2.2(第二章：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵

（3）当泵的供油压力达到最大值时，我们看泵的供油压力 增大，反馈柱塞对定子向左的作用力一直增大，定子一直左移， 偏心距e一直减小，直到泵输出的排量V=2π Deb=0，这时无论 负载有多大，由于液压泵不再向外输出压力油，泵的供油压力 也就不会再增大了，从而使作用在定子上反馈柱塞的作用力F2 与弹簧力Fs相平衡，即F2=Fs，Pmax.A=ks(e0+x0) Pmax=ks(e0+x0)/A，这就是限压式变量叶片泵的最大供油压力， 这里所谓的限压就是通过改变流量来限制最高压力。 另外我们想一下，实际中的液压泵定子相对于轮子的偏 心距会不会完全等于零，这是不会的，那么为什么，我们知道 液压泵本身存在泄漏，当e=0时，由于液压泵的泄漏，必然使 泵的供油压力减小，定子右移偏心增大，泵的供油压力增大， e减小，直到泵的供油压力增大到最大时，定子相对于轮子的 偏心距减小到e时使泵产生的流量全部用来补充泄漏而输出流 量为零，泵的供油压力就保持在最大值不变了。
外啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵
一、外啮合齿轮泵工作原理
外啮合齿轮泵由一对完全相同的齿轮啮合，由 于>1，产生上下 体积变化，这就 形成了吸油区和 压油区。同时在 啮合过程中啮合 压油 吸油 点沿啮合线移动， 把这两区分开， 起配流作用。
1、密封工作腔 齿轮的齿间槽、泵体、前后配油盘组成 许多个密封工作腔。 2、通过齿顶与泵体、轮齿与轮齿的啮合、前后配油盘形 成高压腔和低压腔。 3、通过轮齿与轮齿的啮合造成密封工作腔容积发生变化 完成吸压油。轮齿与轮齿退出啮合是吸油过程、轮齿 与轮齿进入啮合是压油过程 图为外啮合齿轮泵实物结构
2、困油
根据机械原理我们知道，要保证一对齿轮运转平稳，吸 压油口的严格分开，重叠系数ε必须大于1，也就是说在同 一时间内有两对齿轮的轮齿处于啮合状态，这样在两个啮 合线之间的液体既不与吸油口相通，也不与压油口相通， 而是被围困在一个密闭的容积内，随着点轮的转动，这个 密闭容积的大小又要发生变化，从而使液体受压或产生真 空，这就是困油现象，如书图2-4的所示：
四、限压式变量叶片泵
1.限压式变量叶片泵
变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。 （1） 限压式外反馈变量叶片泵
左图中表示限压式变量叶片泵的原理，右图为其特性 曲线。泵的输出压力作用在定子右侧的活塞 1上。当压 力作用在活塞上的力不超过弹簧2的预紧力时，泵的输 出流量基本不变。当泵的工作压力增加，作用于活塞上 的力超过弹簧的预紧力时，定子向左移动，偏心 量减小，泵的输 出流量减小。当 泵压力到达某一 数值时，偏心量 接近零，泵没有 流量输出。


在实际中，要使齿轮能够正常转动，必须使齿间槽的 体积大于轮齿的体积，由于这个原因，实验发现，在实际 中获得的排量要比理论推导的大一些，为此，一般以3.33 代替公式中的，这样与实际情况更接近。 哪么齿轮泵的排量为: V=6.66m2ZB
齿轮泵的理论流量为： qth=6.66m2ZBn 齿轮泵的实际流量为： q=6.66m2ZBPV.n 但是需要注意的一点是，这个排量和流量是 平均值，在实际中，由于轮齿在每一个瞬间容积 的变化率是不均匀的，因此，所有泵的瞬时流量 都是脉动的，假设在某一瞬间的最大流量为qmax， 另外一个瞬间的最小流量为qmin，那么， qmax qmin 流量脉动的大小我们用流量脉动 100% q 率σ来表示，则：
所谓限压式变量叶片泵是指，泵本身可以根据外负载的大 小，自动调整泵的排量，从而限制泵的最高供油能力，如 图为限压式变量叶片泵的工作原理，在这里转子固定在转 动轴上，随传动轴一起转动，而传动轴又通过轴承固定在 甭体上，使传动轴连同转子不能轴向和径向移动，只能传 动，而定子那它是通过单作用式叶片泵径向不平衡力，使 它在径向不平衡力的作用下紧紧的压在滚针轴承上，这样 我们在定子的左边设置一个限压弹簧，而在定子的右边设 一个反馈柱塞缸，通过柱塞缸和限压弹簧就可以使定子左 右移动，来改变定子相对于轮子的偏心距，从而改变泵的 排量，在这里我们假设弹簧在最大偏心距e0的情况下弹簧 压缩量为x0，实际工作中的偏心距为e弹簧新产生的压缩 量为x，反馈柱塞面积为A，由于反馈柱塞工作腔与泵压油 口相通，这样反馈柱塞缸工作腔的压力也就等于泵的供油 压力，假设为P，在忽略滑块上的摩擦力时定子在水平方 向上的力为：
(2)当泵的供油压力升高使P＞PB这时我们可以看出
反馈柱塞对定子的作用力F2=PA＞FS0/A.A＞FS0，这 时作用在定子右边反馈拉塞的作用力大，而定子左 边限压弹簧的弹簧预紧力小，定子就要在反馈柱塞 缸的作用下推动定子克服限压弹簧的弹簧力使定子 向左移动，当定子移动到定子中心相对于轮子的中 心为e时，限压弹簧的弹簧力增大到正好等于反馈 柱塞的作用力时，定子在偏心距为e处处于平衡， 这时泵的供油压力为PA=KS(x0+x),那么 P=KS(x0+x)/A,泵输出的排量为：V2=2πDeb，拿这 种情况与上一种情况相比，由于e0＞e，显然V1＞V2， 泵输出的流量自然减小，这是第二种情况泵的供油 压力大于FS/A时，下面我们看第三种情况下泵的最 大供油压力为多少。
一、单作用叶片泵
1、结构和工作原理
图示为单作用式叶片泵的工作原理图。它主要 由转子1、定子2、叶片3、壳体以及前后两侧的 配 流盘所组成， 现在我们来分析 它的工作原理。
二、双作用叶片泵 （一）结构和工作原理
图中为双作用叶片泵结构。它主要由壳体1、7， 转子3，定子4，叶片5，配流盘2、6和主轴9等组 成。
三、径向柱塞泵
二、轴向柱塞泵
1、轴向柱塞泵工作原理 图为该泵的工作原理。图中斜盘1和配流盘4 固定不转，电机带动轴5、缸体2以及缸体内柱塞3 一起旋转。柱塞尾有弹簧，使其球头与斜盘保持 接触。
三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点
1、泄漏
通过齿轮泵工作原理的分析，我们可以发现齿轮泵泄 漏的途径主要有三个部位：
（1）发生在齿顶与泵体之间的径向间隙泄漏。 （2）齿轮的端面与端盖之间的轴向间隙泄漏。 （3）轮齿与轮齿啮合处之间的泄漏。
实验发现，由于齿顶与泵体的径向间隙较小，轮齿与轮 齿啮合处的间隙更小，这两部分的泄漏量比较小，而端面 与端盖之间的轴向间隙较大，泄漏量也比较大，它占总泄 漏量的75%～80%，因此要想减小齿轮泵的泄漏提高齿轮泵 的容积效率，就要想法减小端面与端盖之间的轴向间隙的 泄漏，通常的方法是采用浮动配油盘，并把高压油引到油 盘的后面使配油盘紧紧压到齿轮的端面上
§2-3
叶片泵
目前使用的叶片泵主要有两大类：一 种是单作用叶片泵，另一种是双作用叶片 泵，单作用式叶片泵就是指转子转一转每 一个密封工作腔吸压油各一次，单作用式 叶片泵往往做成变量泵，而双作用叶片泵 就是指转子转一转每一个密封工作腔吸压 油各二次，对于双作用叶片泵，目前全部 是定量泵。现在我们首先来分析单作用式 叶片泵的工作原理、排量与流量的计算
二：外啮合齿轮泵排量和流量计算 下面我们来分析一下齿轮泵的排量。根据 齿轮泵的工作原理我们知道，泵每转一转所排 出的液体体积，就等于两个齿轮的齿顶与轮齿 所组成的齿间槽的体积。我们如果采用标准齿 轮，并假设齿间槽的体积就等于轮齿的体积， 那么，齿轮每转一周所排出的体积就可近似等 于外径为齿顶圆(mZ+2m)，内径为齿根圆（mZ2m)，厚度为齿轮的厚度B所组成的圆环的体积， 即 V (mz 2m) 2 (mz 2m) 2 B 2m 2 zB 4
那么从图b到c那随着齿轮的转动，上面的啮合点仍然向齿根滑动， 使用权V1减小，而下边的啮合点仍然向点顶滑动，使用权V2增大， 但是上边这个啮合点到节点的距离越来越大，而下边这个啮合点到 节点的距离是越来越小，从而使V2的增大量越来越大，这样从图b 到图c时，由于V1的减小量比较小，V2的增大量比较大，从而使总 的体积V增大由于液体不可压缩也不会彭胀，必然使两啮合点之间 的压力迅速减小，产生真空，出现振动和噪声，产生所谓的低压困 油，直到图c下边这个啮合点要脱开，开始吸油，这个点间槽困油 全部结束，这就是困油的全过程，在这里无论是高压困油还是低压 困油，对泵的危害都是很大的，在实际中要想法清除困油现象，那 么怎么清除通常是在两个盖板上开两个卸荷槽，在体积V减小时通 过卸荷槽，使两啮合点之间的液体与压油口相通，体积V增大时， 通过卸荷槽使两啮合点之间的液 体与吸油口相通进行补油，从而 消除困油现象，但在这里应该注 意的是两卸荷槽之间的距离必须 保证在任何时候吸压油口都不申 通，这是点轮泵的困油现象。
1-前泵体 2-配流盘
-转子 4-定子 5-叶片 6-配流盘 7后泵体 8-端盖 9-主轴 10-密封防尘圈 11、12-轴承 13-螺钉
双作用叶片泵工作原理可由下图说明。当转子 2和Leabharlann Baidu片3一起按图示方向旋转时，由于离心力的 作用，叶片紧贴在定子1的内表面，通过定子内表 面、转子外表面、叶片和两个配流盘形成若干个 密封容积。随着转子的旋转，每一个密封工作腔 容积会周期性地变 大和缩小。一转内 密封容积变化两个 循环。所以密封容 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。
• 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的抗污染能 力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效率较低，轴承 上不平衡力大，工作压力不高。齿轮泵的另一个重要缺 点是流量脉动大，运行时噪声水平较高，在高压下运行 时尤为突出。齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严 的场合。一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都 采用齿轮泵。 • 从结构上看齿轮 泵可分为外啮合和 内啮合两类，其中 以外啮合齿轮泵应 用更广泛。
从节点P上下分开，假设节点以上的体积为V1，节点以下的体积为 V2，两个啮合点之间的总体积为V，那么V=V1+V2，现在我们看V1， V2，是怎样变化的，当齿轮沿着图示方向转动时，我们知道齿轮的 一方向转动另一方向轮点与轮点之间还要沿着点口滑动，我们看上 面的这个啮合点它是沿点面向点根方向滑动，从而使V1减小，而下 面这相啮合点它是沿点面的向点顶方向滑动，从而使V2增大，但是 大从图a向图b转动时，上面这个啮合点距节点的距离比较大，回转 半径比较大，沿齿面滑动量也比较大，从而使V1的减小量比较大， 而下面这个啮合点距节点的距离比较小，回转半径比较小，沿点面 滑动量也比较小，从而使用权V2的增大量比较小，这样在从图a向 图b转动时，由于V1的减小量比较大，V2的增大量比较小， 从而使 总体积V减小，由于液 体不可压缩，必然使两啮 合点之间液体的压力迅速 增大，产生高压困油，直 到转到图b上下两个啮合 点到节点的距离一样，总 体积V减小到最小，被困 液体的压力达到最大
左边向右的限压弹簧的弹簧力FS=ks(x0+x)， 其中在偏心距最大时的弹簧为PB=Fs0=ksx0 右边向左的反馈柱塞的作用力为PA=F2,而定子相对于转 子的工作位置就有这两个力来决定,下面我们分三种 情况来分析:
（1）当泵的供油压力P小于FS0/A=PB时，我们可以看出反 馈柱塞缸对定子的作用力F2=PA＜FS0/A.A＜FS0，这样反 馈柱塞对定子向左的作用力小于限压弹簧的预紧力FS, 也就是说作用在定子左边的力大,右边的力小,这样定 子就是限压弹簧的作用下处于最右边使定子相对于转 子处于最大偏心,e0=e泵在最大偏心下工作,输出的流 量也最大, V1=2πDe0b这时它就是相当于单作用定量 式叶片泵，这是第一种情况泵的供油压力P小于FS/A时， 下面我们来看当泵拓供油压力升高时的情况。
第四节 柱塞泵
1.径向柱塞泵的工作原理 图为径向柱塞泵的工作原理。之所以称为径 向柱塞泵是因为有多个柱塞径向地配置在一个共 同的缸体2内。缸体由电动机带动旋转，柱塞要靠 离心力甩出，但其顶部被定 子4的内壁所限制。定子4是 一个与缸体偏心放置的圆环。 因此，当缸体旋转时柱塞就 做往复运动。这里采用配流 轴配油，又称径向配流。径 向柱塞泵外形尺寸较大，目 前生产中应用不广。