第三章 液压动力元件

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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，将原动机输 入的机械能转换为压力能输出，为执行元件 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

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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，向右运动吸 油，向左运动排油。 2 2 V Sd ed 泵每转一转排出的油液体积称为排量。 4 2 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； 密闭容积大小随运动件 运动作周期性变化，容 积由小变大——吸油， 由大变小——压油； 油箱内液体的绝对压力 必须恒等于或大于大气 压——外部条件。

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具有相应的配流机构，密闭容积增大到极限时，先隔开 吸油腔，再转为排油；密闭容积减小到极限时，先隔开 排油腔，再转为吸油。 吸油腔的压力取决于吸油高度和吸油管路的阻力；压油 腔的压力取决于外负载和排油管路的压力损失。 液压泵的分类 按流量是否可调： 液压泵的分类： 定量泵 齿轮泵 按流量是否可 按 调 变量泵 单作用式 结 叶片泵 双作用式 构 选用原则： 径向式 是否变量 要求变量用变量泵 分 柱塞泵 轴向式 工作压力 柱塞泵额定压力最高 工作环境 齿轮泵抗污能力最好 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

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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。 最高允许压力：在超过额定压力的条件下，允许液压 泵短暂运行的最高压力。 液压泵的排量、流量和容积效率 排量V:液压泵每转一周理论上应排除的油液体积，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。 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 。

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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 ∴ q = q t- Δq 。 额定流量 qn :泵在额定压力，额定转速下允许连续运 转的流量。 泵的功率和效率 液压泵的功率损失：容积损失、机械损失 容积损失：液压泵在流量上的损失。 容积效率ηv: q qt q q kp v 1 1 qt qt qt nVTt 式中 k 为泄漏系数。 q nV V 1 m T 1 Tl 机械损失：液压泵在转矩上的损失。 Tt 输入功率 P i: 驱动泵轴的机械功

率。 Pi Ti P pq 输出功率 P:泵输出的液压功率。

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§3.2 齿轮泵根据啮合形式不同分为：外 啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。 结构组成 一对几何参数完全相同的齿 轮，齿宽为B,齿数为z,泵 体，前后盖板，长短轴。 工作原理 (动画) 两啮合的轮齿将泵体、 前后盖板和齿轮包围的密闭 容积分成两部分，轮齿进入

啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的 一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。 瞬时理论流量是脉动的。为减少脉动，可同轴安装两套 齿轮，每套齿轮错开半个齿距，共压油口和吸油口。

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工程应用： 总效率η :

pq P 60

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。 最低转速n min:正常运转允 许的最低转速。 液压泵的图形符号 液压泵的自吸能力：一般泵允 许的吸油高度≤500mm。可采 用：油箱液面高于液压泵；采 用压力油箱；采用补油泵供油。

V m

P pq pqt v v m Tt Pi Ti m pq Pi

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外啮合齿轮泵的排量公式 q Vn V 6.66zm2 Bn V ①平均流量与齿数成正比，与模数的平方成正比。为增 大排量，应增大模数，减小齿数，故齿轮多为修正齿轮。 ②平均流量与齿宽成正比，但增大齿宽受径向力增加的 限制，一般B=(6~10)mm,高压时取小值。 ③提高转速可以提高流量，但受泵吸入性能的限制。齿 轮泵的转速一般在1000~1500r/min。 ④在容积式液压泵中，齿轮泵的流量脉动最大。

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外啮合齿轮泵的结构特点 特点：体积小，重量轻，结构简单， 制造方便，价格低，工作可靠，自 吸性能较好，对油液污染不敏感， 维护方便。 缺点：流量和压力脉动较大，噪声 大，排量不可变等。 三大问题：泄漏、困油、径向不平 衡 泄漏与间隙补偿措施 端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处 泄漏。端面泄漏占80%—85%。 端面间隙补偿采用静压平衡措施：在 齿轮和盖板之间增加浮动轴套或浮动 侧板，在浮动零件的背面引入压力油， 让作用在背面的液压力稍大于正面的 液压力。

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困油现象与卸荷措施 困油现象产生的原因 齿轮重迭 系数ε>1,形成一个与吸、压油 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， 先由大变小，后由小变大。 困油现象的危害 闭死容积由大 变小时油液受 挤压，导致压 力冲击和油液 发热，闭死容 积由小变大时， 会引起气蚀和 噪声。

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卸荷措施 卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则 两槽间距a为最小闭死容积，而使 闭死容

积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大 时与吸油腔相通； 一般两槽间距a向吸油侧偏移，但必须保证任何时候吸 油腔不得与压油腔串通。

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作用力：液压径向力P1:由吸油低压区逐步增压到压油高压区；

轮齿啮合力P2: 径向液压力合力F = K p B De K对主动齿轮 K=0.75;对从动齿轮K=0.85。 径向液压力不平衡的危害：使泵轴弯曲，使齿顶与泵体摩擦。 液压径向力的平衡措施：在盖板上开设平衡槽，分别与低、高压 腔相通；缩小压油口直径，适当增加径向间隙。

径向液压力 合力

液 压 径 向 力 及 平 衡 措 施

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内啮合齿轮泵结构：渐开线齿、月牙形隔板 (将吸油腔A和压油腔B完全隔 开)。 工作原理：一对相互啮合的小 齿轮和内齿轮与侧板所围成的 密闭容积被齿啮合线分割成两 吸油腔 部分，当传动轴带动小齿轮旋 转时，轮齿脱开啮合的一侧密 闭容积增大，为吸油腔；轮齿 进入啮合的一侧密闭容积减小， 为压油腔。 特点：无困油现象，流量脉动 小；噪声低；额定压力可达30 MPa。 压油腔

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摆线转子泵 结构：一对内啮合转子 (摆线齿),内转子比 外转子少1齿。 七腔互隔，前半部容积 渐小、排油腔；后半部 容积渐大，进油腔。

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内转子旋转一周，外转子旋转6/7周，每一密封 空间完成吸油、排油6/7循环。

压油腔

吸油腔