三种液压泵的工作原理图

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17
1）原因：径向液压力分布不均 啮合力 2）危害：轴承磨损、刮壳。 3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。 ※ 压油口缩小后，安装时注意不 能反转。
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作用在泵轴上的径向力，能使轴弯曲，从而引起齿顶与泵壳体 相接触，从而降低了轴承的寿命，这种危害会随着齿轮泵压力的提 高而加剧，所以应采取措施尽量减小径向不平衡力，其方法如下： (1) 缩小压油口的直径，使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围 内，这样压力油作用于齿轮上的面积减小，因而径向不平衡力也就 相应地减小。 （2）增大泵体内表面与齿轮齿顶圆 的间隙，使齿轮在径向不平衡力作用 下，齿顶也不能和泵体相接触。 （3）开压力平衡槽，如图所示， 开两个压力平衡槽1和2分别与低、高 压油腔相通，这样吸油腔与压油腔相 对应的径向力得到平衡，使作用在轴 承上的径向力大大地减小。但此种方 法会使泵的内泄漏增加，容积效率降 低，所以目前很少使用此种方法。
9
一、齿轮泵的工作原理 齿轮泵的工作原理
齿轮1、2的齿廓线（面）与壳体内 表面及前后端盖构成若干密封容积， 啮合线将高、低压腔隔离开来。 当齿轮按图示方向旋转时，下侧的轮 齿逐渐脱离啮合，其密封容积逐渐增 大，形成局部真空，油液在大气压力 的作用下从吸油口进入下部低压腔； 随着齿轮的转动，齿轮的齿谷把油液 从下侧带到上侧密封容积中，轮齿在 上侧进入啮合时，使上侧密封容积逐 渐减小，油液从上侧油高压腔将油液 排出。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮 泵不断地吸油和排油
10
二、齿轮泵的排量和流量 1．排量与流量： 对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮 排量与流量： 合齿轮泵，其主轴旋转一周所排出的液体体积等于两齿轮轮齿 体积之和。对于标准齿轮而言，轮齿体积与齿谷容积是相同的。 这样，齿轮泵的几何排量等于一个齿轮的轮齿体积和齿谷容积 之和。考虑到齿顶间隙的液体从排液腔仍被带回到吸油腔，不 参与排液，则齿轮泵的几何排量等于以齿顶圆为外径、以 (Z－ 2)m的圆为内径、高为齿轮宽度B的圆筒体积

摩擦也会引起转矩损失。机械效率m是泵所需要的理论转矩Tt与输入转矩Ti之比，
即
（2-6）
Tt Tt
m

Ti Ti
第 14 页
2
容积效率v
在转速一定的条件下，液压泵的输出功率与理论功率之比，或者液压泵的实际
流量与理论流量之比，定义为泵的容积效率，即
V
pq q
q
1
pqt qt
2 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，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。
3
工作压力
液压泵在实际工作时的输出压力，即液压泵出口的压力，称为工作压力。工作压力
取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。
想一想
若用32 MPa额定压力的高压泵给液压系统供油，只要液压泵一启动起来就会输出32
第 10 页
三、 液压泵的功率
1
输入功率Pi
原动机的输出功率是液压泵的输入功率，即实际驱动泵轴旋转所需的机械功率，
其计算公式为
Pi Ti 2πnTi
式中，Ti ——驱动泵轴旋转所需的转矩。
（2-2）
第 11 页
2 输出功率Po
液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压力差 p 和输出流量q的乘积称为
10 MPa压力工况下工作，泵的容积效率 v 0.95 ，总效率 0.9，求驱动该泵
所需电动机的功率 Pi和泵的输出功率 P0？
解：（1）求泵的输出功率P0
液压泵的实际输出流量q
q qtV VnV 40.6 103 1 450 0.95 55.927 (L/ min)
（2-5）

m3/s。
qt=V.n· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (3-1)
3.2.3容积效率、机械效率和总效率
※引入：由于液压泵存在泄漏和各种摩擦,所以泵在能量转换 过程中是有损失的，即输出功率小于输入功率，两者之间 的差值即为功率损失，功率损失表现为容积损失和机械损 失，功率损失可用效率来表示。 （1）容积效率。容积损失是由于泵存在泄漏（泄漏流量为△q） 所造成的，所以泵的实际流量小于理论流量qt。实际流量可 表示为
1）直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵
2）斜轴式轴向柱塞泵
5.液压泵的职能符号 液压泵的职能符号如图2-14所示。
表2-1列出了最常用泵的各种性能值
§3.4液压泵与电动机参数的选用
1.液压泵的选用 ※先根据液压泵的性能要求来选定液压泵的类型， 再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的 具体规格。 ※液压泵的工作压力是根据执行元件的最大工作压 力来确定的，考虑到压力损失，泵的最大工作压 力可按下式计算： P泵≥K压· P缸 式中:P泵表示液压泵所需提供的压力（Pa）;K压表示 系统中压力损失系数，一般取1.3—1.5；P缸表示 液压缸中所需的最大工作压力（Pa）。
※液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即：
Q泵 ≥ K流Q缸 式中：Q泵表示液压泵所需输出的流量（m3/min）; K流表示系统的泄漏系数，一般取1.1---1.3；Q缸表示液压缸 所需提供的最大流量（m3/min）。
※在P泵和Q泵求出以后，就可选择液压泵的规格，选择时应
使实际选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常大于 25％.泵的额定流量一般略大于或等于所求出的Q泵 值。 2.电动机参数的选择
q= qt。- △q· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （3-2） 容积损失可用容积效率ηv来表示，它等于泵的实际流量与理论

泵的输出功率可由下式求得 N出 P Q 63 105 53 103 / 60 5565W 总效率为输出功率与输入功率之比 N出 5565 0.795 N 入 7000 机械效率 m
0.795 0.840 v 0.946
maojian@
2 2
R，r 定子圆弧部分的长短半径；
叶片倾角；
s 叶片厚度； z 叶片数。
maojian@
§3-4 柱塞泵
一、径向柱塞泵的工作原理和流量计算
图3—22 径向柱塞泵的工作原理 1—柱塞 2—缸体 3—衬套 4—定子 5—配油轴
maojian@
径向柱塞泵的排量和流量计算：
二、内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵优点： 1.结构紧凑,体积小； 2.零件少,转速可高达10000r/mim； 3.运动平稳,噪声低； 4.容积效率较高。 内啮合齿轮泵缺点： 1.转子的制造工艺复杂。
maojian@
汽车自动变速器的内啮合齿轮泵
maojian@
§3-3 叶片泵
5 6
2)电机驱动功率 P输入 P输出 / 45.9 / 0.9 51kW
maojian@
三、液压泵的类型
1.液压泵类型
柱塞式 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
maojian@
液 压 泵
叶片式
齿轮式
maojian@
例2:某液压泵输出压力为200×105Pa，转速 n=1450r/min，排量为100 ml/r，该泵的容积效 率为0.95、总效率为0.9，试求这时泵的输出功 率和电动机的驱动功率。
解：1)泵的输出功率： P输出 pq实际 p V nv 200 10 100 10 1450 0.95 45916W 60 45.9kW

工作压力和额定压力
排量和流量 功率和效率
台州学院
机械工程学院
1、泵的压力
（1）工作压力 pp
- 液压泵工作时输出的实际压力
- pp的大小取决于负载
台州学院
机械工程学院
（2）额定压力 pn
- 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。即泵工作时允许达到的最高压力
- pn的大小受泵本身的结构强度和泄漏决定
台州学院
机械工程学院
消除困油的方法
方法：在泵前后两盖板上开卸荷槽（如图虚线方框），以消
除困油。
吸油腔
压油腔
a
原则：两槽间距a为最小困油容积，隔开吸压油腔（图b）
当密封容积减小， p↑，使之通压油腔（图a） 当密封容积增大，p↓，使之通吸油腔 （图c）
注意：两卸荷槽的间距应确保不使吸、压油腔相通
台州学院

排量
- 轴转过一周泵排出的油液体积
齿槽 轮齿
- 近似为两个齿轮的齿槽容积之和
- 设齿槽容积=轮齿容积，则排量 V=一个齿轮的齿槽容积+轮齿容积
- 则齿轮泵排量（动画）：
B
P
A
V

4 2 m2 zb
2 ( z 2) m ( z 2) m b 2
- 实际，齿槽容积>轮齿容积, π取3.33，
台州学院
机械工程学院
一、双作用叶片泵
- 泵轴转一周，完成两次吸油和压油
动画按钮 台州学院
机械工程学院
1、双作用叶片泵的结构组成

定子：内表面椭圆形，包括
- 两段大半径R圆弧 - 两段小半径r圆弧 - 四段过渡曲线
定子 转子

液压马达的主要性能参数
启动性能
液压马达的启动性能主要由启动转矩和启动机械效率来描述。 启动转矩是指液压马达由静止状态启动时液压马达轴上所能输 出的转矩。 启动机械效率是指液压马达由静止状态启动时，液压马达实际 输出的转矩与它在同一工作压差时的理论转矩之比。
3.1 液压泵与液压马达概述
液压马达的主要性能参数
液压泵与液压马达概述 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 液压泵的选用 液压马达
3.1 液压泵与液压马达概述
液压泵的工作原理
1—偏心轮 2—柱塞 3—缸体 4—弹簧 5—压油单向阀 6—吸油单向阀 a—密封油腔 单柱塞容积式泵的工作原理图
• 构成容积式液压泵必须具备三个条件：
• 1.容积式泵必定具有一个或若干个密封工作腔。 • 2.密封工作腔的容积能产生由小到大和由大到小的 变化，以形成吸油、排油过程。 • 3.具有相应的排油机构以使吸油、排油过程能各自 独立完成，该方式称为配流。
3.1 液压泵与液压马达概述
液压马达的主要性能参数
液压马达的主要性能参数有压力、排量和流量、转速和容积效率、 转矩和机械效率、效率与总功率、启动性能、最低稳定转速、制动性能、 工作平稳性及噪声。
压力
为保证液压马达运转的平稳性，一般取液压马达的背压 为（0.5--1）MPa。
3.1 液压泵与液压马达概述
第3章
液压泵与液压马达
液压泵与液压马达，是液压系统中的能量转换装置。 本章主要介绍几种典型的液压泵与液压马达的工作 原理、结构特点、性能参数以及应用。
液压泵
将原动机输出的机械能转换成压力能，属于动力元件， 其功用是给液压系统提供足够的压力油以驱动系统工作。因此，液压 泵的输入参量为机械参量(转矩T和转速n)，输出参量为液压参量(压 力p和流量q)。

结构 参数。为了减小脉动的影响，除了在造型上考虑外，必要时可以在系统中设置 蓄能器和液压滤波器 （5）液压泵的工作腔靠容积的变化来吸、排油，所以就会在过度密封区存在容积
剧烈变化时压力急剧升高或降低的“困油现象”从而影响效率，产生压力脉动，噪
类型 输出压力
外啮合轮泵 低压
双作用叶片泵 中压
径向柱塞泵 高压

吸入和排出
– 图示方向回转时，齿C退出啮合，其齿间V增大，P降低，液体在
吸入液面P作用下，经吸入口流入 – 随着齿轮回转，吸满液体的齿间转过吸入腔，沿壳壁转到排出腔 – 当重新进入啮合时，齿间的液体即被轮齿挤出

结构特点
– 泵如果反转，吸排方向相反 – 由于啮合紧密，齿顶和端面间隙都小，液体不会大量漏回吸入腔 – 磨擦面较多，只用来排送有润滑性的油液。
液压泵职能符号（国家及ISO标准）
特 性分类 单向定量 双向定 量 单向变 量 双向变 量
液压泵
图3－34
(一)液压泵
1、压力 p (工作压力、额定压力、最 大压力) 2、排量 q、流量 Q 3、液压泵的功率W和效率 4、转速 n 5、自吸能力

流量公式
Q QtV Qt nq
恒功率变量机构
1-限位螺钉 2-弹簧调节螺钉 3-弹簧盘推杆 4-外弹簧 5-内弹簧 6-伺服阀芯 7-变量活塞 8-拨销 9-变量头壳体 10-斜盘
恒 流 量 变 量 机 构
三、总功率变量泵
（a）机械联系的符号
（b）液压联系的符号
图3-23
总功率变量泵的液压符号
径向泵的工作原理
液压泵的工作特点
双作用叶片泵的几个主要问题
定子内表面曲线 叶片倾角 困油问题

A
B
A
A
B
K
B
K
〈b〉外泄式
4
L
5
A
B
6
K
K
〈a〉内泄式
图5.14(b) 带卸荷阀的液控单向阀(外泄式)
2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞 A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口
5.3 换向阀
换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方 便地使缸的活塞改变运动方向。
换向阀的类型有 按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。 按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、
5.3.1.2 滑阀机能
滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时， 阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。
两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位 置时,阀各油口的通断情况。
三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口 的通断情况。三位阀有多种机能现只介绍最常用 的几种。
（l）二位二通换向阀 二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通
44向处同芯导向处同芯出油口出油口p2进油口进油口p1主阀芯主阀芯主阀口主阀口导阀芯导阀芯先导级固先导级固定节流孔定节流孔调压手柄调压手柄调压弹簧调压弹簧主阀弹簧主阀弹簧图图69yf型先导式溢流阀型先导式溢流阀主级测压面主级测压面主级指令主级指令阀阀口口黑三角代表黑三角代表先导型液压控制先导型液压控制图图610yf型先导式溢流阀原理图型先导式溢流阀原理图阀阀口口主级测压面主级测压面主级指令主级指令ssapff2指导导阀阀比比较较1122apapf主主阀比较主阀比较
液压泵、马达概述
泵的符号
泵的输入参量 转矩 T 角速度 ω
输出参量 流量 Q 压力 p
pQ T
ω

液压与气动技术
学习任务：
1、掌握液压泵的工作原理
2、掌握齿轮泵的结构与工作原理
3、掌握外啮合齿轮泵的几个问题
◆液压系统的能量使用情况图
动力元件：是指液压系统的液压泵。由电动机驱动，把输入 的机械能转换成油液的压力能输入到系统中去，为系统的工
作提供动力。下面将介绍液压系统中的动力元件---液压泵 。
下面介绍---外啮合齿轮泵的结构与原理
学习单元二 常用液压元件介绍
2）外啮合齿轮泵
〔1〕外啮合齿轮泵的结构。如图3-32所示为外啮合 齿轮泵的结构，主要由主动齿轮、从动齿轮、壳体、 前后泵体、密封圈和轴承等组成。
动画
图3-32 外啮合齿轮泵的结构
1—从动齿轮； 2—轴承套； 3—密 封圈； 4—前端盖； 5—密封； 6—传动轴； 7—主动齿轮； 8—壳体； 9—后端盖
例如：
工作原理:
以下图中当凸轮1旋转时,柱塞2在凸轮1和弹簧4的作用下在缸体3内往复运动。 当柱 塞右移时，密封工作腔a的容积变大,产生真空,油箱中的油液在大气压力作用下通过单向 阀5吸入缸体内,实现泵吸油。当柱塞左移时，密封工作腔a的容积变小,油液受到挤压便 通过单向阀6输送到系统中去,实现泵压油。如果偏心轮不断地旋转，泵就会不断地完成 吸油和压油动作，因此就会连续不断地向液压系统供油
外齿轮泵原理动画
图3-33 外啮合齿轮泵工作原理图
学习单元二 常用液压元件介绍
图3-32 外啮合齿轮泵的结构
1—从动齿轮； 2—轴承套； 3—密封圈 ； 4—前端盖；ห้องสมุดไป่ตู้5—密封； 6—传动轴； 7—主动齿轮； 8—壳体； 9—后端盖
〔3〕外啮合齿轮泵的几个问题
①泄漏问题
端面泄露：齿轮端面和轴承套端面之间间隙占80% ，