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三江学院毕业论文1第一章液压泵的类型第一节液压泵的分类一、概念液压泵是将原动机的机械能转换为液压能的能量转换元件，液压泵作为液压元件向液压系统提供具有压力和流量的流体，即液压能。二、分类外啮合齿轮泵渐开线内啮合内啮合摆线内啮合液压单作用泵叶片泵双作用劲向柱塞泵斜盘式轴向斜轴式第二节液压泵的主要参数和计算公式一、液压泵的主要参数1.泵的排量（mL/r）泵每旋转一周，所能排出的液体体积。2.泵的理论流量（L/min）在额定转数时，用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。3.泵的额定流量（L/min）在正常工作条件下，保证泵长时间运转所能输出的最大流量。4.泵的额定压力（Mpa）在正常工作条件下，能保证泵能长时间运转的最高压力。5.泵的最高压力（Mpa）允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。6.泵的额定转数（r/min）在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转数。三江学院毕业论文27.泵的最高转数（r/min）在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转数是的最高转数。8.泵的容积效率（%）泵的实际流量与理论输出流量的比值。9.泵的总效率（%）泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值。10.泵的驱动功率（kW）在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率。二、液压泵的常用计算公式（见表（1.2.1））表（1.2.1）液压泵的常用计算公式参数名称单位计算公式符号说明流量L/minq0=V·nq=V·n·η0V—排量（mL/r）n—转数（r/min）q0—理论流量（L/min）q—实际流量（L/min）输入功率kWPi=2πTn/600Pi—输入功率（kW）T—转矩（N·m）输出功率kWP0=pq/60P0—输出功率（kW）p—输出压力（MPa）容积效率%qη0=q0×100η0—容积效率（%）机械效率%1000Pq0ηm=×1002πTnηm—机械效率（%）总效率%P0η=×100Piη—总效率（%）第三节液压泵的工作原理及结构特点一、齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠等。其缺点是流量脉动大，噪声大，排量不可调。齿轮泵被广泛的应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种，其中外啮合齿轮泵应用广泛，本节主要介绍外啮合齿轮泵的工作原理和结构特点。三江学院毕业论文31.外啮合齿轮泵（1）外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理如图1所示，泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体和端盖（图中未示出）等主要零件所组成。泵体内相互啮合的主动齿轮2，从动齿轮3，齿轮两端端盖和泵体一起构成密封容积。同时齿轮的啮合点又将左、右两腔隔开，形成的吸、压油腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的齿轮脱离啮合，密封工作容积不断增大，形成部分真空，油液在大气压的作用下从油箱经吸油管进入吸油腔，并被旋转的齿轮带入左侧的压油腔。左侧压油腔的齿轮不断进入啮合，使密封工作容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和排油过程。在齿轮泵的啮合过程中，啮合点沿啮合线把吸油区和排油区自然分开。图1.3.1外啮合齿轮泵的工作原理图1—泵体；2—主动齿轮；3—从动齿轮（2）外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵由于其自身结构上的原因存在以下几个问题。1）困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮泵啮合的重叠系数必须大于1，于是总有两对齿轮同时啮合，因此在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，如图2所示Va。这个密封容积的大小随齿轮转动而变化。从图2的（a）到图2的（b），密封容积逐渐减小；从图2的（b）到图2的（c），密封容积逐渐曾大。封闭腔容积的减小会使被困油液受挤压并从缝隙中出而产生很高的压力，油液发热，并使机件（如轴承等）受到额外的负载；封闭腔容积的增大又会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象。这就是齿轮泵的困油现象。困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起震动和气蚀，同时降低泵的容积效率影响工作的平稳性和使用寿命。三江学院毕业论文4图1.3.2齿轮泵的困油现象及消除措施消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽如（图2（d）中的虚线方框所示），使封闭腔容积减小时通过右边的卸荷槽与压油腔相通，容积增大时通过左边的卸荷槽与吸油腔相通，两卸荷槽的间距a必须确保在任何时候都不使吸、排油腔相通。2）径向不平衡力在齿轮泵中，油液作用在齿轮外缘的压力是不相等的，在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面分别承受着工作压力和吸油腔压力，在齿轮和壳体内孔德径向间隙中，可以认为压力由压油腔的工作压力逐级分级下降到吸油腔的吸油压力。这些液体压力综合作用的合力，相当于给齿轮一个径向作用力（即不平衡力），使齿轮和轴承承载。工作压力越大，径向不平衡力也越大。当径向不平衡力很大时，能使轴弯曲变形，导致齿轮和壳体内表面产生接触和摩擦，同时也加速轴承的磨损，降低轴承的使用寿命。为了减小径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力仅作用在一个齿轮到两个齿轮的范围内，同时，适当增大径向间隙，使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承。3）泄漏及端面间隙的自动补偿外啮合齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去：一是通过齿轮泵啮合处的间隙；二是通过泵体内孔和齿顶圆中的径向间隙；三是通过齿轮两端面和盖板中的端面间隙。其中，通过端面间隙的泄漏量最大，可占总泄漏量的75%—80%。泵的压力愈高，间隙泄漏就愈大，因此一般齿轮泵只使用于低压，且其容积效率亦很低。为减小泄漏用设计较小间隙的方法并不能取得好的效果，因此泵在经过一段时间运转后，由于磨损而使间隙变大，泄漏又会增加。为使齿轮泵能在高压下工作，并具有较高的容积效率，需要从结构上采取措施并对端面间隙进行补偿。三江学院毕业论文5通常采用的端面间隙自动补偿装置有浮动轴套式和弹性侧板式两种，其原理都引入压力油使轴套或侧板紧贴齿轮端面，压力愈高，贴的愈紧，因而自动补偿端面磨损和减小间隙。图3所示为采用浮动轴套的中高压齿轮泵的一种典型结构。图中，轴套1和2是浮动安装的，轴套左侧的空腔均与泵的压油腔相通。当泵工作时，轴套1和2受左侧油压作用而向右移动，将齿轮两侧面压紧，从而自动补偿的端面间隙。这种齿轮泵的额定工作压力可达10—16MPa，容积效率不低于0.9。图1.3.3采用浮动轴套的中高压齿轮泵2.内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图如图4所示。（1）渐开线齿形内啮合齿轮泵该泵由小齿轮1、内齿环、月牙形隔板2等组成。当小齿轮带动内齿环绕各自的中心同方向旋转时，左半部齿退出啮合，形成真空，进行吸油。进入齿槽的油被带入压油腔，右半部齿进入啮合，容积减小，从压油口排油。月牙形隔板在内齿环和小齿轮之间，将吸、压油腔隔开。图1.3.4内啮合齿轮泵（2）摆线齿形内啮合齿轮泵这种泵又称摆线转子泵，其主要零件是一对内啮合的齿轮（即内、外转子）。外转子齿数比内转子齿数多一个，二转子之间有一个偏心距。内转子带动外转子同向旋转。在工作时，所有内转子的齿都进入啮合，形成几个独立的密封腔。随着内、外转子的啮合旋转，三江学院毕业论文6各密封腔的容积将发生变化，从而进行吸油和压油。内啮合齿轮泵结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小，流量脉动小。与外啮合齿轮泵相比，内啮合齿轮泵齿形复杂，加工困难，价格较贵。二、叶片泵叶片泵在机床、工程机械、船舶、压铸及冶金设备中应用十分广泛。叶片泵具有流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小重量轻等优点。其优点是对油液污染较敏感，转速不能太高。按照工作原理，叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵两类。双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，所受的径向力基本平衡，应用广泛。双作用叶片泵常做成定量泵，而单作用叶片泵可以做出多种变量形式。1.单作用叶片泵（1）工作原理图5所示为单作用叶片泵的工作原理。泵由转子2,、定子3、叶片4、配有盘和端盖（图示中未示出）等件组成。定子的内表面是圆柱形孔。转子和定子之间存在着偏心e。叶片泵在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配有盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子按图示方式旋转时，图右侧的叶片向外伸出，密封工作腔容积逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口5和配流盘上窗口将油吸入。而在图的左侧，叶片往里缩进，密封工作腔容积逐渐减小，密封腔中的油液往配流盘另一窗口和压油口1被压出而输到系统中去。这种泵在转子转一转过程中，吸油压油各一次，故称单作用泵；转子上受有单方向的液压不平衡作用力，故又称非平衡式泵，其轴承负载较大。改变定子和转子间偏心的大小，便可改变泵的排量，而成为变量泵。图1.3.5单作用叶片泵的原理1—压油口；2—转子；3—定子；4—叶片；5—吸油口（2）特点单作用叶片泵的特点如下：1）改变定子和转子的偏心e便可改变流量。偏心反向时，吸油压油方向也相反；2）转子收到不平衡的径向液压作用力的作用，这限制了泵工作压了的提高，故泵的三江学院毕业论文7额定压力不超过7MPa；3）处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用，要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力作用顶在定子内表面上。根据力学分析，叶片后倾一个角度更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出。通常，后倾角为240。2.双作用叶片泵（1）工作原理图6所示为双作用叶片泵的工作原理。它的作用原理和单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子内表面是由两段长半径圆弧、两短长半径圆弧和四段过渡曲线八个部分组成，且定子和转子式是同心的。在图示转子顺时针方向旋转的情况下，密封工作腔的容积在左上角和左下角处逐渐增大，为吸油区；在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区有一段封油区将它们隔开。这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称为平衡式叶片泵。图1.3.6双作用叶片泵的工作原理1—定子；2—压油口；3—转子；4—叶片；5—吸油口（2）结构要点1）定子过渡曲线定子内表面的曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成（图6）。理想的过渡曲线不仅应使叶片在槽中滑动时的径向速度和加速度变化均匀，而且应使叶片转到过渡曲线和圆弧交点处的加速度突变不大，以减小冲击和噪声。目前双作用叶片泵一般都使用综合性能较好的等加速等减速曲线作为过渡曲线。2）径向作用力平衡由于双作用叶片泵的吸、压油口对称分布，所以，转子和轴承上所承受的径向作用力是平衡的。3)端面间隙的自动补偿三江学院毕业论文8图7所示为一中压双作用叶片泵的典型结构。有图可见，为了减小端面泄漏采取的间隙自动补偿措施是将右配油盘的右侧与压油腔相通，使配油盘在液压推力作用下压向定子。泵的工作压力愈高，配油盘就会愈加贴紧定子。同时，配油盘在液压力作用下发生弹性变形，亦对转手端面进行自动补偿。图1.3.7双作用叶片泵的典型结构1—左泵体；2—左配油盘；3—转子；4—定子；5—叶片6—右配油盘；7—右泵体；8—轴；9—驱动轴三、柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，是密封的工作腔容积产生变化来实现吸油、压油的。由于柱塞和缸体内孔均为圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好。同时，柱塞泵主要零件处于受压状态，使材料强调性能得到充分利用，故柱塞泵常做出高压泵。此外只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量，易于实现单向或双向变量。所以柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高及流量调节方便等优点。其缺点是结构较为复杂，有些零件对材料及加工工艺的要求较高，因而在各类容积式泵中，柱塞泵的价格最高。柱塞泵常用于需要高压大流量和流量需要调节的液压系统。柱塞泵按柱塞排列方向的不