1、第3章流體傳動與控制動力元件 3.1概述3.2齒輪泵3.3葉片泵3.4柱塞泵3.5各類液壓泵的性能比較及應用3.6液壓泵站的組成及應用3.7氣源裝置3.1概述液壓泵和氣源裝置是流體傳動系統中的動力元件，是能量轉換裝置,是流體傳動與控制系統的能源裝置。它們由原動機（電動機或柴油機等）驅動，把輸入的機械能轉換成油液或氣體的壓力能再傳輸到流體系統中，為執行元件提供動力。它們是流體傳動與控制系統的核心元件，其性能好壞將直接影響系統能否正常工作。下面分別介紹液壓與氣壓傳動的動力元件液壓泵和氣源裝置。 圖31手動液壓泵 手動液壓泵的實物如圖31所示，液壓泵站的實物如圖32所示。這里所說的液壓泵站是指可以提

2、供多種壓力、多種流量的液壓能源。 圖32液壓泵站 液壓泵按結構形式分為齒輪泵、柱塞泵和葉片泵三大類；按每轉排出的油液體積能否改變又可分為定量泵和變量泵。氣動系統的動力元件可分為冷氣和熱氣兩類。常用的冷氣動力元件又可分為由空氣壓縮機供氣和由儲氣罐供氣兩種。通常將產生、處理和儲存壓縮空氣的設備叫空氣壓縮機，空氣壓縮機是供氣的動力元件，主要用在工作時間長、供氣量大的一般工業用氣場合。儲氣罐供氣是鋼瓶內經過處理的高壓氣體的氣源。它主要用在工作時間短、供氣量小、對重量和體積要求都較嚴格的場合，如導彈或魚雷的控制系統等。熱氣動力元件是指在一個燃氣發生器中燃燒燃料，使之產生高溫高壓氣體，經處理后供系統使用的

3、氣源。熱氣動力元件具有重量輕、體積小、儲存簡單的優點，主要用于一些導彈、宇宙飛行器的自動控制系統。 3.1.1液壓泵的工作原理液壓系統是以液壓泵作為動力元件（能源裝置）向系統提供一定的流量和壓力的動力元件。液壓泵由電動機帶動將液壓油從油箱吸入泵中，并以一定的壓力輸送到傳動系統中，使執行元件推動負載做功。由于這種泵是依靠泵的密封工作腔的容積變化來實現吸油和壓油的，因而稱為容積式泵。圖33所示為液壓泵的工作原理圖。當凸輪1由原動機帶動旋轉時，柱塞2便在凸輪1和彈簧4的作用下在泵體3內往復運動。泵體3內孔與柱塞2外圓之間有良好的配合精度，保證柱塞在泵體3孔內作往復運動時沒有泄漏。柱塞右移時，泵體內工

4、作腔a的容積變大，產生真空，油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油閥6吸入泵內，實現吸油。如果偏心輪不斷地旋轉，液壓泵就會不斷地完成吸油和壓油動作，因此就會連續不斷地向液壓系統供油。容積式泵的流量大小取決于密封工作腔容積變化的大小和次數。若不計泄漏，則流量與壓力無關。 圖33液壓泵工作原理圖 從上述液壓泵的工作原理可看出液壓泵的主要特點有以下三方面:（1）必須具有若干個密封且又可以周期性變化的空間。液壓泵的輸出流量與此密封空間變化量和單位時間的變化次數成正比，與其它因素無關。這是容積式液壓泵的一個至關重要的特性。（2）油箱內液體的絕對壓力必須恒大于或等于大氣壓力。油箱內油液的絕對壓力值恒大于或

5、等于大氣壓力值，這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。因此，為保證液壓泵正常吸油，油箱必須與大氣相通，或要采用密閉的充壓油箱。 （3）必須具有相應的配流機構。液壓泵應具有相應的配流機構將吸油腔與排油腔隔開，保證液壓泵有規律地連續吸、排油過程。液壓泵的結構原理不同，其配流機構也不相同。圖33所示的單柱塞泵的配油機構就是單向閥5和單向閥6。 3.1.2液壓泵的性能參數 液壓泵的性能參數主要是指泵的壓力、排量和流量、效率和功率等。1.壓力 液壓泵的壓力參數主要是工作壓力和額定壓力。1）工作壓力液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為液壓泵的工作壓力。工作壓力取決于外負載的大小和排油管路上的壓力損失之和，而與

6、液壓泵的流量無關。泵的最大工作壓力是由液壓泵和組成部分零件的結構強度及密封的好壞來決定的，隨著泵工作壓力的提高，它的泄漏量會增大，效率將降低。 2）額定壓力液壓泵在保證液壓泵的容積效率、使用壽命和額定轉速的前提下，長期連續運轉時允許使用的最高壓力限值，稱為液壓泵的額定壓力。額定壓力是泵在正常工作條件下，按實驗標準規定能連續運轉的最高壓力。當泵的工作壓力超過額定壓力時就會過載，這是應該避免發生的工況。 3）最高允許壓力在超過額定壓力的條件下，根據試驗標準規定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值，稱為液壓泵的最高允許壓力；超過此壓力時，泵的泄漏會迅速增加。由于液壓傳動系統用途的不同，所需要的壓力也不相

7、同，為了便于液壓元件的設計、生產和使用，將壓力分為幾個等級，如表31所示。但需說明一點，隨著科學技術的不斷發展和人們對液壓傳動系統要求的不斷提高，壓力分級也相應發生變化，壓力分級的原則也不是一成不變的。 表31壓力分級 2.排量和流量 排量是泵主軸每轉一周所排出液體體積的理論值，是根據泵密封容腔幾何尺寸的變化進行計算得到的泵每轉排出的液體體積。如果泵的排量固定，則是定量泵；如果排量可變，則為變量泵。一般情況下，定量泵密封性較好、泄漏小，所以在高壓時效率會比較高。流量是泵在單位時間內排出的液體體積的大小。流量的單位是立方米每秒（m3/s）或升每分鐘（L/min）。 1）理論流量qt理論流量是指在

8、不考慮液壓泵的泄漏流量的條件下，在單位時間內所排出的液體體積。如果液壓泵的排量為V，其主軸轉速為n，則該液壓泵的理論流量為 (31) 式中，V為液壓泵的排量（m3/r），n為主軸轉速（r/s）。 2）實際流量q液壓泵在具體的工況下，單位時間內所排出的液體體積稱為實際流量，它等于理論流量qt減去泄漏和壓縮損失后的流量q1，即 qqtq1 （32） 3.效率和功率 1）效率液壓泵的功率損失包括容積損失和機械損失兩部分。液壓泵的容積損失是指在流量上的損失。液壓泵的實際輸出流量總是小于它的理論流量，主要原因是由于液壓泵內部高低壓腔之間的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于吸油阻力太大、油液黏度大以及液

9、壓泵轉速高等原因，導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，它等于液壓泵的實際輸出流量q與其理論流量qt的比值，即 (33) 因此，液壓泵的實際輸出流量q為 qqtVVnV 機械損失是指液壓泵在轉矩上的損失。液壓泵的實際輸入轉矩T總是大于理論上所需要的轉矩Tt，主要原因是液壓泵泵體內相對運動部件之間由于機械摩擦而引起的摩擦轉矩損失和因液體的黏性而引起的摩擦損失。液壓泵的機械損失以機械效率來表示。機械效率等于液壓泵的理論轉矩Tt與實際輸入轉矩T之比。設轉矩損失為Tt ，則液壓泵的機械效率為 2）功率液壓泵的輸入功率Pi是指作用在液壓泵主軸上的機械功率。當輸入轉矩為Ti、

10、角速度為時，有 液壓泵的輸出功率P是液壓泵在工作過程中吸壓油口間的實際壓差p和輸出流量q的乘積，即 Ppq 3）總效率液壓泵的總效率是指液壓泵的實際輸出功率與其輸入功率的比值，也是液壓泵容積效率和機械效率的乘積，即 (38) 例3.1某液壓系統，泵的排量V10mL/r，電機轉速n1200r/m，泵的輸出壓力p=5MPa，泵的容積效率V0.92，總效率m0.84，求:（1）泵的理論流量；（2）泵的實際流量；（3）泵的輸出功率；（4）驅動電機功率。解（1）泵的理論流量為 （2）泵的實際流量為 （3）泵的輸出功率為 （4）驅動電機功率即泵的輸入功率為 3.2齒輪泵3.2.1齒輪泵的結構及工作原理齒輪

11、泵是定量泵，根據齒輪的嚙合形式分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。1.外嚙合齒輪泵1）工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理圖如圖34所示。外嚙合齒輪泵是由裝在殼體內的一對齒輪組成的，齒輪兩側有端蓋（圖中未畫出），殼體和齒輪的各個齒間槽共同組成了密封工作腔。當齒輪按圖示方向旋轉時，右側吸油腔由于相互嚙合的逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，則油箱中的油液在外界大氣壓力的作用下，經吸油管進入吸油腔，將齒間槽充滿，隨著齒輪旋轉，把油液帶到左側壓油腔內； 在壓油區一側，由于輪齒在該部分會逐漸進入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被排放出去，從壓油腔輸送到壓力管路中去。在齒輪泵的工作過程中，只要兩

12、齒輪的旋轉方向不變，其吸、排油的位置也確定不變。在嚙合點處的齒面接觸線分隔開高、低兩油腔，并起著配油作用，因此在齒輪泵中無需設置專門的配流機構，這是齒輪泵和其它類型的容積式液壓泵的結構不同之處。 圖34外嚙合齒輪泵 2)結構特點外嚙合齒輪泵的泄漏、困油和液壓徑向不平衡力是影響泵性能指標和壽命的三大問題。各種不同齒輪泵的結構特點的差異性，都是因為用了不同的結構措施來解決這三個問題的緣故。(1)泄漏。由外嚙合齒輪泵的結構及工作原理可知:殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成許多密封工作腔，而泵中組成密封工作腔的零件做相對運動，使零件之間具有間隙，間隙產生的泄漏將影響泵的實際工作性能。齒輪泵壓油膛的壓力油

13、主要通過以下三個途徑泄漏至低壓腔中:泵體內表面和齒頂徑向間隙的泄漏。由于齒輪轉動方向與泄漏方向相反，壓油腔到吸油腔通道較長，所以其泄漏量相對較小，約占總泄漏量的10%15%。齒面嚙合處間隙的泄漏。由于齒形誤差的存在會使齒輪嚙合時沿齒寬方向接觸不好，產生間隙，使壓、吸油腔之間造成泄漏，這部分泄漏量很少。 齒輪端面與前后蓋間隙的泄漏。齒輪端面與前后蓋之間的端面間隙較大，該端面間隙封油長度較短，因此泄漏量最大，可占泵總泄漏量的70%75%。從以上內容可知，齒輪泵由于泄漏量較大，其額定工作壓力不高，若提高齒輪泵的額定壓力并保證較高的容積效率，首先要減少端面間隙的泄漏問題。 （2）液壓徑向不平衡力。在齒

14、輪泵中吸油腔與壓油腔間存在壓差，在泵體內表面與齒輪齒頂之間又存在徑向間隙，所以可認為壓油腔中油液的壓力將逐漸分級下降到吸油腔油液的壓力，這些液體壓力綜合作用的結果，相當于給齒輪一個徑向的作用力（即不平衡力）使齒輪和軸承承受一定載荷作用。工作壓力越大，徑向不平衡力越大。徑向不平衡力很大時能使軸彎曲，齒頂與殼體發生接觸，同時加速軸承的摩擦磨損，縮短軸承的壽命。 為了解決齒輪泵徑向不平衡力問題，可以采用以下三個方法:減小壓油口直徑，使壓力油僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內，這樣壓力油作用于齒輪上的面積減小，因而徑向不平衡力也相應地減小。增大泵體內表面與齒輪齒頂圓的間隙，保證即使齒輪在徑向不平衡力作用下

15、，齒頂也不會和泵體接觸。開設壓力平衡槽，分別與高、低壓油腔相通，這樣便使吸油腔與壓油腔相對應的徑向力得到平衡，使作用在軸承上的徑向力大大地減小。但此種方法會使泵的內泄漏增加，容積效率降低，所以目前很少使用。 （3）困油現象。液壓油在漸開線齒輪泵運轉過程中，常有一部分液壓油被封閉在齒輪嚙合處的封閉體積內，因齒間的封閉體積大小隨時間改變，會導致該封閉體積內液體的壓力急劇波動變化。這種現象稱為齒輪泵的困油現象。 齒輪泵要連續平穩工作，齒輪嚙合的重疊系數必須大于1，即要求在一對輪齒即將脫開嚙合前，后一對輪齒就要開始進入嚙合狀態。在兩對輪齒同時嚙合的一小段時間內，留在齒間的油液被困在兩對輪齒和前后泵蓋所

16、形成的一個密閉空間中，如圖35所示。當齒輪繼續旋轉時，這個空間的容積逐漸減小，而油液的可壓縮性很小，當封閉空間的容積減小時，被困的油液受到擠壓，壓力急劇上升，油液從零件接合面的縫隙中強行擠出，使齒輪和軸承受到很大的徑向力；當齒輪繼續旋轉時，這個封閉容積又逐漸增大而造成局部真空，使油液中溶解的氣體分離，產生氣穴現象，這些都將使齒輪泵產生極大的震動和噪音。這就是齒輪泵困油現象的整個過程。 圖35齒輪泵的困油現象 為減小液壓泵的困油現象，必須在側板上開設卸荷槽。卸荷措施是在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽。開設卸荷槽的原則為:兩槽間距為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時

17、與吸油腔相通。 2.內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其工作原理如圖36所示。它與外嚙合齒輪泵的工作原理基本相同，只是齒輪嚙合的形式不同。 圖36內嚙合齒輪泵工作原理圖 內嚙合齒輪泵共同的特點是:由于內外齒輪轉向相同，齒面間相對速度、運轉噪音小；因齒數相異，沒有困油現象，但因外齒輪的齒端必須始終與內齒輪的齒面緊貼，以防內漏，故不適用較高的壓力場合，泵的額定壓力可達到30MPa。 3.螺桿泵螺桿泵實質上是一種外嚙合的擺線齒輪泵，泵內的螺桿可以有兩個或三個，其工作原理如圖37所示。 圖37螺桿泵工作原理圖 螺桿泵不適合用于高壓工作場合，一般用于燃油、潤滑油泵而不用做液壓泵。目前，

18、螺桿泵常用在精密機床上和用來輸送黏度大或含有顆粒物質的液體。螺桿泵的缺點是其加工工藝復雜，加工精度高，所以它的應用受到了很大的限制。 3.2.2齒輪泵的流量和排量齒輪泵的排量V是齒輪每轉一周，泵所排出的液體體積，它近似地等于兩個齒輪的齒間容積之和。設齒間槽的容積等于輪齒體積，可得出齒輪泵的排量為 VDhB=2zm2B 式中：D齒輪節圓直徑；h齒輪齒高；B齒輪齒寬；z齒輪齒數；m齒輪模數。 由于齒間容積比輪齒的體積稍大，并且齒數越少其差值越大，考慮到這一因素，將2用6.66代替比較符合實際情況，因此，齒輪泵實際排量為 V6.66z m2B （310） 齒輪泵實際流量q為 q=VnV6.66zm2

19、BnV （311） 式中:n齒輪泵的轉速；V齒輪泵的容積效率。 式（311）是齒輪泵的平均流量。根據齒輪嚙合原理可知，齒輪在嚙合過程中由于嚙合點位置不斷變化，吸、壓油腔在每一瞬時的容積變化率是不均勻的，所以齒輪泵的瞬時流量是脈動的。設qmax和qmin分別表示齒輪泵的最大和最小瞬時流量，則其流量的流動率（脈動率）q為 (312) 通過已有研究可知，齒輪泵的齒數越少，q就越大。表32給出了不同齒輪齒數時齒輪泵的流量流動率。在相同情況下，內嚙合齒輪泵的流量脈動率要小得多。 表32不同齒數齒輪泵的流量流動率（脈動率） 3.2.3平衡式外嚙合余弦齒輪泵1.結構及工作原理平衡式外嚙合新型余弦齒輪泵是在結

20、合復合式齒輪泵和普通余弦齒輪泵的基礎上發展起來的一種新型液壓動力元件。此新型余弦齒輪泵主要由中心余弦齒輪主動輪和3個分布均勻的從動余弦齒輪泵體端蓋及配流盤等組成，如圖38所示。原動機加載在中心齒輪上與周圍的3個從動齒輪構成獨立的齒輪泵（簡稱子泵）。在余弦齒輪傳動中嚙合線為3條曲線，如圖39所示。 圖38結構原理圖 圖39余弦齒輪嚙合傳動 2.平衡式外嚙合新型余弦齒輪泵的特性分析1)功率密度和徑向力(1)功率密度。由圖39可知，在同等參數下的平衡式齒輪泵的平均流量幾何排量和瞬時流量與普通外嚙合齒輪泵的相比，均增加了2倍，即在輸出流量一定時泵的體積和重量均減少，也就是功率密度明顯提高。（2）軸向力

21、分析。由圖310可知，平衡式外嚙合余弦齒輪泵的3個從動輪均勻分布在中心齒輪的周圍，3個子泵的進油口對中心齒輪所形成的徑向液壓力在齒輪的圓周方向也均勻分布，各子泵的壓力分布區的徑向力合成都相等，并分別指向中心主動齒輪。 圖310中心軸徑向力 在x、y軸方向的合力都為0，所以力系與坐標系的選取無關，同理齒輪嚙合傳動之間產生的嚙合力在坐標系中的投影合力徑向力在中心輪上也為零，這樣降低了中心軸的磨損,使泵的使用壽命得以延長。從動齒輪3個從動子泵的工作原理與普通外嚙合齒輪泵的相同，從動齒輪的受力狀況與普通余弦齒輪泵的相同，從動齒輪上承受的不平衡徑向力最終合成的總的不平衡徑向力可近似計算。 2)流量特性分

22、析（1）排量和流量。普通余弦齒輪泵的排量和流量即子泵的排量和流量，平衡式外嚙合余弦齒輪泵的排量和流量就是各子泵排量和流量的總和。（3）瞬時流量和流量脈動分析。余弦齒輪傳動過程中由于嚙合線是一條曲線，而不是漸開線齒輪傳動的直線。余弦齒輪泵瞬時流量隨嚙合點的位置而變，余弦齒輪的輸出流量最大的點出現在嚙合點距最小處，最小的輸出流量是在圖39中的B、C點處，即進入或退出嚙合時。主動齒輪轉過一個齒距角時輸出流量變化一次，因此主動齒輪每轉動過一周都會產生比較嚴重的周期性脈動。 3.平衡式外嚙合新型余弦齒輪泵的特點(1)在同等參數下，與普通外嚙合齒輪泵相比，新型平衡式外嚙合余弦齒輪泵的平均流量、幾何排量均增

23、加了2倍。(2)當中心輪齒數（z1=3k1）時，平衡式外嚙合齒輪泵的流量脈動率約為普通余弦齒輪泵的1/3（如圖311所示），流量品質得到了提高。(3)這種新型平衡式外嚙合余弦齒輪泵的優點是:流量脈動小、功率密度高、中心齒輪受力平衡。總之，新型余弦齒輪泵可拓展齒輪泵的應用領域，有較高的研究和應用價值。 圖311各泵的流量脈動 3.2.4齒輪泵的特點及應用齒輪泵的優點是結構簡單，制造工藝性好，價格便宜，自吸能力較好，抗污染能力強，而且可承受沖擊性載荷。齒輪泵的缺點是流量脈動大，泄漏大，噪聲大，效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復。齒輪泵主要應用于環境差、精度要求不高、通常工作壓力值小于10MPa

24、的場合，如工程機械、建筑機械、農用機械等。 3.3葉片泵 3.3.1單作用式葉片泵單作用式葉片泵的工作原理如圖312所示，這種泵主要由轉子、定子、葉片和端蓋等組成。定子具有圓柱形內表面，定子和轉子之間有偏心距e，葉片裝在轉子槽中，并可在槽內滑動，當轉子回轉時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內壁。葉片泵的這種結構使相鄰兩葉片及配流盤間形成密閉容積，當轉子每轉動一周時，密閉容積大小發生一次變化，實現一次吸、壓油。由于進排油腔有壓差，轉子受不平衡徑向液壓力的作用，所以也稱為非平衡式葉片泵。 圖312單作用式葉片泵工作原理 葉片泵葉片槽根部也有壓力油的吸油和壓油過程，但如果葉片槽根部全部通壓力油則

25、會帶來一定的副作用:定子的吸油腔內部被葉片刮研，造成磨損；部分壓力油進入葉片槽根部，減少了泵的理論排量；可能引起瞬時理論流量脈動。單作用式葉片泵的流量是有脈動的，從理論上分析，泵內葉片數越多，流量脈動率越小。此外，葉片數為奇數的泵的脈動率比葉片數為偶數的泵的脈動率小，所以單作用式葉片泵的葉片數均為奇數，一般為13片或15片。單作用式葉片泵的流量和排量近似公式如下: (313) (314) 式中:D定子直徑；B轉子的寬度；e定子與轉子的偏心距；n轉子的速度；V泵的容積效率。 單作用式葉片泵結構具有如下特點:（1）改變轉子與定子的偏心量，即可改變泵的流量，偏心越大，流量越大，如調節成轉子與定子幾乎

26、是同心，則流量趨近于零。因此，單作用式葉片泵大多為變量泵。（2）另外還有一種限壓式變量泵，當負荷小時，泵輸出流量大，負載可快速移動，當負荷增加時，泵輸出流量變少，輸出壓力增加，負載速度降低，如此可減少能量消耗，避免油溫上升。（3）理論分析表明，泵內葉片數越多，流量脈動率越小，此外，奇數葉片的泵的脈動率比偶數葉片的泵的脈動小。 （4）為了防止吸、排油腔的連通，配流盤的吸、排油口間密封角要略大于兩相鄰葉片間的夾角。當兩個葉片通過密封區時，容積發生變化，會產生困油現象，但并不嚴重。可采用在配流盤的排油口邊緣開設三角卸荷槽的方法來消除此現象。（5）葉片沿著旋轉方向后傾安裝。由于葉片僅靠離心力的作用和定

27、子內表面接觸，考慮到葉片受慣性力的作用，同時考慮葉片頂部的摩擦力以及葉片的離心力作用，三者的合力盡量與槽的傾斜方向一致，防止側向分力影響葉片的伸出，所以轉子槽是后傾的。（6）轉子上的徑向不平衡，承受徑向力，軸及軸承的負荷較大，泵的工作壓力提高受到限制。 3.3.2雙作用式葉片泵雙作用式葉片泵的工作原理如圖313所示。這種泵主要由定子、轉子、葉片和配流盤（見圖314）等組成。轉子和定子的中心重合，同心安裝，定子內表面近似為橢圓，兩個吸油區和兩個壓油區對稱布置。雙作用式葉片泵與單作用式葉片泵的工作原理相同，不同的是雙作用式葉片泵的轉子每轉一周，密封的工作容積完成兩次由大到小的變化，實現兩次吸油和壓

28、油的過程，因此，雙作用式葉片泵大多是定量泵。 圖313雙作用式葉片泵的工作原理 圖314配流盤 雙作用式葉片泵如不考慮葉片厚度，泵的輸出流量是均勻的，但實際葉片是有厚度的，長半徑圓弧和短半徑圓弧也不可能完全同心，尤其是葉片底部槽與壓油腔相通，因此泵的輸出流量將出現微小的脈動，但其脈動率較其它形式的泵（螺桿泵除外）小得多，且在葉片數為4的整數倍時最小，為此，雙作用葉片泵的葉片數一般為12片或16片。葉片在工作過程中，受到離心力和葉片底部的液壓力作用，使葉片和定子緊密接觸。當葉片轉到壓油區時，定子內壁迫使葉片縮向轉子中心。在雙作用式葉片泵中，將葉片順著轉子回轉方向前傾一個角度，可減小定子內壁對葉片

29、作用的側向力，使葉片在槽中移動靈活，并減少磨損。 雙作用式葉片泵的配流盤結構如圖314所示。在配流盤上有兩個吸油窗口2、4和兩個排油窗口1、3，窗口之間為密封區，密封區的中心角略大于或大于兩個葉片間的夾角，保證高低壓油區分隔開的密封。當兩個葉片間的密封油液由吸油區過渡到密封區時，壓力基本上是吸油壓力。當轉子轉過一個微小的角度時，該密封腔和壓油腔相通，油壓突然升高，油液的體積收縮，壓油腔的油液倒流到該腔，泵的瞬吋流量突然減小而引起液壓泵的流量脈動、壓力脈動、振動和噪音。為了消除這一現象，可在配流盤的壓油窗口靠近葉片處從吸油區進入密封區的一邊開設三角槽，通常在配流盤接近中心位置處開槽。槽和壓油腔相

30、通，并和轉子葉片槽底部相通，使葉片底部作用有壓力油。 雙作用式葉片泵因兩個排油口對稱布置，轉子所受徑向液壓力完全平衡，故又稱平衡式葉片泵。由于雙作用式葉片泵驅動軸的軸承受力平衡，其工作壓力、使用壽命都比單作用式葉片泵高。雙作用式葉片泵除有單聯泵外，還有雙聯、三聯的雙作用式葉片泵。 3.3.3葉片泵的應用葉片泵應用時的注意事項主要包括以下幾方面:（1）葉片泵主要適用于中、低壓且要求較高的系統中。（2）葉片泵中使用的油液黏度要合適，轉速不能太低，一般在5001500r/min。(3)葉片在槽中有滑動運動，抗污染能力差，因此要注意油液的清潔，防止葉片出現卡死現象。(4)通常只能單方向旋轉，如果旋轉方

31、向錯誤，會造成葉片折斷。(5)制造加工要求高，因此成本與齒輪泵相比要高。 3.4柱塞泵3.4.1軸向柱塞泵軸向柱塞泵的結構及工作原理如圖315所示。軸向柱塞泵可分為斜盤式（見圖315（a）和斜軸式（見圖315（b）兩種。這兩種泵都是變量泵，通過調節斜盤或斜軸傾角，即可改變泵的輸出流量。 圖315軸向柱塞泵的結構及工作原理 圖316配流盤 斜盤式軸向柱塞泵是由傳動軸、斜盤、柱塞、缸體和配流盤(見圖316)等主要零件組成的。傳動軸帶動缸體旋轉，斜盤和配流盤是固定不動的。柱塞均布于缸體內，并且柱塞頭部靠機械裝置或在低壓油作用下緊壓在斜盤上。斜盤的法線和缸體軸線交角為斜盤傾角。當傳動軸按圖示的方向旋轉

32、時，柱塞隨缸體轉動的同時還在機械裝置或低壓油的作用下，在缸體內作往復運動，柱塞在其自下而上的半圓周內旋轉時向外伸出，使缸體內孔和柱塞形成的密封工作容積不斷增加，產生局部真空，將油液經配流盤的吸油口吸入；柱塞在其自上而下的半圓周內旋轉時又逐漸壓入缸體內，使密封容積不斷減小，將油液從配流盤窗口向外壓出。缸體每轉動一次，完成吸、壓油一次。如果改變傾角的大小，就能改變柱塞行程長度，也就改變了泵的排量；如果改變斜盤傾角的方向，就能改變吸、壓油的方向，此時就成為雙向變量軸向柱塞泵。 圖315（b）是斜軸式軸向柱塞泵的工作原理圖。斜軸式軸向柱塞泵當傳動軸在電動機的帶動下轉動時，連桿推動柱塞在缸體中往復運動，

33、同時連桿的側面帶動柱塞連同缸體一同旋轉。利用固定不動的平面配流盤的吸入、壓出窗口進行吸油、壓油。若改變缸體的傾斜角度，就可改變泵的排量；若改變缸體的傾斜方向，就可成為雙向變量軸向柱塞泵。 軸向柱塞泵缸體旋轉一周排出的液體體積即排量為 (315) 泵的實際輸出流量q為(316) 式中:z柱塞數；d柱塞直徑；R缸體上柱塞孔的分布圓半徑；斜盤傾角；n軸的轉速；V泵的容積效率。 3.4.2徑向柱塞泵徑向柱塞泵的柱塞運動方向與液壓缸缸體的中心線垂直，柱塞沿徑向均勻分布在缸體上的柱塞孔內。徑向柱塞泵又可分為固定液壓缸式和回轉液壓缸式兩種。徑向柱塞泵的結構及工作原理如圖317所示。配流軸和定子不動，當缸體轉

34、動時，柱塞隨缸體一起旋轉，并在離心力和油壓的作用下壓緊在定子的內環上。由于缸體與定子有一定的偏心距，柱塞隨著缸體轉動時也在柱塞孔中作往復運動，處于吸油腔的柱塞（圖317（a）中缸體的下半圓）逐漸伸出，柱塞底部的密閉工作腔增大，形成真空，油液經配流軸上的吸油窗口吸入其內；處于排油腔的柱塞（圖317（a）中缸體的上半圓）逐漸縮回，油液受擠壓，經配流軸上的排油窗口排出。 圖317徑向柱塞泵的結構及工作原理 設柱塞的直徑為d，柱塞數為z。由于徑向柱塞泵的定子和轉子存在偏心距e，所以缸體每轉一周時，各柱塞吸、排油各一次，完成一個往復行程，其行程長度等于偏心距的2倍。因此，泵的理論排量V及實際流量q為 (

35、317) (318) 3.4.3柱塞泵的特點及應用與齒輪泵和葉片泵相比，柱塞式液壓泵具有以下特點:（1）柱塞泵工作壓力高，一般情況下壓力范圍為2040MPa，最高工作壓力可達到100MPa；容積效率高，可達到92%98%，因此，額定工作壓力高，可達35MPa。（2）流量大，易于實現變量，可制成各種類型的變量泵。（3）工作轉速高，功率與質量之比在所有的液壓泵中最大；流量、壓力脈動小，運轉平穩。（4）主要零件均受壓，使材料的強度得以充分利用，壽命長，單位功率重量小。但零件制造精密，制造成本高，使用時對油液的清潔度要求高。 3.5各類液壓泵的性能比較及應用3.5.1液壓泵的圖形符號各類液壓泵的圖形符

36、號如圖318所示。 圖318液壓泵的圖形符號 3.5.2液壓泵的選擇原則1.變量的要求選擇液壓泵首先要考慮液壓系統對泵的要求中是否要求變量。徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用式葉片泵可作為變量泵，齒輪泵和雙作用式葉片泵多為定量泵。2.工作壓力的確定不同類型的液壓泵提供的工作壓力大小有很大區別:柱塞泵的壓力一般為31.5MPa；葉片泵壓力一般為6.3MPa，高壓化以后可達16MPa；齒輪泵壓力一般為2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。 3.工作環境工作環境的好壞會直接影響到液壓泵的使用，其中齒輪泵的抗污染能力最好，而葉片泵和柱塞泵的抗污染能力較差。4.噪聲指標低噪聲泵有內嚙合齒輪泵、雙作用式葉片

37、泵和螺桿泵；雙作用式葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。5.效率軸向柱塞泵的總效率最高；同結構的泵，排量大的泵總效率高；同排量的泵在額定工況下總效率最高。選擇液壓泵時，通常是先根據對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的形式，再根據液壓泵所應保證的額定壓力和額定流量來確定它的具體規格。 液壓泵的工作壓力是根據執行元件的最大工作壓力來決定的，考慮到各種壓力損失，泵的最大工作壓力p泵可按下式確定:p泵k壓p缸式中:p泵液壓泵所需要提供的壓力（Pa）；k壓系統中壓力損失系數，取1.31.5；p缸液壓缸中所需的最大工作壓力（Pa）。液壓泵的輸出流量取決于系統所需最大流量及泄漏量，即q泵K流q缸式中:q泵液壓泵所需輸

38、出的流量（m3/min）；K流系統的泄漏系數，取1.11.3；q缸液壓缸所需提供的最大流量（單位:m3/min）。 若為多液壓缸同時動作，q缸應為同時動作的幾個液壓缸所需的最大流量之和。在p泵、q泵求出以后，就可具體選擇液壓泵的規格，選擇時應使實際選用泵的額定壓力大于所求出的p泵值，通常可放大25%。泵的額定流量略大于或等于所求出的q缸值即可。3.5.3電動機參數的選擇驅動液壓泵所需的電動機功率可按下式確定: 式中：P電動機所需的功率，單位(k)；P泵泵所需的最大工作壓力，單位：(Pa)；q泵泵所需輸出的最大流量，單位：m/min；泵的總效率。各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6 0.7，葉片泵

39、0.6 0.75；柱塞泵0.8 0.85。 3.5.4液壓泵的性能比較 在經濟發展的各個領域中，液壓泵的應用范圍很廣，可以整體歸納為兩大類:一類統稱為固定設備用液壓裝置，如各類機床、液壓機、注塑機、軋鋼機等；另一類統稱為移動設備用液壓裝置，如起重機、汽車、飛機等。這兩類液壓裝置對液壓泵的選用有較大的差異，它們的區別見表33。各類液壓泵的應用情況如表34所示。 3.6液壓泵站的組成及應用 液壓泵站也是液壓站，是獨立的液壓系統，它按驅動裝置的要求供油，并控制油流的方向、壓力和流量。液壓泵站使用在主機與液壓裝置可分離的各種液壓機械中。使用前將液壓站與主機上的執行機構用油管相連，液壓機械即可實現各種規

40、定的操作。液壓泵站通常由液壓泵組、油箱組件、控溫組件、過濾器組件和蓄能器組件五個相對獨立的部分組成。其中液壓泵組由兩個及以上的液壓泵組成，可對液壓系統提供多個工作壓力及工作流量。油箱組件、控溫組件、過濾器組件和蓄能器組件的具體組成及作用等詳見第6章的有關內容。 液壓泵組有不同的分類方式:按液壓泵組布置方式可分為上置式液壓泵站(見圖319（a）、（b）)、非上置式液壓泵站(見圖319（c）)、柜式和便攜式液壓泵站；按液壓泵組的驅動方式可分為電動型、機動性和手動型三種；按液壓泵組輸出壓力高低和流量特性可分為低壓、中壓、高壓和超高壓四種。 圖319液壓泵站中液壓泵組的不同布置方式 3.7氣源裝置氣源

41、裝置與液壓泵一樣是動力元件，為系統提供動力源。氣壓傳動系統中的氣源裝置是為氣動系統提供滿足一定質量要求的壓縮空氣，它是氣壓傳動系統的重要組成部分。氣源裝置的主體是空氣壓縮機，空氣壓縮機產生的壓縮空氣需要經過降溫、凈化、減壓、穩壓等一系列的處理來滿足氣壓系統的工作要求。而使用過的壓縮空氣排放進入大氣時，會產生噪聲，應采取降噪措施，改善勞動條件和環境。 3.7.1氣源裝置的組成和布置1.對壓縮空氣的要求(1)壓縮空氣應具有一定的壓力和足夠的流量。因為壓縮空氣是氣動裝置的動力源，沒有一定的壓力不但不能保證執行機構產生足夠的推力，甚至連控制機構都難以保證實現正確動作；沒有足夠的流量，就不能滿足對執行機

42、構運動速度和程序的要求等。總之，壓縮空氣沒有一定的壓力和流量，氣動裝置的功能就無法實現。 （2）壓縮空氣應有一定的清潔度和干燥度。清潔度是指氣源中含油量、含灰塵雜質的質量及顆粒大小的綜合指標要求；一定的清潔度是指反映綜合指標的各量都要控制在特定范圍內。干燥度是指壓縮空氣中含水量的多少，氣動裝置要求壓縮空氣的含水量越低越好。由空氣壓縮機排出的壓縮空氣雖然能滿足一定的壓力和流量的要求，但不能為氣動裝置直接使用。因為一般氣動設備所使用的空氣壓縮機都屬于工作壓力較低(小于1MPa)、用油潤滑的活塞式空氣壓縮機，它從大氣中吸入含有水分和灰塵的空氣，經壓縮后，空氣溫度均提高到140180，這時空氣壓縮機氣缸中的潤滑油也部分成為氣態，這樣油分、水分以及灰塵便形成混合的膠體微塵與雜質混在壓縮空氣中一同排出。如果將此壓縮空氣直接輸送給氣動裝置使用，將會產生下列影響: 混在壓縮空氣中的油蒸氣可能聚集在儲氣罐、管道、氣動系統的容器中形成易燃物，有引起爆炸的危險；另一方面，潤滑油被氣化后，會形成一種有機酸，對金屬設備、氣動裝置有腐蝕作用，影響設備的壽命。混在壓縮空氣中的雜質能沉積在管道和氣動元件的通道內，減少了通道面積，增加了管道阻力。特別