，流量调节螺钉调定后所对应的偏心距为e0，对应的弹簧初始压缩量为x0,弹簧的弹性系数为Ks，有pb就是泵所调定的限定压力，当工作压力 ppb时， pA Ks x0当p pb pAks x0 ； e= e0 x；,e= e0 从式可知，p越大则e越小，当p增大至最大时，e=0。限压式变量叶片泵的 特
11、性曲线如图3-13所示。,图3-13,第四节 柱塞泵,柱塞泵与齿轮式和叶片式的相比较,具有压力高、容积效率高、流量容易调节的特点,故适用于高压大功率的液压系统中。按其柱塞排列的不同为轴向柱塞式和径向柱塞式。一、轴向柱塞泵（一）轴向柱塞泵的工作原理（图3-14）,图3-14轴向柱塞泵的工作原理,（二）轴向柱塞泵的结构（图3-15）,图3-15,滑靴结构,（三）流量计算 斜盘式轴向柱塞泵的排量V,式中 z柱塞数;d柱塞直径;h柱塞行程；D柱塞中心分布圆直径;r斜盘倾角。 实际流量,式中 n泵的转速 npV泵的容积效率。,（三）轴向柱塞泵的变量轴向柱塞式液压泵只要改变斜盘（缸体）的斜角就可以实现变量，其变量方式也较多。1. 手动变量 2. 液控变量 3. 压力补偿式变量,二、径向柱塞泵的工作原理（图3-16）,图3-16 径向柱塞泵的工作原理,
