1、第三章 液壓泵,章節(jié)目錄： 3.1 液壓泵概述 3.2 齒輪泵 3.3 葉片泵 3.4 柱塞泵 3.5 液壓泵的選用,3.1 液壓泵概述,液壓泵是液壓系統(tǒng)中的動(dòng)力裝置，是能量轉(zhuǎn)換元件。它由原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）驅(qū)動(dòng)，把輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能輸出到系統(tǒng)中去，為執(zhí)行元件提供動(dòng)力。它是液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，其性能好壞直接影響到系統(tǒng)是否正常工作。,3.1.1 液壓泵的工作原理,液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。圖3-1所示的是一單柱塞液壓泵的工作原理圖。圖中柱塞2安裝在缸體3中形成一個(gè)密封容積a，柱塞在彈簧4的作用下始終緊抵在偏心輪1上。原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪1旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2將作往復(fù)

2、運(yùn)動(dòng)，使密封容積a的大小發(fā)生周期性的交替變化。當(dāng)a由小變大時(shí)就形成部分真空，油箱中油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管頂開單向閥6進(jìn)入油箱a而實(shí)現(xiàn)吸油；反之，當(dāng)a由大變小時(shí)，a腔中吸滿的油液將頂開單向閥5流入系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)壓油。原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油，這樣液壓泵就將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能輸出。 如上是以單柱塞液壓泵來分析液壓泵的工作原理的，但代表了液壓泵的共同性質(zhì)。液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進(jìn)行工作的，故一般稱為容積式液壓泵。,圖3-1 液壓泵工作原理圖 1-偏心輪 2-柱塞 3-缸體 4-彈簧 5-單向閥 6-單向閥,3.1.2 液壓泵的主要性能參數(shù),1

3、液壓泵的壓力 (1)工作壓力 液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力稱為工作壓力。工作壓力的大小取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān)。 (2)額定壓力 液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。超過此值即為過載。 (3)最高允許壓力 在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值，稱為液壓泵的最高允許壓力。一般最大允許壓力為額定壓力的1.1倍。超過這個(gè)壓力液壓泵將很快損壞。,2液壓泵的排量和流量 流量是指單位時(shí)間內(nèi)泵輸出油液的體積，其單位為 。 (1)排量V 它是由泵密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的泵每轉(zhuǎn)排出油液的體積

4、。在工程上，它可以用在無泄漏的情況下，泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積來表示，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位為 ，常用的單位為 。,(2)理論流量理論流量是指在不考慮液壓泵的泄漏流量的情況下，在單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體體積的平均值。顯然，如果液壓泵的排量為V,其主軸轉(zhuǎn)速為n,則該液壓泵的理論流量為 ： (3)實(shí)際流量 它是泵工作時(shí)的輸出流量，這時(shí)的流量必須考慮到泵的泄漏。它等于泵理論流量減去泄漏損失的流量 ，即：,(4)額定流量 它是泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵實(shí)際流量q和額定流量 都小于理論流量 。,3液壓泵的功率和效率 (1)液壓泵的功率損失 液壓泵的功率損失有容積損失和機(jī)械損失兩部分。

5、容積效率 容積損失是指液壓泵流量上的損失，液壓泵的實(shí)際輸出流量總是小于其理論流量，其主要原因是由于液壓泵內(nèi)部高壓腔的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液壓泵轉(zhuǎn)速高等原因而導(dǎo)致油液不能全部充滿密封工作腔。液壓泵的容積損失用容積效率來表示,它等于液壓泵的實(shí)際輸出流量與其理論流量之比，即：,機(jī)械效率 機(jī)械損失是指液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。液壓泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩總是大于理論上所需要的轉(zhuǎn)矩，其主要原因是由于液壓泵體內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間因機(jī)械摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失以及液體的粘性而引起的摩擦損失。液壓泵的機(jī)械損失用機(jī)械效率表示，它等于液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩之比，設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p失為，

6、則液壓泵的機(jī)械效率為：,(2)液壓泵的功率 理論功率 液壓泵的輸入為機(jī)械能，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；其輸出為壓力能，表現(xiàn)為壓力和流量。當(dāng)用液壓泵輸出的壓力能驅(qū)動(dòng)液壓缸克服負(fù)載F以速度運(yùn)動(dòng)時(shí)(若不考慮能量損失)，則液壓泵和液壓缸的理論功率為:,輸入功率 液壓泵的輸入功率是指作用在液壓泵主軸上的機(jī)械功率,當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩為，角速度為時(shí),有： (3-7) 輸出功率 液壓泵的輸出功率是指液壓泵在工作過程中的實(shí)際吸、壓油口間的壓差p和輸出流量q的乘積,即：,(3)液壓泵的效率 液壓泵的輸出功率總是小于輸入功率，兩者之差即為功率損失，功率損失又可分為容積損失(泄漏造成的流量損失)和機(jī)械損失(摩擦造成的轉(zhuǎn)矩?fù)p失)。通常

7、容積損失用容積效率 來表征，機(jī)械損失用機(jī)械效率 來表征。 容積效率是指液壓泵的實(shí)際流量與理論流量比值，即,液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大，相應(yīng)其容積效率也隨壓力升高而降低。 機(jī)械效率是指驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值，即,由式(3-6)可得，,，代入可得,液壓泵的總效率,為其實(shí)際輸出功率和實(shí)際輸入功率的比值,液壓泵的各個(gè)參數(shù)和壓力之間的關(guān)系如圖3-2所示。,圖3-2 液壓泵的特性曲線,3.2 齒輪泵,齒輪泵是一種常用液壓泵。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，體積小，重量輕，自吸性能好，對(duì)油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲大，排量不可調(diào)。 按齒輪的嚙合形

8、式的不同，齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，由于外嚙合齒輪泵工藝簡(jiǎn)單、加工方便，因而應(yīng)用最廣。下面分別介紹它們的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能。,3.2.1齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu),外嚙合齒輪泵的工作原理如圖3-3所示。其主要結(jié)構(gòu)由泵體、一對(duì)嚙合的齒輪、泵軸和前后泵蓋組成。,當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵右側(cè)（吸油腔）齒輪脫開嚙合，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。這時(shí)輪齒進(jìn)入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，從壓油腔輸送到系統(tǒng)中去，形成了齒輪泵的壓油過程。

9、齒輪在電機(jī)帶動(dòng)下不斷地旋轉(zhuǎn)，齒輪泵就不斷地吸、壓油。齒輪嚙合時(shí)齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。,圖3-3 外嚙合型齒輪泵工作原理,如圖3-4所示為CB-B齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖。該泵采用了泵體7與兩泵蓋4、8三片式結(jié)構(gòu)，兩泵蓋與泵體用兩個(gè)定位銷17和六個(gè)螺釘9連接，這種結(jié)構(gòu)便于制造和維修時(shí)控制齒輪端面和蓋板間的端面間隙(小流量泵間隙為0.0250.04mm，大流量泵間隙為0.040.06mm)。泵體內(nèi)有一對(duì)齒數(shù)相同的互相嚙合的齒輪，兩齒輪分別用鍵聯(lián)接在由滾針軸承支承的主動(dòng)軸12和從動(dòng)軸15上。該泵采用了內(nèi)部泄油方式，從壓油腔泄漏到滾針軸承的油液可通過泄油通道流回吸油腔，以保證冷油循環(huán)潤(rùn)滑軸

10、承，同時(shí)也降低堵頭2和骨架式密封圈11處的密封要求。為防止油液從泵體與蓋板的結(jié)合面處向外泄漏和減小螺釘9的拉力，在泵體兩端面上開有封油卸荷槽16，將滲入泵體和蓋板結(jié)合面間的壓力油引回吸油腔，既防止了油液外溢，同時(shí)也潤(rùn)滑了滾針軸承。,圖3-4 CB-B齒輪泵的結(jié)構(gòu) 1軸承外環(huán) 2堵頭 3軸承 4后泵蓋 5鍵 6齒輪 7泵體8前泵蓋 9螺釘 10壓環(huán) 11骨架式密封圈 12主動(dòng)軸 13鍵 14瀉油孔 15從動(dòng)軸 16瀉油槽 17定位銷,3.2.2 齒輪泵流量計(jì)算,齒輪泵的排量和流量的嚴(yán)密計(jì)算比較復(fù)雜，這是因?yàn)辇X輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪的不同嚙合點(diǎn)工作容腔容積的變化率是不一樣的，故在每一個(gè)瞬間所排出的油液量也

11、不相同。為簡(jiǎn)化起見，可采用一下近似計(jì)算方法。 齒輪泵的排量V相當(dāng)于一對(duì)齒輪所有齒槽容積之和,假如齒槽容積大致等于輪齒的體積,那么齒輪泵的排量等于一個(gè)齒輪的齒槽容積和輪齒容積體積的總和,即相當(dāng)于以有效齒高(h=2m)和齒寬構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積,即：,3.2.3齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,1齒輪泵的困油現(xiàn)象 齒輪泵要能連續(xù)地供油，就要求齒輪嚙合的重疊系數(shù)大于1，也就是當(dāng)一對(duì)齒輪尚未脫開嚙合時(shí)，另一對(duì)齒輪已進(jìn)入嚙合，這樣就出現(xiàn)同時(shí)有兩對(duì)齒輪嚙合的瞬間，在兩對(duì)齒輪的齒向嚙合線之間形成了一個(gè)封閉容積。一部分油液也就被困在這一封閉容積中見圖3-5(a)，齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，這一封閉容積便逐漸減小，到兩嚙合點(diǎn)處

12、于圖3-5(b) 所示節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的對(duì)稱位置時(shí)，封閉容積為最小。齒輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉容積又逐漸增大，直到圖3-5(c)所示位置時(shí)，容積又變?yōu)樽畲?。在封閉容積減小時(shí)，被困油液受到擠壓，壓力急劇上升，使軸承上突然受到很大的沖擊載荷，使泵劇烈振動(dòng)，這時(shí)高壓油從一切可能泄漏的縫隙中擠出，造成功率損失，使油液發(fā)熱等。當(dāng)封閉容積增大時(shí)，由于沒有油液補(bǔ)充，因此形成局部真空，使原來溶解于油液中的空氣分離出來，形成了氣泡。油液中產(chǎn)生氣泡后，會(huì)引起噪聲、氣蝕等一系列惡果。以上情況就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。這種困油現(xiàn)象極為嚴(yán)重地影響著泵的工作平穩(wěn)性和使用壽命。,圖3-5 齒輪泵的困油現(xiàn)象,圖3-5 齒輪泵的困按上述對(duì)稱開

13、的卸荷槽，當(dāng)困油封閉腔由大變至最小時(shí)(見圖3-6)，由于油液不易從即將關(guān)閉的縫隙中擠出，故封閉油壓仍將高于壓油腔壓力；齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)封閉腔和吸油腔相通的瞬間，高壓油又突然和吸油腔的低壓油相接觸，會(huì)引起沖擊和噪聲。于是CBB型齒輪泵將卸荷槽的位置整個(gè)向吸油腔側(cè)平移了一個(gè)距離。這時(shí)封閉腔只有在由小變至最大時(shí)才和壓油腔斷開，油壓沒有突變。封閉腔和吸油腔接通時(shí)，封閉腔不會(huì)出現(xiàn)真空也沒有壓力沖擊，這樣改進(jìn)后，使齒輪泵的振動(dòng)和噪聲得到了進(jìn)一步改善。油現(xiàn)象,圖3-6齒輪泵的困油卸荷槽圖,2徑向不平衡力,齒輪泵工作時(shí)，在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖3-7所示，泵的右側(cè)為吸油腔，左側(cè)為壓油腔。在壓油

14、腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上，沿著齒頂?shù)男孤┯?，具有大小不等的壓力，就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高，這個(gè)不平衡力就越大，其結(jié)果不僅加速了軸承的磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩擦等。為了解決徑向力不平衡問題，在有些齒輪泵上，采用開壓力平衡槽的辦法來消除徑向不平衡力，但這將使泄漏增大，容積效率降低等。CBB型齒輪泵則采用縮小壓油腔，以減少液壓力對(duì)齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力，所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。,圖3-7齒輪泵的徑向不平衡力 2徑向不平衡力,（3）齒輪泵的泄漏途徑,在液壓泵中，運(yùn)動(dòng)件間是靠微小間隙密封的。這些微小間隙從運(yùn)動(dòng)學(xué)上形成摩擦副

15、，而高壓腔的油液通過間隙向低壓腔泄漏是不可避免的；齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔去：一是通過齒輪嚙合線處的間隙（齒側(cè)間隙），二是通過體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間隙的徑向間隙（齒頂間隙），三是通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙（端面間隙）。在這三類間隙中，端面間隙的泄漏量最大，壓力越高，由間隙泄漏的液壓油液就越多。因此為了實(shí)現(xiàn)齒輪泵的高壓化，為了提高齒輪泵的壓力和容積效率，需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施，一般采用對(duì)齒輪端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償?shù)霓k法。,3.2.4 高壓齒輪泵的特點(diǎn),上述齒輪泵由于泄漏大(主要是端面泄漏，約占總泄漏量的70%80%)，且存在徑向不平衡力，故壓力不易提高。高壓齒輪泵主要是針對(duì)上

16、述問題采取了一些措施，如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與軸承的剛度；對(duì)泄漏量最大處的端面間隙，采用了自動(dòng)補(bǔ)償裝置等。下面對(duì)端面間隙的補(bǔ)償裝置作簡(jiǎn)單介紹。,（1）浮動(dòng)軸套式,圖3-8(a)是浮動(dòng)軸套式的間隙補(bǔ)償裝置。它利用泵的出口壓力油，引入齒輪軸上的浮動(dòng)軸套1的外側(cè)A腔，在液體壓力作用下，使軸套緊貼齒輪3的側(cè)面，因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵起動(dòng)時(shí)，靠彈簧4來產(chǎn)生預(yù)緊力，保證了軸向間隙的密封。,圖3-8端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖,（2）浮動(dòng)側(cè)板式,浮動(dòng)側(cè)板式補(bǔ)償裝置的工作原理與浮動(dòng)軸套式基本相似，如圖3-8(b)所示，它也是利用泵的出口壓力油引到浮動(dòng)側(cè)板1的背面，使之緊貼于齒

17、輪2的端面來補(bǔ)償間隙。起動(dòng)時(shí),浮動(dòng)側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。,（3）撓性側(cè)板式,圖3-8(c)是撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置，它是利用泵的出口壓力油引到側(cè)板的背面后，靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙的。側(cè)板的厚度較薄，內(nèi)側(cè)面要耐磨(如燒結(jié)有0.50.7mm的磷青銅)，這種結(jié)構(gòu)采取一定措施后，易使側(cè)板外側(cè)面的壓力分布大體上和齒輪側(cè)面的壓力分布相適應(yīng)。,3.2.5 齒輪泵的常見故障及排除方法,齒輪泵在使用中產(chǎn)生的故障較多，原因也很復(fù)雜，有時(shí)是幾種因素聯(lián)系在一起而產(chǎn)生故障，要逐個(gè)分析才能解決?，F(xiàn)僅就齒輪泵的常見故障及排除方法列于表3-1。,用涂脂法查出泄漏處。更換密封圈；用環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑涂敷堵頭配合面再壓進(jìn)

18、；用密封膠涂敷管接頭并擰緊；修磨泵體與蓋板結(jié)合面保證平面度不超過0.005mm 配研(或更換)齒輪 配磨齒輪、泵體和蓋板端面，保證端面間隙 拆檢，修磨(或更換)有關(guān)零件 修整困油卸荷槽，保證兩槽距離 拆檢，裝配調(diào)整 拆檢，更換損壞件 調(diào)整聯(lián)軸器，使同軸度小于,3.3 葉片泵,葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中。但它也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、吸油能力差、對(duì)油液污染比較敏感等缺點(diǎn)。 葉片泵有單作用式和雙作用式兩種。所謂單作用式是指葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈完成一次吸油，壓油；而雙作用式則是轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周葉片泵完成兩次吸油，壓油。通常，單作用式葉片泵為變量系，雙作用式

19、為定量泵。,3.3.1葉片泵的工作原理,1單作用葉片泵的工作原理 如圖3-9所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和泵體、端蓋及配油盤等組成。定于的內(nèi)表面是一個(gè)圓柱表面(作為工作表面)。轉(zhuǎn)子安裝于定子中間，并使轉(zhuǎn)子和定子的圓心存在一個(gè)偏心距e，葉片裝在轉(zhuǎn)子上的槽內(nèi)，且能夠靈活滑動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用(也有在葉片槽底部通進(jìn)壓力油或用彈簧推出的)，葉片頂部緊貼在定于內(nèi)表面滑動(dòng)，這樣在定于、轉(zhuǎn)子、每?jī)蓚€(gè)相鄰葉片和兩側(cè)配油盤之間就形成若干個(gè)變化的密封工作容腔。設(shè)轉(zhuǎn)子按圖示逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)時(shí)，在圖的右半部葉片逐漸伸出，使這半部分葉片間的各密封工作容腔逐漸增大，造成部分真空，油箱中的油液在大氣

20、壓力作用下由吸油口經(jīng)配油盤的吸油窗口(圖中右部月牙形虛線油口)，進(jìn)入這些密封工作容腔，這一過程就是吸油。在圖的左半部，葉片逐漸被定子內(nèi)表面壓入槽內(nèi)，這部分葉片間的各密封工作容腔逐漸縮小，腔內(nèi)的油液則從壓油窗口(圖中左部配油盤上的月牙形油口)被擠出，這就是壓油過程。在配油盤上兩窗口之間有一段距離，稱為封油區(qū)，將泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)周，泵的每個(gè)密封工作容腔完成吸油和壓油各次，所以叫做單作用式葉片泵。泵的吸油腔和壓油腔各占一側(cè)，故轉(zhuǎn)子上必然作用有高壓一側(cè)和單方向作用力，使轉(zhuǎn)子軸上承受不平衡力，因此，這種泵又稱為非卸荷式葉片泵。,圖3-9 單作用葉片泵的工作原理 1定子 2轉(zhuǎn)子 3

21、葉片,2雙作用葉片泵的工作原理,雙作用葉片泵的工作原理及其結(jié)構(gòu)見圖3-10，它也是由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和配油盤等組成。但其轉(zhuǎn)子和定子的中心是重合的，不存在偏心。定子內(nèi)表面不是圓柱面而是一個(gè)特殊曲面，它是由兩段長(zhǎng)徑為R、短徑為r舶同心圓弧和四段過渡曲線相交替連接而成。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在離心力和其底部液壓力的作用下向外滑出與定子內(nèi)表面接觸。于是，在葉片、轉(zhuǎn)子、定子和配油盤之間便構(gòu)成若干個(gè)密封工作容腔。當(dāng)一對(duì)相鄰的葉片從小半徑圓弧曲線經(jīng)過渡曲線轉(zhuǎn)到大半徑圓弧曲線時(shí)，它們所構(gòu)成的密封工作腔則內(nèi)小變大形成部分真空。這時(shí)油液便從配油盤上對(duì)應(yīng)這過程的窗口進(jìn)入，完成吸油過程。轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在從大圓弧

22、曲線轉(zhuǎn)到小圓弧曲線的過程中密封工作容腔逐漸減小，使油液通過對(duì)應(yīng)這一過程的配油盤窗口擠出，完成排油過程。這種葉片泵每轉(zhuǎn)一周，各密封工作容腔完成兩次吸油和兩次排油，故稱之為雙作用式葉片泵。由于該泵的兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)為對(duì)稱布置，作用于轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力互相平衡，因此，這種葉片泵又稱為卸荷式葉片泵。,圖3-10 雙作用葉片泵的工作原理 1定子 2轉(zhuǎn)子 3葉片,3.3.2 葉片泵的排量和流量計(jì)算,2.雙作用葉片泵的排量和流量計(jì)算,雙作用葉片泵的排量計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-12所示。由于轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)密封空間完成兩次吸油和壓油，所以當(dāng)定子的大圓弧半徑為，小圓弧半徑為、定子寬度為，兩葉片間的夾角為

23、弧度時(shí)，每個(gè)密封容積排出的油液體積為半徑為和、扇形角為、厚度為的兩扇形體積之差的兩倍，因而在不考慮葉片的厚度和傾角時(shí)雙作用葉片泵的排量為：,3.3.3 定量葉片泵,1YB型雙作用葉片泵 （1）結(jié)構(gòu) 如圖3-13所示為YB型雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)，它是由轉(zhuǎn)子3、定子4、配油盤2和6及泵體5組成。泵軸8由軸承1和7支承，可帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子上均勻地開有12條與徑向成一定角度的葉片槽，葉片9可在其中自由滑動(dòng)。葉片泵的配油方式不同于齒輪泵，它采用配油盤（見圖3-15）配油，在配油盤上開有兩個(gè)吸油窗口和兩個(gè)壓油窗口。配油盤和定子緊靠在一起固定于泵體上，轉(zhuǎn)子則相對(duì)于定子和配油盤轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片槽根部b通過配油盤上的

24、環(huán)形槽a與壓油區(qū)相通。在壓油區(qū)內(nèi)，作用在葉片頂部和根部的液壓力相互平衡。葉片僅在離心力作用下壓向定子表面，保證了密封。在吸油區(qū)內(nèi)，葉片頂部為低壓，而葉片根部為高壓，加之離心力的作用，葉片以很大的接觸力壓向定子，所以葉片在緊貼定子內(nèi)表面的同時(shí)造成了一定磨損。,圖3-13 YB型雙作用葉片泵結(jié)構(gòu) 1，7-軸承 2、6-配油盤 3-轉(zhuǎn)子 4-定子 5-泵體 8-泵軸 9-葉片,（2）定子曲線,如前所述，定量葉片泵的定子曲線是由四段圓弧和四段過渡曲線組成的。過渡曲線應(yīng)保證葉片隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)貼緊定子表面，保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)速度和加速度變化均勻，保證葉片對(duì)定于內(nèi)表面的沖擊盡可能小，所以定量葉片泵的

25、定子過渡曲線一般使用“等加速等減速”曲線如圖3-14所示。,（3）配油盤,如圖3-15所示為（右）配油盤的結(jié)構(gòu)圖。為了使葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，消除徑向間隙，在左右配油盤對(duì)應(yīng)于葉片根部位置開有環(huán)形槽c，配油盤的環(huán)形槽c內(nèi)有兩個(gè)通壓油口的小孔d，壓力油經(jīng)小孔d和槽c進(jìn)入葉片根部，保證葉片頂部與定子內(nèi)表面間的可靠密封。左右配油盤上都開有吸、壓油窗口各兩個(gè)，如右配油盤的上、下兩缺口b即是吸油窗口，兩個(gè)腰形孔a即為壓油窗口。在腰形孔端部開有三角形小槽e(稱為卸荷槽)，此槽的主要作用是避免發(fā)生困油現(xiàn)象，減輕密封腔油液從吸油區(qū)(或壓油區(qū))向壓油區(qū)(或吸油區(qū))過渡時(shí)的壓力突變。右配油盤上f為泄漏油孔，

26、它可將泄漏至軸承處的油液引入吸油口，以降低骨架式密封圈的密封要求和保證冷油循環(huán)潤(rùn)滑軸承。,圖3-15 配油盤,(4)葉片的傾角,圖3-16 葉片的傾角,2 雙級(jí)葉片泵和雙聯(lián)葉片泵,（1）雙級(jí)葉片泵 為了要得到較高的工作壓力，也可以不用高壓葉片泵，而用雙級(jí)葉片泵。雙級(jí)葉片泵是由兩個(gè)普通壓力的單級(jí)葉片泵裝在一個(gè)泵體內(nèi)在油路上串接而成的，如果單級(jí)泵的壓力可達(dá)7.0MPa，雙級(jí)泵的工作壓力就可達(dá)14.0MPa。,圖3-17 雙級(jí)葉片泵的工作原理 1，2管路,（2）雙聯(lián)葉片泵,雙聯(lián)葉片泵是由兩個(gè)單級(jí)葉片泵裝在一個(gè)泵體內(nèi)在油路上并聯(lián)組成。兩個(gè)葉片泵的轉(zhuǎn)子由同一傳動(dòng)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，有各自獨(dú)立的出油口，兩個(gè)泵可以

27、是相等流量的，也可以是不等流量的。 雙聯(lián)葉片泵常用于有快速進(jìn)給和工作進(jìn)給要求的機(jī)械加工的專用機(jī)床中，這時(shí)雙聯(lián)泵由一小流量和一大流量泵組成。當(dāng)快速進(jìn)給時(shí)，兩個(gè)泵同時(shí)供油(此時(shí)壓力較低)，當(dāng)工作進(jìn)給時(shí)，由小流量泵供油(此時(shí)壓力較高)，同時(shí)在油路系統(tǒng)上使大流量泵卸荷。這與采用一個(gè)高壓大流量的泵相比，可以節(jié)省能源，減少油液發(fā)熱。這種雙聯(lián)葉片泵也常用于機(jī)床液壓系統(tǒng)中需要兩個(gè)互不影響的獨(dú)立油路中。,3限壓式變量葉片泵,圖3-18 限壓式變量葉片泵的工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3吸油窗口 4活塞 5螺釘 6活塞腔 7通道 8壓油窗口 9調(diào)壓彈簧 10調(diào)壓螺釘,（1）限壓式變量葉片泵的工作原理,限壓式變量葉片泵

28、是單作用葉片泵，根據(jù)前面介紹的單作用葉片泵的工作原理，改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e，就能改變泵的輸出流量，限壓式變量葉片泵能借助輸出壓力的大小自動(dòng)改變偏心距e的大小來改變輸出流量。當(dāng)壓力低于某一可調(diào)節(jié)的限定壓力時(shí)，泵的輸出流量最大；壓力高于限定壓力時(shí)，隨著壓力增加，泵的輸出流量線性減少，其工作原理如圖3-18所示。泵的出口經(jīng)通道7與活塞6相通。在泵未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，定子2在彈簧9的作用下，緊靠活塞4，并使活塞4靠在螺釘5上。這時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子有一偏心量 ，調(diào)節(jié)螺釘5的位置，便可改變 。當(dāng)泵的出口壓力p較低時(shí)，則作用在活塞4上的液壓力也較小，若此液壓力小于上端的彈簧作用力，當(dāng)活塞的面積為A、調(diào)壓彈簧的剛度

29、、預(yù)壓縮量為 時(shí)，有： (3-24) 此時(shí)，定子相對(duì)于轉(zhuǎn)子的偏心量最大，輸出流量最大。隨著外負(fù)載的增大，液壓泵的出口壓力p也將隨之提高，當(dāng)壓力升至與彈簧力相平衡的控制壓力pB時(shí)，有: (3-25),當(dāng)壓力進(jìn)一步升高，使pAksx0，這時(shí)，若不考慮定子移動(dòng)時(shí)的摩擦力，液壓作用力就要克服彈簧力推動(dòng)定子向上移動(dòng)，隨之泵的偏心量減小，泵的輸出流量也減小。pB稱為泵的限定壓力，即泵處于最大流量時(shí)所能達(dá)到的最高壓力。調(diào)節(jié)調(diào)壓螺釘10，可改變彈簧的預(yù)壓縮量，即可改變pB的大小。設(shè)定子的最大偏心量為e0，偏心量減小時(shí)，彈簧的附加壓縮量為x，則定子移動(dòng)后的偏心量e為： (3-26) 這時(shí)，定子上的受力平衡方程式

30、為： (3-27) 將式(3-25)、式(3-27)代入式(3-26)可得： ( ） (3-28) 式(3-28)表示了泵的工作壓力與偏心量的關(guān)系，由式可以看出，泵的工作壓力愈高，偏心量就愈小，泵的輸出流量也就愈小，且當(dāng) 時(shí)，泵的輸出流量為零。控制定子移動(dòng)的作用力是將液壓泵出口的壓力油引到柱塞上，然后再加到定子上去，這種控制方式稱為外反饋式。,（2）限壓式變量葉片泵的特性曲線,限壓式變量葉片泵在工作過程中，當(dāng)工作壓力p小于預(yù)先調(diào)定的限定壓力 時(shí)，液壓作用力不能克服彈簧的預(yù)緊力，這時(shí)定子的偏心距保持最大偏心量不變，因此泵的輸出流量 不變。但由于供油壓力增大時(shí)，泵的泄漏流量 也增加，所以泵的實(shí)際輸

31、出流量 也略有減少，如圖3-19限壓式變量葉片泵的特性曲線中的AB段所示。,圖3-19 限壓式變量葉片泵的特性曲線,調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘5(見圖3-18)可調(diào)節(jié)最大偏心量(初始偏心量)的大小，從而改變泵的最大輸出流量 ，特性曲線AB段上下平移，當(dāng)泵的供油壓力p超過預(yù)先調(diào)整的壓力 時(shí)，液壓作用力大于彈簧的預(yù)緊力，此時(shí)彈簧受壓縮定子向偏心量減小的方向移動(dòng)，使泵的輸出流量減小，壓力愈高，彈簧壓縮量愈大，偏心量愈小，輸出流量愈小，其變化規(guī)律如特性曲線BC段所示。調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧10可改變限定壓力 的大小，這時(shí)特性曲線BC段左右平移，而改變調(diào)壓彈簧的剛度時(shí)，可以改變BC段的斜率，彈簧越“軟”( 值越小)，BC段

32、越陡， 值越小；反之，彈簧越“硬”( 值越大)，BC段越平坦， 值也越大。當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心量為零時(shí)，系統(tǒng)壓力達(dá)到最大值，該壓力稱為截止壓力，實(shí)際上由于泵的泄漏存在，當(dāng)偏心量尚未達(dá)到零時(shí)，泵向系統(tǒng)的輸出流量實(shí)際已為零。,圖3-18 限壓式變量葉片泵的工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3吸油窗口 4活塞 5螺釘 6活塞腔 7通道 8壓油窗口 9調(diào)壓彈簧 10調(diào)壓螺釘,3.3.4 葉片泵的常見故障及排除方法,葉片泵在工作時(shí)，抗油液污染能力較差，葉片與轉(zhuǎn)子槽配合精度也較高，因此故障較多，常見故障及排除方法見表3-2。,3.4 柱塞泵,柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓

33、油的。由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，容易得到高精度的配合，所以這類泵的特點(diǎn)是泄漏小，容積效率高，能夠在高壓下工作。它常用于高壓大流量和流量需要調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)，如工程機(jī)械、液壓機(jī)、龍門刨床、拉床等液壓系統(tǒng)。,3.4.1 軸向柱塞泵,1軸向柱塞泵的工作原理 軸向柱塞泵是將多個(gè)柱塞配置在一個(gè)共同缸體的圓周上，并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。軸向柱塞泵有直軸式(斜盤式)和斜軸式(擺缸式) 兩種形式。如圖3-20所示為直軸式軸向柱塞泵的工作原理，這種泵主體由缸體1、配油盤2、柱塞3和斜盤4組成。柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)。斜盤軸線與缸體軸線傾斜一角度，柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤上

34、(圖中為彈簧)，配油盤2和斜盤4固定不轉(zhuǎn)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于斜盤的作用,迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。如圖3-21中所示回轉(zhuǎn)方向，當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角在2范圍內(nèi)，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容積增大，通過配油盤的吸油窗口吸油；在0范圍內(nèi)，柱塞被斜盤推入缸體，使缸孔容積減小，通過配油盤的壓油窗口壓油。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各完成吸、壓油一次，如改變斜盤傾角，就能改變柱塞行程的長(zhǎng)度，即改變液壓泵的排量。改變斜盤傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，即成為雙向變量泵。配油盤上吸油窗口和壓油窗口之間的密封區(qū)寬度l應(yīng)稍大于柱塞缸體底部通油孔寬度l1。但不能

35、相差太大，否則會(huì)發(fā)生困油現(xiàn)象。一般在兩配油窗口的兩端部開有小三角槽，以減小沖擊和噪聲。斜軸式軸向柱塞泵的缸體軸線相對(duì)傳動(dòng)軸軸線成一傾角，傳動(dòng)軸端部用萬向鉸鏈、連桿與缸體中的每個(gè)柱塞相聯(lián)結(jié)。當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過萬向鉸鏈、連桿使柱塞和缸體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并迫使柱塞在缸體中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借助配油盤進(jìn)行吸油和壓油。這類泵的優(yōu)點(diǎn)是變量范圍大，泵的強(qiáng)度較高,但和上述直軸式相比，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸和重量均較大。,圖3-20軸向柱塞泵的工作原理 1缸體 2配油盤 3柱塞 4斜盤 5傳動(dòng)軸 6彈簧,軸向柱塞泵的優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，目前最高壓力可達(dá)40.0MPa,甚至更高，一般用于工程機(jī)械

36、、壓力機(jī)等高壓系統(tǒng)中，但其軸向尺寸較大，軸向作用力也較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。,2軸向柱塞泵的排量和流量計(jì)算,見圖3-21, 柱塞的直徑為d，柱塞分布圓直徑為D，斜盤傾角為 時(shí)，柱塞的行程為 ，所以當(dāng)柱塞數(shù)為z時(shí)，軸向柱塞泵的排量為： (3-29) 設(shè)泵的轉(zhuǎn)數(shù)為n,容積效率 為則泵的實(shí)際輸出流量為： (3-30) 實(shí)際上,由于柱塞在缸體孔中運(yùn)動(dòng)的速度不是恒速的，因而輸出流量是有脈動(dòng)的，當(dāng)柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)，脈動(dòng)較小，且柱塞數(shù)多脈動(dòng)也較小，因而一般常用的柱塞泵的柱塞個(gè)數(shù)為7、9或11。,3軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),圖3-21 SCYl4-lB型軸向柱塞泵 1泵體 2內(nèi)套 3定心彈簧 4鋼套 5缸體 6配油盤

37、7前泵體 8傳動(dòng)軸 9柱塞 10外套筒 11軸承 12滑履 13軸銷 14壓盤 15傾斜盤 16變量活塞 17絲杠 18手輪 19鎖緊 20螺母鋼球,圖3-21為SCYl4-lB型軸向柱塞泵，它由主體和變量機(jī)構(gòu)兩部分組成。,(1)主體,缸體5裝在中間泵體1和前泵體7內(nèi)，由傳動(dòng)軸8通過花鍵帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在缸體的七個(gè)柱塞孔內(nèi)裝有柱塞9，柱塞的球形頭部裝在滑履12的孔內(nèi)并可作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。定心彈簧3通過內(nèi)套2、鋼球20和壓盤14將滑履壓在傾斜盤15上，使泵具有一定自吸能力，同時(shí)定心彈簧又通過外套筒10將缸體壓在配油盤6上。缸體外鑲有鋼套4，支承在圓柱滾子軸承11上，使壓盤對(duì)缸體的徑向分力由圓柱滾子軸承來承受，而避免傳動(dòng)軸和缸體受彎矩。缸體柱塞孔中的壓力油經(jīng)柱塞和滑履的中心小孔，送至滑履與傾斜盤的接觸平面間，形成靜壓潤(rùn)滑膜，以減小摩擦磨損。缸體對(duì)配油盤的壓力，除定心彈簧力外，還有缸體柱塞孔底部臺(tái)階面上所受的液壓力，此力比彈簧力大得多，而且隨泵的工作壓力升高而增大，使缸體和配油盤保持良好貼合，使磨損間隙能得到自動(dòng)補(bǔ)償，因此泵具有較高的容積效率。,(2)變量機(jī)構(gòu),軸向柱塞泵的最大優(yōu)點(diǎn)是只要改變傾斜盤的傾角就能改變排量。若轉(zhuǎn)動(dòng)手輪18，使絲杠17轉(zhuǎn)動(dòng)，因?qū)蜴I的作用，變量活塞16便上下移動(dòng)，軸銷13則使支承在變量