液壓與氣壓傳動技術1項目二液壓動力元件的認識與選用項目引入

在液壓系統中，動力元件將原動動機（電動機、內燃機等）輸入的機械能轉換為液體的壓力能輸出，為液壓系統提供一定流量和壓力的工作介質。液壓系統的主要動力元件是液壓泵。如果將液壓系統比作人的血液系統，則液壓泵就相當于人的心臟，是液壓系統不可缺少的核心元件。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統的工作性能和可靠性，在液壓傳動中占有極其重要的地位。本項目通過對動力元件的認識，掌握正確選用與維護液壓泵的方法，以保證液壓系統可靠工作。2學習目標1．知識目標了解液壓泵的工作原理及分類。掌握液壓泵的主要性能參數。理解常用液壓泵的工作原理及結構特點。掌握液壓泵的選用、使用與維護。掌握液壓泵的常見故障及排除方法。項目二液壓動力元件的認識與選用32．技能目標能正確分析液壓泵的主要性能參數。能正確分析常用液壓泵的工作原理。能正確分析常用液壓泵的結構特點。能正確選用和維護液壓泵。能正確拆裝液壓泵。3．素質目標增強自主學習意識。增強團隊合作意識。培養分析、解決問題的能力。培養良好的職業素養。項目二液壓動力元件的認識與選用4學習任務任務2.1液壓泵的認識任務2.2液壓泵的選用與維護項目二液壓動力元件的認識與選用52.1液壓泵的認識6知識庫一、液壓泵的工作原理及分類

1.液壓泵的工作原理圖2-2所示為單柱塞液壓泵。

當柱塞2向右移動時，密封容積a的容積由小變大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，經單向閥6進入密封容積a中實現吸油。

當柱塞2向左移動時，密封容積a的容積由大變小，油液壓力升高，經單向閥5進入系統實現壓油。

偏心輪不斷旋轉，液壓泵就不斷地吸油和壓油。

液壓泵是依靠密封容積的變化實現吸油和壓油的，故又稱為容積式液壓泵。2.1液壓泵的認識圖2-2單柱塞液壓泵1-偏心輪2-柱塞3-缸體4-彈簧

5、6-單向閥7

2.液壓泵的基本工作條件

1）具有若干個密封且又可周期性變化的容積。液壓泵輸出流量與此密封容積的變化量和單位時間內的變化次數成正比，與其他因素無關。這是容積式液壓泵的一個重要特性。（2）要有配流裝置，將吸油過程和壓油過程隔開，以確保液壓泵有規律地、連續地吸油和壓油。（3）吸油過程中，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。2.1液壓泵的認識8

3.液壓泵的類型及圖形符號按輸出流量是否可調節分為定量泵和變量泵；

按輸油方向是否可變分為單向泵和雙向泵；

按額度壓力的高低分為低壓泵、中壓泵和高壓泵；

按結構形式分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等。

液壓泵的圖形符號2.1液壓泵的認識9二、液壓泵的主要性能參數2.1液壓泵的認識

1.液壓泵的壓力（1）工作壓力p

液壓泵實際工作時的輸出壓力，其大小主要取決于負載。（2）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，超過此值就過載，它受液壓泵本身的泄漏和結構強度的影響。一般額度壓力就是液壓泵的公稱壓力，即在液壓泵銘牌上標出的壓力。102.1液壓泵的認識

2.液壓泵的排量和流量

1）排量V

在不考慮液壓泵泄漏情況下，液壓泵每轉一周，由其密封容積幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積，稱為排量。2）流量液壓泵在單位時間內排出液體的體積，稱為流量。（1）理論流量qt

在不考慮液壓泵泄漏的條件下，單位時間內所排出的液體體積，工程上又稱空載流量。如果液壓泵的排量為V，其轉速為n，則其理論流量qt為（2）實際流量q

液壓泵在工作時，單位時間內所排出的液體體積。由于存在泄漏，所以實際流量小于理論流量。（3）額定流量qn

液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規定（如在額定壓力和額定轉速下）必須保證的流量，即在液壓泵銘牌上標出的流量。

112.1液壓泵的認識

3.液壓泵的功率和效率（1）功率

1）輸入功率Pi

液壓泵輸入的機械功率，以液壓泵軸上的轉矩和角速度（或轉速）的乘積來表示。

2）輸出功率Po

液壓泵輸出的液壓功率，以液壓泵的工作壓力和輸出流量的乘積來表示。（2）效率

1）容積效率ηv

液壓泵的實際輸出流量q與其理論流量qt之比，即

2）機械效率ηm

液壓泵的理論轉矩Tt（Tt=pV/2π）與實際輸入轉矩T之比，即

3）總效率η

液壓泵實際輸出功率和輸入功率的之比，即也等于液壓泵的容積效率和機械效率的乘積，即

12三、常用液壓泵的工作原理與結構特點

（一）齒輪泵按齒輪嚙合形式的不同齒輪泵可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。一般是定量泵，以外嚙合齒輪泵應用最廣。1.外嚙合齒輪泵

（1）外嚙合齒輪泵的工作原理圖2-4所示為外嚙合齒輪泵的工作原理圖。

當齒輪按圖示方向旋轉時，右側吸油腔內的齒輪相繼脫開嚙合，實現吸油并被旋轉的齒輪帶入左側，左側壓油腔內的齒輪不斷進入嚙合，實現壓油。2.1液壓泵的認識圖2-4外嚙合齒輪泵工作原理圖13（2）外嚙合齒輪泵的結構圖2-5所示，CB-B型齒輪泵的結構屬于三片式結構。

CB-B型齒輪泵屬于中低壓泵，結構簡單，承受壓力低。其額定壓力為2.5MPa，排量為2.5~125mL/r，轉速為1450r/min。2.1液壓泵的認識圖2-5CB-B型齒輪泵1-軸承外環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11-密封環12-主動軸13-鍵

14-泄油孔15-從動軸16-卸荷槽17-定位銷14（3）外嚙合齒輪泵的結構特性

1）困油現象在兩對輪齒同時嚙合時，留在齒間的油液困在兩對輪齒和前后泵蓋所形成的封閉容積中，如圖2-6a所示。當齒輪繼續旋轉時，封閉容積減少，被困的油液受擠壓，油液從零件結合面的縫隙中強行擠出，使齒輪和軸承受到很大的徑向力，如圖2-6b所示。當齒輪繼續旋轉，封閉容積又逐漸增大會造成局部真空，使油液中溶解的氣體分離，產生氣穴現象，如圖2-6c所示。這就是困油現象。2.1液壓泵的認識消除困油的方法是在齒輪泵的兩側端蓋上開卸荷槽，如圖2-6d所示。封閉容積減少時與壓油腔相通，封閉容積增大時與吸油腔相通。15

2）徑向不平衡力在兩對在齒輪泵工作時，作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的。

壓力由壓油腔壓力逐漸分級下降至吸油腔壓力。

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，使齒輪和軸承受載，這就是徑向不平衡力。

工作壓力越大，徑向不平衡力也越大，甚至可以使軸發生彎曲，使齒頂和殼體發生接觸，同時加速軸承的磨損，降低軸承的壽命。

常采用縮小壓油口的方法，使壓油腔的壓力油僅作用到一個到兩個輪齒的范圍內以減小作用面積。2.1液壓泵的認識16

3）泄漏外嚙合齒輪泵油液的泄漏有三種途徑：

一是通過齒輪嚙合處的間隙；

二是通過泵體內孔與齒頂圓間的徑向間隙；

三是通過齒輪端面和端蓋間的端面間隙。

其中通過端面間隙的泄漏約占75%～80%，而且泄漏量會隨著工作壓力的提高而增大。

齒輪泵的容積效率很低，一般只適用于低壓場合。

提高齒輪泵的工作壓力一般采用齒輪端面間隙自動補償的辦法，在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套、彈性側板。2.1液壓泵的認識172.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2-7所示。內嚙合齒輪泵具有結構緊湊、體積小、運轉平穩、噪聲小等優點，在高轉速下工作有較高的容積效率。其缺點是制造工藝較復雜，價格較貴。2.1液壓泵的認識（二）葉片泵根據工作方式的不同，葉片泵分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵兩種。雙作用葉片泵均為定量泵，單作用葉片泵多為變量泵。1.雙作用葉片泵

（1）雙作用葉片泵的工作原理圖2-8所示為雙作用葉片泵的工作原理圖。

當相鄰兩葉片由短半徑處向長半徑處轉動時，兩葉片間的密封容積逐漸增大，形成局部真空而吸油。

當相鄰兩葉片由長半徑處向短半徑處轉動時，兩葉片間的密封容積逐漸減小而壓油。

轉子轉一周，兩相鄰葉片間的密封容積完成兩次吸油和壓油，稱為雙作用葉片泵。

由于兩個吸油腔和兩個壓油腔是徑向對稱的，作用在轉子上的液壓力是相互平衡的，又稱為平衡式葉片泵。2.1液壓泵的認識18（2）雙作用葉片泵的結構圖2-9所示為YB1型雙作用葉片泵。2.1液壓泵的認識19圖2-9YB1型雙作用葉片泵1、5-左、右配流盤

2、8-軸承

3-傳動軸

4-定子

6-后泵體

7-前泵體9-密封圈

10-蓋板

11-葉片

12-轉子

13-螺釘

2.單作用葉片泵

（1）單作用葉片泵的工作原理圖2-10所示為單作用葉片泵的工作原理圖。

當轉子按圖示方向旋轉時，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的密封容積逐漸增大，形成局部真空，實現吸油。

左邊的葉片被定子的內表面逐漸壓進槽內，相鄰兩葉片間的密封容積逐漸減小，實現壓油。轉子轉一周兩葉片間的密封容積完成一次吸油和壓油，所以稱為單作葉片泵。

由于這種葉片泵的轉子受不平衡的徑向液壓力作用，又稱為非平衡式葉片泵。2.1液壓泵的認識20圖2-10單作用葉片泵的工作原理圖1-配流盤

2-傳動軸

3-轉子

4-定子

5-葉片

（2）單作用葉片泵的結構特點1）單作用葉片泵可做成變量泵。通過改變定子和轉子之間的偏心距，便可改變流量。2）壓油腔一側的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側的葉片底部要和吸油腔相通，以使葉片頂部可靠地和定子內表面相接觸。3）單作用葉片泵一般不宜用于高壓。由于轉子受到不平衡的徑向液壓作用力。4）葉片有一個與轉子旋轉方向相反的后傾角，一般為24°，以有利于葉片在離心力作用下向外伸出。2.1液壓泵的認識21

（3）外反饋限壓式變量葉片泵1）外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖2-11所示為外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖。

外反饋限壓式變量葉片泵能借助輸出壓力大小自動改變偏心距e的大小來改變輸出流量。當壓力低于某一可調節的限定壓力時，泵的輸出流量最大。當壓力高于限定壓力時，隨著壓力的增加，泵的輸出流量線性地減少。2.1液壓泵的認識22圖2-11外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖1-流量調節螺釘2-轉子3-定子4-調壓螺釘5-調壓彈簧6-變量活塞

2）外反饋限壓式變量葉片泵的結構圖2-12所示為YBX型外反饋限壓式變量葉片泵。

2.1液壓泵的認識23圖2-12YBX型限壓式變量葉片泵1-滾針軸承

2-傳動軸

3-調壓螺釘

4-調壓彈簧

5-彈簧座

6-定子7-轉子

8-滑塊

9-滾針10-流量調節螺釘

11-變量活塞（三）柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。1.徑向柱塞泵

（1）徑向柱塞泵的工作原理圖2-13所示為徑向柱塞泵的工作原理圖。2.1液壓泵的認識24圖2-13徑向柱塞泵工作原理圖1-柱塞2-轉子3-配油銅套4-定子5-配流軸當轉子按圖示方向旋轉時，柱塞在離心力的作用下緊壓在定子的內表面上。由于定子和轉子間有一偏心距e，所以當柱塞隨轉子旋轉到上半周時向外伸出，經配流軸上的a孔吸油。當柱塞處于下半周時向內壓入，經配流軸上的d孔壓油。

（2）徑向柱塞泵的特點徑向柱塞泵的性能穩定，耐沖擊性能好，工作可靠。但徑向尺寸大，結構較復雜，自吸能力差，且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，這些都限制了它的轉速和壓力的提高，目前應用不多。2.1液壓泵的認識252.軸向柱塞泵

（1）軸向柱塞泵的工作原理圖2-14所示為軸向柱塞泵的工作原理圖。圖2-14軸向柱塞泵工作原理圖1-斜盤2-滑履3-壓盤4、8-套筒5-柱塞6-彈簧