第2章 液压动力装置

2．液压泵的常 用种类和图形符号 1）按泵的结构可分为：齿轮泵、叶片泵及柱塞泵等。 2）按泵的输油方向能否改变可分为：单向泵和双向泵。
3）按其输出的流量能否调节可分为：定量泵和变量泵。
4）按额定压力的高低又可分为：低压泵、中压泵和高压泵等。
液压泵的图形符号
单向定量泵 双向定量泵 单向变量泵 双向变量泵 双联泵
高了泵的容积效率。
叶片
2、定子内表面曲线
4段圆弧+4段等加速—等速减过渡曲线组成
作用：保证叶片在转子槽中滑动时速度和加速度变化均匀，并 且应使叶片在过渡曲线和圆弧交接点处的加速度突变较小， 从而保证叶片对定子表面的冲击尽可能地小，对定子的磨损 小，瞬时流量脉动小。
V P
q P qt q q 1 qt qt qt
2）机械效率 m P ：由于泵在工作中存在机械损耗和液体粘性引 起的摩擦损失，因此，泵的实际输入转矩必然大于泵所需理论转矩。 则
m P
Tt Ti
3）总效率 P ： 液压泵的总效率为泵的输出功率Po与输入 功率Pi之比，即
第一节 液压泵概述
学习目标 1．掌握各种液压泵的工作原理（泵是如何吸油、压 油和配流的）、主要性能参数及特点； 2．掌握液压泵的选用方法。
感性认识
外啮合齿轮泵
感性认识
单作用叶片泵
感性认识
轴向柱塞泵
一、液压泵的工作原理及种类 1．液压泵的工作原理 （1）液压泵工作原理： 柱塞2靠弹簧4压紧在偏心 轮1上，偏心轮1的转动使柱塞 2作往复运动。柱塞2向右移动 时，油腔a的容积由小变大，形 成局部真空，大气压力迫使油 箱中的油液通过吸油管顶开单 向阀6，进入油腔a中，这就是 泵的吸油过程。
3．齿轮泵的困油现象
齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合重叠系数>1，即前一对轮齿 尚未脱离啮合时，后一对轮齿已经进入啮合，故在某一段时间 内，同时有两对轮齿啮合。在这两对啮合的轮齿之间便形成了 一个密闭容积，称为困油区。 如图a示；随着齿轮旋转，困油区容积将逐渐减小，达到两 个啮合点A、B处于节点C两侧对称位置时，如图b所示，密封容 积减至最小。
解：1）因为不知道泵的实际使用压力，故选取额定压力进 行功率计算：
P
pn qn

80 105 60 103 10 103 W 10KW 0 8 60
2）因为泵的实际工作压力已经确定，故选取实际使用 压力进行功率计算：
40 105 60 103 P 5 103 W 5KW 0 8 60 pqn
Pi 2nTi
公式推导：缸输出功率为Fv，不计损失它 与输入功
率PAv等，与泵输出功率pq相等
Po
2 nT
F pA pq
Pi
Tt pV 2
不考虑功率损失 :
t 泵的理论转矩为：
pqt pVn
3．液压泵的功率和效率
2）输出功率 P0 ：是指泵的工作压力和实际输出流量的乘积。
2．液压泵的排量和流量
（1）排量 VP ：是指不考虑泄漏情况下，泵轴一转所排出油 液的体积。常用单位为cm³ /r或mL/r。排量的大小取决于泵的密 封腔的几何尺寸。
2．液压泵的排量和流量
（2）流量：是指泵在单位时间内排出油液的体积。 1）理论流量 qt ：是指泵在不考虑泄漏的情况下，单位时 间内排出油液的体积。它等于排量V和转速n的乘积，即
例2-3 某液压泵铭牌上标有转速 n 1450 r / min ，额定流量， qn 60L / min ，额定压力 pn 80105 Pa ，泵的总效率 0.8 ， 试求： 1）该泵应选配的电动机功率。 2）若该泵使用在特定的液压系统中，该系统要求泵的工作压 力 p 40 105 Pa ，该泵应选配的电动机功率。
Po pq
式中： P0—液压泵的输出功率 ( W )； p P—液压泵的工作压力 ( P )； a q P—液压泵的实际输出流量（ m 3 / s）。
工作压力——压力表测量， 输出流量——流量计测量，
（2）液压泵的效率 1）容积效率 VP ：由于泵在工作中存在泄漏，使输出的实 际流量小于理论流量，即 qP qt q 。 液压泵的容积效率为实际输出流量与理论流量的比值，则
也等于泵的容积效率与机械效率的乘积。
工程中常 用泵计算 公式：
例题：某液压系统中的液压泵输出工作压力p p 10MPa ，转速 n 1450 r / min ，排量 VP 200mL/ r ，容积效率 v P 0.95 ， 机械效率 P 0.9，试求驱动液压泵的电机功率及泵的输出功 率。
二、液压泵的主要性能参数
1．液压泵的压力 （1）工作压力 p P ：是指泵工作时输出油液的实际压力，其大
小由工作负载决定。
（2）额定压力 p n ：是指泵在使用中允许达到的最高工作压力。 液压泵的压力分为几个等级。
表2-2 压力分级
压力等级 压力/ MPa 低 压 ≤2.5 中 压 ＞2.5～8 中高压 ＞8～16 高 压 ＞16～32 超高压 ＞32
课前提问
1.容积式液压泵正常工作的必要条件？
1）应具有一个或若干个能周期 性变化的密封容积。
2）应有配流装置，即将吸、压油腔隔开。 3）油箱内绝对压力必须恒等于或大于大气压力。
2.请说出以下图形符号分别代表什么泵
单向定量泵 双向定量泵 单向变量泵 双向变量泵 双联泵
3.如果油箱完全封闭而不与大气相通，液压泵是否还 能工作？为什么？
∴称双作用式
四、结构特点
1、配流盘
(1)叶片间的夹角 (2) 卸荷三角槽 (3)环形槽
2、定子工作表面曲线
3、叶片倾角
1、配流盘
(1)叶片间的夹角 配流盘的作用是给泵进行配油。 为了保证配流盘的吸、压油窗口在工作 中能隔开，就必须使配流盘上封油区夹 角 （即吸油窗口和压油窗口之间的夹 角）大于或等于两个相邻叶片间的夹角， 如图所示，即：
课前提问
• 1.外啮合式齿轮泵工作原理
1）齿轮齿槽与泵体、端盖组成密封容积。 2）靠两齿轮沿齿宽方向的啮合线。 起配流作用 3）靠齿轮轮齿进入啮合与退出啮合产生密封容积的变化
• 2.齿轮泵存在的问题
泄漏、径向力不平衡、困油现象
• 3.消除齿轮泵困油现象的措施
在齿轮泵两端泵盖内侧面上铣出两个卸荷槽。使困油区在 容积缩小时，通过卸荷槽与压油腔相通；困油区容积增大时通 过卸荷槽与吸油腔相通，以便及时补油。
第二节 齿轮泵
一、齿轮泵外形图
单泵
单泵
双联泵 单泵
单泵
二、齿轮泵的结构
二、齿轮泵的结构 分离三片式结构：即泵前端盖2 、后端盖6 和泵体1，三片由 定位销定位，用螺钉固定。
1.泵体，2.前盖，3.传动轴，4，5轴承，6.后盖，7.主动齿轮，8.从动齿轮，9.密封圈
三、齿轮泵的工作原理
泵体内装有一对相同模数、齿数的齿轮，齿轮的两端面 通过轴承，泵端盖密封 。泵体、端盖和齿轮的各齿槽组成了
齿轮端面和端盖间——约占75%~80%
2.径向不平衡力
压力由压油腔压力逐渐分级下
降到吸油腔压力，这些油液压力综
合作用下，相当于给齿轮一个径向 的作用力，使齿轮和轴承受偏载。 当径向力很大时，造成齿轮轴弯 曲，齿顶与壳体产生接触，加速轴 承磨损，降低轴承的寿命。
解决措施：减少压油口，增大吸油口，保持平衡。
第三 节 叶片泵
一、叶片泵外形图
单泵
双联泵
单泵
第三 节 叶片泵
一、叶片泵分类： 根据泵每转一圈，完成吸油与压油的次数分为 双作用式和单作用式
双作用式
单作用式
二、双作用叶片泵的结构 组成：轴、轴承组件、右泵体、泵盖、密封件、右配流盘、转子、 叶片、定子、左配流盘、左泵体。
因为吸、压油口对称分，
潘存云教授研制
课前提问
• 1.流体流动时的压力损失有哪几种？
• 1）沿程压力损失 • 2）局部压力损失 • 3）总压力损失
• 2.液体流过薄壁小孔的流量公式？
• 3.液压系统的组成？
q cq AT 2 p
• 液压动力装置、液压执行元件、液压控制元件、 液压辅助元件、介质
第二章 液压动力装置
液压动力装置作用：是将电动机（或其他原动机）输出的机 械能转换为液体的压力能，为系统提供动力。液压泵是液压系统 的主要动力装置。
积缩小时，通过卸荷槽与压油腔相通；困油区容积增大时通过卸 荷槽与吸油腔相通，以便及时补油。
两槽之间的距离必须保证吸、压油腔互不相通。
五、齿轮泵的特点及用途
优点： 齿轮泵结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工 作可靠，自吸能力强（允许的吸油真空度大）对油液污染不敏感， 维护容易。
缺点：
一些机件受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提 高受到限制；流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。 应用： 外啮合齿轮泵主要用于低压或对噪声污染要求不高的场合。
三、双作用叶片泵工作原理
V密形成：定子、转子和相邻两叶片、配流 盘围成
V密变化：转子顺时针转 ——
左上、右下，叶片伸出，V密↑吸油
右上、左下，叶片缩回，V密↓压油 吸压油口隔开： 配油盘上封油区及叶片
三、双作用叶片泵工作原理 1）∵ 转子转一转，吸、压油各两次。
想一想
双作用叶片泵的叶片是 2）∵ 吸、压油口对称，径向力平衡。 双数还是单数？ 双数，4的倍数，12/16片 ∴称卸荷式
qt Vn
2）实际流量 ：是指泵在实际工作压力下排出的流量。 qP 由于泵存在泄漏，所以泵的实际流量小于理论流量。 实际流量只能用流量计测量出来！ 3）额定流量 q n ：是指泵在额定转速和额定压力下输出的流量。
读数
液流
流量计
3．液压泵的功率和效率 （1）液压泵的功率