液压油泵知识参考

液压油泵知识参考

2.5 空穴现象和液压冲击

在液压系统中，空穴现象和液压冲击给系统带来诸多不利影响，因此需要了解这些现象产生的原因，并采取措施加以防治。

空穴现象

流动的液体，如果压力低于其空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为空穴现象，如图2.24(动画)所示。如果液体的压力进一步降低，低到饱和蒸气压时，液体本身将汽化，产生更多的蒸气泡，空穴现象将更加严重。

空穴多发生在阀口和液压泵的入口处。因为阀口处液体的流速增大，压力将降低。如果液压泵吸油管太细，也会造成真空度过大，发生空穴现象。

空穴现象会引起流量的不连续和压力波动，空气中的游离氧对液压元件有很大的腐蚀（气蚀）作用。

为减少空穴现象带来的危害，通常采取下列措施：

减小孔口或缝隙前后的压力降。一般希望相应的压力比p1/p2〈3.5；

降低液压泵的吸油高度，适当加大吸油管直径。对于自吸能力差的液压泵要安装辅助泵供油；

管路要有良好的密封，防止空气进入。

液压泵的工作原理

液压泵的工作原理

液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。图3.1(动画）是液压泵的工作原理图。当凸轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在凸轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。缸体内孔与柱塞外圆之间有良好的配合精度，使柱塞在缸体孔内作往复运动时基本没有油液泄漏，即具有良好的密封性。柱塞右移时，缸体中密封工作腔a的容积变大，产生真空，油箱中的油液便在大气压力作用下通过吸油单向阀5吸入缸体内，实现吸油;柱塞左移时，缸体中密封工作腔a的容积变小,油液受挤压，便通过压油单向阀6输送到系统中去,实现压油。如果偏心轮不断地旋转，液压泵就会不断地完成吸油和压油动作，因此就会连续不断地向液压系统供油。

从上述液压泵的工作过程可以看出，其基本工作条件是：

1. 具有密封的工作容腔;

2. 密封工作容腔的容积大小是交替变化的，变大、变小时分别对应吸油、压油过程；

3. 吸、压油过程对应的区域不能连通。

基于上述工作原理的液压泵叫做容积式液压泵，液压传动中用到的都是容积式液压泵。

液压泵性能参数

液压泵性能参数

压力

压力

液压泵的压力参数分为工作压力和额定压力。

工作压力指液压泵出口处的实际压力值。工作压力值取决于液压泵输出到系统中的液体在流动过程中所受的阻力。阻力(负载)增大，则工作压力升高；反之则工作压力降低。

额定压力指液压泵在连续工作过程中允许达到的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。超过这个压力值，液压泵有可能发生机械或密封方面的损坏。

压力等级如表3.1所示。

表3.1 压力分级

排量和流量

排量和流量

排量V指在无泄漏情况下，液压泵转一转所能排出的油液体积。可见，排量的大小只与液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。排量的常用单位是（ml/r）。

理论流量q t指在无泄漏情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量V和泵轴转数n的乘积，即

实际流量q指单位时间内液压泵实际输出油液体积。由于工作过程中泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量Δq（泵的工作压力越高，泄漏量越大），使得泵的实际流量小于泵的理论流量，即

显然，当液压泵处于卸荷（非工作）状态时，这时输出的实际流量近似为理论流量。

额定流量q n泵在额定转数和额定压力下输出的实际流量。

功率

功率

输入功率P i驱动液压泵的机械功率，由电动机或柴油机给出，即

输出功率p o液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量q与泵的进、出口压差Δp 的乘积。

当忽略能量转换及输送过程中的损失时，液压泵的输出功率应该等于输入功率，即泵的理论功率为

式中, ω—液压泵转动的角速度；T t—液压泵的理论转矩。

效率

效率

实际上，液压泵在工作中是有能量损失的，这种损失分为容积损失和机械损失。

容积损失主要是液压泵内部泄漏造成的流量损失。容积损失的大小用容积效率表征，即

式中取泄漏量Δq=k l p。这是因为液压泵工作构件之间的间隙很小，泄漏液体的流动状态可以看作是层流，即泄漏量和泵的工作压力p成正比。k l是液压泵的泄漏系数。

机械损失指液压泵内流体粘性和机械摩擦造成的转矩损失。机械损失的大小用机械效率表征，即

式中，ΔT是损失掉的转矩。

液压泵的总效率泵的总效率是泵的输出功率与输入功率之比，即

液压泵的总效率、容积效率和机械效率可以通过实验测得。图3.2给出了某液压泵的性能曲线。

图3.2 液压泵的性能曲线

3.2 齿轮泵

齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是：

1. 抗油液污染能力强，体积小，价格低廉；

2. 内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。

上述特点使得齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、中压系统中。

齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多。在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵应用广泛，下面做重点介绍。

图3.3（动画）是外啮合齿轮泵的工作原理图。由图可见，这种泵的壳体内装有一对外啮合齿轮。由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮合，露出齿间。因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被带到了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入啮合,使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的油液从压油口挤压输出的容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。

齿轮泵排量和流量

1. 排量V

排量是液压泵每转一周所排出的液体体积。这里近似等于两个齿轮的齿间容积之和。设齿间容积等于齿轮体积，则有

式中，D—齿轮节圆直径；h—齿轮齿高；B—齿轮齿宽；Z—齿轮齿数；m—齿轮模数。

由于齿间容积比轮齿的体积稍大，所以通常修正为