第二章液壓動力元件

1、第二章 液壓動力元件 動力元件起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵作為向系統(tǒng)提供一定的流量和壓力的動力元件，液壓泵將原動機（電動機或內(nèi)燃機）輸出的機械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能,是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。 第一節(jié) 液壓泵概述 第二節(jié) 齒輪泵 第三節(jié) 葉片泵 第四節(jié) 柱塞泵 第五節(jié) 液壓泵的噪聲 第六節(jié) 液壓泵的選用 第一節(jié) 液壓泵概述 一.液壓泵的工作原理及特點 1. 液壓泵的工作原理 液壓泵是靠密封容腔容積的變化 來工作的。右圖是液壓泵的工作原理圖。當(dāng)凸輪1由原動機帶動旋轉(zhuǎn)時，柱塞2便在凸輪 1和彈簧 4的作用下在缸體3內(nèi)往復(fù)運動。柱塞右移時，缸體中密封工作腔a的

2、容積變大，產(chǎn)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5吸入缸體內(nèi)，實 現(xiàn)吸油；柱塞左移時,缸體中密封工作 單柱塞式液壓泵工作原理動畫 腔a的容量變小，油液受擠壓，便通過 1凸輪 ；2柱塞；3泵體 壓油單向閥6輸送到系統(tǒng)中去 ,實現(xiàn)壓 4彈簧；5.6單向閥 油如果偏心輪不斷地旋轉(zhuǎn)，液壓泵就會不斷地完成吸油和壓油動作，因此就會 連續(xù)不斷地液壓系統(tǒng)供油。2.液壓泵的特點 從上述液壓泵的工作過程可以看出，其基本特點是：（1) 具有若干密封而又可以周期性變化的的空間 液壓泵的輸出流量與此空間的容積變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其它因素?zé)o關(guān)。（2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于

3、大氣壓力 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，或采用封閉的充壓油箱。 （3）具有相應(yīng)的配流機構(gòu) 將吸液腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地連續(xù)吸排液體。液壓泵地結(jié)構(gòu)原理不同，其配流機構(gòu)也不相同。 1)吸、壓油腔的壓力；2）q與p的關(guān)系；3）分類； 液壓泵按其在單位時間內(nèi)所能輸出的油液的體積是否可調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩種； 按結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式、柱塞式三大類。二.液壓泵的主要性能參數(shù)1.壓力（1）工作壓力 指液壓泵出口處的實際壓力值 。 工作壓力取決于液壓泵輸出到系統(tǒng)中的液體在流動過程中所受的阻力。（2）額定壓力指液壓泵在連續(xù)工作過

4、程中允許達到的最高壓力。額定壓力值的大小由液壓泵零部件的結(jié)構(gòu)強度和密封性來決定。（3）最高允許壓力指在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值。2.排量和流量（1） 排量排量V 指在無泄漏情況下，液壓泵轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出的油液體積。 可見，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(shù)有關(guān)。（2） 理論流量理論流量qt 指在無泄漏情況下，液壓泵單位時間內(nèi)輸出的油液體積。其值等于泵的排量V和泵軸轉(zhuǎn)數(shù)n的乘積，即 qt Vn （21）（3）實際流量實際流量q 指單位時間內(nèi)液壓泵實際輸出油液體積。 由于工作過程泵的出口壓力不等于零，因而存在內(nèi)部泄漏量 q1， 使得泵的實

5、際流量小于泵的理論流量，即 qqt q1 （22） （4）額定流量額定流量q qn n 泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額定壓力下輸出的實際流量。3.功率和效率（1）液壓泵功率損失 液壓泵的功率損失有容積損失和機械損失兩部分： 1）容積損失 主要是液壓泵內(nèi)部泄漏造成的流量損失。容積損失的大小用容積效率表征，即 （23）式中取泄漏量q=klp。這是因為液壓泵工作構(gòu)件之間的間隙很小，泄漏液體的流動狀態(tài)可以看作是層流，即泄漏量和泵的工作壓力 p成正比。Kl 是液壓泵的泄漏系數(shù)。 2）機械損失 指液壓泵內(nèi)流體粘性和機械摩擦造成的轉(zhuǎn)矩損失。機械損失的大小用機械效率表征，即 （25）1TTTTTtttm（2）液壓泵的功率1

6、）輸入功率Pi 驅(qū)動液壓泵的機械功率，由電動機或柴油機給出，即 （26）2）輸出功率po 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。 （27） 在實際的計算中，若油箱通大氣，液壓泵吸、壓油口的壓力差p往往用液壓泵出口壓力p代入。（3）液壓泵的總效率 液壓泵的總效率是泵的輸出功率與輸入功率之比，即 （29） 液壓泵的總效率、容積效率和機械效率可以通過實驗測得。下圖給出了某液壓泵的性能曲線。 第二節(jié) 齒輪泵 齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點是： 1. 抗油液污染能力強，體積小，價格低廉； 2. 內(nèi)部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動大，排量不能調(diào)節(jié)。 上述特點使得齒輪泵通常被

7、用于工作環(huán)境比較惡劣的各種 低壓、中壓系統(tǒng)中。 齒輪泵中齒輪的齒形以漸開線為多。在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙 合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛。一.外嚙合齒輪泵（一）外嚙合齒輪泵的工作原理右圖是外嚙合齒輪泵的工作原理圖。由于齒輪端面與殼體端蓋之間的縫隙很小，齒輪齒頂與殼體內(nèi)表面的間隙也很小，因此可以看成將齒輪泵殼體內(nèi)分隔成左、右兩個密封容腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)的齒輪逐漸脫離嚙合，因此這一側(cè)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(jīng)泵的吸油口進入這個腔體，因此這個容腔稱為吸油腔。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，每 1殼體；2主動齒輪；個齒間中的油液從右側(cè)被帶到了左側(cè)。在

8、 3從動輪左側(cè)的密封容腔中，輪齒逐漸進入嚙合， 使左側(cè)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的容腔稱為壓油腔。當(dāng)齒輪泵不斷地旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵的吸、壓油口不斷地吸油和壓油，實現(xiàn)了向液壓系統(tǒng)輸送油液的過程。在齒輪泵中，吸油區(qū)和壓油區(qū)由相互嚙合的輪齒和泵體分隔開來，因此沒有單獨的配油機構(gòu)。（二）外嚙合齒輪泵的排量和流量計算1. 排量V 排量是液壓泵每轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積。這里近似等于兩個齒輪的齒間容積之和。設(shè)齒間容積等于齒輪體積，則有 （211）式中，D齒輪節(jié)圓直徑；h齒輪齒高；B齒輪齒寬；Z齒輪齒數(shù)；m齒輪模數(shù)。 由于齒間容積比輪齒的體積稍大，所以通常修正為 （212）2.流量q 當(dāng)

9、驅(qū)動齒輪泵的原動機轉(zhuǎn)速為n時，齒輪泵的理論流量為 qt v n (213） 齒輪泵的實際輸出流量為 （214）式中，pv齒輪泵的容積效率。 式(214)中的q是齒輪泵的平均流量，實際上，在齒輪嚙合過程齒輪泵的瞬時流量是脈動變化的。設(shè)qmax和qmin分別表示齒輪泵的最大、最小瞬時流量，則流量脈動率q為 （215） CB-B型齒輪泵結(jié)構(gòu)圖型齒輪泵結(jié)構(gòu)圖 （三）外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)缺點 外嚙合齒輪泵的泄漏、困油和徑向液壓力不平衡 是影響齒輪泵性能指標(biāo)和壽命的三大問題。各種不同 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點之所以不同，都采用了不同結(jié)構(gòu)措 施來解決這三大問題所致。 1.泄漏 這里所說的泄漏是指液壓泵的內(nèi)部泄

10、漏，即一部分液壓油從壓油腔流回吸油腔 ， 沒有輸送到系統(tǒng)中去。泄漏降低了液壓泵的容積效率。外嚙合齒輪泵的泄漏存在著三個可能產(chǎn)生泄漏的部位：齒輪端面和端蓋間；齒輪外圓和殼體內(nèi)孔間以及兩個齒輪的齒面嚙合處。其中對泄漏影響最大的是齒輪端面和端蓋間的軸向間隙，這部分泄漏量約占總泄漏量的75% 80%，因為這里泄漏途徑短，泄漏面積大 。軸向間隙過大，泄漏量多，會使容積效率降低 ；但間隙過小，齒輪端面和端蓋間的機械摩擦損失增加，會使泵的機械效率降低。因此設(shè)計和制造時必須嚴格控制泵的軸向間隙。2.困油 為了使齒輪平穩(wěn)地嚙合運轉(zhuǎn)，根據(jù)齒輪嚙合原理，齒輪的重疊系數(shù)應(yīng)該大于1,即存在兩對輪齒同時進入嚙合的時候。因

11、此，就有一部分油液困在兩對輪齒所形成的封閉容腔之內(nèi)，這個封閉容腔先隨齒輪轉(zhuǎn)動逐漸減小以后又逐漸增大。減小時會使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，同時也使軸承受到不平衡負載的作用 ；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， 產(chǎn)生氣穴，這就是齒 輪泵的困油現(xiàn)象。其封閉容積的變化如圖所示。困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強烈的噪聲和氣蝕，影響、縮短其工作的平穩(wěn)性和壽命。 消除困油現(xiàn)象的方法 消除困油的方法，通常是在 兩 端蓋板 上開一對矩形 卸荷槽（見右圖中的虛線所示）。 開卸荷槽的原則是：當(dāng)封閉容腔減小時，讓卸荷槽與泵的壓油腔相通，這樣可使封閉容腔中的高壓油排到壓油腔

12、中去；當(dāng)封閉容腔增大時，使卸荷槽與泵的吸油腔相通，使吸油腔的油及時補入到封閉容腔中，從而避免產(chǎn)生真空，這樣使困油現(xiàn)象得以消除。在開卸荷 消除困油現(xiàn)象的方法槽時，必須保證齒輪泵吸、壓油腔任何時候不能通過卸荷槽直接相通，否則將使泵的容積效率降低很多。若卸荷槽間距過大則困油現(xiàn)象不能徹底消除，所以兩卸荷槽之間距離為 式中a一齒輪壓力角；t0一標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基節(jié)。3.徑向不平衡力 在齒輪泵中，由于在壓油腔和吸油腔之間存在著壓差，液體壓力的合力作用在齒輪和軸上，是一種徑向不平衡力，如下圖所示。徑向不平衡力的大小為 式中，K系數(shù) ；對于主動輪，K0.75。對從動輪，K = 0.85；p 泵進、出口壓力差；De齒

13、頂圓直徑。 由此可見，當(dāng)泵的尺寸確定以后，油液壓力越高徑向不平衡力就越大。其結(jié)果是加速軸承的磨損，增大內(nèi)部泄漏，甚至造成齒頂與殼體內(nèi)表面的摩擦。減小徑向不平衡力的方法有： （1） 縮小壓油腔 （2） 開壓力平衡槽 4.優(yōu)缺點外嚙合齒輪泵的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重 量輕 ，制造方便 ，價格低廉 ，工作可靠 ，自吸能力 強(容許的吸油真空度大) ，對油液污染不敏感，維護 容易 。 它的缺點是一些機件承受徑向不平衡力 ，磨損嚴 重，泄漏大，工作壓力的提高受到限制。此外，它的 流量脈動大 ，因為壓力脈動和噪聲都比較大。（四）提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 （五）齒輪泵的主要性能（1）壓力：齒輪泵一般用

14、于低壓（ 2.5Mpa)大流量的系統(tǒng) (2)排量:0.05800ml/r,常用的是2.5250ml/r. (3)轉(zhuǎn)速:常用的為10003000r/min. (4)效率:一般p0.6. (5):壽命:低壓齒輪泵為30005000h,高壓外嚙合齒輪泵一般只有幾百小時. 要提高齒輪泵的工作壓力，必須減小端面泄漏，可以采用浮動軸套或浮動側(cè)板，使軸向間隙能自動補償。利用特制的通道，把壓力油引入右腔，在油壓的作用下浮動軸套以一定的壓緊力壓向齒輪，壓力愈高、壓得愈緊，軸向間隙就愈小，因而減少了泄漏。當(dāng)泵在較低壓力下工作時，壓緊力隨之減小，泄漏也不會增加。 (六)螺桿泵 螺桿泵的工作機構(gòu)是由互相嚙合且裝于定子

15、內(nèi)的三根螺桿組成，中間一根為主動螺桿，由電機帶動，旁邊兩根為從動螺桿、另外還有前、后端蓋等主要零件組成。1從動螺桿 2吸油腔 3主動螺桿 4壓油腔 螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，重量輕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸油均勻，噪聲小，容許采用高轉(zhuǎn)速，容積效率較高（達90%95%），對油液的污染不敏感，因此它在一些精密機床系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。缺點是：螺桿形狀復(fù)雜，加工較困難，不易保證精度。 二.內(nèi)嚙合齒輪泵 右圖是內(nèi)嚙合漸開線齒 輪泵的工作原理圖。小齒輪 1和內(nèi)齒輪 2 相互嚙合， 它們的嚙合線和月牙板3 將泵體內(nèi)的容腔分成 吸油腔和壓油腔。 當(dāng)小齒輪按圖示方向轉(zhuǎn)動時，內(nèi)齒輪同 向轉(zhuǎn)動。容易看出，圖中左面的腔體是 吸

16、油腔，右面的腔體是壓油腔。 內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動率僅是外 嚙合齒輪泵流量脈動率的5%10%。具 有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小和效率高等一系列 內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵 優(yōu)點。它的不足之處是齒形復(fù)雜，需要 1主動齒輪；2從動齒輪 專門的高精度加工設(shè)備，因此多被用在 3月牙板；4吸油腔 一些要求較高的系統(tǒng)中。 5壓油腔 右圖是擺線齒輪泵的工作原 理圖。在內(nèi)嚙合擺線齒輪泵中， 外轉(zhuǎn)子 1和內(nèi)轉(zhuǎn)子2只差一個齒， 沒有月牙板，并且在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子 的軸心線上有一偏心e，內(nèi)轉(zhuǎn)子2 為主動輪 ，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子 的嚙合 點將吸、壓油腔分開。在嚙合過 程中，左側(cè)密封容腔逐漸變大是 吸油腔，右側(cè)密封容腔逐漸變小 是壓油腔。 內(nèi)嚙合擺線

17、齒輪泵 內(nèi)嚙合擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)緊 1內(nèi)齒輪；2外齒輪 湊，運動平穩(wěn)，噪聲低。但流量脈動比較大，嚙合處間隙泄漏大。所以 通常在工作壓力為2.57MPa的液壓系統(tǒng)中作為潤滑、補油等輔助泵使用。第三節(jié) 葉片泵 葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點， 因而被廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中 。但它也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油能力差，對油液污染比較敏感等缺點。 葉片泵按結(jié)構(gòu)可分為單作用式(完成一次吸、排油液)和雙作用式（完成兩次吸、排油液）兩大類。單作用葉片泵多用于變量泵，雙作用葉片泵均為定量泵。一.單作用葉片泵1.單作用葉片泵的工作原理 右圖為單作用葉片泵工作原理圖。單作用葉片泵也是由轉(zhuǎn)子l、定子2

18、、葉片3和配油盤(圖中未畫出 )等零件組成。與雙作用葉片泵明顯不同之處是，定子的內(nèi)表面是圓形的 ， 轉(zhuǎn)子與定子之間有一偏心量e ，配油盤只開一個吸油窗口和一個壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由于離心力作用，葉片頂部始終壓在定子內(nèi)圓表面上 。這樣，兩相鄰葉片間就形成了密封容腔 。顯然 ，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時， 單作用葉片泵工作原理圖中右側(cè)的容腔是吸油腔，左側(cè)的容腔是壓油腔，它們?nèi)莘e的變化分 1轉(zhuǎn)子；2定子；3葉片別對應(yīng)著吸油和壓油過程。封油區(qū) 如圖中所示。由于在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周的過程中，每個密封容腔完成吸油、壓油各一次，因此也稱為單作用式葉片泵。單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子受不平衡液壓力的作用,故又被稱為非卸荷式

19、葉片泵。 2.單作用葉片泵的排量和流量計算 右圖是單作用葉片泵排量和流量計算簡圖。定子、轉(zhuǎn)子直徑分別為D和d , 寬度為B ，兩葉片間夾角為，葉片數(shù)為Z， 定子與轉(zhuǎn)子的偏心量為e 。當(dāng)泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，兩相鄰葉片間的密封容積的變化量為V1 - V2。若把AB和CD看作是以O(shè)1為中心的圓弧，則泵的實際流量泵的實際流量q q為為 泵的理論流量泵的理論流量q qt t為為 q qt=t= nn 所以，單作用葉片泵的排量為 BdeDVBdeDV222222222221 上式中未考慮葉片厚度和葉片的傾角，實際上葉片在槽中伸出和縮進時，葉片槽底部也有吸油和壓油過程，恰好補償。 單作用葉片泵的流量是有脈動的

20、，泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動率越小，奇數(shù)的比偶數(shù)的脈動率小。一般為13或15片。3特點1）改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變流量。 2）處在壓油腔的葉片頂部受有壓力油的作用，要把葉片推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。為了使葉片頂部可靠地和定子內(nèi)表面相接觸，壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上。 3）由于轉(zhuǎn)子受有不平衡的徑向液壓作用力，一般不宜用于高壓。 二.雙作用葉片泵 右圖是雙作用葉片泵的工作原理如圖2-11圖。轉(zhuǎn)子3和定子2是同心的，定子內(nèi)表面由八段曲面拼合而成：兩段半徑為 R 的大圓弧面、兩段半徑為 r的小圓弧面以及連接圓弧面的四段過渡曲面。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿圖示方向轉(zhuǎn)動

21、時，葉片1 在離心力和通往葉片底部壓力油的作用下緊貼在定子的內(nèi)表面上，在相鄰葉片之間形成密封容腔。顯然，左上角和右下角的密封容腔容積逐漸變大，所在的區(qū)域是吸油區(qū)；右上角和左下角的密封容腔容積逐漸變小，所在的區(qū)域是壓油區(qū)。在吸油區(qū)和壓油區(qū)上，配油機構(gòu)提供了相應(yīng)的吸油窗口和壓油窗口，并用封油區(qū) 雙作用葉片泵工作原理將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開?？梢钥闯觯?dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 1葉片；2定子；3轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)時，每個工作容腔完成吸油、壓油動作各 a吸油腔；b壓油腔兩次，所以稱為雙作用葉片泵。這種泵的兩個吸、壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ分布的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力是徑向平衡的。顯然，這種泵的排量是不可調(diào)的，只能做成定量泵。 （二）雙作

22、用葉片泵的排量和流量計算如右圖所示，當(dāng)不考慮葉片厚度時，雙作用葉片泵的排量為 V0 = 2(V1-V2)ZZ為密封容腔的個數(shù)，V1 和V2 分別是完成吸油和壓油后封油區(qū)內(nèi)油液的體積。顯然考慮到=2/Z，所以式中，B一葉片的寬度，R、r 定子的長半徑和短半徑。實際上葉片有一定厚度，葉片所占的空間減小了密封工作容腔的容積。因此轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)因葉片所占體積而造成的排量損失為式中， s 葉片厚度； 葉片傾角。 雙作用葉片泵當(dāng)葉片厚度為b，葉片安放的傾角為時的排量為：bzrRrRBbzBrRBrRVcos)(2cos2)(22222雙作用葉片泵的理論流量和實際輸出流量分別為；vvttnbzrRrRBqqnbz

23、rRrRBVnqcos)(2cos)(22222（三）雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點 配油盤是泵的配油機構(gòu)。為了保證配油盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，就必須使配油盤上封油區(qū)夾角大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角，如圖所示，即式中，Z一 葉片數(shù)。 此外，還要求定子圓弧部分的夾角，以免產(chǎn)生困油和氣穴現(xiàn)象。 從上圖可以看出，在配油盤的壓油窗口上開有一個三角槽 ，它的作用主要是用來減小泵的流量脈動和壓力脈動 。封油區(qū)中兩相鄰葉片之間的油液其壓力基本與吸油區(qū)壓力相同，當(dāng)這部分液體從封油區(qū)到達壓油窗口時 ，相當(dāng)于一個低壓區(qū)域突然和一個高壓區(qū)域接通，這勢必造成壓油腔中的 油液倒流進來，引起泵輸出流量和壓力的脈動。在配

24、油盤上葉片從封油區(qū)進入壓油窗口的一邊開三角槽，可使那塊低壓液體逐漸進入壓油窗口,壓力逐漸上升，從而降低泵的流量脈動和壓力脈動。三角槽的尺寸 通常由實驗來確定。 1.配油盤2.定子曲線 定子工作表面曲線如左上圖所示。它由四段圓弧和四段過渡曲定子工作表面曲線如左上圖所示。它由四段圓弧和四段過渡曲線組成。理想的過渡曲線應(yīng)保證使葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時徑向速度線組成。理想的過渡曲線應(yīng)保證使葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時徑向速度和加速度變化均勻，保證葉片對定子表面的沖擊盡可能小。和加速度變化均勻，保證葉片對定子表面的沖擊盡可能小。目前定目前定子的過渡曲線一般都使用等加子的過渡曲線一般都使用等加等減速曲線等減速曲線，如

25、右上圖所示。，如右上圖所示。3.葉片的傾角 葉片在轉(zhuǎn)子中的安放應(yīng)當(dāng)有利于葉片的滑動，磨損要小。右圖給出了葉片的受力分析。在工作過程中，受離心力和葉片根部壓力油的作用，葉片緊緊地與定子接觸。定子內(nèi)表面給葉片頂部的反作用力N可分解為兩個力，即與葉片垂直的力T和沿葉片槽方向的力P。顯然，力T容易使葉片折斷。為此，通常將轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜角，這樣可以減小力T的值。由理論分析和實驗驗證，一般取為10o14o。葉片傾角 （四）提高雙作用葉片泵的壓力的措施由于一般雙作用葉片泵的葉片底部通壓力油，就使得處于吸油區(qū)的葉片頂部和底部的液壓作用力不平衡，葉片頂部以很大的壓緊力抵在定子吸油區(qū)的內(nèi)表面上，使磨損加劇，

26、影響葉片泵的試用壽命，尤其是工作壓力較高時，磨損更嚴重，因此吸油區(qū)葉片兩端壓力不平衡，限制了雙作用葉片泵工作壓力的提高。所以在高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)上必須采取措施，使葉片壓向定子的作用力減小，常用的措施有： 減小作用在葉片底部的油液壓力 減小葉片底部承受壓力油作用的面積圖2-16 減小葉片作用面積的高壓葉片泵葉片結(jié)構(gòu) 使葉片頂部和底部的液壓作用力平衡三、雙級葉片泵和雙聯(lián)葉片泵1雙級葉片泵2雙聯(lián)葉片泵四、限壓式變量葉片泵1限壓式變量葉片泵的工作原理1.外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理 下圖所示圖是外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖。 轉(zhuǎn)子1 的中心O是固定的，定子2（中心為O1）可以上下移動。它在限壓彈

27、簧9的作用下被推向下端，使定子和轉(zhuǎn)子中心之間有一個偏心ex 。 當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動時，左部為壓油區(qū) ，右部為吸油區(qū)。由于配油盤上的吸油、壓油窗口是關(guān)于泵的中心線對稱的，所以壓力油的合力垂直向左，可以把定子壓在滾針支承上。定子下邊的柱塞4與泵的壓油腔相通。設(shè)柱塞面積為Ax，則作用在定子上的液壓力為PAx。當(dāng)這個液壓力小于彈簧的預(yù)緊力FS時，彈簧把定子推向下邊，此時的偏心距達到最大值emax=eo，泵輸出最大流量qmax。當(dāng)泵的工作壓力升高使得pAxFS時,液壓力克服彈簧力把定子向上推移，偏心距減小了，泵的輸出流量也隨之減小。壓力越高，偏心距 ex=emax-x越小， 泵輸出的流量也越小。當(dāng)壓力

28、增大到偏心距所產(chǎn)生的流量剛好能補償泵的內(nèi)部泄漏時 ，泵的輸出流量為零。 這意味著不論外負載如何增加，泵的輸出壓力不會再增高。這也是“限壓”的由來。由于反饋是借助于外部的反饋柱塞實現(xiàn)的，故稱為外反饋。2限壓式變量葉片泵的特性曲線3限壓式變量葉片泵與雙作用葉片葉片泵的區(qū)別1）在限壓式變量葉片泵中，當(dāng)葉片處于壓油區(qū)時，葉片底部通壓力油，當(dāng)葉片處于吸油區(qū)時，葉片底部通吸油腔。2）葉片也有傾角，但傾斜方向正好與雙作用葉片泵相反。3）限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺子，相對運動的機件多，泄漏較大，軸上受有不平穩(wěn)的徑向液壓力，噪聲較大，容積效率和機械效率都沒有雙作用葉片泵高。YBX型外反饋限壓式變量葉片泵型

29、外反饋限壓式變量葉片泵YBX型外反饋限壓式變量葉片泵型外反饋限壓式變量葉片泵 l預(yù)緊力調(diào)整螺釘；預(yù)緊力調(diào)整螺釘； 2限壓彈簧；限壓彈簧；3泵體；泵體； 4轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子；5定子定子 6滑塊；滑塊；7泵軸；泵軸；8葉片；葉片； 9反饋柱塞；反饋柱塞； 10最大偏心調(diào)整螺釘最大偏心調(diào)整螺釘 上圖是一種實用的上圖是一種實用的YBX型外反饋限壓式變量葉片泵。其組成和工作原理不再贅述。型外反饋限壓式變量葉片泵。其組成和工作原理不再贅述。 YBX型限壓式變量葉片泵在結(jié)構(gòu)上與雙作用葉片泵有以下三點不同：型限壓式變量葉片泵在結(jié)構(gòu)上與雙作用葉片泵有以下三點不同： 1） 限壓式變量葉片泵的葉片傾角與雙作用葉片泵的葉片

30、傾角相反，即葉片傾角沿轉(zhuǎn)限壓式變量葉片泵的葉片傾角與雙作用葉片泵的葉片傾角相反，即葉片傾角沿轉(zhuǎn)子徑向向后傾斜子徑向向后傾斜角；角； 2） 限壓式變量葉片泵的配油盤使處于壓油區(qū)的葉片底部通壓油腔，處于吸油區(qū)的葉限壓式變量葉片泵的配油盤使處于壓油區(qū)的葉片底部通壓油腔，處于吸油區(qū)的葉片底部通吸油腔。這樣使葉片頂部與底部液壓作用力基本平衡片底部通吸油腔。這樣使葉片頂部與底部液壓作用力基本平衡 ，避免了雙作用定量葉片，避免了雙作用定量葉片泵在吸油區(qū)因液壓作用力徑向不平衡而導(dǎo)致定子內(nèi)表面嚴重磨損的問題。泵在吸油區(qū)因液壓作用力徑向不平衡而導(dǎo)致定子內(nèi)表面嚴重磨損的問題。 3）根據(jù)理論分析，當(dāng)葉片數(shù)為奇數(shù)時，限

31、壓式變量葉片泵瞬時流量脈動?。└鶕?jù)理論分析，當(dāng)葉片數(shù)為奇數(shù)時，限壓式變量葉片泵瞬時流量脈動小, ,而雙作用而雙作用葉片泵的葉片數(shù)為偶數(shù)時流量脈動小葉片泵的葉片數(shù)為偶數(shù)時流量脈動小 。所以限壓式變量葉片泵的葉片數(shù)通常為。所以限壓式變量葉片泵的葉片數(shù)通常為 15 片左片左右。右。 在使用過程中，可以通過下面的調(diào)整環(huán)節(jié)來改變泵的流量 - 壓力特性： （1）通過調(diào)節(jié)柱塞的限位螺釘可以調(diào)節(jié)泵的最大偏心量emax，使AB段上下平移, BC 段左右平移，但pc 和 BC段斜率保持不變。從而調(diào)節(jié)了泵的最大輸出流量和pmax值； （2）通過調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力Fs可以使BC段左右平移，當(dāng)然也就改變了pc和pmax值

32、； （3）通過更換彈簧可以改變彈簧的剛度k，從而可以改變BC段的斜率（pc不變,pmax隨之變化）。 限壓式變量葉片泵的調(diào)節(jié)過程如前圖（外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理）所示，限壓式變量葉片泵的特性特別適用于既有快速運動，又有慢速運動（工作進給過程）要求的系統(tǒng)。限壓式變量葉片泵在能量利用上是比較合理的，因此可以減少油液發(fā)熱，可以簡化液壓系統(tǒng)的設(shè)計。不足之處是這種泵的泄漏較大，造成執(zhí)行機構(gòu)的運動速度不夠平穩(wěn)。 五、葉片泵的主要性能（1）壓力：中低壓葉片泵一般為6.3Mpa，雙作用高壓葉片泵最高可達2830Mpa，變量葉片泵一般不超過17.5Mpa。（2）排量：0.54300mL/r，雙作用葉片泵

33、為2.5300mL/r，變量泵為6120mL/r。（3）轉(zhuǎn)速：小排量雙作用葉片泵的最高轉(zhuǎn)速可達800010000r/min，一般排量的葉片泵為15002000r/min。（4）效率：雙作用葉片泵的容積效率較高，可達9395%，但機械效率較低，其總效率與齒輪泵差不多。（5）壽命：葉片泵的壽命高于齒輪泵，高壓葉片泵的使用壽命可達5000h以上。第四節(jié) 柱 塞 泵 柱塞泵是依靠柱塞在缸體中往復(fù)運動，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸油、壓油的。與齒輪泵和葉片泵相比它具有以下特點： 工作壓力高 易于變量 流量范圍大 當(dāng)然，柱塞泵也存著在對油污染敏感和價格較昂貴等缺點。上述特點表明，柱塞泵具有額定壓力

34、高，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高及流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。被廣泛用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合，諸如液壓機、工程機械和船舶中。 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。一.1軸配油徑向柱塞泵的工作原理 右圖是徑向柱塞泵的工作原理圖。右圖是徑向柱塞泵的工作原理圖。這種泵由柱塞這種泵由柱塞 、轉(zhuǎn)子、襯套、定子和、轉(zhuǎn)子、襯套、定子和配油軸組成配油軸組成。定子和轉(zhuǎn)子之間有一個。定子和轉(zhuǎn)子之間有一個偏心偏心 e。襯套固定在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)隨之一。襯套固定在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)隨之一起轉(zhuǎn)動。配油軸是固定不動的。柱塞起轉(zhuǎn)動。配油軸是固定不動的。柱塞在轉(zhuǎn)子（缸體在轉(zhuǎn)子（缸體 ）的徑向孔內(nèi)運動）的徑向孔內(nèi)運動,

35、 ,形形成了泵的密封工作容腔。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)成了泵的密封工作容腔。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動時，子按圖示方向轉(zhuǎn)動時，位于上半周的位于上半周的工作容腔處于吸油狀態(tài)，油箱中的油工作容腔處于吸油狀態(tài)，油箱中的油液經(jīng)配油軸的液經(jīng)配油軸的a孔進入孔進入b腔腔; 位于下半周位于下半周的工作容腔則處于壓油狀態(tài)，的工作容腔則處于壓油狀態(tài)，c 腔中的腔中的油將從配油軸的油將從配油軸的d d孔向外輸出。改變定孔向外輸出。改變定子與轉(zhuǎn)子偏心距子與轉(zhuǎn)子偏心距e的大小和方向，就可的大小和方向，就可以改變泵的輸出流量和泵的吸、壓油以改變泵的輸出流量和泵的吸、壓油方向。因此方向。因此徑向柱塞泵可以做成單向徑向柱塞泵可以做成單向

36、或雙向變量泵或雙向變量泵。 由于徑向柱塞泵的徑向尺寸大，自由于徑向柱塞泵的徑向尺寸大，自吸能力差，配油軸受徑向不平衡液壓吸能力差，配油軸受徑向不平衡液壓力作用，易于磨損。這些原因限制了力作用，易于磨損。這些原因限制了轉(zhuǎn)速和工作壓力的提高。轉(zhuǎn)速和工作壓力的提高。徑向柱塞泵的工作原理圖徑向柱塞泵的工作原理圖一.2徑向柱塞泵的排量和流量 當(dāng)徑向柱塞泵的轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距為當(dāng)徑向柱塞泵的轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距為e時，柱塞時，柱塞在缸體內(nèi)孔的行程則為在缸體內(nèi)孔的行程則為2e。 若柱塞數(shù)為若柱塞數(shù)為Z，則泵的排量，則泵的排量若泵的轉(zhuǎn)速為若泵的轉(zhuǎn)速為n，容積效率為，容積效率為pv，則泵的流量為，則泵的流量為

37、徑向柱塞泵的輸出流量是脈動的。理論與實驗分析表明，徑向柱塞泵的輸出流量是脈動的。理論與實驗分析表明，柱塞的數(shù)量為奇數(shù)時流量脈動小，因此，徑向柱塞泵柱塞柱塞的數(shù)量為奇數(shù)時流量脈動小，因此，徑向柱塞泵柱塞的個數(shù)通常是的個數(shù)通常是7個或個或9個。個。二.（一）軸向柱塞泵的工作原理 軸向柱塞泵中的柱塞是軸向排列的。當(dāng)缸體軸線和傳動軸軸線重合時，稱為斜盤式軸向柱塞泵；當(dāng)缸體軸線和傳動軸軸線不在一條直線上，而成一個夾角時，稱為斜軸式軸向柱塞泵。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點。 下圖為直軸式軸向柱塞泵的工作原理圖。直軸式1傳動軸；2一斜盤；3一柱塞；4缸體；5一配油盤 1.直軸式軸向

38、柱塞泵由傳動軸1帶動缸體4旋轉(zhuǎn)，斜盤2和配油盤5 是固定不動的。柱塞 3均布于缸體 4內(nèi)，柱塞的頭部靠機械裝置或 在低壓油作用下緊壓在斜盤上。斜盤法線和缸體軸線的夾角為。 當(dāng)傳動軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞一方面隨缸體轉(zhuǎn)動，另一方面， 在缸體內(nèi)作往復(fù)運動。顯然，柱塞相對缸體左移時工作容腔是吸油 狀態(tài)，油液經(jīng)配油盤的吸油口 a吸入；柱塞相對缸體右移時工作容 腔是壓油狀態(tài)，油液從配油盤的壓油口 b壓出。缸體每轉(zhuǎn)一周，每 個柱塞完成吸、壓油一次。如果可以改變斜角的大小和方向，就 能改變泵的排量和吸 、壓油的方向 ，此時即為雙向變量軸向柱塞 泵。 2. 在斜軸式中，當(dāng)傳動軸1在電動機的帶動下轉(zhuǎn)動時，連桿2

39、 推動柱塞4在缸體3中作往復(fù)運動，同時連桿的側(cè)面帶動活塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)。配油盤5 是固定不動的。如果斜角度的大小和方向可以調(diào)節(jié)，就意味著可以改變泵的排量和吸、壓油方向，此時的泵為雙向變量軸向柱塞泵。 二.（二）軸向柱塞泵的排量和流量計算 設(shè)柱塞直徑為設(shè)柱塞直徑為d，柱塞數(shù)為，柱塞數(shù)為Z，柱塞中心分布圓直徑為，柱塞中心分布圓直徑為D， 斜盤傾角為斜盤傾角為，則柱塞行程則柱塞行程 泵的排量和流量分別為泵的排量和流量分別為 式中，式中，n一泵的轉(zhuǎn)速；一泵的轉(zhuǎn)速；pv一泵的容積效率。一泵的容積效率。 軸向柱塞泵的輸出流量是脈動的。理論分析和實驗研究表明，軸向柱塞泵的輸出流量是脈動的。理論分析和實驗研

40、究表明， 當(dāng)柱塞個數(shù)當(dāng)柱塞個數(shù)多且為奇數(shù)時流量脈動較小。從結(jié)構(gòu)和工藝考慮，柱塞個數(shù)多采用多且為奇數(shù)時流量脈動較小。從結(jié)構(gòu)和工藝考慮，柱塞個數(shù)多采用7或或9。流量脈動率與柱塞數(shù)流量脈動率與柱塞數(shù)Z的關(guān)系的關(guān)系Z 5 6 7 8 9 10 11 12 q(%) 4.98 14 2.53 7.8 1.53 4.98 1.02 3.45 二.（三）直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點（1）直軸式軸向柱塞泵 右圖 是一種軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)簡圖。傳動軸8通過花鍵帶動缸體6旋轉(zhuǎn)。柱塞5(七個)均勻安裝在缸體上。 柱塞的頭部裝有滑靴4，滑靴(xue)與柱塞是球鉸連接，可以任意轉(zhuǎn)動。由彈簧通過鋼球和壓板3將滑靴壓靠 在斜盤

41、2上。這樣，當(dāng)缸體轉(zhuǎn)動時，柱塞就可以在缸體中往復(fù)運動，完成吸油和壓油過程。配油盤7與泵的吸油口和壓油口相通，固定在泵體上。另外，在滑靴與斜盤相接觸的部分有一個油室，壓力油通過柱塞中間的小孔進入油室，在滑靴與斜盤之間形成一個油膜，起著靜壓支承作用，從而減少了磨損。 這種泵的變量機構(gòu)是手動的。轉(zhuǎn)動手把1，通過絲杠螺母副可以改變斜盤的傾角，從而改變泵的輸出流量。 二.（三）直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點（2）斜軸式軸向柱塞泵）斜軸式軸向柱塞泵 下圖是一種斜軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)簡圖。這是一個定量泵。它由主軸l、軸承組2、連桿柱塞副3、缸體4、 泵體5、球面配油盤6和后蓋7組成。由于缸相對主軸有一個傾角，故

42、稱斜軸泵。連桿3和中心軸9的兩端都是球鉸結(jié)構(gòu)。中心軸支承著缸體。套在中心軸上的蝶形彈簧8將缸體壓在配油盤上，保證了缸體在旋轉(zhuǎn)時具有良好的密封性和自位性。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時，連桿與柱塞內(nèi)壁接觸，通過柱塞帶動缸體旋轉(zhuǎn)，同時連桿帶動柱塞在 缸體柱塞孔內(nèi)作往復(fù)運動，使柱塞底部的密封容積發(fā)生周期性的變化，通過配油盤的吸、壓窗口完成吸油和壓油過程。這種泵的流量計算公式與斜盤式軸向柱塞泵的形式相同，只不過要用缸體軸線與主軸之間夾角代替斜盤傾角。 手動伺服變量機構(gòu) 1缸筒 2活塞 3伺服閥閥芯 4斜盤(3).變量機構(gòu)1)手動變量機構(gòu)如圖2-23所示2)伺服變量機構(gòu)如右圖（四）雙端面配油軸向柱塞泵簡介三、柱塞泵的主要性能（1）壓力：主要用在高壓（1632Mpa）。（2）排量：（3）轉(zhuǎn)速：小排量可達10000r/min，中等排量為30005000r/min。（4）效率