3第二章 液压泵

• 轴向柱塞泵式手动变量泵
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缸 体
配 流 盘
柱 塞 滑 履
组
• 三对磨擦副：柱塞与缸体孔， 缸体与配流盘，滑履与斜盘。 容积效率较高，额定压力可达 31.5MPa。
• 泵体上有泄漏油口。
• 传动轴是悬臂梁，缸体外有大 轴承支承。
• 为减小瞬时理论流量的脉动性， 取柱塞数为奇数：5，7，9。
图3-38 滑靴与斜盘的静力平衡
1-斜盘 2-滑靴 3-柱塞 a-柱塞中心孔 b-滑靴中心孔 c-滑靴底部等压腔
3．典型结构及其特点 斜盘式柱塞泵三维实体图
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19
18
20 1
2 3 4 56
7
8
17 16
15
14 13
12
11
10
9
图3-36 CY系列直轴式轴向柱塞泵结构图
1-中间泵体 2-内套 3-弹簧 4-钢套 5-缸体 6-配流盘 7-前泵体 8-传动轴 9-柱塞 10-外套 11-轴承 12-滑靴 13-钢珠 14-回程盘 15-斜盘 16-轴销 17-变量活塞 18-丝杠 19-手轮 20-变量机构壳体
1-配流轴 2-柱塞 3-缸体 4-定子环
•改变偏心距e的大小和方向，
•即可改变泵输出流量的大小和方向。
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• 2．径向柱塞泵典型结构及其特点 • 如图所示为连杆型阀式径向柱塞泵结构图
D B
C
A 8 7 6
5 4 3 2 1
D--D
9 10 11
A
D 图3-46 连杆型阀式径向柱塞泵
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• 三、液压泵的分类和选用
1、类型
液压泵 (按构件形状 和运动方式)
柱塞式 叶片式 齿轮式
轴向柱塞式 径向柱塞式 单作用叶片式 双作用叶片式 外啮合式 内啮合式
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液压泵
定量式
(按排量能否改变) 变量式
手动调节排量 自动调节排量
恒压式 限压式 恒功率 恒 流量
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液压泵的图形符号
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2、选用原则：
–是否要求变量 要求变量选用变量泵。 –工作压力 柱塞泵的额定压力最高。 –工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。 –噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声
泵。 –效率 轴向柱塞泵的总效率最高。
§2-2
柱塞泵
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• 一、双作用叶片泵
• 1.双作用叶片泵的工作原理
结构组成 定子 源自文库内环由两 段大半径R 圆弧、两 段小半径 r 圆弧和四 段过渡曲线组成 转子 铣有Z个叶片 槽，且与定子同心， 宽度为B 叶片 在叶片槽内 能自由滑动 左、右配流盘 开 有对称布置的吸、压 油窗口 传动轴
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8-单向阀
5-伺服滑阀 9-轴销 10-导杆
三、斜轴式无绞轴向柱塞泵
• 工作原理与斜盘式轴 向柱塞泵类似，只是 缸体轴线与传动轴不 在一条直线上，它们 之间存在一个摆角β， 柱塞与传动轴之间通 过连杆连接。传动轴 旋转通过连杆拨动缸 体旋转，强制带动柱 塞在缸体孔内作往复 运动。
• 特点：柱塞受力状态 较斜盘式好，不仅可 增大摆角来增大流量， 且耐冲击、寿命长。
– 额定流量 q s ：泵在额定压力，额定转速下允许连 续运转的流量。
– 容积效率ηv：ηv= q /q t =（q t - Δq）/ q t =1-Δq /qt=1-kp /nV
k 为泄漏系数。
式中
• 泵的功率和效率:
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– 输入功率 P r： 驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，P r= Tω – 输出功率 P：泵输出液压功率， P = p q
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• 思考题： • 1、配流轴式径向柱塞泵的排量如何计算？怎么
实现变量？ • 2、斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔
是哪三对运动摩擦副？有什么特点？ • 3、斜盘式轴向柱塞泵斜盘的倾角范围为多少？
为什么？
§2-3 叶片泵邵陽學院機械與能源工程系
• 叶片泵的结构较复杂,但其工作压力较高,且流量脉动 小,工作平稳,噪声较小,寿命较长。所以它被广泛应 用于机械制造中的专用机床、自动线等中低液压系统 中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染 也比较敏感。
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泵的工作原理：形成若干个密封的工作腔，当密封 工作腔的容积从小向大变化时，形成部分真空、吸 油；当密封工作腔的容积从大向小变化时，进行压 油（排油）
液压泵正常工作的必备条件: 具有密封容积（密封工作腔）； 密封容积能交替变化； 具有配流装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中与 油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通， 而与油箱切断； 吸油过程中油箱必须与大气相通。
θ为叶片倾角．一般１３°
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3.双作用叶片泵的结构特点
(1) 定子内表面曲线
(2)叶片的倾角
α
压力角的最大值
βmax≈24°。一般取
θ=(1/2)βmax,因而叶片泵叶 β
片的倾角θ一般10°～14°。
YB型叶片泵叶片相对于转
子径向连线前倾13°。但
近年的研究表明,叶片倾角
并非完全必要,某些高压双 作用叶片泵的转子槽是径
• 工作原理 由定子内环、转子
外圆和左右配流盘组成的密闭 工作容积被叶片分割为四部分， 传动轴带动转子旋转，叶片在 离心力作用下紧贴定子内表面， 因定子内环由两段大半径圆弧、 两段小半径圆弧和四段过渡曲 线组成，故有两部分密闭容积 将减小，受挤压的油液经配流 窗口排出，两部分密闭容积将 增大形成真空，经配流窗口从 油箱吸油。
1－偏心轮和主轴 2－连杆 3－连接环 4－销子 5－壳体 6－柱塞 7－缸体 8－阀体 9－锥形吸油阀 10－排气螺钉 11－压油阀
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配流轴式径向柱塞泵结构特点
• 配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口 对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力 得到平衡，容积效率较高。
• 柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面 接触，接触面比压很小。
α
向的,且使用情况良好。
β α
R
r
β
α β
图3-21 双作用叶片泵定子曲线
(3)配油盘 双作用叶片泵的配油盘如图所示,在 盘上有两个吸油窗口2、4和两个压油窗口1、3, 邵陽學院機械與能源工程系 窗口之间为封油区,通常应使封油区对应的中心 角β稍大于或等于两个叶片之间的夹角，否则会
• 根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数 的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油液的 单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。 单作用叶片泵多为变量泵，工作压力最大为7.0Mpa， 双作用叶片泵均为定量泵，一般最大工作压力亦为 7.0Mpa，结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可 达16.0～21.0Mpa。
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由于连杆轴线与柱塞轴线的夹角θ≤2°柱塞所受侧向力可以忽略， 改善了柱塞磨损情况。允许缸体有较大的倾角（一般γmax= 25°～40°） 承载能力大，结构坚固，耐冲击，寿命长。
D G
1
2
3
4
5
G
r
B
¦Θ
B
R
图3-44 斜轴泵工作原理
1-法兰盘 2-连杆 3-柱塞 4-缸体 5-配流盘
和 输输 出入 转流 矩量TmpmQ和m角的速乘度积)转变m 为的机乘械积能)，(液使压系马统达输
出一定的转矩和转速，驱动工作部件运动；
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• 一、液压泵和液压马达的工作原理和特点
1－凸轮 2－柱塞 3－弹簧 4－密封油腔 5、6－单向阀
V=Sπd 2/4=eπd 2/2
容积式泵的工作原理：
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第二章
液压泵
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§2-1 液压泵概述
• 液压系统中的能量转换
液压泵
液压马达
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液压泵是将电机输出的机械能(转矩 Tp和角速度 p
的乘积)转变为液压能(液压泵的输出压力 p p 和 输出流量 Qp 的乘积)，为系统提供一定流量和压 力的油液，是液压系统中动力源； 液压马达是将系统的液压能(液压马达的输入压力
– 总效率ηp ：ηp = P / P r= p q / Tω=ηvηm
式中ηm为机械效率。 V
q qt
qt
q qt
1 q qt
m
Tt Ti
2nTt pqt pVn
Tt
pV
2
m
pV
2Ti
Po pq
Pi 2nTi
Po Pi
pqV
2nTiV
q Vn
pV
2Ti
Vm
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• 泵的转速： – 额定转速 n s：额定压力下能连续长时间正常运转的 最高转速。 – 最高转速 n max：额定压力下允许短时间运行的最高 转速。 – 最低转速n min：正常运转允许的最低转速。 – 转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。
图3－35直1-传轴动轴式2轴-壳向体 柱3-斜塞盘 泵4-柱基塞本5-结缸体构6-配流盘 1－转动轴2－壳体3－斜盘4－柱塞5－缸体6－配流盘
2、排量和流量计算
泵的排量V和流量q分别 为
V d 2 Dz tan
4
q
d2
4
Dz
tan V
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3、直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵的结构特点
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• 二、 径向柱塞泵 • 1、径向柱塞泵工作原理及其组成 • 如图所示为轴配流径向柱塞泵的工作原理图。
•
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泵的排量V和流量q分别为:
1
排出腔
V d 2 2ez d 2ez
4
2
4
吸入腔
q
2
d
2eznV
e
3-45 轴配流径向柱塞泵工作原理图
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2.双作用叶片泵的排量和流量计算
R
V1
θ 3
r
δ
r0 V2
2
V 2z 1 (R2 r2)B 2 B(R2 r2)
2
1 图3-20 双作用叶片泵的流量计算
1-转子 2-叶片 3-定子
排量公式 V = 2πB（R 2 – r 2）- 2 z BS（R - r）/ cosθ
上图为国产CY系列直轴式轴向柱塞泵的结构原理图 。该泵由主泵体结构和变量机构两部分组成。
伺服变量机构和恒功率变量机构邵陽學院機械與能源工程系
1
2
10
8
g
3
e
f
4
7
5
f
1
k
h
2
3
4
e
9
6
8
d 5
6
7
d
图3-39 伺服变量机构
图3-40 恒功率变量机构
1-限位螺钉
2-弹簧套
3、4-弹簧
6-变量活塞
7-变量壳体
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– 平均理论流量 q t：泵在单位时间内理论上排出的 油液体积，q t= n v ，单位为 m3/s 或 L/min 。
– 实际流量 q ：泵在单位时间内实际排出的油液体积。 在泵的出口压力≠ 0 时，因存在泄漏流量Δq，因此 q = q t- Δq 。
– 瞬时理论流量 qsh ：任一瞬时理论输出的流量，一 般泵的瞬时理论流量是脉动的，即qsh≠q t。
• 一、柱塞泵的分类
• 1、按缸体与泵轴的相对位置关系，可分为轴向 柱塞泵和径向柱塞泵两大类。
柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴
向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和 压油，柱塞数必须大于等于3。
• 2、按配流装置的型式可分为配流盘配流、配流 轴配流柱塞泵和阀配流柱塞泵三大类。
• 3、按排量是否可变分为定量柱塞泵和变量柱塞 泵
• 可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧 凑。
• 改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量， 且变量方式多样。
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• 二、直轴式轴向柱塞泵 • 1、 直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵的组成及工
作原理
A-A（拆去壳体、传动轴和轴承）
A
压
吸
油
油
A6
54 3
2
1
图3-35 直轴式轴向柱塞泵基本结构
▪ 为防止密闭容积在吸、压油转换
时因压力突变引起的压力冲击，在 配流盘的配流窗口前端开有减振槽 或减振孔。
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5y
4
12
3
Ψ R4 R3
R2 R1 R6 R5
3 2 x
1
c
h
b
F' p'
FN
γ
a
F1 p
Δ b
图3-37 配流盘
1-配流窗口 2-内密封带 3-外密封带 4-辅助支承 5-泄油槽
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二、液压泵的主要性能参数
• 液压泵的压力
– 工作压力 p ：泵工作时的出口压力，大小取 决于负载。
– 额定压力 ps ：正常工作条件下按实验标准连 续运转的最高压力。
– 吸入压力：泵的进口处的压力。 • 液压泵的排量、流量和容积效率
– 排量V：液压泵每转一转理论上应排出的油 液体积，又称为理论排量或几何排量。常用 单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸 有关。