第三章 液压动力元件(液压泵)
第三章 液压泵
3.6 航空液压泵的特性及选用
3.6.1、液压泵的气穴
广义地说，在某一温度下当油泵吸油腔压力降 低到空气分离压以下时，混溶与油中的空气就分离 出来形成气泡；而当吸油压力继续降低到该温度的 饱和蒸汽压力以下时，油液便汽化沸腾，形成大量 的气泡，这些现象统称为气穴现象。
3.6.1、液压泵的气穴
当气(汽)泡被带到高压油腔时，在高压作用 下，气(汽)泡便急剧溃灭或急剧缩小体积， 从而产生局部液压冲击现象，引起零件表面 的剥蚀损坏，表现为气蚀现象；同时也使得 泵的输出压力不稳定，影响设备正常工作。
3.6.4、液压泵的性能比较及选用
设计液压系统时，应根据所要求的工作情况合 理选择液压泵。
外啮合齿轮泵实物结构
内啮合齿轮泵实物结构
单作用式叶片泵
双作用叶片泵
单柱塞式液压泵
径向柱塞泵
通过齿轮端面与端盖之间的轴向间隙；
轮齿啮合线处的接触间隙。
因此，普通齿轮泵的容积效率比较低，输出压力也 不易提高。在高压齿轮泵中，一般都使用轴向间隙 补偿装置以减少轴向泄漏，提高其容积效率。
3、径向力不平衡
1.齿轮受到来自压油腔 高压油的油压力作用；
2.压油腔的油液沿泵体 内孔和齿顶圆之间的径 向间隙向吸油腔泄漏时， 其油压力是递减的，也 作用于齿轮上。
3.4.5、柱塞泵优缺点及选用
优点：
1、工作压力、容积效率及总效率均最高； 2、可传输的功率最大； 3、较宽的转速范围； 4、较长的使用寿命及功率密度高； 5、良好的双向变量能力。
3.4.5、柱塞泵优缺点及选用
缺点：
1、对介质洁净度要求较苛刻； 2、流量脉动较大，噪声较高； 3、结构较复杂，造价高，维修困难。
排量和流量
液压与气动技术(第三版)部分习题参考答案
液压与气动技术(第三版)部分习题参考答案第2章 液压传动基础2-7 解： st t t E t 51121==︒2.351.45123040>==︒E E E ︒-︒=46.7ν ）（）（s mm s mm 2232389.33887.0276.3451.4451.46.7≈=-=-⨯= )(10390010389.33236s P m kg v a ⋅⨯=⨯⨯==--ρμ2-8 解：机械（杠杆）增力75025⋅=⋅'F F )(6)(600025750KN N F F ===' 液压增力 2244d F D Gππ'= )(04.41613342222KN F d D G =⨯='⋅=2-9 解：取等压面M-M21gh p gh p a s a ρρ+=+ )m kg 800( 10175603321=⨯⨯==h h s ρρ2-10 解：（1）取等压面M-M由于不计油液重量，不计大气压力（管内相对压力为1个标准大气压）则U 形管左边A M p p =左 ， 右边gh p g M ρ=右即 gh p A ρ=)(760)(76.08.9106.1310101325.036mm m g p h g A g ==⨯⨯⨯==ρ （2）管内压力为1个工程大气压（a MP 0981.0）)(1110)(1.118.9900100981.06cm m g p h y a y ==⨯⨯==ρ 2-11 解：（a ）)(3.6)(103.61.0410546242MPa P d Fp a =⨯=⨯⨯==ππ (b))(3.642MPa d Fp ==π2-12 解： v d Av q V 24π== )(85.025*********1062526242s m A q v v =⨯⨯=⨯⨯⨯==-ππ w p v g h p v g h p ∆+++=++22222211112121ραρραρ 式中a p p =1， 01=h ， 01=v ，2h =H ，代入上式，整理可得2222222v d l v gH p p a ρλραρ⋅++=- el e R vdR <=⨯⨯⨯==--5.10621020102585.063ν=2300， 层流，2=α 0705.075==eR λ 2p p a -285.090010254.00705.0285.029004.08.9900232⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=-=4545(Pa)第3章 液压动力元件3-6 已知：p =10MPa ，n =1450r/min ，V =200mL/r ，95.0=V η，9.0=η 求：?0=P ， ?=i P解：（1）求液压泵的输出功率液压泵的实际流量)min (5.27595.01450102003LVn q q v v vt v =⨯⨯⨯===-ηη液压泵的输出功率 )(92.45)(1092.451065.27510103460kW W pq P v =⨯=⨯⨯⨯== （2）求电机的驱动功率)(519.092.450kW P P i ===η3-7 已知：m =3mm ，z =15， b =25mm ， n=1450r/min ， m in/25L q v = 求：?=V ， ?=V η 解：)(48.22102531566.666.6322r mL b zm V =⨯⨯⨯⨯==- )min (59.3214501048.223L Vn q vt =⨯⨯==-7671.059.3225===vt v v q q η （可见齿轮泵容积效率较低）3-8 已知：转子外径d =83mm ，定子内径D =89mm ，叶片宽度b =30mm求：（1）当rmL V 16=时，?=e ； （2）?max =V 解：（1）beD V π2=)(954.0)(0954.010893014.321622mm cm bD V e ==⨯⨯⨯⨯==-π （2）)(32mm d D e =-= )(30.501086330223max rmL beD V =⨯⨯⨯⨯==-ππ 3-9 已知：︒=18γ，d =15mm ，D =116mm ， z =7， 95.0==m V ηη，n =980r/min ，p =32MPa 求：?max =V ， ?=vt q ， ?=V q ， ?=i P解：z r D d V ⋅=tan 42max π)(60.46718tan 1161542r mL =⨯︒⨯⨯⨯=π )min (67.4598060.46L Vn q vt =⨯== )min .(38.4395.067.45Lq q v vt v =⨯=⋅=η m v v i pq P P ηηη==0)(6.25)(2563595.095.0)106/(1038.433246kW W ==⨯⨯⨯⨯=第4章 液压执行元件4-4 已知：p =3.5MPa ， D =0.09m ， d =0.04m ， v =0.0152m/s求：F =？，?=V q解：)(86.17)(178585.3)(422kN N d D F ==⨯-=π )(40152.022d D vA q v -⨯==π =7.76×10-5m 3/s = 4.6L/min4-6 已知：min /30L q V =, MPa p 4=求：（1）若 v 2 =v 3 = 4m/min ，D =？，d =? (2) F =?解： D =1.414d 324v d q v ⋅=π34v q d v π= )(78)(108.760/614.3)106/(30424mm m d =⨯=⨯⨯⨯=- 查表4-4，取d =80mm)(14.1132mm d D ==查表4-5，取D =110mm)(38)(37994411044221kN N p D F ==⨯⨯==ππ)(18)(178984)80110(4)(422222kN N p d D F ==⨯-=-=ππ )(20)(20096423KN N p d F ===π4-7 已知：单杆缸， D =125mm ，d =90mm ， min /40L q v =，a MP p 5.21= ，02=p求：（1）无杆腔进油，v 1，F 1=?（2）有杆腔进油，v 2，F 2=?（3）差动连接，v 3，F 3=？解：（1）无杆腔进油)(66.30)(30665.212544212111kN N p D A p F ==⨯⨯===ππ(2)有杆腔进油5.210)90125(4)(422122212⨯⨯-⨯=⋅-==ππp d D A p F =14768N=14.77(kN)min)/(77.6)/(1128.0)(42221m s m d D q A q v v v ==-==π (3)差动连接)(9.15)(15896259044212313KN N p d A p F ==⨯⨯===ππmin)/(29.6)/(105.01090106/4044624233m s m d q A q v v v ==⨯⨯⨯⨯===-ππ第5章 液压控制元件5-6 解：（a ）a MP p 2=， (b)a MP p 11=5-7 解：(a) 取决于调定压力值低的阀；（b ）取决于调定压力值高的阀。
第三章 液压泵和液压马达
二、轴向柱塞式液压马达
轴向柱塞式液压马达的工作原理可参照轴向柱塞泵
斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧
2、结构特点
齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：
（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，
因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，
因此进油口大小相等。
（2）齿轮马达的内
泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通
道引到壳体外去。因为齿轮马达低压腔有一定背压，如果泄漏油
积每转内吸油、压油两次，
称为双作用泵。双作用使
流量增加一倍，流量也相
应增加。
压油
吸油
图3-13 双作用叶片工作原理
2、结构上的若干特点
（1）保持叶片与定子内表面接触
转子旋转时保证叶片与定子内表面接触时泵正常工作的必要 条件。前文已指出叶片靠旋转时离心甩出，但在压油区叶片顶部 有压力油作用，只靠离心力不能保证叶片与定子可靠接触。为此， 将压力油也通至叶片底部。但这样做在吸油区时叶片对定子的压 力又嫌过大，使定子吸油区过渡曲线部位磨损严重。减少叶片厚 度可减少叶片底部的作用力，但受到叶片强度的限制，叶片不能 过薄。这往往成为提高叶片泵工作压力的障碍。
容积式液压泵的共同工作原理如下：
（1）容积式液压泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密 封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液 通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。 （2）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同， 但所起作用相同，并且在容积式泵中是必不可少的。
结束
§3-3 叶片泵和叶片油马达
叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵，双作用 叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成变量泵。而马达只 有双作用式。
液压动力元件
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3.2 齿轮泵
• 齿轮泵的种类很多，按工作压力大致可分为低压齿轮泵(p≤2.5MPa)、 中压齿轮泵(p>2.5~8MPa)、中高压齿轮泵(p>8~16MPa)和高压齿轮 泵(p>16~32MPa)四种。目前国内生产和应用较多的是中、低压和中 高压齿轮泵，高压齿轮泵正处在发展和研制阶段。 • 齿轮泵按啮合形式的不同，可分为内啮合和外啮合两种，其中外啮合 齿轮泵应用更广泛，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
• 3.2.2 内啮合齿轮泵
• 内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意如图3-5所示。 这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。
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3.2 齿轮泵
• 与外啮合齿轮泵相比，内啮合齿轮泵内可做到无困油现象，流量脉动 小。内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，质量轻，运转平稳，噪声低， 在高转速工作时有较高的容积效率。但在低速、高压下工作时，压力 脉动大，容积效率低，所以一般用于中、低压系统。在闭式系统中， 常用这种泵作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难， 价格较贵，且不适合高速高压工作状况。
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3.5 液压泵的选用
• 液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件。它是每个液 压系统不可缺少的核心元件，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。 • 选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的 要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小 确定其规格型号。 • 表3-2列出了液压系统中常用液压泵的主要性能比较。 • 一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵; 而在农业机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较 强的齿轮泵;在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。
《液压与气动技术》第三章解读
p3
F3 A3
4MPa
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第三部分拓展题及答案
T3-4
解：(1) V 100.7 / 106 0.95
(2)
36.550.95 34.72(L / min)
(3)泵的驱动功率在第一种情况下为4.91KW。第二种情况 下为1.69kw
T3-5试分析双作用叶片液压泵配油盘(图T3-5)
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第三部分拓展题及答案
T3-2图T3-2所示
解 (a) p 0;(b) p 0;(c) p p;(d ) p F / A
(e) p 2TM / VMM M
T3-3如图T3-3所小的液压系统
解：
p1
F1 A1
2MPa
p2
F2 A2
3MPa
油困难。 3-3解液压泵的工作压力和额定压力的区别如下。 ①工作压力是指液压泵出日处的实际压力值，由外界负载决
定，而额定压力是指液压泵连续工作中允许达到的最高压力， 其值由液压泵的结构强度和密封性决定。
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第二部分主教材习题及答案
②从数值上看，正常工作时实际压力不会超过额定压力，但 在外负载突然增大的瞬间实际压力也可能超过额定压力。
往复运动的同时改变工作腔的容积来实现压油和吸油。 7.常用液压泵的性能比较(表3-1 )
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第二部分主教材习题及答案
3-1 解:在液压泵运转的过程中，密封工作腔容积发生周期 性变化，容积增大时将油液吸入，容积减少时将油液压出。 压油腔与吸油腔之间用配流装置隔开。
3-2解:①密闭的工作腔。 ②容积可周期性变化的工作腔。 ③将吸油腔和压油腔隔开的配流装置。 ④吸油过程中油箱必须通大气或增压，以免形成真空造成吸
电液控制-液压动力元件
忽略了库仑摩擦力等非线性负载。 以上三个方程中的变量均是在平衡工作点的增量，去掉了增量 符号“△”。
三个基本方程完全描述了阀控液压缸的动态特性。取它们的拉 式变换，可得
可据此绘制出阀控液压缸系统的方框图。以阀芯位移XV 为指令信号，外负载力FL为干扰信号。图a、 b 分别以负载流量 QL和负载压力pL为中间变量。 通过对方程消去中间变量或由方框图化简，可得阀芯输 入位移和外负载力同时作用时液压缸活塞总输出位移为：
（3）K=0，mt=0，Bp=0时，传递函数为
液压伺服系统常常是整个控制回路的一个部件，如水轮 机调节系统等，此时其传函常可简化为这三种形式。
（三）阀控液压缸系统的频率响应分析
1、无弹性负载时的情形 （1）对输入指令Xv的频响分析 其传递函数为：
可绘制出其伯德图如下图所示，它由比例、积分和二阶振 荡环节组成。系统的主要性能参数为：速度放大系数（速度增益） Kq/Ap，液压固有频率ωh和液压阻尼比ξh。 A、速度放大系数（速度增益）Kq/Ap 表示阀对液压缸活塞 输出速度控制的灵敏度，它直接影响系统的稳定性、响应速度和 控制精度。 Kq/Ap增大时可提高系统的响应速度和精度，但使系 统的稳定性变坏。 在工作零点处Kq0最大，而Kc0最小，系统的稳定性最差，故在计 算系统稳定性时取零位处。 Kq会随负载压力pL的增大而降低， 为保证系统的工作速度和良好的控制性能，常需限制 pL 2Ps / 3
阻尼比表示系统的相对稳定性，一般液压伺服系统的液 压阻尼比较小，需要提高阻尼比值以改善系统性能。所用方法 有： （a）设置旁路泄漏通道，即在液压缸两个工作腔之间设置旁 路通道增加泄漏系数Ctp，但增大了功率损失，降低了系统的 总压力增益和系统刚度，增大了外负载力引起的误差。 （b）采用正开口阀。正开口阀的Kc0值较大，可增加阻尼比， 但会降低系统刚度，零位泄漏量引起的功率损失大，还会带来 非线性流量增益、稳态液动力变化等问题。 （c）增加负载的粘性阻尼，但需另外设置阻尼器，增加了结 构的复杂性。
03第三章 液压泵x
际输入转矩Tt之比。即
m
Tt T Tt Tt Tl 1 1 Tl / Tt
式中Tl——转矩损失。 （6）总效率：泵的实 际输出功率P与实际输入功 率Pr之比，即
P Pr pq
T
Tt qt
q
T
v m
液压泵性能特性曲线 如右图：
4.转速 （1）额定转速：额定压力下，允许液压泵 连续运转的最高转速（容积效率最高）。 （2）最高转速：额定压力下，允许短暂运 行的最大转速（受“汽穴”现象限制）。 （3）最低转速：运行液压泵正常运转的最 低转速（受容积效率的限制）。 5.自吸能力 液压泵正常运转时，并不发生汽穴或汽蚀 的条件下，吸液口允许的最低压力。
（3）工作压力：泵实际工作时的压力，其 大小取决于外负载和排油管路上的压力损失。 液压泵按工作压力分： 低压泵 <2.5 MPa 机床 中压泵 2.5~8 MPa 机床 中高压泵 8~16 MPa 工程、冶金、农 业机械 高压泵 16~32 MPa 工程、冶金、采掘 机械 超高压泵 >32 MPa 液压支架 （4）吸入压力：泵入口处的压力。
外反馈限压变量叶片泵变量原 理
内反馈限压变量叶片泵变量原理
3）限压变量叶片泵 的工作性能（右图） 用在机床液压系统中 要求执行元件有快、慢速 和保压阶段的场合。
叶片泵的特点：
优点：运转平稳，流量均匀，噪声小。 缺点：结构复杂，吸油特性不太好，对 油液的污染比较敏感。
第四节 柱塞泵
一、径向柱塞泵 1.轴配流径向柱塞泵 1）组成：转子 偏心安装； 定子 柱塞——径向装入转子； 配流轴——固定不动。 2）工作原理（右图）
2）设置专门的配流机构； 3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大 于大气压力。 3.液压泵的分类 液压泵按其在每转一周所能输出的油液体 积是否可调节分成定量泵和变量泵。 按构成密封又可以变化的容积空间的零件 结构来划分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。 二、液压泵的压力建立条件及其安装高度 1.压力建立条件——外载荷 液压泵的压力，一般是指其出口截面3-3处 的液压力。根据伯努利方程可得
第三章：液压动力元件
第三章液压动力元件教学内容：本章首先介绍液压泵和马达的工作原理，接着介绍了齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达、柱塞泵及柱塞马达的基本结构与工作原理，最后简介几种泵和马达的工作特点。
教学重点：1．对容积式泵和马达工作原理进行阐述，对容积式泵和马达的效率进行计算；2．介绍几种泵和马达：齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达、柱塞泵及柱塞马达的基本结构、工作原理与效率；3．简介几种泵和马达的工作特点、优缺点与应用领域。
教学难点：1．泵马达的基本原理及效率计算；2．柱塞泵及柱塞马达基本结构与工作原理；3．分析马达产生输出扭矩的方法。
液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。
液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。
§3-1液压泵的概述一、液压泵的工作原理及特点1.液压泵的工作原理图3—1 液压泵工作原理图液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵，图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。
原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。
当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。
这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。
2.液压泵的特点单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。
液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。
这是容积式液压泵的一个重要特性。
(2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。
3第三章液压泵及液压马达(1)
2. 工作原理
3. 流量
q 2 k z m2 b n V
4. 特点
流量和压力的脉动较小；无困油区，噪声较低； 加工难价格高；轮齿接触应力小，泵的寿命较长。
（二）摆线形内啮合齿轮泵
1 . 主要组成
摆线齿轮泵又称为转子泵，由两齿轮及 前后端盖等组成。且两齿轮相差一个齿。
2. 工作原理
吸油 —— 左半部分，轮齿脱开啮合，容积↑ 压油 —— 右半部分，轮齿进入啮合，容积↓
三 液压泵（马达）的性能参数
液压泵（马达）的性能参数主要有： 压力 转速
排量和流量 功率和效率
一、 排量、流量和压力
1. 压 力
⑴ 工作压力（p） —— 液压泵（或马达）工作时输出液体的实际压力。 其值取决于负载（包括管路阻力）。
(2) 额定压力（p n）—— 油泵（或马达）铭牌上标注的压力值。指在 连续运转情况下所允许使用的工作压力。它能使泵（或马达）具有较高的 容积效率和较长的使用寿命。
轴套 采用浮动轴套的中高压齿轮泵结构图
2. 高压内啮合齿轮泵
➢ 轴向间隙补偿原理
与外啮合齿轮泵浮动侧板的补偿相似，也是利用背压使两侧的浮 动侧板紧贴在小齿轮、内齿环和填隙片端面上；磨损后，也可利用背 压自动补偿。
➢ 径向间隙补偿原理
径向半圆支承块（15）的下面也有两个背压室，各背压室均与压 油腔相同。在背压作用下，半圆支承块推动内齿环，内齿环（6）又 推动填隙片与小齿轮齿顶相接触，形成高压区的径向密封。同时，可 自动补偿各相对运动间的磨损。
qt qm
qm q qm
1
q qm
(6) 马达总效率（ηm）
液压马达的总效率是实际输出功率与实际输入功率的比值，即：
m
第3章 液压动力元件
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3.1 液压动力元件概述
3.1.2 液压泵的工作原理
1.工作原理 工作原理 液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油和压油的。 液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油和压油的。 如图3-2所示，泵体3和柱塞 形成一个密封容积。吸油过程中 所示，泵体 和柱塞2形成一个密封容积。 所示 和柱塞 形成一个密封容积 ，当偏心轮1在电动机的带动下顺时针向下旋转半周时，柱塞 当偏心轮 在电动机的带动下顺时针向下旋转半周时， 在电动机的带动下顺时针向下旋转半周时 在弹簧6的作用下向下移动，密封容积逐渐增大，形成局部真 在弹簧 的作用下向下移动，密封容积逐渐增大， 的作用下向下移动 空，油箱内的油液在大气作用下，顶开单向阀4进人密封容积 油箱内的油液在大气作用下，顶开单向阀 进人密封容积 实现吸油压油过程中， ，实现吸油压油过程中，当偏心轮沿顺时针方向继续旋转半 周时，它推动柱塞向上移动，密封容积逐渐减小， 周时，它推动柱塞向上移动，密封容积逐渐减小，油液受柱 塞挤压而产生压力，使单向阀4关闭，油液顶开单向阀5而输 塞挤压而产生压力，使单向阀 关闭，油液顶开单向阀 而输 关闭 人系统，这就是压油。液压泵的供油压力为P，供油流量为q 人系统，这就是压油。液压泵的供油压力为 ，供油流量为 其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值， 。其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值，因而这种液 压泵又称容积泵。 压泵又称容积泵。
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3.1 液压动力元件概述
2)额定压力 额定压力 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定， 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定，连续运转的最 高压力称为液压泵的额定压力。 高压力称为液压泵的额定压力。泵的额定压力由自身结构和 寿命所决定，通常标在液压泵的铭牌上。 寿命所决定，通常标在液压泵的铭牌上。 3)最高允许压力 最高允许压力 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定， 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵 短暂运行的最高压力值称为液压泵的最高允许压力。 短暂运行的最高压力值称为液压泵的最高允许压力。超过此 压力，泵的泄漏会迅速增加，一般为额定压力的1. 倍 压力，泵的泄漏会迅速增加，一般为额定压力的 1倍。
第三章液压泵
第3章液压泵内容提要本章主要介绍液压动力元件的几种典型液压泵（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的工作原理、性能参数、基本结构、性能特点及应用范围等）。
基本要求、重点和难点基本要求：掌握齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的工作原理、性能参数、结构特点。
了解各类泵的典型结构及应用范围。
重点：通过本章学习，要求掌握液压泵的工作原理、功能、性能参数（压力和流量等）、性能特点及应用范围。
难点： ①密闭容积的确定（特别是齿轮泵）。
②容积效率的概念。
③额定压力和实际压力的概念。
④外反馈限压式变量叶片泵的特性。
⑤柱塞泵的变量机构。
3.1液压泵基本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ω）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。
3.1.1液压泵的工作原理如图3-1所示，单柱塞泵由偏心轮1、柱塞2、弹簧3、缸体4和单向阀5、6等组成，柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。
当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧力的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积增大，形成真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经单向阀5进入其内（单向阀6关闭）。
这一过程称为吸油，当偏心轮的几何中心转到最下点O 1/时，容积增大到极限位置，吸油终止。
吸油过程完成后，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积减小，油液受挤压经单向阀6排出（单向阀5关闭），这一过程称为排油，当偏心轮的几何中心转到最上点O 1//时，容积减小至极限位置，排油终止。
偏心轮连续旋转，柱塞上下往复运动，泵在半个周期内吸油、半个周期内排油，在一个周期内吸排油各一次。
图3-1 单柱塞泵工作原理 1-偏心轮 2-柱塞 3-弹簧 4-缸体 5、6-单向阀 7-油箱如果记柱塞直径为d ，偏心轮偏心距为e ，则柱塞向上最大行程e s 2=，排出的油液体积2422e d s d V ππ==。
第三章 液压泵
第一节 概 述
2.分类
➢ 按结构将液压泵分为：
➢齿轮泵 ➢外啮合齿轮泵 ➢内啮合齿轮泵
➢叶片泵 ➢单作用叶片泵
➢双作用叶片泵 ➢柱塞泵
➢径向柱塞泵 ➢轴向柱塞泵
➢ 按排量能否改变可分为： ➢定量泵 ➢变量泵
➢ 根据其排量和排液方向能否改变 又可分为： ➢单向定量泵 ➢双向定量泵 ➢单向变量泵 ➢双向变量泵
➢排量取决于泵的结构参数，而与其工况无关，它是衡量和比较不同泵的供液能 力的统一标准，是液压泵的一个特征参数。
➢ 流量——是指泵在单位时间内排除液体的体积，以Q表示，单位L/min。
➢流量有理论流量、实际流量和额定流量三种。
➢ 理论流量——是指不考虑泄漏的理想情况下泵在单位时间(常指每分钟)内
排出的液体的体积，以Ql表示。
– 在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙形隔板，以便把吸油腔 和压油腔隔开，见图3-10a所示。
– 摆线齿形内啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而 不需设置隔板，见图3-10b所示。
量或称空在排量）。
➢对于性能正常的液压泵，其容积效率大小随泵的结构类型不同而异。如
齿轮泵为0.7~0.9，叶片泵为0.8~0.95，柱塞泵为0.9~0.95。
第一节 概 述
2. 机械效率ηj
机械效率是表征泵摩擦损失的性能参数，它等于泵的理论输出功率与
输入功率之比。
Pl
j
Pd
3. 总效率η
总效率是表征泵总功率损失的性能参数，它等于泵的实际输出功率与
➢ 内泄漏——是指泵的排液腔向吸液腔的泄漏； ➢ 外泄漏——是指从泵的吸排液腔向其他自由空间的泄漏。 ➢ 泄漏量的大小取决于运动副的间隙、工作压力和液体黏度等因素，而与泵的运动速度关 系不大。 ➢ 当泵的结构和采用的液体粘度一定时，泄漏量将随工作压力的提高而增大，即压力
第三章 液压动力元件
困油现象与卸荷措施 困油现象产生的原因 困油现象产生的原因 齿轮重迭 系数ε＞ ，形成一个与吸、 系数 ＞1，形成一个与吸、压油 腔均不相通的闭死容积 闭死容积， 腔均不相通的闭死容积，此闭死 容积随齿轮转动其大小发生变化， 容积随齿轮转动其大小发生变化， 大小发生变化 先由大变小，后由小变大。 先由大变小，后由小变大。 困油现象的危害 困油现象的危害 闭死容积由大 变小时油液受 挤压， 挤压，导致压 力冲击和油液 发热， 发热，闭死容 积由小变大时， 积由小变大时， 会引起气蚀和 噪声。 噪声。
第三章 液压动力元件
§3.1 液压泵的基本概念
液压泵是液压系统的动力元件， 液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输 入的机械能转换为压力能输出， 入的机械能转换为压力能输出，为执行元件 提供压力油。 提供压力油。 液压泵的基本工作原理 液压泵的主要性能参数 液压泵的分类和选用 液压泵的图形符号
液压泵基本工作原理 单柱塞泵 偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次， 偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向右运动吸 向左运动排油。 油，向左运动排油。 π 2 π 2 泵每转一转排出的油液体积称为排量。V = 4 Sd = 2 ed 泵每转一转排出的油液体积称为排量。 液压泵正常工作的三个必备条件 必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积 密闭容积； 必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积； 密闭容积大小随运动件 运动作周期性变化， 运动作周期性变化，容 积由小变大——吸油， 吸油， 积由小变大 吸油 由大变小——压油； 压油； 由大变小 压油 油箱内液体的绝对压力 油箱内液体的绝对压力 必须恒等于或大于 等于或大于大气 必须恒等于或大于大气 外部条件。 压——外部条件。 外部条件
摆线转子泵 结构： 结构：一对内啮合转子 摆线齿）， ），内转子比 （摆线齿），内转子比 外转子少1齿 外转子少 齿。 七腔互隔， 七腔互隔，前半部容积 渐小、排油腔； 渐小、排油腔；后半部 容积渐大，进油腔。 容积渐大，进油腔。
第三章 液压泵
转子受有不平衡的径向液压力,且径向不平 衡力随泵的工作压力提高而提高，因此这种 泵的工作压力不能太高。
应用最多的油泵，主要用于丰田自动变 速器车
NBT系列液压泵（直齿共轭高压内齿轮泵）
是一种设计新颖的液压动力元件。它采用了直线(齿 轮)-直线共轭线(齿圈)齿形，按工作时无困油设计， NBT系列泵具有高压力、低噪音、长寿命、稳定可靠 等优点，广泛适用于各种领域。 直线共轭内啮合齿轮泵在液压界被 誉为“永不磨损的液压泵”,用于 高,精,专液压系统。 NBT系列齿轮泵聚集了柱塞泵的 压力高,螺杆泵的低噪音,压力脉动 小和普通齿轮泵的工作可靠,长寿命 等主要的优点于一身,广泛用于锻压 机,叉车,压砖机,注塑机,船舶,摩天轮 及航空航天事业等。
qt=n0Vt（L/min）
n0—液压泵输出压力为零时的主轴转（r/min）
实际流量q：计泄露，泄漏量为△q。
q=qt- △q 同时：q=n V
理论流量qt：不计泄露量
容积效率ηv ：液压泵的实际排量与理论排量之比 值称为容积效率，一般用ηv表示。
精确测量用调速电机,否则用一般普通交流电机 驱动主轴转速不变 n0=n,则液压泵实际流量的计算 q qt q 公式为：
汽蚀现象
外部齿轮泵是 容积式泵2个并 排联锁齿轮集。 当齿轮转动时, 不同的牙齿创 建一个扩展卷 在流体了。然 后运送流体在 外围和驱逐牙 齿合并。
3.径向不平衡力
在齿轮泵中，作用在齿轮外圆 上的压力是不相等的，在压油 腔和吸油腔齿轮外圆和齿廓表 面承受工作压力（高压）和吸 油腔压力（低压） 可以认为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 受载。
《液压与气动技术》液压动力元件
3.1 液压泵概述 3.1.1 液压泵的工作原理与特点
第 3 章 液压动力元件
1)应具有相应的配流机构,将吸、压油腔分开,保证液压泵有规律地吸、压油。 2)油箱必须和大气相通以保证液压泵吸油充分。 3.1.2 液压泵的分类
第 3 章 液压动力元件
3.1.3 液压泵的主要性能参数 1.压力 (1)工作压力p 液压泵工作时实际输出油液的压力称为工作压力。 (2)额定压力pn 液压泵在正常工作时,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。 (3)最高允许压力pm 在超过额定压力的情况下,根据试验标准规定,允许液压泵短时运行的最高压 力值,称为液压泵的最高允许压力。 2.排量和流量 (1)排量V 液压泵主轴每转一次,其密封容积发生变化所排出液体的体积称为液压泵的排量。 (2)理论流量qt 液压泵在不考虑泄漏的情况下,单位时间内所排出液体的体积称为理论流量。 (3)实际流量q 液压泵在某一工作压力下,单位时间内实际排出液体的体积称为实际流量。 (4)额定流量qn 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定(在额定压力和额定转速下)必须保证的 流量称为额定流量。
3.外啮合齿轮泵的结构问题与改进措施 (1)泄漏 外啮合齿轮泵容易产生泄漏的部位有3处:齿轮端面与端盖配合处、齿轮外圆与泵体配合 处及两个齿轮的啮合处,其中端面间隙处的泄漏影响最大,这是因为泵的端面泄漏的面积大、途径 短。
第 3 章 液压动力元件
(2)困油 为使齿轮能够平稳工作,要求齿轮的重合度大于1,这样在两对齿轮进入啮合的瞬间,在啮 合点之间形成一个独立的封闭空间,而一部分油液被困在其中。 (3)径向力不平衡 齿轮泵在工作时,因压油腔的压力大于吸油腔的压力,这样对齿轮和轴便会产生 不平衡的径向力,而且液压力越高,不平衡径向力就越大,它直接影响轴承的使用寿命。
第三章 液压动力元件
式中： R和r — 定子圆弧的长短半径；
θ— 叶片的倾角；
s— 叶片的厚度；
Z —叶片数。
45
2）、流量脉动：
双作用叶片泵若不考虑叶片的厚度，则瞬时流 量是均匀的。但实际上叶片是有厚度的，且R和r也 不可能完全同心，尤其叶片底部槽设计成与压油腔 相通时，泵的瞬时流量仍将出现微小的脉动。但脉 动率较其他泵（螺杆泵除外）小得多，且在叶片数 为4得倍数时最小，一般取12和16片。
53
2）、为何为变量泵：改变斜盘的倾角δ，可以改变柱 塞往复行程的大小，因而改变流量q。
2、流量的计算
1）、流量： 轴向柱塞泵的实际输出流量：
q
4
d 2 Dtg zn v
式中：z — 柱塞数；
d — 柱塞直径；
D — 柱塞分布园直径； δ — 斜盘与缸体轴线间的夹角。
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2）、流量脉动：
轴向柱塞泵的输出流量是脉动，当柱塞 数为单数时流量脉动较小，一般取7、9或11。 3、优缺点 1）、优点：结构紧凑、径向尺寸小、易实现变 量，压力可以很高（可达30Mpa以上）。 2）、缺点：对油液污染较敏感。
8
2 、排量 V ：指在不考虑泄漏的情况下，轴 转过一整转时所能输出（或所需输入）的油 液体积。 3 、流量 q 1〉、液压泵（液压马达）的油液流量 qt : 指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内 所能输出（或所需输入）的油液体积。 设液压泵（液压马达）的转速为n
qt = V n
9
2〉、液压泵（液压马达）的额定流量：指 在额定转速和额定压力下液压泵输出 （或输入马达）的流量。
近似计算可认为“排量=两个齿轮的齿间槽容
积之和”，而“齿间槽的容积≈轮齿的体 积”。
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《液压传动》练习题
第三章液压动力元件（液压泵）
一、填空题：（每空0.5分，共25分）
1、液压泵是一种将原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。
2、按形成液压泵密封工作容积的结构不同，液压泵可分为柱塞泵、叶片泵
和齿轮泵。
3、按液压泵输出流量情况不同，液压泵可分为定量泵和变量泵。
4、按液压泵吸排油口可转换情况不同，液压泵可分为单向泵和双向泵。
5、按液压泵主轴每转工作容积大小变化次数不同，液压泵可分为单作用泵和双作用泵。
6、在液压传动中所采用的各种液压泵，都是通过其容积变化进行吸排油的。
7、液压泵的额定压力和最大压力是泵本身所具有的性能，其值的大小受泵的结构强度和泵的密封性的限制。
8、液压泵的铭牌压力是指额定压力，液压泵的铭牌流量是指额定流量。
9、所谓高压泵，是指泵的额定压力和最大压力值较高。
10、在实际工作过程中，液压泵的工作压力并不是随着外负载的增大而无限制的增大，当额定压力时，液压泵过载而进行过载保护。
11、由于泄漏的影响，液压泵的理论流量大于实际流量。
12、液压泵的瞬时流量是脉动变化的，一般用流量脉动变化系数表示。
13、理论上，液压泵的压力和流量无关。
实际中，由于泄漏的影响，当压力增大时，泵的流量减小。
14、由于液压泵在实际工作过程中存在着机械损失，所以，原动机实际输入液压泵的实际转矩应大于理论转矩，以补偿液压泵运转时的机械损失。
15、根据泵柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。
16、斜盘式轴向柱塞泵是通过调整斜盘倾角的大小的方法而调整泵的流量大小。
17、影响轴向柱塞泵流量脉动变化系数的因素有柱塞数目和柱塞数目的奇偶性，
其中，柱塞数目的奇偶性对轴向柱塞泵流量脉动变化系数的影响较大。
18、根据泵主轴每转的吸排油次数不同，叶片泵可分为单作用泵和双作用泵，
其中，单作用泵为变量泵，双作用泵为定量泵。
19、为了便于叶片的甩出，单作用叶片泵的叶片前倾安装。
为了减少叶片与定子之间的磨损，双作用叶片泵的叶片后倾安装。
20、根据泵齿轮啮合方式的不同，齿轮泵可分为外啮合和内啮合。
21、影响齿轮泵流量脉动变化系数的因素是齿数，所以，应根据泵的具体使用情况而合理的选择齿轮泵的齿数。
当齿轮泵作为系统的主泵使用时，应选择泵的齿数为10～20 ，当齿轮泵作为系统的辅助泵使用时，应选择泵的齿数为5～10 。
22、对于齿轮泵而言，当齿轮泵的外形尺寸一定时，增加齿轮泵的齿数，可以使泵的流量减小、泵的流量脉动变化系数减小。
而减少齿轮泵的齿数，可以使泵的的流量增大、泵的流量脉动变化系数增大。
23、确定液压泵的参数时，应根据所有液动机同时工作时的最大流量之和来确定泵的流量，应根据液动机中的最大工作压力来确定泵的压力。
二、选择题：（每题1分，共10分）
1、液压泵的随外负载的变化而变化。
A、额定压力
B、铭牌压力
C、最大允许压力
D、工作压力
2、下列有关高压泵的说法正确的是。
A、工作压力较高。
B、工作压力和额定压力、最大允许压力都较高。
C、额定压力和最大允许压力较高。
D、工作压力较低，额定压力、最大允许压力都较高。
3、下列说法正确的是。
A、工作压力大小取决于外负载。
B、额定压力大小取决于外负载。
C、最大允许压力大小取决于外负载。
D、额定压力、最大允许压力和工作压力大小都取
决于外负载。
4、下列说法正确的是。
A、压力增大，泵的流量减小。
B、压力增大，泵的理论流量减小。
C、压力增大，泵的实际流量减小。
D、压力增大，泵的流量保持不变。
5、下列液压泵中所能承受工作压力最大的泵是。
A、直轴式轴向柱塞泵。
B、斜轴式轴向柱塞泵。
C、叶片泵。
D、齿轮泵
6、下列液压泵中输出流量最大的泵是。
A、直轴式轴向柱塞泵。
B、斜轴式轴向柱塞泵。
C、叶片泵。
D、齿轮泵
7、下列液压泵中流量脉动变化系数最小的泵是。
A、直轴式轴向柱塞泵。
B、斜轴式轴向柱塞泵。
C、叶片泵。
D、齿轮泵
8、下列液压泵中输出功率最大的泵是。
A、直轴式轴向柱塞泵。
B、斜轴式轴向柱塞泵。
C、叶片泵。
D、齿轮泵
9、下列液压泵中效率最高的泵是。
A、柱塞泵。
B、叶片泵。
C、齿轮泵
10、下列液压泵中结构尺寸最大的泵是。
A、柱塞泵。
B、叶片泵。
C、齿轮泵
三、判断题：（每题1分，共20分）
1、所谓变量泵，是指泵的压力和流量随着负载的变化而变化。
（错）
2、所谓变量泵，是指泵的压力随着负载的变化而变化。
（错）
3、所谓变量泵，是指泵的流量随着负载的变化而变化。
（错）
4、所谓低压泵，是指泵的工作压力较低。
（错）
5、所谓高压泵，是指泵的工作压力较高。
（错）
6、所谓高压泵，是指泵的额定压力和最大允许压力较高。
（对）
7、所谓低压泵，是指泵的额定压力和最大允许压力较低。
（对）
8、泵的工作压力取决于外负载。
（对）
9、泵的额定压力取决于外负载。
（错）
10、泵的最大允许压力取决于外负载。
（错）
11、泵的工作压力是由泵本身的性能决定而与外负载无关。
（错）
12、泵的额定压力和最大允许压力是由泵本身的性能决定而与外负载无关。
（对）
13、液压泵的流量和压力无关。
（对）
14、由于泄漏的影响，液压泵的压力增大，流量减小。
（错）
15、由于泄漏的影响，液压泵的压力增大，理论流量减小。
（错）
16、由于泄漏的影响，液压泵的压力增大，实际流量减小。
（对）
17、液压泵的理论流量大于实际流量。
（对）
18、液压泵的理论流量小于实际流量。
（错）
19、液压泵的瞬时流量是变化的。
（对）
20、由于液压泵瞬时流量的变化而使工作机构运行的平稳性受到影响。
（对）
四、名词解释：（每题1分，共17分）
1、液压泵
2、定量泵
3、变量泵
4、单向泵
5、双向泵
6、单作用泵
7、双作用泵
8、高压泵
9、低压泵10、泵的工作压力11、泵的额定压力12、泵的最大允许压力13、泵的转排量14、泵的理论流量15、泵的实际流量16、泵的瞬时流量17、泵的额定流量
五、问答题：（共28分）
1、试举例简要分析液压泵工作的基本原理？（6分）
2、液压泵工作的充要条件是什么？（3分）
3、试分析液压泵压力和流量的特性关系，并绘制出特性曲线图。
（5分）
4、简述柱塞泵、叶片泵和齿轮泵的主要优缺点及应用。
（8分）
5、在设计液压传动系统时，应如何选择液压泵？（6分）。