總課件-第二章：第二、三、四節(jié)：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵

齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種泵，它的抗污染能力強，價格最便宜。但一般齒輪泵容積效率較低，軸承上不平衡力大，工作壓力不高。齒輪泵的另一個重要缺點是流量脈動大，運行時噪聲水平較高，在高壓下運行時尤為突出。齒輪泵主要用于低壓或噪聲水平限制不嚴的場合。一般機械的潤滑泵以及非自吸式泵的輔助泵都采用齒輪泵。從結(jié)構(gòu)上看齒輪泵可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩類，其中以外嚙合齒輪泵應用更廣泛。外嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵一、外嚙合齒輪泵工作原理外嚙合齒輪泵由一對完全相同的齒輪嚙合，由于

>1，產(chǎn)生上下體積變化，這就形成了吸油區(qū)和壓油區(qū)。同時在嚙合過程中嚙合點沿嚙合線移動，把這兩區(qū)分開，起配流作用。吸油壓油1、密封工作腔齒輪的齒間槽、泵體、前后配油盤組成許多個密封工作腔。2、通過齒頂與泵體、輪齒與輪齒的嚙合、前后配油盤形成高壓腔和低壓腔。3、通過輪齒與輪齒的嚙合造成密封工作腔容積發(fā)生變化完成吸壓油。輪齒與輪齒退出嚙合是吸油過程、輪齒與輪齒進入嚙合是壓油過程圖為外嚙合齒輪泵實物結(jié)構(gòu)二：外嚙合齒輪泵排量和流量計算下面我們來分析一下齒輪泵的排量。根據(jù)齒輪泵的工作原理我們知道，泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出的液體體積，就等于兩個齒輪的齒頂與輪齒所組成的齒間槽的體積。我們?nèi)绻捎脴藴数X輪，并假設齒間槽的體積就等于輪齒的體積，那么，齒輪每轉(zhuǎn)一周所排出的體積就可近似等于外徑為齒頂圓(mZ+2m)，內(nèi)徑為齒根圓（mZ-2m)，厚度為齒輪的厚度B所組成的圓環(huán)的體積，即

在實際中，要使齒輪能夠正常轉(zhuǎn)動，必須使齒間槽的體積大于輪齒的體積，由于這個原因，實驗發(fā)現(xiàn)，在實際中獲得的排量要比理論推導的大一些，為此，一般以3.33代替公式中的，這樣與實際情況更接近。

哪么齒輪泵的排量為:V=6.66m2ZB

齒輪泵的理論流量為：qth=6.66m2ZBn

齒輪泵的實際流量為：q=6.66m2ZBPV.n

但是需要注意的一點是，這個排量和流量是平均值，在實際中，由于輪齒在每一個瞬間容積的變化率是不均勻的，因此，所有泵的瞬時流量都是脈動的，假設在某一瞬間的最大流量為qmax，另外一個瞬間的最小流量為qmin，那么，

流量脈動的大小我們用流量脈動

率σ來表示，則：三、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)缺點1、泄漏

通過齒輪泵工作原理的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)齒輪泵泄漏的途徑主要有三個部位：（1）發(fā)生在齒頂與泵體之間的徑向間隙泄漏。（2）齒輪的端面與端蓋之間的軸向間隙泄漏。（3）輪齒與輪齒嚙合處之間的泄漏。實驗發(fā)現(xiàn)，由于齒頂與泵體的徑向間隙較小，輪齒與輪齒嚙合處的間隙更小，這兩部分的泄漏量比較小，而端面與端蓋之間的軸向間隙較大，泄漏量也比較大，它占總泄漏量的75%～80%，因此要想減小齒輪泵的泄漏提高齒輪泵的容積效率，就要想法減小端面與端蓋之間的軸向間隙的泄漏，通常的方法是采用浮動配油盤，并把高壓油引到油盤的后面使配油盤緊緊壓到齒輪的端面上2、困油

根據(jù)機械原理我們知道，要保證一對齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，吸壓油口的嚴格分開，重疊系數(shù)ε必須大于1，也就是說在同一時間內(nèi)有兩對齒輪的輪齒處于嚙合狀態(tài)，這樣在兩個嚙合線之間的液體既不與吸油口相通，也不與壓油口相通，而是被圍困在一個密閉的容積內(nèi)，隨著點輪的轉(zhuǎn)動，這個密閉容積的大小又要發(fā)生變化，從而使液體受壓或產(chǎn)生真空，這就是困油現(xiàn)象，如書圖2-4的所示：從節(jié)點P上下分開，假設節(jié)點以上的體積為V1，節(jié)點以下的體積為V2，兩個嚙合點之間的總體積為V，那么V=V1+V2，現(xiàn)在我們看V1，V2，是怎樣變化的，當齒輪沿著圖示方向轉(zhuǎn)動時，我們知道齒輪的一方向轉(zhuǎn)動另一方向輪點與輪點之間還要沿著點口滑動，我們看上面的這個嚙合點它是沿點面向點根方向滑動，從而使V1減小，而下面這相嚙合點它是沿點面的向點頂方向滑動，從而使V2增大，但是大從圖a向圖b轉(zhuǎn)動時，上面這個嚙合點距節(jié)點的距離比較大，回轉(zhuǎn)半徑比較大，沿齒面滑動量也比較大，從而使V1的減小量比較大，而下面這個嚙合點距節(jié)點的距離比較小，回轉(zhuǎn)半徑比較小，沿點面滑動量也比較小，從而使用權(quán)V2的增大量比較小，這樣在從圖a向圖b轉(zhuǎn)動時，由于V1的減小量比較大，V2的增大量比較小，從而使總體積V減小，由于液

體不可壓縮，必然使兩嚙

合點之間液體的壓力迅速

增大，產(chǎn)生高壓困油，直

到轉(zhuǎn)到圖b上下兩個嚙合

點到節(jié)點的距離一樣，總

體積V減小到最小，被困

液體的壓力達到最大那么從圖b到c那隨著齒輪的轉(zhuǎn)動，上面的嚙合點仍然向齒根滑動，使用權(quán)V1減小，而下邊的嚙合點仍然向點頂滑動，使用權(quán)V2增大，但是上邊這個嚙合點到節(jié)點的距離越來越大，而下邊這個嚙合點到節(jié)點的距離是越來越小，從而使V2的增大量越來越大，這樣從圖b到圖c時，由于V1的減小量比較小，V2的增大量比較大，從而使總的體積V增大由于液體不可壓縮也不會彭脹，必然使兩嚙合點之間的壓力迅速減小，產(chǎn)生真空，出現(xiàn)振動和噪聲，產(chǎn)生所謂的低壓困油，直到圖c下邊這個嚙合點要脫開，開始吸油，這個點間槽困油全部結(jié)束，這就是困油的全過程，在這里無論是高壓困油還是低壓困油，對泵的危害都是很大的，在實際中要想法清除困油現(xiàn)象，那么怎么清除通常是在兩個蓋板上開兩個卸荷槽，在體積V減小時通過卸荷槽，使兩嚙合點之間的液體與壓油口相通，體積V增大時，通過卸荷槽使兩嚙合點之間的液體與吸油口相通進行補油，從而消除困油現(xiàn)象，但在這里應該注意的是兩卸荷槽之間的距離必須保證在任何時候吸壓油口都不申通，這是點輪泵的困油現(xiàn)象。

§2-3

葉片泵

目前使用的葉片泵主要有兩大類：一種是單作用葉片泵，另一種是雙作用葉片泵，單作用式葉片泵就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)每一個密封工作腔吸壓油各一次，單作用式葉片泵往往做成變量泵，而雙作用葉片泵就是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)每一個密封工作腔吸壓油各二次，對于雙作用葉片泵，目前全部是定量泵。現(xiàn)在我們首先來分析單作用式葉片泵的工作原理、排量與流量的計算一、單作用葉片泵1、結(jié)構(gòu)和工作原理

圖示為單作用式葉片泵的工作原理圖。它主要由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、殼體以及前后兩側(cè)的配流盤所組成，現(xiàn)在我們來分析它的工作原理。（一）結(jié)構(gòu)和工作原理二、雙作用葉片泵

圖中為雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)。它主要由殼體1、7，轉(zhuǎn)子3，定子4，葉片5，配流盤2、6和主軸9等組成。

雙作用葉片泵工作原理可由下圖說明。當轉(zhuǎn)子2和葉片3一起按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，葉片緊貼在定子1的內(nèi)表面，通過定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面、葉片和兩個配流盤形成若干個密封容積。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每一個密封工作腔容積會周期性地變大和縮小。一轉(zhuǎn)內(nèi)密封容積變化兩個循環(huán)。所以密封容積每轉(zhuǎn)內(nèi)吸油、壓油兩次，稱為雙作用泵。雙作用使流量增加一倍，流量也相應增加。四、限壓式變量葉片泵1.限壓式變量葉片泵變量葉片泵有內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。（1）限壓式外反饋變量葉片泵左圖中表示限壓式變量葉片泵的原理，右圖為其特性曲線。泵的輸出壓力作用在定子右側(cè)的活塞1上。當壓力作用在活塞上的力不超過彈簧2的預緊力時，泵的輸出流量基本不變。當泵的工作壓力增加，作用于活塞上的力超過彈簧的預緊力時，定子向左移動，偏心量減小，泵的輸出流量減小。當泵壓力到達某一數(shù)值時，偏心量接近零，泵沒有流量輸出。所謂限壓式變量葉片泵是指，泵本身可以根據(jù)外負載的大小，自動調(diào)整泵的排量，從而限制泵的最高供油能力，如圖為限壓式變量葉片泵的工作原理，在這里轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)動軸上，隨傳動軸一起轉(zhuǎn)動，而傳動軸又通過軸承固定在甭體上，使傳動軸連同轉(zhuǎn)子不能軸向和徑向移動，只能傳動，而定子那它是通過單作用式葉片泵徑向不平衡力，使它在徑向不平衡力的作用下緊緊的壓在滾針軸承上，這樣我們在定子的左邊設置一個限壓彈簧，而在定子的右邊設一個反饋柱塞缸，通過柱塞缸和限壓彈簧就可以使定子左右移動，來改變定子相對于輪子的偏心距，從而改變泵的排量，在這里我們假設彈簧在最大偏心距e0的情況下彈簧壓縮量為x0，實際工作中的偏心距為e彈簧新產(chǎn)生的壓縮量為x，反饋柱塞面積為A，由于反饋柱塞工作腔與泵壓油口相通，這樣反饋柱塞缸工作腔的壓力也就等于泵的供油壓力，假設為P，在忽略滑塊上的摩擦力時定子在水平方向上的力為：

左邊向右的限壓彈簧的彈簧力FS=ks(x0+x)，其中在偏心距最大時的彈簧為PB=Fs0=ksx0右邊向左的反饋柱塞的作用力為PA=F2,而定子相對于轉(zhuǎn)子的工作位置就有這兩個力來決定,下面我們分三種情況來分析:（1）當泵的供油壓力P小于FS0/A=PB時，我們可以看出反饋柱塞缸對定子的作用力F2=PA＜FS0/A.A＜FS0，這樣反饋柱塞對定子向左的作用力小于限壓彈簧的預緊力FS,也就是說作用在定子左邊的力大,右邊的力小,這樣定子就是限壓彈簧的作用下處于最右邊使定子相對于轉(zhuǎn)子處于最大偏心,e0=e泵在最大偏心下工作,輸出的流量也最大,V1=2πDe0b這時它就是相當于單作用定量式葉片泵，這是第一種情況泵的供油壓力P小于FS/A時，下面我們來看當泵拓供油壓力升高時的情況。(2)當泵的供油壓力升高使P＞PB這時我們可以看出反饋柱塞對定子的作用力F2=PA＞FS0/A.A＞FS0，這時作用在定子右邊反饋拉塞的作用力大，而定子左邊限壓彈簧的彈簧預緊力小，定子就要在反饋柱塞缸的作用下推動定子克服限壓彈簧的彈簧力使定子向左移動，當定子移動到定子中心相對于輪子的中心為e時，限壓彈簧的彈簧力增大到正好等于反饋柱塞的作用力時，定子在偏心距為e處處于平衡，這時泵的供油壓力為PA=KS(x0+x),那么P=KS(x0+x)/A,泵輸出的排量為：V2=2πDeb，拿這種情況與上一種情況相比，由于e0＞e，顯然V1＞V2，泵輸出的流量自然減小，這是第二種情況泵的供油壓力大于FS/A時，下面我們看第三種情況下泵的最大供油壓力為多少。（3）當泵的供油壓力達到最大值時，我們看泵的供油壓力增大，反饋柱塞對定子向左的作用力一直增大，定子一直左移，偏心距e一直減小，直到泵輸出的排量V=2πDeb=0，這時無論負載有多大，由于液壓泵不再向外輸出壓力油，泵的供油壓力也就不會再增大了，從而使作用在定子上反饋柱塞的作用力F2與彈簧力Fs相平衡，即F2=Fs，Pmax.A=ks(e0+x0)Pmax=ks(e0+x0)/A，這就是限壓式變量葉片泵的最大供油壓力，這里所謂的限壓就是通過改變流量來限制最高壓力。另外我們想一下，實際中的液壓泵定子相對于輪子的偏心距會不會完全等于零，這是不會的，那么為什么，我們知道液壓泵本身存在泄漏，當e=0時，由于液壓泵的泄漏，必然使泵的供油壓力減小，定子右移偏心增大，泵的供油壓力增大，e減小，直到泵的供油壓力增大到最大時，定子相對于輪子的偏心距減小到e時使泵產(chǎn)生的流量全部用來補充泄漏而輸出流量為零，泵的供油壓力就保持在最大值不變了。第四節(jié)柱塞泵三、徑向柱塞泵1.徑向柱塞泵的工作原理圖為徑向柱塞泵的工作原理。之所以稱為徑向柱塞泵是因為有多個柱塞徑向地配置在一個共同的缸體2內(nèi)。缸體由電動機帶動旋轉(zhuǎn)，柱塞要靠離心力甩出，但其頂部被定子4的內(nèi)壁所限制。定子4是一個與缸體偏心放置的圓環(huán)。因此，當缸體旋轉(zhuǎn)時柱塞就做往復運動。這里采用配流軸配油，又稱徑