液压动力装置

压力
工作压力 p
吸入压力
3.1 液压泵与液压马达概述
排量及流量
排量V
在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一周， 所排出的液体的体积 在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内 所排出的液体的体积
理论流量 qt
qt nV
实际流量
q
qn
指实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的 流量 在额定压力、额定转速下，按试验标准规定 必须保证的输出流量
如图3-13所示为外反馈限压式变量叶片泵 工作原理图，图中转子1的中心是固定不动的， 定子2可左右移动。泵工作压力愈高，偏心量就 愈小，泵的流量也就愈小；当泵的压力达到极 限压力时，偏心量接近零，泵不再有流量输出。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.4 柱 塞 泵
柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动引起的 密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。
3.2 齿轮泵
齿轮泵的困油现象
3.2 齿轮泵
3. 不平衡的径向力
在齿轮泵中，作用在齿轮外圆上的压力是不相等的。齿轮周围压 力不一致，使齿轮轴受力不平衡。从泵的进油口沿齿顶圆圆周到出油 口齿和齿之间的油的压力，从压油口到吸油口按递减规律分布，这些 力的合力构成了一个不平衡的径向力。其带来的危害是加重了轴承的 负荷，并加速了齿顶与泵体之间磨损，影响泵的寿命。可以采用减小 压油口的尺寸、加大齿轮轴和轴承的承载能力、开压力平衡槽、适当 增大径向间隙等办法来解决。
3.2 Baidu Nhomakorabea轮泵
2. 困油现象
为了保证齿轮传动的平稳性，保证吸压油腔严格地隔离以及齿轮 泵供油的连续性，根据齿轮啮合原理，就要求齿轮的重叠系数大于1， 这样在齿轮啮合中，在前一对轮齿退出啮合之前，后一对轮齿已经进 入啮合。在两对轮齿同时啮合的时段内，就有一部分油液困在两对轮 齿所形成的封闭油腔内，既不与吸油腔相通也不与压油腔相通。这个 封闭油腔的容积，开始时随齿轮的旋转逐渐减少，以后又逐渐增大， 封闭油腔容积减小时，困在油腔中的油液受到挤压，并从缝隙中挤出 而产生很高的压力，使油液发热，轴承负荷增大；而封闭油腔容积增 大时，又会造成局部真空，产生气穴现象。这些都将使齿轮泵产生强 烈的振动和噪音，这就是困油现象。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
结构中存在的问题
(1)齿轮泵的泄漏 (2)径向不平衡力 (3)齿轮泵的困油
3.2 齿轮泵
泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏 齿面啮合处间隙的泄漏 齿轮端面间隙的泄漏
1. 泄漏问题
齿轮泵由于泄漏量较大，其额定工作压力不高，要想提 高齿轮泵的额定压力并保证较高的容积效率，首先要解决沿端 面间隙的泄漏问题。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
第3章 液压动力装置
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 液压泵概论 齿 轮 泵 叶 片 泵 柱 塞 泵 液压泵的选用
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.1
液压泵概论
液压泵将机械能转换为液体的压力能，是动力元件。 它将原动机(电动机、内燃机等)输入的机械能（转矩 T和角速度ω）转换为液压能（压力p流量q）输出， 为液压系统提供压力油源。
2．改善叶片受力状况
(1) 双叶片结构 (2) 弹簧负载叶片结构 (3) 子母叶片结构
液 压 传 动 与 气 动 技 术
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.3.2 变量叶片泵
3.3.2.1 单作用叶片泵
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.3.2.2 限压式变量叶片泵
液 压 传 动 与 气 动 技 术
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.2.2 齿轮泵的排量和流量
理论排量
2 V D 2 D 2 * 2h1 b
实际流量
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.2.3 低压齿轮泵的结构
CB-B齿轮泵采用泵体与两侧泵盖分开的三片式结构。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
1—吸油腔 2—压油腔 3—隔板
(a) 渐开线齿轮泵
(b) 摆线齿轮泵
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.3 叶 片 泵
优点：流量脉动小，噪声低，轴承受力平衡，使 用寿命长，单位体积的排量大，可制成变 量泵； 缺点：自吸能力较差，实用工况范围较窄，对污 染物比较敏感，制造工艺较复杂。
广泛应用于专用机床和自动线等中低压液压系统中。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.4.2 轴向柱塞泵
3.4.2.1 直轴式轴向柱塞泵
直轴式轴向柱塞泵的工作原理
1—传动轴
2—斜盘
3—柱塞
4—缸体
5—配流盘
3.4 柱塞泵
轴向柱塞泵的工作原理
柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动的，使得密封油腔容积变化 而实现吸油和压油。柱塞和配油盘形成若干个密封工作油腔，斜盘倾角 (斜盘工作表面与垂直于轴线方向的夹角)为。油缸体内均布着几个柱塞 孔，柱塞在柱塞孔里滑动。当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时(图示 逆时针)，柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上回转的半周内，柱塞 逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液 就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。在自上而下的半周内，柱塞被 斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口b排 出去。这样，缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。
3.4 柱塞泵
轴向柱塞泵
结构特点
(1) 柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高 (2) 缸体端面间隙的自动补偿 (3) 滑履结构 (4) 轴向柱塞泵没有自吸能力
(5) 变量机构
液 压 传 动 与 气 动 技 术
流量计算 结构特点
端面间隙的自动补偿； 滑靴的静压支撑结构。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
优点
结构简单、紧凑、容易制造、成本低，对油液 污染不敏感，工作可靠、维护方便和寿命长等。
广泛应用于各种低压系统中。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.2.1 齿轮泵的工作原理
l—壳体 2—主动齿轮 3—从动齿轮
3.2 齿轮泵
工作原理 由于齿轮两端面与泵盖的间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面 的间隙都很小，因此，一对啮合的轮齿，将泵体、前后泵盖和齿 轮包围的密封容积分隔成左、右两个密封工作腔。当原动机带动 齿轮如图示方向旋转时，右侧的轮齿不断退出啮合，而左侧的轮 齿不断进入啮合，因啮合点的啮合半径小于齿顶圆半径，右侧退 出啮合的轮齿露出齿间，其密封工作腔容积逐渐增大，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 密封油腔——吸油腔。随着齿轮的转动，吸入的油液被齿间转移 到左侧的密封工作腔。左侧进入啮合的轮齿使密封油腔——压油 腔容积逐渐减小，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液压系 统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。齿轮连续旋转，泵连续不 断地吸油和压油。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.1.1 液压泵的工作原理和分类
液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油 和压油 ，又称容积泵。 液压泵正常工作必备的条件 (1) 应具有密封容积。 (2) 密封容积的大小能交替变化。 (3) 应有配流装置。 (4) 吸油过程中，油箱必须和大气相通。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
又称为卸荷式叶片泵
液 压 传 动 与 气 动 技 术
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.3.1.3 提高叶片泵工作压力的方法 1．双联叶片泵
在一个泵体内，一根转动轴上联接两组定子和转 子，形成两个叶片泵。两个叶片泵为串联形式，即一级 泵的排油口也是二级泵的吸油口，从而提高整个泵出油 口的工作压力
液 压 传 动 与 气 动 技 术
（1）液压泵按结构及运动方式分为：齿轮泵， 叶片泵，柱塞泵和螺杆泵四大类。 （2）液压泵按排量能否改变可分为：定量泵 和变量泵。
3.1 液压泵概述
液压泵的主要性能参数
液压泵的性能参数主要有压力、转速、排量、流量、功率和 效率。 额定压力 pn 最高允许压力 pmax 在正常工作条件下，按试验标准 规定连续运转所允许的最高压力 泵短时间内所允许 超载使用的极限压力 实际工作时的输出压力， 即液压泵出口的压力 液压泵进口处的压力
3.2 齿轮泵
齿轮泵径向受力图
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.2.4 中高压齿轮泵
浮动轴套式 浮动侧板式 挠性侧板式
3.2.5 内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵 (又名转子泵)两种，如图3-7所示，工作原理 和主要特点与外啮合齿轮泵完全相同。
3.2 齿轮泵
内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.5.2 液压泵的工作压力
K 压 ——考虑管道压力损失所取的系数，一般取
3.3 叶片泵
叶片泵
叶片泵分单作用式和双作用式。 单作用式叶片泵 转子旋转一周进行一次吸油、压油， 并且流量可调节，故称变量泵。 双作用式叶片泵 转子旋转一周，进行二次吸油、压油， 并且流量不可调节，故称定量泵。
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.3.1 定量叶片泵
3.3.1.1 双作用叶片泵的工作原理 每个工作空间要完成 两次吸油和压油。
轴向柱塞泵 是柱塞的轴线和传动轴的轴线平行。
径向柱塞泵
是柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直。
液 压 传 动 与 气 动 技 术 3.4.1 径向柱塞泵
如图3-15所示为径向柱塞泵的工作原理图 。
3.4 柱塞泵
径向柱塞泵的工作原理 转子的中心与定子中心之间有一偏心距e，柱塞径向排列安装在缸 体中，缸体由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞在离心力(或低压油) 作用下抵紧定子内壁，当转子连同柱塞按图示方向旋转时，右半周的的 柱塞往外滑动，柱塞底部的密封工作腔容积增大，于是通过配流轴轴向 孔吸油；左半周的柱塞往里滑动，柱塞孔内的密封工作腔容积减小，于 是通过配流轴轴向孔压油。转子每转一周，柱塞在缸孔内吸油、压油各 一次。当移动定子改变偏心距e的大小时，泵的排量就得到改变；当移 动定子使偏心距从正值变为负值时，泵的吸、压油腔就互换。因此径向 柱塞泵可以制成单向或双向变量泵。径向柱塞泵径向尺寸大，转动惯量 大，自吸能力差，且配流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损， 这些都限制了其转速与压力的提高，故应用范围较小。常用于拉床、压 力机或船舶等大功率系统。
3.4.2.2 斜轴式轴向柱塞泵 如图3-18所示为斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图。 斜轴式轴向柱塞泵缸体所受的不平衡径向力较小 斜盘式轴向柱塞泵靠斜盘摆动变量
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.5 液压泵的选用
3.5.1 液压泵类型的选择
常用液压泵的性能比较见表3-2，可供选用液 压泵时参考。
3.5 液压泵的选用
额定流量
3.1 液压泵与液压马达概述
功率
输入功率Pi
液压泵输入的是机械能(电动机功率)，即实 际驱动泵轴所需的机械功率,与输入转矩Ti和转速 n成正比 P i T 2 πnT 输出的是液压能,与输出流量q和出口压力p pO pq 成正比 如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失， 则输入功率与输出功率相等，即为理论功率 Pt pqt 2πnTt
液压泵的选用
液压泵是液压系统的动力元件，其作用是供给系统一定流量和压 力的油液，因此也是液压系统的核心元件。合理地选择液压泵对于降 低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保 证系统的可靠工作都十分重要。 选择液压泵的原则：应根据主机工况、功率大小和系统对工作性 能的要求，首先确定液压泵的结构类型，然后按系统所要求的压力、 流量大小确定其规格型号。下表给出了各类液压泵的性能特点、比较 及应用。
优点:构成容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔，
加工方便，可得到较高的配合精度，密封性能 好，在高压下工作仍有较高的容积效率；只需 改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于实现 变量；柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度 性能可以充分利用。
3.4 柱塞泵
柱塞泵
柱塞泵按柱塞排列和运动方式的不同分轴向柱塞泵和径 向柱塞泵。
输出功率Po
理论功率Pt
3.1 液压泵与液压马达概述
效率
机械效率
Tt m T
V
q q q 1 l 1 l qt qt nV
容积效率
总效率

Po V m pi
液 压 传 动 与 气 动 技 术
液 压 传 动 与 气 动 技 术
3.2 齿 轮 泵
齿轮泵按结构形式可分为外啮合和内啮合 两种。本节主要介绍外啮合齿轮泵。