1、第 二章 液壓泵,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 齒輪泵 第三節(jié) 葉片泵 第四節(jié) 軸向柱塞泵,2.1 概述 一、液壓泵的作用 說到底泵就是一能量轉(zhuǎn)換的裝置，泵的作用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能（壓力能）。即向液壓系統(tǒng)提供工作所需要的具有一定（能量）壓力和流量的液壓油，從而驅(qū)動系統(tǒng)中的各液壓執(zhí)行裝置完成各種規(guī)定的動作。泵有原動機(jī)-電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)來帶動。,二、工作原理 液壓傳動所用的液壓泵都是容積式泵,就是靠密閉容積的變化來吸油和排油。吸油口和排油口在泵內(nèi)被隔開。所以,對這類泵,我們只要能夠?qū)崿F(xiàn)容積變化就能吸,排液體。,泵工作時必須具備三個條件,有一個密閉、周期性變化的空間 使吸、壓油正常進(jìn)行的裝置：吸油閥、排油閥

2、 密封腔增大時與油箱相通，密封腔容積變小時能與系統(tǒng)壓油管連通。,三、液壓泵分類 外嚙合 齒輪泵 內(nèi)嚙合 雙聯(lián)齒輪泵 油泵 葉片泵 單作用 雙作用 柱塞泵 軸向 直軸（斜盤） 斜軸 徑向 從流量（排量）變化分：定量泵，變量泵,四、各油泵代號及職能符號 代號（銘牌）： 1).齒輪油泵 工程機(jī)械 CB CB -齒輪油泵,1,2,3,4,5,1-系列 2-壓力分級(ABCDE可查液壓傳動手冊) 3-理論排量 ml/r 4-安裝形式 5-連接形式(B-板式,F-法蘭,L-管式),2).葉片油泵 YB 3)軸向柱塞油泵 ZB,液壓泵職能符號（國家及ISO標(biāo)準(zhǔn)）,五.液壓泵的基本參數(shù) （1）工作壓力 液壓泵

3、的工作壓力是指泵工作時所輸出的油液的實(shí)際壓力（指泵出口處的壓力pB）。壓力大小取決于外載的大小。 （2）額定壓力 在泵的銘牌上所標(biāo)的都是指泵的額定壓力，是指液壓泵能夠正常工作的最大工作壓力，是在正常工作時不允許超過的壓力值。,1.壓力,1）工作壓力 2）額定壓力 3）最高壓力,機(jī)械工業(yè)部,泵壓力分級:,（3）最高壓力 是指液壓泵密封能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度使它達(dá)到的最大工作壓力,1）理論流量 2）實(shí)際流量 3）額定流量：,2.流量,（1）排量：就是它的理論排量（用qB表示）：在不泄漏情況下，液壓泵一轉(zhuǎn)理論上所排出的液體體積。大小取決于泵的密封工作腔的幾何尺寸，也就是它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)。是一固有值。與速度等無

4、關(guān)。單位:m3/r或l/r,（2）理論流量:無泄漏情況下，單位時間內(nèi)所能輸出（泵）或所能輸入（馬達(dá)）的液體體積(m3/s)。 理論流量QBt=qBnB 、QMt=qM nM 其中,nB 、nM 泵軸及馬達(dá)軸轉(zhuǎn)速(r/s) （3）實(shí)際的流量：就是單位時間內(nèi)的流量，是由泄漏等造成的。 QB=QBt-Q=V QBt （4）額定流量：是指在額定轉(zhuǎn)速及額定壓力下泵輸出的流量。,3.泵功率: 輸出功率:NB=pBQB 輸入功率：NBi=MBwB=2nBMB 理論上的功率：NBit=MBtwB=2nBMBt 4.泵的輸入扭矩 泵每轉(zhuǎn)理論上輸出的液壓能:pB qB 泵每轉(zhuǎn)理論上輸入的機(jī)械能:MBt2 所以：

5、pB qB = MBt2 則泵的理論輸入扭矩 MBt= pB qB /2 泵的輸入扭矩 MB = MBt/ m,5.泵的效率 泵的效率分為容積效率和機(jī)械效率 容積效率： V=QB/QBt （ QB=QBt-Q ） 容積效率的大小反應(yīng)了泵內(nèi)流量方面的漏失情況。 機(jī)械效率： m=MBt/MB 實(shí)際上是由于存在機(jī)械摩擦,使得MBMBt 泵總效率： =NB/NBi=pBQB/2nBMB = mV,6.泵轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速是泵正常工作時的轉(zhuǎn)速，保證泵具有一定的自吸能力和避免氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速。 最高轉(zhuǎn)速就是由泵結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限定的最大轉(zhuǎn)速。 由前面公式可以看出,M N Q n適合于各式油泵，唯一變化的僅僅是各種泵

6、的每轉(zhuǎn)排量qB,因此,以后講課中,只介紹各種泵的qB排量。,2.2 齒輪泵,分類、組成、工作原理、 參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)特點(diǎn),齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵,它一般做成定量泵,按結(jié)構(gòu)不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵,而以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。,齒輪泵的分類,內(nèi)嚙合,外嚙合,下面以外嚙合齒輪泵為例來剖析齒輪泵。,3.2 齒輪泵,3、2、1 外嚙合齒輪泵的工作原理 3、2、2 齒輪泵的流量計(jì)算 3、2、3 齒輪泵的結(jié)構(gòu) 3、2、4 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 * 3、2、5 內(nèi)嚙合齒輪泵 *3、2、6 螺桿泵,3、2、1 外嚙合齒輪泵的工作原理,組成: 前、后泵蓋，泵體，一對齒 數(shù)、

7、模數(shù)、齒形完全相同 的漸開線外嚙合。,結(jié)構(gòu)圖動畫,3、2、1 外嚙合齒輪泵的工作原理,工作原理： 密封容積形成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成 齒輪退出嚙合,容積吸油 密封容積變化 齒輪進(jìn)入嚙合,容積壓油 吸壓油口隔開兩齒輪嚙合線及泵蓋,工作原理動畫,3、2、2 外嚙合齒輪泵的流量計(jì)算,齒輪嚙合時，嚙合點(diǎn)位置瞬間變化，其工作容積變化率不等 瞬時流量不均勻即脈動，計(jì)算瞬時流量時須積分計(jì)算才精確，比較麻煩，一般用近似計(jì)算法。,齒輪泵的流量計(jì)算,排量計(jì)算 流量計(jì)算 瞬時流量,排量計(jì)算,假設(shè)： 齒槽容積=輪齒體積 則 排量=齒槽容積+輪齒體積 即相當(dāng)于有效齒高和齒寬所構(gòu)成的平 面所掃過的環(huán)形體積， 則

8、V=dhb=2zm2b 實(shí)際上 齒槽容積輪齒體積 取 V=6.66zm2b,流量計(jì)算,理論流量： qt=Vn=6.66zm2bn 實(shí)際流量： q=qtv=6.66zm2bnv 結(jié) 論 1 齒輪泵的qt是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù) 2 轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 定量泵 3 理論流量與出口壓力無關(guān),瞬時流量, 每一對輪齒嚙合時，嚙合點(diǎn)位置變 化引起瞬時流量變化 出現(xiàn)流量脈動 流量脈動結(jié)果：引起系統(tǒng)的壓力脈動， 產(chǎn)生振動和噪聲，影 響傳動的平穩(wěn)性。,CBB齒輪泵的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示，當(dāng)泵的主動齒輪按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵右側(cè)（吸油腔）齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空

9、，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，形成了齒輪泵的壓油過程。齒輪嚙合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當(dāng)齒輪泵的主動齒輪由電動機(jī)帶動不斷旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。,圖3-4 CBB齒輪泵的結(jié)構(gòu) 1-軸承外環(huán) 2-堵頭 3-滾子 4-后泵蓋 5-鍵 6-齒輪 7-泵體8-前泵蓋 9-螺釘 10-壓環(huán) 11-密封環(huán) 12-主動軸 1

10、3-鍵 14-泄油孔15-從動軸 16-泄油槽 17-定位銷,泵的前后蓋和泵體由兩個定位銷17定位，用6只螺釘緊固如圖3-3。為了保證齒輪能靈活地轉(zhuǎn)動，同時又要保證泄漏最小，在齒輪端面和泵蓋之間應(yīng)有適當(dāng)間隙（軸向間隙），對小流量泵軸向間隙為0.0250.04mm，大流量泵為0.040.06mm。齒頂和泵體內(nèi)表面間的間隙（徑向間隙），由于密封帶長，同時齒頂線速度形成的剪切流動又和油液泄露方向相反，故對泄露的影響較小，這里要考慮的問題是：當(dāng)齒輪受到不平衡的徑向力后，應(yīng)避免齒頂和泵體內(nèi)壁相碰，所以徑向間隙就可稍大，一般取0.130.16mm。,為了防止壓力油從泵體和泵蓋間泄露到泵外，并減小壓緊螺釘?shù)?/p>

11、拉力，在泵體兩側(cè)的端面上開有油封卸荷槽16，使?jié)B入泵體和泵蓋間的壓力油引入吸油腔。在泵蓋和從動軸上的小孔，其作用將泄露到軸承端部的壓力油也引到泵的吸油腔去，防止油液外溢，同時也潤滑了滾針軸承，并帶走熱量，進(jìn)行散熱。,3、2、3 外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)要點(diǎn),困油現(xiàn)象及其消除措施 徑向作用力不平衡 泄漏,困油現(xiàn)象及其消除措施,困油現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 引起結(jié)果 消除困油的方法,困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因, 為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使 吸壓油口隔開，齒輪嚙合時的重合度 必須大于1 有時會出現(xiàn)兩對輪齒同時嚙合的情況， 故 在齒輪嚙合線間形成一個封閉容積,困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因,ab 容積縮小,困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因,b c 容積

12、增大,困油引起的結(jié)果,ab 容積縮小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸 和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無 功損耗增大，油液發(fā)熱。 bc 容積增大 p 形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、 汽蝕等 總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生 振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。,消除困油的方法,原則 ：ab 密封容積減小，使之通壓油口 bc 密封容積增大，使之通吸油口 b 密封容積最小，隔開吸壓油,為了消除困油現(xiàn)象,在CBB型齒輪泵的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽,其幾何關(guān)系如圖3-6所示。卸荷槽的位置應(yīng)該使困油腔由大變小時,能通過卸荷槽與壓油腔相通,而當(dāng)困油腔由小變大時,

13、能通過另一卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離為a,必須保證在任何時候都不能使壓油腔和吸油腔互通。,消除困油的方法,按上述對稱開的卸荷槽,當(dāng)困油封閉腔由大變至最小時(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，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,會引起沖擊和噪聲。于是CBB型齒輪泵將卸荷槽的位置整個向吸油腔側(cè)平移了一個距離。這時封閉腔只有在由小變至最大時才和壓油腔斷開,油壓沒有突變,封閉腔和吸油腔接通時,封閉腔不會出現(xiàn)真空也沒有壓力沖擊,這樣改進(jìn)后,使齒輪泵的振動和噪聲得到了進(jìn)一步改善。,徑向不平衡力圖示,徑向作用力

14、不平衡,徑向不平衡力的產(chǎn)生：齒輪泵工作時,在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的作用。如圖3-6所示,泵的右側(cè)為吸油腔,左側(cè)為壓油腔。在壓油腔內(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。 液體分布規(guī)律：沿圓周從高壓腔到低壓腔， 壓力 沿齒輪外圓逐齒降低。p，徑向 不平衡力增大齒輪和軸承受到很 大的沖擊載荷，產(chǎn)生振動 和噪聲。,液壓力越高,這個不平衡力就越大,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

15、率降低等。CBB型齒輪泵則采用縮小壓油腔,以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力,增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙，所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。,泄 漏,齒側(cè)泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的 5% 徑向泄漏約占齒輪泵總泄漏量的 20%25% 端面泄漏* 約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。,3、2、4 提高外嚙合齒輪泵壓力措施,問題：齒輪泵存在間隙 ， p q v 徑向不平衡力也p p 徑向力,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上述問題采取了一些措施，如盡量減小徑向不平衡

16、力和提高軸與軸承的剛度；對泄漏量最大處的端面間隙，采用了自動補(bǔ)償裝置等。下面對端面間隙的補(bǔ)償裝置作簡單介紹。,1.浮動軸套式 圖3-8(a)是浮動軸套式的間隙補(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。在泵起動時,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.浮動側(cè)板式 浮動側(cè)板式補(bǔ)償裝置的工作原理與浮動軸套式基本相似,它也是利用泵的出口壓力油引到浮動側(cè)板1的背面見圖3-8(b),使之緊貼于齒輪2的端面來補(bǔ)償間隙。起動時,浮動側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)

17、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)。,外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕 自吸性能好，對油污不敏感 4 工作可靠，便于維護(hù),外嚙合齒輪泵的缺點(diǎn),流量脈動大 噪聲大 排量不可調(diào),*3、2、5 內(nèi)嚙合齒輪泵,內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理也是利用齒間密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油壓油的。圖3-9所示是內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理

18、圖。它是由配油盤(前、后蓋)、外轉(zhuǎn)子(從動輪)和偏心安置在泵體內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(主動輪)等組成。內(nèi)、外轉(zhuǎn)子相差一齒,圖中內(nèi)轉(zhuǎn)子為六齒,外轉(zhuǎn)子為七齒,由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子是多齒嚙合,這就形成了若干密封容積。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞中心O1旋轉(zhuǎn)時,帶動外轉(zhuǎn)子繞外轉(zhuǎn)子中心O2作同向旋轉(zhuǎn)。這時,由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂A1和外轉(zhuǎn)子齒谷A2間形成的密封容積C(圖中陰線部分),隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動密封容積就逐漸擴(kuò)大,于是就形成局部真空,油液從配油窗口b被吸入密封腔,至A1、A2位置時封閉容積最大,這時吸油完畢。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時,充滿油液的密封容積便逐漸減小,油液受擠壓,于是通過另一配油窗口a將油排出,至內(nèi)轉(zhuǎn)子的另一齒全部和外轉(zhuǎn)子的齒凹A2全部嚙合時,壓油完畢,內(nèi)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂和外轉(zhuǎn)子齒谷所構(gòu)成的每個密封容積,完成吸、壓油各一次,當(dāng)內(nèi)