液壓氣動技術及創新應用液壓動力元件概述液壓動力元件主要作用為整個液壓系統提供動力源。液壓傳動系統是以液壓泵作為向系統提供一定流量和壓力的動力元件，液壓泵將原動機輸出的機械能轉換為工作液體的壓力能，是一種能量轉換裝置。【相關知識】對動力元件的基本要求1）節能：系統在不需要高壓流體時，應卸載或采用其它的節能措施；2）工作平穩：振動小、噪音低，符合有關規定；3）美觀協調等液壓動力元件概述一、液壓泵的工作原理1.容積式液壓泵的工作原理將原動機（電動機或內燃機）輸出的機械能轉換為工作液體的壓力能。1）液壓泵的工作原理

液壓泵都是依靠密封工作腔容積大小交替變化來實現吸油和壓油的。液壓泵

當凸輪由原動機帶動旋轉時，柱塞便在凸輪和彈簧的作用下在缸體內往復運動。

缸體內孔與柱塞外圓之間有良好的配合精度，使柱塞在缸體孔內作往復運動時基本沒有油液泄漏，即具有良好的密封性。1.容積式液壓泵的工作原理

一、液壓泵的工作原理動畫演示

柱塞右移時，缸體中密封工作腔的容積變大，產生真空，油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油單向閥吸入缸體內，實現吸油;

柱塞左移時，缸體中密封工作腔的容積變小,油液受擠壓，便通過壓油單向閥輸送到系統中去,實現壓油。1.容積式液壓泵的工作原理一、液壓泵的工作原理

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。1.容積式液壓泵的工作原理一、液壓泵的工作原理2.容積式液壓泵的工作特點

從上述液壓泵的工作過程可以看出，其基本工作條件是：

1）具有密封的工作容腔;

2）密封工作容腔的容積大小是交替變化的，變大、變小時分別對應吸油、壓油過程；

3）

吸、壓油過程對應的區域不能連通。一、液壓泵的工作原理3.常用容積式液壓泵

常用的容積式泵類型按輸出流量是否可調可分為定量泵和變量泵，按結構分類如下圖一、液壓泵的工作原理常用容積式液壓泵職能符號如下圖

(a)單向定量液壓泵；(b)單向變量液壓泵；(c)雙向定量液壓泵；(d)雙向變量液壓泵3.液壓泵的工作分類液壓泵的類型很多。常用液壓泵按其結構形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類，每一類還有多種不同形式。按輸出、輸入流量是否可調而分為定量泵和變量泵兩大類。液壓泵的主要性能參數壓力性能參數排量和流量功率與效率

二、液壓泵的主要性能參數1.液壓泵的壓力液壓泵的壓力參數分為工作壓力、額定壓力和最高允許壓力。

工作壓力p指液壓泵實際工作時輸出的實際壓力值。

工作壓力取決于外負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。

二、液壓泵的主要性能參數額定壓力pn液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規定連續運轉的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。

額定壓力值的大小由液壓泵零部件的結構強度和密封性來決定。超過這個壓力值，液壓泵有可能發生機械或密封方面的損壞。

二、液壓泵的主要性能參數最高允許壓力pm

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植，稱為液壓泵的最高允許壓力。

二、液壓泵的主要性能參數液壓泵的壓力一般選

工作壓力p＝2/3至3/4額定壓力pn

壓力分級

二、液壓泵的主要性能參數2.排量和流量排量V指在無泄漏情況下，液壓泵轉一轉所能排出的油液體積。

排量的大小只與液壓泵中密封工作容腔的幾何尺寸和個數有關。

排量可以調節的液壓泵稱為變量泵；排量不可以調節的液壓泵則稱為定量泵。

二、液壓泵的主要性能參數2.排量和流量流量分為理論流量、實際流量和額定流量。理論流量qt指在無泄漏情況下，液壓泵單位時間內輸出的油液體積。

其值等于泵的排量V和泵軸轉數n的乘積，即qt＝Vn

(L/min或m3/s)

二、液壓泵的主要性能參數2.排量和流量實際流量q液壓泵在某一具體工況下，單位時間內所排出的液體體積

。

由于工作過程中泵的出口壓力不等于零，因而存在內部泄漏量（泵的工作壓力越高，泄漏量越大），使得泵的實際流量小于泵的理論流量；當液壓泵處于卸荷（非工作）狀態時，這時輸出的實際流量近似為理論流量。它等于理論流量qt減去泄漏和壓縮損失后的流量△q,即

二、液壓泵的主要性能參數2.排量和流量額定流量qn

在正常工作條件下，該試驗標準規定（如在額定壓力和額定轉速下）必須保證的流量。

二、液壓泵的主要性能參數3.功率功率驅動液壓泵的機械功率，由電動機或內燃機給出。輸入功率Ｐi

Tt—液壓泵的理論轉矩；ω—液壓泵轉動的角速度。Ｐｉ＝Ｔｔω＝２πｎＴ液壓泵輸出的液壓功率，即泵的實際流量q與泵的進、出口壓差p的乘積。輸出功率Ｐｏ當忽略能量轉換及輸送過程中的損失時，液壓泵的輸出功率應該等于輸入功率。Ｐｏ＝ｐｑ

二、液壓泵的主要性能參數4.效率效率實際上，液壓泵在工作中是有能量損失的，這種損失分為容積損失和機械損失。容積損失主要是液壓泵內部泄漏造成的流量損失。容積損失的大小用容積效率ηｖ表征。它等于液壓泵的實際輸出流量q與其理論流量qt之比，即液壓泵的實際輸出流量q為

二、液壓泵的主要性能參數4.效率機械損失指液壓泵內流體粘性和機械摩擦造成的轉矩損失。機械損失的大小用機械效率ηｍ表征。它等于液壓泵的理論轉矩Tt與實際輸入轉矩T之比，即

二、液壓泵的主要性能參數4.效率泵的總效率是泵的輸出功率與輸入功率之比，等于容積效率和機械效率的乘積，即總效率

二、液壓泵的主要性能參數5.液壓泵與電動機參數的選擇1）液壓泵大小的選用

液壓泵的選擇，通常是先根據對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據液壓泵所應保證的壓力和流量來確定它的具體規格。

1）液壓泵大小的選用

P泵≥k壓×P缸式中：P泵一液壓泵所需要提供的壓力，Pa,k壓一系統中壓力損失系數，取1.3-1.5P缸一液壓缸中所需的最大工作壓力，Pa液壓泵最大工作壓力的確定

液壓泵的的工作壓力是根據執行元件的最大工作壓力來決定的

5液壓泵與電動機參數的選擇1）液壓泵大小的選用液壓泵最大輸出流量的確定液壓泵的輸出流量取決于系統所需最大流量及泄漏量

Q泵≥K流×Q缸式中：Q泵—液壓泵所需輸出的流量，m3/min。

K流—系統的泄漏系數，取1.1～1.3Q缸一液壓缸所需提供的最大流量，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。

5液壓泵與電動機參數的選擇2）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：PM－電動機所需的功率，kWp泵－泵所需的最大工作壓力，Pa,Q泵－泵所需輸出的最大流量，m3/minη－泵的總效率。5液壓泵與電動機參數的選擇

三、齒輪泵

齒輪泵是液壓系統中廣泛采用的一種液壓泵，一般做成定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵，其中以外嚙合齒輪泵應用最廣。齒輪泵是一種常用的液壓泵，主要特點是：

1）

抗油液污染能力強，體積小，價格低廉；

2）

內部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動大，排量不能調節。

定量泵

上述特點使得齒輪泵通常被用于工作環境比較惡劣的各種低壓、中壓系統中。

在結構上分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵應用廣泛。

三、齒輪泵齒輪泵實物結構CB-B型外嚙合齒輪泵為分離三片式結構，其內部結構如圖所示。

三、齒輪泵齒輪泵實物結構三、齒輪泵1.外嚙合齒輪泵工作原理泵的殼體內裝有一對外嚙合齒輪；齒輪將泵殼體內分隔成左、右兩個密封容腔；

動畫演示1動畫演示2當齒輪按圖示方向旋轉時，右側的齒輪逐漸脫離嚙合，露出齒間。因此這一側的密封容腔的體積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下經泵的吸油口進入這個腔體，因此這個容腔稱為吸油腔；

1.外嚙合齒輪泵工作原理隨著齒輪的轉動，每個齒間中的油液從右側被帶到了左側。在左側的密封容腔中，輪齒逐漸進入嚙合,使左側密封容腔的體積逐漸減小，把齒間的油液從壓油口擠壓輸出,該容腔稱為壓油腔。1.外嚙合齒輪泵工作原理

當齒輪泵不斷地旋轉時，齒輪泵的吸、壓油口不斷地吸油和壓油，實現了向液壓系統輸送油液的過程。

1.外嚙合齒輪泵工作原理2.外嚙合齒輪泵的排量和流量計算(1)外嚙合齒輪泵的典型結構

CB-B齒輪泵是一種使用較多的中低壓外嚙合齒輪泵,其額定壓力為2.5MPa，排量為2.5～125mL/r，轉速為1450r/min，主要用于機床作動力源以及各種補油、潤滑和冷卻系統，CB-B齒輪泵的結構如圖3-4所示。一對齒輪6裝在泵體7中，由主動軸12帶動回轉。前端蓋8與后端蓋4裝在泵體7的兩側，用六個螺釘9連接，并用定位銷17定位。帶有保持架的滾針軸承3分別裝在前后端蓋中，支承主動軸12和從動軸15。泄漏到軸承的油，通過泄漏通道14流回吸油腔。由側面泄漏的油液經卸荷槽16流回吸油腔，這樣可降低泵體與端蓋接合面間泄漏油的壓力，以減小螺釘的拉力。3.外嚙合齒輪泵的結構為了使齒輪平穩地嚙合運轉，齒輪的重疊系數大于1,即存在兩對輪齒同時進入嚙合的時候。因此，就有一部分油液困在兩對輪齒所形成的封閉容腔之內。

1）困油封閉容腔先隨齒輪轉動逐漸減小，以后又逐漸增大。

這種現象稱為困油現象。

(2)外嚙合齒輪泵的結構幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構封閉容腔減小時會使被困油液受擠壓而產生高壓，并從縫隙中流出，導致油液發熱，并使軸承等零件受到額外的不平衡負載；1）困油封閉容腔的增大會造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，形成氣泡，產生氣穴，使泵產生強烈的噪音。(2).幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構消除困油的措施：1）困油通常是在兩端蓋板上開一對卸荷槽（圖中的虛線所示）。

當封閉容腔減小時，讓卸荷槽與壓油腔相通，使封閉容腔中的高壓油排到壓油腔中去；(2)幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構消除困油的措施：1）困油

當封閉容腔增大時，使卸荷槽與吸油腔相通，使吸油腔的油及時補入到封閉容腔中，從而避免產生真空，這樣使困油現象得以消除。(2)幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構消除困油的措施：1）困油(2)幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構由于在壓油腔和吸油腔之間存在壓差，液體壓力的合力作用在齒輪和軸上，是一種徑向不平衡力。2）徑向不平衡力

徑向不平衡力加速軸承的磨損，增大內部泄漏，甚至造成齒頂與殼體內表面的摩擦。

可通過縮小壓油腔、開壓力平衡槽等措施減小徑向不平衡力。(2）幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構2）徑向不平衡力（2）幾個突出的問題及解決辦法3.外嚙合齒輪泵的結構泄漏降低了液壓泵的容積效率。（2）幾個突出的問題及解決辦法即一部分液壓油從壓油腔流回吸油腔，沒有輸送到系統中去。3）泄漏

外嚙合齒輪泵有三個可能泄漏的部位：齒輪端面和端蓋間；齒輪外圓和殼體內孔間；兩個齒輪的齒輪嚙合處。

3.外嚙合齒輪泵的結構（2）幾個突出的問題及解決辦法

外嚙合齒輪泵的泄漏主要是齒輪端面泄漏，這部分泄漏量約占總泄漏量的75%-80%。3）泄漏3.外嚙合齒輪泵的結構（2）幾個突出的問題及解決辦法

減小端面泄漏是提高齒輪泵容積效率的主要途徑。一般采用齒輪端面間隙自動補償的辦法

3）泄漏3.外嚙合齒輪泵的結構4.內嚙合齒輪泵

內嚙合齒輪泵有許多優點,如結構緊湊,體積小,零件少,轉速可高達10000r/mim,運動平穩,噪聲低,容積效率較高等。缺點是流量脈動大,轉子的制造工藝復雜等,目前已采用粉末冶金壓制成型。內嚙合齒輪泵可正、反轉,可作液壓馬達用。

內嚙合齒輪泵有內嚙合漸開線齒輪泵和內嚙合擺線齒輪泵（又稱轉子泵)兩種。內嚙合擺線齒輪泵實物結構4.內嚙合齒輪泵

小齒輪和內齒輪均為擺線齒輪，不需設置隔板。小齒輪比內齒輪只少一個齒。

內嚙合齒輪泵有內嚙合漸開線齒輪泵和內嚙合擺線齒輪泵（又稱轉子泵)兩種。內嚙合擺線齒輪泵4.內嚙合齒輪泵【實訓任務操作】一、任務實施目的:1．通過對CB—B齒輪泵拆裝的實驗，掌握齒輪泵的工作原理。2．加深理解液壓泵的工作原理。二、任務實施要求：1．明確拆裝目的2．按照要求進行拆裝，注意拆裝事項3．寫出實驗操作步驟,對齒輪泵進行結構分析三、任務實施步驟：步驟1.明確拆裝注意事項（1）預先準備好拆卸工具。（2）螺釘要對稱松卸。（3）拆卸時應注意作好記號。（4）注意