第2章液壓動力元件

1、2.1 液壓泵概述液壓泵概述2.2 齒輪泵齒輪泵2.3 葉片泵葉片泵2.4 柱塞泵柱塞泵2.5 螺桿泵螺桿泵2.6 液壓泵的噪聲及控制液壓泵的噪聲及控制2 液壓動力元件液壓動力元件 2.1 液壓泵概述 在液壓系統(tǒng)中，為系統(tǒng)提供動力的元件稱為液壓在液壓系統(tǒng)中，為系統(tǒng)提供動力的元件稱為液壓動力元件動力元件，液壓動力元件即液壓泵，是液壓系統(tǒng)，液壓動力元件即液壓泵，是液壓系統(tǒng)中的中的能量轉(zhuǎn)換置。能量轉(zhuǎn)換置。液壓泵的作用液壓泵的作用:是將原動機(jī)的機(jī)械能（力矩是將原動機(jī)的機(jī)械能（力矩M，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速速n）轉(zhuǎn)換成液體的壓力能（壓力）轉(zhuǎn)換成液體的壓力能（壓力p，排量，排量Q）。）。在液壓系統(tǒng)中，所需的液壓能都是由

2、液壓泵供在液壓系統(tǒng)中，所需的液壓能都是由液壓泵供給，因此液壓泵在液壓系統(tǒng)中也被稱為液壓系給，因此液壓泵在液壓系統(tǒng)中也被稱為液壓系統(tǒng)的統(tǒng)的“心臟心臟”。2.1.1液壓泵的基本原理 在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵都是容積式的，是靠在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓泵都是容積式的，是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的。密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的。 構(gòu)成容積的泵必須具備以下基本條件： (1)結(jié)構(gòu)上能實現(xiàn)具有密封性能的可變工作容積具有密封性能的可變工作容積。 (2)工作腔能周而復(fù)始地增大和減小工作腔能周而復(fù)始地增大和減小，當(dāng)它增大時與吸油口相連，當(dāng)它減小時與排油口相通。 (3)吸油口與排油口不能連通吸油口與排油口不能連

3、通，即不能同時開啟。 從工作過程可以看出，在不考慮油液泄漏的情況下，從工作過程可以看出，在不考慮油液泄漏的情況下，液液壓泵在每一工作周期中吸入或排出的油液體積只壓泵在每一工作周期中吸入或排出的油液體積只 取決取決于工作構(gòu)件的幾何尺寸于工作構(gòu)件的幾何尺寸，如柱塞泵的柱塞直徑和工作行，如柱塞泵的柱塞直徑和工作行程。程。 在不考慮油液泄漏等影響時，在不考慮油液泄漏等影響時，液壓泵單位時間排出的油液壓泵單位時間排出的油液體積與液壓泵密封容積變化頻率液體積與液壓泵密封容積變化頻率n成正比成正比，也與，也與 泵密泵密封容積的變化量封容積的變化量V成正比；成正比； 在不考慮液體的壓縮性和泄漏時在不考慮液體的

4、壓縮性和泄漏時，液壓泵單位時間內(nèi)排，液壓泵單位時間內(nèi)排出的液體體積與工作壓力無關(guān)。出的液體體積與工作壓力無關(guān)。液壓泵的職能符號如下：液壓泵的職能符號如下： 2.1.2 液壓泵的分類液壓泵的分類(1)按結(jié)構(gòu)分按結(jié)構(gòu)分:柱塞泵、齒輪泵、葉片泵柱塞泵、齒輪泵、葉片泵三大類；三大類；(2)按排量是否可調(diào)分按排量是否可調(diào)分:定量泵、變量泵；定量泵、變量泵；何為排量？何為排量？(3)按排油方向分按排油方向分:單向泵、雙向泵；單向泵、雙向泵；(4)按壓力級別分按壓力級別分:低壓、中壓、中高壓、超高壓泵；低壓、中壓、中高壓、超高壓泵；單向定量泵單向變量泵雙向定量泵雙向變量泵2.1.3 液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參

5、數(shù)液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù) 液壓泵的基本性能參數(shù)主要有液壓泵的基本性能參數(shù)主要有壓力壓力、排量排量、流量、功率流量、功率和和效率效率。 1.壓力壓力 (1)工作壓力工作壓力p。液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為工作。液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為工作壓力。其值的大小取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力。其值的大小取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失壓力損失,而與液壓泵的流量無關(guān)。而與液壓泵的流量無關(guān)。 (2)額定壓力額定壓力pn。液壓泵在正常工作條件下。液壓泵在正常工作條件下,根據(jù)試驗標(biāo)根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓準(zhǔn)規(guī)定，允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓

6、力。力。 (3)最高允許壓力最高允許壓力pmax。液壓泵根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。液壓泵根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,允許液允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值,稱為液壓泵的最高允許壓稱為液壓泵的最高允許壓力。力。 2. 排量和流量排量和流量 (1)排量排量V。液壓泵在沒有泄漏的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一周所能排出。液壓泵在沒有泄漏的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一周所能排出液體的體積液體的體積, 稱為液壓泵的排量，其值的大小只與周期性變化的稱為液壓泵的排量，其值的大小只與周期性變化的密閉容積幾何尺寸有關(guān)。排量可調(diào)節(jié)的液壓泵稱為變量泵密閉容積幾何尺寸有關(guān)。排量可調(diào)節(jié)的液壓泵稱為變量泵;排量排量為常數(shù)的液壓泵則稱為定量

7、泵。為常數(shù)的液壓泵則稱為定量泵。 (2)理論流量理論流量q0。理論流量是指在不考慮液壓泵的泄漏流量的情。理論流量是指在不考慮液壓泵的泄漏流量的情況下況下,在單位時間內(nèi)所排出的液體體積的平均值。顯然在單位時間內(nèi)所排出的液體體積的平均值。顯然,如果液壓如果液壓泵的排量為泵的排量為V,其主軸轉(zhuǎn)速為其主軸轉(zhuǎn)速為n,則該液壓泵的理論流量則該液壓泵的理論流量q0為：為： q0 =Vn (2-1) (3)實際流量實際流量q。液壓泵在某一具體工況下。液壓泵在某一具體工況下,單位時間內(nèi)所排出的單位時間內(nèi)所排出的液體體積稱為實際流量液體體積稱為實際流量,它等于理論流量它等于理論流量q0減去泄漏流量減去泄漏流量q,

8、即：即： q =q0-q (2-2) (4)額定流量額定流量qn。液壓泵在正常工作條件下。液壓泵在正常工作條件下,按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(如在如在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下)所能輸出的最大流量。所能輸出的最大流量。 在不考慮液體的壓縮性和泄漏時，液壓泵單位時間內(nèi)排出的液在不考慮液體的壓縮性和泄漏時，液壓泵單位時間內(nèi)排出的液體體積與工作壓力無關(guān)。體體積與工作壓力無關(guān)。(m3/s)3.功率和效率功率和效率 2.1.3.3功率和效率功率和效率 (1)液壓泵的功率損失。分為容積損失和機(jī)械損失。液壓泵的功率損失。分為容積損失和機(jī)械損失。 容積損失容積損失v。容積損失是指液壓泵流量上的

9、損失容積損失是指液壓泵流量上的損失,液壓泵液壓泵的實際輸出流量總是小于其理論流量的實際輸出流量總是小于其理論流量,主要原因是由于液壓主要原因是由于液壓泵內(nèi)部高壓腔的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于泵內(nèi)部高壓腔的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液壓泵轉(zhuǎn)速高等原因?qū)е挛妥枇μ?、油液粘度大以及液壓泵轉(zhuǎn)速高等原因?qū)е掠鸵翰荒苋砍錆M密封工作腔。油液不能全部充滿密封工作腔。 液壓泵的容積損失可用容積效率來表示液壓泵的容積損失可用容積效率來表示,它等于液壓泵的實它等于液壓泵的實際輸出流量際輸出流量q與其理論流量與其理論流量q0之比，即：之比，即：0001-Vqqqq

10、qqq 0（2 3） 因此液壓泵的實際輸出流量因此液壓泵的實際輸出流量q為為 q =q0v = Vnv (2-4) 液壓泵的容積效率隨著液壓泵工作壓力的增大而減小液壓泵的容積效率隨著液壓泵工作壓力的增大而減小,且隨且隨液壓泵的結(jié)構(gòu)類型不同而異液壓泵的結(jié)構(gòu)類型不同而異,但恒小于但恒小于1。機(jī)械損失機(jī)械損失m。機(jī)械損失是指液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。機(jī)械損失是指液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩T總是大于理論上所需要的轉(zhuǎn)矩總是大于理論上所需要的轉(zhuǎn)矩T0,其主要原因是液壓泵體內(nèi)相對運(yùn)動部件之間因機(jī)械其主要原因是液壓泵體內(nèi)相對運(yùn)動部件之間因機(jī)械摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失以及液體的粘

11、性而引起的摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失以及液體的粘性而引起的摩擦損失。液壓泵的機(jī)械損失用機(jī)械效率表示摩擦損失。液壓泵的機(jī)械損失用機(jī)械效率表示,它等于它等于液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩T0與實際輸入轉(zhuǎn)矩與實際輸入轉(zhuǎn)矩T之比之比,設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p失為失為T,則液壓泵的機(jī)械效率為：則液壓泵的機(jī)械效率為：01mTTTTTTT 輸入功率輸入功率Pi i。液壓泵的輸入功率是指作用在液壓。液壓泵的輸入功率是指作用在液壓泵主軸上的機(jī)械功率泵主軸上的機(jī)械功率, ,當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩為當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩為T0 0，角速度為，角速度為時時, ,有：有： Pi i= = T0 0 (2-6) (2-6) 輸出功率輸出功率P0 0。液

12、壓泵的輸出功率是指液壓泵在工。液壓泵的輸出功率是指液壓泵在工作過程中的實際吸、壓油口間的壓差作過程中的實際吸、壓油口間的壓差p和輸出流量和輸出流量q的乘積的乘積, ,即：即： P0 0=p q (2-7) (2-7) 在實際計算中在實際計算中, ,若油箱通大氣若油箱通大氣, ,液壓泵吸、壓油的壓液壓泵吸、壓油的壓力差往往用液壓泵出口壓力力差往往用液壓泵出口壓力p代入。代入。(2)(2)液壓泵的功率。液壓泵的功率。 (3)(3)液壓泵的總效率液壓泵的總效率。液壓泵的總效率是指液壓泵的。液壓泵的總效率是指液壓泵的實際輸出功率實際輸出功率P0 0與其輸入功率與其輸入功率Pi i的比值的比值, ,即：

13、即： 圖圖2.3 液壓泵的特性曲線液壓泵的特性曲線q0qT0Tmv 由式由式(2-8)(2-8)可知，液壓泵的總可知，液壓泵的總效率等于其容積效率與機(jī)械效效率等于其容積效率與機(jī)械效率的乘積，所以液壓泵的輸入率的乘積，所以液壓泵的輸入功率也可寫成：功率也可寫成：0i0VmPpqPT (2-8)(2-8)液壓泵的各個參數(shù)和壓力之間的液壓泵的各個參數(shù)和壓力之間的關(guān)系如圖關(guān)系如圖2.3所示。所示。 ipqP(2-9)2.2 齒輪泵齒輪泵 如圖所示，齒輪泵是一種常用的液壓泵，主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，主要特點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，體積小，重量輕，自吸性能好，對油液制造方便，價格低廉，體積小，重量輕，

14、自吸性能好，對油液污染不敏感，工作可靠；污染不敏感，工作可靠；其主要缺點是流量和壓力脈動大，噪聲大，排量不可調(diào)。 齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備，冶金設(shè)備，建筑機(jī)械，工程機(jī)械，農(nóng)林機(jī)械等各個行業(yè)。 齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，其中外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，而內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。圖2.4 CBB齒輪液壓泵的結(jié)構(gòu)1-軸承外環(huán)；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(huán)；11-密封環(huán)；12-主動軸；13-鍵；14-泄油孔；15-從動軸；16-泵體 ；17-定位銷 ；18-卸荷槽2.2.1外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原

15、理主動齒輪被動齒輪泵體吸油腔壓油腔當(dāng)泵的主動齒輪按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)泵的主動齒輪按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，齒輪泵右側(cè)齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒輪泵右側(cè)齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。這時輪齒進(jìn)入嚙合，使密封容積逐漸這時輪齒進(jìn)入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形減小，齒輪間部分的

16、油液被擠出，形成了齒輪液壓泵的壓油過程。齒輪嚙成了齒輪液壓泵的壓油過程。齒輪嚙合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分合時齒向接觸線把吸油腔和壓油腔分開，起配油作用。當(dāng)齒輪液壓泵的主開，起配油作用。當(dāng)齒輪液壓泵的主動齒輪由電動機(jī)帶動不斷旋轉(zhuǎn)時，輪動齒輪由電動機(jī)帶動不斷旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油。如果齒輪倒轉(zhuǎn)，則吸油腔和地排油。如果齒輪倒轉(zhuǎn)，則吸油腔和排油腔互換，這就是齒輪液壓泵的工排油腔互換，這就是齒輪液壓泵的工作原理。作

17、原理。原理演示原理演示2.2.2 齒輪泵的流量計算 外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個嚙合齒輪的齒谷容積之和，若假設(shè)齒谷容積等于輪齒所占體積，齒輪泵的排量可近似為： Vdhb=2zm2b 式中 V液壓泵的每轉(zhuǎn)排量(m3r)； z齒輪的齒數(shù)； m齒輪的模數(shù)(m)； b齒輪的齒寬(m)； d齒輪的節(jié)圓直徑(m)，d=mz； h齒輪的有效齒高(m)，h=2m。 實際上，齒谷容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少誤差越大，因此，在實際計算中用3.333.50來代替上式中的值，齒數(shù)少時取大值，齒數(shù)多時取小值。這樣，齒輪泵的排量可寫為 V=(6.667)zm2b 由此得齒輪泵的輸出流量為 q=(6.667)

18、 zm2b nV 實際上，由于齒輪泵在工作過程中，排量是轉(zhuǎn)角的周期函數(shù)，存在排量脈動，瞬時流量也是脈動的。 流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲，如果脈動頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致，還將引起共振，加劇振動和噪聲。為了度量流量脈動的大小，引入了流量脈動率： =(qmaxqmin)/q0 式中 液壓泵的流量脈動率； qmax液壓泵最大瞬時流量(m3s)； qmin液壓泵最小瞬時流量(m3s)； q0液壓泵的時間平均流量(m3s)。 流量脈動率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標(biāo)。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈少，脈動率愈大，這是外嚙合齒輪泵的一

19、個弱點。 2.2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點1. 齒輪泵的泄漏通道齒輪泵的泄漏通道 在液壓泵中，運(yùn)動件間是靠微小間隙密封的，這些微小間隙從運(yùn)動學(xué)上形成摩擦副，而高壓腔的油液通過間隙向低壓腔泄漏是不可避免的；齒輪泵壓油腔的壓力油可通過以下三條途徑泄漏到吸油腔去：軸向間隙：齒輪的端面同泵殼的端蓋間存在著間隙，這個間隙是沿軸的方向，稱為軸向間隙，其漏失量占泵內(nèi)漏失量的70% 80左右。徑向間隙：齒頂圓的齒頂部同泵殼間存在著間隙，此間隙沿軸的徑向，稱徑向間隙，該間隙的漏失量占泵內(nèi)漏失量的15左右。徑向間隙：齒輪嚙合線處存在著齒側(cè)間隙，在齒輪嚙合線上的漏失量占泵內(nèi)漏失量的5左右。以上這些間隙的

20、大小，即要保證齒輪的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，減小摩擦，提高機(jī)械效率，又要做到漏失量小，提高容積效率。因此，在設(shè)計齒輪液壓泵時，這些間隙大小的確定是十分重要的。軸向間隙尺寸一般為0.005 0.03 mm；徑向間隙尺寸一般為0.08 0.16 mm。在使用過程中，保證這些間隙尺寸不變，且不遭到破壞，也是十分重要的。另外間隙尺寸的確定，還要考慮泵的抗污染能力。液壓油中有機(jī)械顆粒的雜質(zhì)，其間隙若能比顆粒小，就可減小顆粒的浸入破壞間隙密封。這也是提高齒輪液壓泵壽命的關(guān)鍵因素之一。 因此為了實現(xiàn)齒輪泵的高壓化，為了提高齒輪泵的壓因此為了實現(xiàn)齒輪泵的高壓化，為了提高齒輪泵的壓力和容積效率，需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施，對端面

21、間隙進(jìn)力和容積效率，需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施，對端面間隙進(jìn)行自動補(bǔ)償。行自動補(bǔ)償。產(chǎn)生徑向力的原因產(chǎn)生徑向力的原因:（a）吸油腔側(cè)壓力低于壓油腔側(cè)壓力；（b）齒輪的嚙合力。齒輪液壓泵的徑向力如圖2.6（a）、（b）所示。設(shè)O1為主動輪，O2為被動輪，兩輪轉(zhuǎn)向沿1、2所指方向。齒輪液壓泵液壓力在壓油腔，其分布為螺殼式，這是因為液壓力每通過一次齒輪的齒頂均要產(chǎn)生壓降。其合力在主動輪上為F1，被動輪上為F1。2. 齒輪泵的徑向力齒輪泵的徑向力圖圖2.6 齒輪液壓泵受力分析圖齒輪液壓泵受力分析圖（a）齒輪液壓泵液體徑向壓力分布圖；）齒輪液壓泵液體徑向壓力分布圖；（b）齒輪液壓泵徑向受力圖）齒輪液壓泵徑向

22、受力圖因此，齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用，工作壓力越高，徑向不平衡力越大，徑向不平衡力很大時，能使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端，使定子偏磨，同時也加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。減小徑向力偏載的措施減小徑向力偏載的措施：a）減小壓油口直徑；）減小壓油口直徑；使壓油腔的壓力僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi); b）增大掃膛處徑向間隙；）增大掃膛處徑向間隙；使齒頂不與定子內(nèi)表面產(chǎn)生金屬接觸； c）采用滾針軸承或滑動軸承；）采用滾針軸承或滑動軸承；并在支撐上多采用滾針軸承或滑動軸承; d)開減載槽，開減載槽，即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口，齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口； e)過渡區(qū)連通。過渡

23、區(qū)連通。3.齒輪液壓泵的困油現(xiàn)象及其卸荷措施齒輪液壓泵的困油現(xiàn)象及其卸荷措施為保證齒輪泵平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時的重疊系數(shù)必須大于1，即至少有一對以上的輪齒同時嚙合，因此，在工作過程中，就有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化。 從圖 (1)到圖 (2)，密封容積逐漸減??；從圖 (2)到圖 (3)，密封容積逐漸增大；如此產(chǎn)生了密封容積周期性的增大減小。 受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，密封空腔的受困油液若無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件也受到附加沖擊載荷的作用；若密封容積增大時，無油液補(bǔ)充，又會造成局部真

24、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。 困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動和汽蝕，同時降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。設(shè)計齒輪泵時，在保證高低壓腔不串通的前提下，要保證閉死容積從大變小時和壓油腔相通，從小變大時和吸油腔相通即可。也有在這個端蓋上鉆一個盲孔或兩個盲孔作為卸荷槽。消除困油現(xiàn)象的方法：消除困油現(xiàn)象的方法：通常是在兩端蓋板上開卸荷槽，見下圖中的虛線方框。當(dāng)封閉容積減小時，通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通。而封閉容積增大時，通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通，兩卸荷槽的間距必須確保在任何時候都不使吸、排油相通。返回首頁2.2.4 高壓齒輪泵的特點高

25、壓齒輪泵的特點 齒輪液壓泵由于泄漏大齒輪液壓泵由于泄漏大(主要是端面泄漏主要是端面泄漏,約占總約占總泄漏量的泄漏量的70%80%),且存在徑向不平衡力且存在徑向不平衡力,故壓力不故壓力不易提高。高壓齒輪液壓泵主要是針對上述問題采取了易提高。高壓齒輪液壓泵主要是針對上述問題采取了一些改進(jìn)措施一些改進(jìn)措施,如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與軸承的剛度；對泄漏量最大處的端面間隙軸承的剛度；對泄漏量最大處的端面間隙,采用了自采用了自動補(bǔ)償裝置等。動補(bǔ)償裝置等。下面對端面間隙的補(bǔ)償裝置作簡單介紹。下面對端面間隙的補(bǔ)償裝置作簡單介紹。 圖圖2.10(a)是浮動軸套是浮動軸套式

26、的間隙補(bǔ)償裝置。式的間隙補(bǔ)償裝置。它利用泵的出口壓力它利用泵的出口壓力油油,引入齒輪軸上的浮引入齒輪軸上的浮動軸套動軸套1的外側(cè)的外側(cè)A腔腔,在在液體壓力作用下液體壓力作用下,使軸使軸套緊貼齒輪套緊貼齒輪3的側(cè)面的側(cè)面,因而可以消除間隙并因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵套間的磨損量。在泵起動時起動時,靠彈簧靠彈簧4來產(chǎn)來產(chǎn)生預(yù)緊力生預(yù)緊力, 保證了軸向間隙的密保證了軸向間隙的密封。封。1. 浮動軸套式浮動軸套式 圖2.10端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖1-浮動軸套；2-泵體；3-齒輪；4-彈簧；2.浮動側(cè)板式浮動側(cè)板式 浮動側(cè)板式補(bǔ)償裝置浮動側(cè)板式補(bǔ)償裝置的工作

27、原理與浮動軸的工作原理與浮動軸套式基本相似套式基本相似,它也它也是利用泵的出口壓力是利用泵的出口壓力油引到浮動側(cè)板油引到浮動側(cè)板1的的背面背面見圖見圖2.10(b),使之緊貼于齒輪使之緊貼于齒輪7的的端面來補(bǔ)償間隙。起端面來補(bǔ)償間隙。起動時動時,浮動側(cè)板靠密浮動側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。圖圖2.10端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖5-浮動側(cè)板；浮動側(cè)板； 6-泵體；泵體；7-齒輪；齒輪；3.撓性側(cè)板式撓性側(cè)板式圖圖2.10端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖8-撓性側(cè)板；撓性側(cè)板；9-泵體；泵體；10-齒輪；齒輪； 圖圖2.10(c)是撓性側(cè)板式間是撓性側(cè)

28、板式間隙補(bǔ)償裝置隙補(bǔ)償裝置,它是利用泵它是利用泵的出口壓力油引到側(cè)板的出口壓力油引到側(cè)板的背面后的背面后,靠側(cè)板自身的靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙的變形來補(bǔ)償端面間隙的,側(cè)板的厚度較薄側(cè)板的厚度較薄,內(nèi)側(cè)面內(nèi)側(cè)面要耐磨要耐磨(如燒結(jié)有如燒結(jié)有0.50.7mm的磷青銅的磷青銅),這種結(jié)這種結(jié)構(gòu)采取一定措施后構(gòu)采取一定措施后,易使易使側(cè)板外側(cè)面的壓力分布側(cè)板外側(cè)面的壓力分布大體上和齒輪側(cè)面的壓大體上和齒輪側(cè)面的壓力分布相適應(yīng)。力分布相適應(yīng)。 內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結(jié)構(gòu)示意圖內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖見圖2.11。內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪，大

29、齒輪為從動輪，。內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動輪，大齒輪為從動輪，在工作時大齒輪隨小齒輪同向旋轉(zhuǎn)。在工作時大齒輪隨小齒輪同向旋轉(zhuǎn)。2.2.5 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵O2O1主要特點：（1）齒輪兩邊側(cè)板有背壓室，可保證軸向間隙自動補(bǔ)償；（2）浮動支撐隔板有背壓室，可補(bǔ)償徑向間隙及嚙合間隙。（3）泵從齒根處徑向孔排油，不存在困油現(xiàn)象。圖圖2.11 內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理1-主動小齒輪；主動小齒輪；2-從動內(nèi)齒圈；從動內(nèi)齒圈；3-隔板；隔板；4-吸油窗口；吸油窗口；5-壓油窗口壓油窗口 如圖如圖2.11（a）所示，在漸開線）所示，在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪液壓泵中，小齒形內(nèi)嚙合齒輪液壓

30、泵中，小齒輪和內(nèi)齒圈之間要裝一塊月齒輪和內(nèi)齒圈之間要裝一塊月牙隔板，一對相互嚙合的小齒牙隔板，一對相互嚙合的小齒輪和內(nèi)齒圈與側(cè)板所圍成的密輪和內(nèi)齒圈與側(cè)板所圍成的密閉容積被齒嚙合線分割成兩部閉容積被齒嚙合線分割成兩部分，當(dāng)傳動軸帶動小齒輪按圖分，當(dāng)傳動軸帶動小齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合示方向旋轉(zhuǎn)時，輪齒脫開嚙合的一側(cè)（的一側(cè)（4附近區(qū)域）密閉容附近區(qū)域）密閉容積增大，為吸油腔；輪齒進(jìn)入積增大，為吸油腔；輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)（嚙合的一側(cè)（5附近區(qū)域）密附近區(qū)域）密閉容積減小，為壓油腔。主動閉容積減小，為壓油腔。主動輪每轉(zhuǎn)一周輪每轉(zhuǎn)一周, 由一對相互嚙合由一對相互嚙合的小齒輪和內(nèi)齒圈與側(cè)板所

31、圍的小齒輪和內(nèi)齒圈與側(cè)板所圍成的密閉容積成的密閉容積,完成吸、壓油各完成吸、壓油各一次一次,當(dāng)泵主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動時當(dāng)泵主軸連續(xù)轉(zhuǎn)動時,即即完成了液壓泵的吸、排油工作。完成了液壓泵的吸、排油工作。圖圖2.11 內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理1-主動小齒輪；主動小齒輪；2-從動內(nèi)齒圈；從動內(nèi)齒圈；3-隔板；隔板；4-吸油窗口；吸油窗口；5-壓油窗口壓油窗口擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵。在這種泵中，小齒輪和內(nèi)擺線齒形嚙合齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵。在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒圈只相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。如圖齒圈只相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。如圖2.11（b）。）。 擺線輪泵擺線輪泵O2O1圖中內(nèi)

32、轉(zhuǎn)子為六齒圖中內(nèi)轉(zhuǎn)子為六齒,外轉(zhuǎn)子為七齒外轉(zhuǎn)子為七齒,由于內(nèi)外由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子是多齒嚙合轉(zhuǎn)子是多齒嚙合,這就形成了若干密封容積。這就形成了若干密封容積。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞中心當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞中心O1旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)時,帶動外轉(zhuǎn)子繞帶動外轉(zhuǎn)子繞外轉(zhuǎn)子中心外轉(zhuǎn)子中心O2作同向旋轉(zhuǎn)。這時作同向旋轉(zhuǎn)。這時,由內(nèi)轉(zhuǎn)子由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂和外轉(zhuǎn)子齒谷間形成的密封容積齒頂和外轉(zhuǎn)子齒谷間形成的密封容積,隨著隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動密封容積就逐漸擴(kuò)大轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動密封容積就逐漸擴(kuò)大,于是就形于是就形成局部真空成局部真空,油液從配油窗口油液從配油窗口4被吸入密封腔被吸入密封腔,轉(zhuǎn)至左側(cè)下部位置時封閉容積最大轉(zhuǎn)至左側(cè)下部位置時封閉容積最大,這時吸這時吸油完

33、畢。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時油完畢。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時,充滿油液的密充滿油液的密封容積便逐漸減小封容積便逐漸減小,油液受擠壓油液受擠壓,于是通過另于是通過另一配油窗口一配油窗口5將油排出將油排出,至內(nèi)轉(zhuǎn)子的另一齒全至內(nèi)轉(zhuǎn)子的另一齒全部和外轉(zhuǎn)子的齒谷全部嚙合時部和外轉(zhuǎn)子的齒谷全部嚙合時,封閉容積最封閉容積最小壓油完畢小壓油完畢,內(nèi)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周內(nèi)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂由內(nèi)轉(zhuǎn)子齒頂和外轉(zhuǎn)子齒谷所構(gòu)成的每個密封容積和外轉(zhuǎn)子齒谷所構(gòu)成的每個密封容積,完成完成吸、壓油各一次吸、壓油各一次,當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動時當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動時,即完即完成了液壓泵的吸、排油工作。成了液壓泵的吸、排油工作。 圖圖2.11 內(nèi)嚙合齒輪

34、泵工作原理內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理1-主動小齒輪；主動小齒輪；2-從動內(nèi)齒圈；從動內(nèi)齒圈；4-吸油窗口；吸油窗口；5-壓油窗口壓油窗口2.3 葉片泵葉片泵 葉片泵是一種小功率泵，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，它是一種單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單向排油的液壓泵。 葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈時，液壓泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為單作用單作用葉片泵。一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結(jié)構(gòu)。返回首頁 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，液壓泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱為雙雙作用作用葉片泵。雙作用葉片泵則只能做成定量泵結(jié)構(gòu)。 2.3.1單作用葉片泵單作用葉片泵1.結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理單作用葉片泵主要由轉(zhuǎn)子

35、、葉片、定子、配油盤、殼體、轉(zhuǎn)軸等零件組成，如圖所示。葉片泵的定子具有圓柱形的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子上有均布葉片槽，矩形葉片安放在轉(zhuǎn)子上的葉片槽內(nèi)，并可在槽內(nèi)滑動。轉(zhuǎn)子中心與定子中心不重合，有一個偏心距e。配油盤上開有兩個配流窗口，分別與泵的吸油口和排油口相通。可變工作容積主要由定子的內(nèi)圓柱表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面、葉片、后面的配油盤和前面的壓蓋組成。 當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，葉片靠自身的離心力貼緊定子的內(nèi)表面，并在轉(zhuǎn)子槽里作往復(fù)運(yùn)動。定子、轉(zhuǎn)子、葉片和配油盤間形成了若干個密封工作容積。 當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大，形成局部真空，從吸油口 吸油；左邊的葉片

36、被定子的內(nèi)表面逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，兩相鄰葉片間的空間容積逐漸減小，將工作油液從壓油口壓出。在吸油腔與壓油腔之間有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開，稱作過渡區(qū)。點擊圖片演示動畫 當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大，形成局部真空，從吸油口吸油；左邊的葉片被定子的內(nèi)表面逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，兩相鄰葉片間的空間容積逐漸減小，將工作油液從壓油口壓出。在吸油腔與壓油腔之間有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開，稱作過渡區(qū)。 當(dāng)轉(zhuǎn)子不斷地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和排油。這種葉片泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，各葉片間容積只吸排油各一次，因此叫單作用葉片泵。若在結(jié)構(gòu)上把轉(zhuǎn)子和定子的偏心距若在結(jié)構(gòu)

37、上把轉(zhuǎn)子和定子的偏心距e做成可變的，就成為變量葉片做成可變的，就成為變量葉片泵泵。流量隨偏心距的減小而減小。單作用葉片泵的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)工藝簡單，可以實結(jié)構(gòu)工藝簡單，可以實現(xiàn)各種形式的變量。現(xiàn)各種形式的變量。單作用葉片泵的缺點：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命?？s短泵的壽命。點擊圖片演示動畫 2. 單作用葉片泵排量計算單作用葉片泵排量計算如圖所示，我們通過圖解法可以近似求得：每個工作腔的體積每個工作腔的體積V等于大扇形面積AO1B減去小扇形面積CO1D再乘以轉(zhuǎn)子的寬度B。即畫陰影線的部分?？蓪懗扇缦卤磉_(dá)式： V=B(S扇大扇大 S扇小

38、扇小)當(dāng)單作用葉片泵有z個封閉容積時，泵的理論排量V的表達(dá)式可寫為:V= zV=(R +e)2(Re)2B =4ReB式中 R 定子半徑，m； e 偏心距，m； B 轉(zhuǎn)子寬度，m。 考慮泵的容積效率V，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為n時，單作用葉片泵的實際流量q可寫為: q =V nV=4ReB nV 請同學(xué)們思考一下：若想改變泵的排量V，改變上式中哪個參數(shù)最方便呢？ R是定子半徑，B是轉(zhuǎn)子寬度，V是容積效率，它們都是由零件尺寸或配合間隙所決定，只有改變偏心距e是很方便的。那么，怎樣改變偏心距e呢？下面我們一起來分析一下單作用變量葉片泵的變量原理。3.單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點 (1)改變定子

39、和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變泵的流量。偏心反向時改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變泵的流量。偏心反向時,吸油壓油方向也相反。吸油壓油方向也相反。 (2)處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用,該作用要把葉片推該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。吸油腔油腔一側(cè)的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通,這里的葉片僅靠離心力的作用這里的葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上。頂在

40、定子內(nèi)表面上。 (3)由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力,所以這種泵一般不宜所以這種泵一般不宜用于高壓。用于高壓。 (4) 單作用葉片泵葉片的安放不是沿徑向安裝，為了更有利于葉單作用葉片泵葉片的安放不是沿徑向安裝，為了更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，使葉片有一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的片在慣性力作用下向外伸出，使葉片有一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，稱后傾角，一般為傾斜角，稱后傾角，一般為24。同時還考慮偏心矩的存在，。同時還考慮偏心矩的存在，造成葉片在過渡區(qū)伸出困難，使葉片容易脫離定子。采用后傾造成葉片在過渡區(qū)伸出困難，使葉片容易脫離定子。采用后傾有利于葉片靠緊定子

41、。有利于葉片靠緊定子。4. 單作用葉片泵的變量原理單作用葉片泵的變量原理 改變偏心距e，就是改變定子與轉(zhuǎn)子的相對位置，轉(zhuǎn)子軸是固定在軸承中的，使定子移動在結(jié)構(gòu)上比較容易實現(xiàn)，這就需要一個力來推動定子移動，這個力稱為操縱力。根據(jù)操縱力不同，變量葉片泵分為內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。如果操縱力是來自泵內(nèi)部如果操縱力是來自泵內(nèi)部的排油壓力，就稱為內(nèi)反饋式變量泵的排油壓力，就稱為內(nèi)反饋式變量泵, ,見左圖見左圖。如果操縱力是來如果操縱力是來自泵外部的排油壓力，就稱為外反饋式變量泵，見右圖。自泵外部的排油壓力，就稱為外反饋式變量泵，見右圖。1234 56 7891011e0(1)限壓式內(nèi)反饋變量葉片泵前面已

42、介紹過，單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子受到來自壓油腔作用的單向壓力，使軸承上所受載荷較大，稱為非卸荷式泵，這是單作用式葉片泵的缺點。而限壓式變量葉片泵卻正是利用單向壓力這一特點來進(jìn)行壓力反饋，以達(dá)到調(diào)節(jié)排量的目的。這里單向壓力這一不利因素，在一定條件下被利用而轉(zhuǎn)化成為有利因素了。1234 56 7891011e0演示動畫結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理限壓式內(nèi)反饋變量葉片泵的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。轉(zhuǎn)子1的中心O是固定的，定子3可以左右移動，調(diào)壓螺栓9可對調(diào)壓彈簧8的預(yù)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)壓彈簧8力的作用下，定子3被7推向右端靠在4上，使定子中心O1和轉(zhuǎn)子中心O之間有一個偏心距e，初始偏心距e0的大小可用最大流量調(diào)節(jié)螺釘4調(diào)節(jié)

43、；最大流量調(diào)節(jié)螺釘4的工作位置決定了定子的最大偏心距和液壓泵的最大排量。1234 56 7891011e0 內(nèi)反饋式變量泵的操縱力來自泵本身的排油壓力，其配流盤的吸、排油窗口的布置如圖所示。 液壓泵配油盤液壓泵配油盤5 5上的吸油口上的吸油口和壓油口關(guān)于液壓泵的中心和壓油口關(guān)于液壓泵的中心線是不對稱的，線是不對稱的，存在偏角，因此在液壓泵工作時，壓油腔油液給定子的作用力F也偏一個角度，排油壓力對定子環(huán)的作用力F分解為垂直分力F1及水平分力F2，F(xiàn)2即為調(diào)節(jié)分力，F(xiàn)2與調(diào)壓彈簧的壓縮恢復(fù)力F彈彈、定子運(yùn)動的摩擦力和慣性力相平衡。為簡化分析，可忽略摩擦力和慣性力。油液壓力F隨液壓泵壓力p的升高而增

44、大，調(diào)節(jié)分力F2 2= =F sin和彈簧力F彈彈的方向相反，它要克服彈簧的推力將定子向左推，以減小偏心距e。1234 56 7891011e0 限壓式內(nèi)反饋變量葉片泵的工作過程可演示如下：當(dāng)泵的油壓p pB，即F2F彈時，調(diào)節(jié)分力F2遠(yuǎn)不能夠克服彈簧力，定子仍被彈簧推在右邊的原始位置，靠在最大流量調(diào)節(jié)螺釘上。此時，泵的定子環(huán)對轉(zhuǎn)子的偏心距保持在限定的最大值，不隨工作壓力的變化而變化。其變量特性曲線如圖中AB段，由于泄漏，泵的實際輸出流量隨其壓力增加而稍有下降；當(dāng)液壓泵的輸出油壓升高達(dá)到pB，即F2=F彈時，處于臨界狀態(tài)。演示動畫 當(dāng)液壓泵壓力ppB，即F2F彈時，F(xiàn)2就能夠克服彈簧作用力，使

45、定子向左移動，偏心量e就自動減小，液壓泵的排量降低。工作壓力p越高，偏心量e就越小，液壓泵的排量也越小。所以pB是液壓泵最大排量時可能的最高壓力,也稱為拐點壓力。 泵的排量開始下降見圖中BC段。 當(dāng)工作壓力到達(dá)pc時，與定子環(huán)的偏心量對應(yīng)的泵的理論流量等于它的泄漏量，泵的實際排出流量為零，此時泵的輸出壓力為最大。并且也不可能繼續(xù)增大，見圖2.10中C點，故稱為限壓式變量泵。 簡而言之，AB段是定量泵工況段。BC段是變量泵工況段。演示動畫 圖中A點表示泵的最大流量，由最大流量調(diào)節(jié)螺釘4進(jìn)行調(diào)節(jié)。左旋4，則A點在縱坐標(biāo)上的位置下移；右旋4，則A點在縱坐標(biāo)上的位置上移。 B點也稱拐點，由調(diào)壓彈簧8的

46、預(yù)緊力來調(diào)節(jié)，增加8的預(yù)緊力，將使pB點向右移，BC線則平行右移。 更換調(diào)節(jié)彈簧，改變其彈簧剛度，可改變BC段的斜率。彈簧8剛度增加，BC線變平坦，彈簧8剛度減弱，BC線變陡。返回首頁1234 56 7891011e0 內(nèi)反饋式變量泵利用泵本身的排出壓力和流量推動變量機(jī)構(gòu)，在泵的理論排量接近零工況時，泵的輸出量為零，因此便不可能繼續(xù)推動變量機(jī)構(gòu)來使泵的流量反向，所以內(nèi)反饋式變量泵僅能用于單向變量。內(nèi)反饋式變量泵僅能用于單向變量。1234 56 7891011e0 (2)限壓式外反饋變量葉片泵限壓式外反饋變量葉片泵如圖為限壓式外反饋變量葉片泵的工作原理示意圖，與內(nèi)反饋變量泵的主要不同之處是：推動

47、定子移動的操縱力不是內(nèi)部排油壓力而是外負(fù)載壓力外負(fù)載壓力。另外，在最大流量調(diào)節(jié)螺釘處增加了一個柱塞缸，它能根據(jù)泵出口負(fù)載壓力的大小自動調(diào)節(jié)泵的排量。圖中轉(zhuǎn)子1的中心O是固定不動的，定子3可沿滑塊滾針軸承4左右移動。演示動畫 定子右邊有反饋柱塞5，它的右腔與泵的壓油腔及出口相通。反饋柱塞5和流量調(diào)節(jié)螺釘6用以調(diào)節(jié)泵的初始偏心e0。設(shè)反饋柱塞受液體壓力的面積為Ax，當(dāng)作用在定子上的來自反饋柱塞力pAxFx時，彈簧2把定子及反饋柱塞5推向最右邊，靠在6上，此時泵的偏心量達(dá)到預(yù)調(diào)值e0 ，泵的輸出流量為最大值。 若只考慮反饋力和彈簧力，當(dāng)泵的壓力升高到p Ax Fx 時，反饋力克服彈簧預(yù)緊力，推動定子

48、左移距離x，偏心減小，泵輸出流量隨之減小。壓力愈高，偏心愈小，輸出流量也愈小。當(dāng)壓力達(dá)到使泵的偏心所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負(fù)載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱為外反饋限壓式變量葉片泵。變量工作過程變量工作過程 限壓式外反饋變量葉片泵的工作過程，可演示如下： 當(dāng)液壓泵的輸出油壓p小于等于pB，即p AxFx時，反饋力p Ax遠(yuǎn)不能夠克服彈簧力，定子仍被彈簧推在右邊的原始位置。此時，泵的定子環(huán)對轉(zhuǎn)子的偏心距保持在限定的最大值，不隨工作壓力的變化而變化。當(dāng)液壓泵的輸出油壓升高達(dá)到pB，即F2=F彈時，處于臨界狀態(tài)。演示動畫 當(dāng)液壓泵的工作壓力p繼續(xù)升

49、高超過pB，即p Ax=Fx時，反饋力p Ax就能夠克服彈簧作用力，使定子向左移動，偏心量e就自動減小，因而液壓泵的排量就降低。工作壓力p越高，偏心量e就越小，液壓泵的排量也越小。所以pB是液壓泵最大排量時可能的最高壓力,也稱為拐點壓力。下面對外反饋限壓式變量葉片泵的變量特性分析如下：演示動畫 當(dāng)壓力逐漸增大，使定子處于開始移動的臨界狀態(tài)時，其力平衡方程為： pB Ax =kx(x0+emaxe0) (2.13) 當(dāng)泵的壓力超過臨界狀態(tài)繼續(xù)增加時，定子相對轉(zhuǎn)子有移動距離，其力平衡方程為： p Ax =kx(x0+emaxe0+x) (2.14) 此時，定子的實際偏心為： e=e0 x (2.1

50、5) 式中 x彈簧壓縮量增加值(m)； x0彈簧的預(yù)壓縮量(m); e定子的實際偏心(m)； e0定子的初始偏心值(m)； emax泵轉(zhuǎn)子和定子間的最大設(shè)計偏心距(m)； Ax反饋柱塞的有效作用面積(m2)： kx彈簧剛度(Nm); p泵的實際工作壓力(Pa)； pB定子處于開始移動的臨界狀態(tài)時的壓力(Pa)。 由式 (2.13) 得 pB =kx(x0+emaxe0) /Ax (2.16) 泵的實際輸出流量一般形式: q=kqe kLp (2.17) 式中 kq泵的流量增益； kL泵的泄漏系數(shù)。 當(dāng)p AxFx時，定子左移，泵的流量減小。為(變量的變量的BC段段)（推導(dǎo)過程略）：)19. 2

51、()()(max0pkkkAkkexkqqlxxxqq外反饋限壓式變量葉片泵的靜態(tài)特性曲線如下圖，不變量的AB段與式q=kqe0klp 相對應(yīng)，壓力增加時，實際輸出流量因壓差泄漏而減少；BC段是泵的變量段，與式(2.19)相對應(yīng)，)19. 2()()(max0pkkkAkkexkqqlxxxqq這一區(qū)段內(nèi)泵的實際流量隨著壓力增大而迅速下降，葉片泵處于變量泵工況，B B點叫點叫做曲線的拐點做曲線的拐點，拐點處的壓力為pB，主要由彈簧預(yù)緊力確定，并可以由式pB =kx(x0+emaxe0) /Ax 算出。 限壓式變量葉片泵對既要實現(xiàn)快速行程，又要實現(xiàn)保壓和工作進(jìn)給的執(zhí)行元件來說是一種合適的油源；快

52、速行快速行程時需要大的流量，負(fù)載壓力較低，正好使用曲線的程時需要大的流量，負(fù)載壓力較低，正好使用曲線的AB段部分段部分；保壓和工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流保壓和工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流量較小，正好使用曲線的量較小，正好使用曲線的BC段部分。段部分。 2.3.2 2.3.2 雙作用葉片泵雙作用葉片泵 1. 工作原理工作原理下圖為雙作用葉片泵的工作原理圖，它的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處在于定子內(nèi)表面是近似橢圓形狀，且不同之處在于定子內(nèi)表面是近似橢圓形狀，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的，定子和轉(zhuǎn)子是同心的，當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸減小，為壓油區(qū)；在左下角

53、和右上角處逐漸增大，為吸油區(qū)。吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。稱過渡曲，這四個過渡區(qū)有四段過渡曲線。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子葉片葉片配流盤配流盤泵體泵體 由于雙作用葉片泵有兩個吸油區(qū)和兩個排油區(qū)，并且各自的中心夾角是對稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油壓作用力互相平衡。因此，這種液壓泵也稱為平衡式葉片泵。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個密封工作腔完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。2. 雙作用葉片泵的平均流量計算雙作用葉片泵的平均流量計算圖中：轉(zhuǎn)子半徑為圖中：轉(zhuǎn)子半徑為r0 0，定子長半徑為，定子長半徑為R，定子短半徑為，定子短半徑為r，葉片寬度為葉片寬度為B。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，兩葉片之間

54、封閉容積變化量為：V=2（A1A2）B轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的排量為：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的排量為： V=2（A1A2）B z由圖可知：由圖可知： A1=（R2r02） /2 A2=（r2r02） /2 =2 / z則雙作用葉片泵理論排則雙作用葉片泵理論排量為：量為：V=2 （R2r2）B 式中 葉片夾角 ； A1吸油最大面積； A2 排油余留面積； R定子橢圓長半徑； r定子橢圓短半徑； z葉片數(shù)； r0 轉(zhuǎn)子半徑； B 葉片或轉(zhuǎn)子的厚度。雙作用葉片泵的實際平均流量為: q=2 （R2r2）B nV （2.21)式（2.21)是不考慮葉片幾何尺寸時的平均流量計算公式。一般雙作用葉片泵，在葉片底部都通壓力油，并

55、且在設(shè)計中保證高、低壓腔葉片底部總?cè)莘e變化為零，即葉片底部容積不參加泵的吸油和排油。因此在排油腔，葉片縮進(jìn)轉(zhuǎn)子槽的容積變化，對泵的流量有影響，在精確計算葉片泵的平均流量時，應(yīng)該考慮葉片容積對流量的影響。每轉(zhuǎn)不參加排油的葉片總?cè)莘e為 Vb=2(R r)Bbz/cos (2.22)式中 Vb不參加排油的葉片總?cè)莘e(m3)； b葉片厚度(m)；z葉片數(shù)； 葉片相對于轉(zhuǎn)子半徑的傾角(o)。 則雙作用葉片泵精確流量計算公式為：V- -Vb)23. 2(cos)(2)(222VBnbzrRrRq 對于特殊結(jié)構(gòu)的雙作用葉片泵，如雙葉片結(jié)構(gòu)、彈簧葉片結(jié)構(gòu)，其葉片底部和單作用葉片泵一樣也參加泵的吸油和排油，其平

56、均流量計算方法仍采用式(221)。 q=2 （R2r2）B nV （2.21)3.提高雙作用葉片泵壓力的措施提高雙作用葉片泵壓力的措施 隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)不斷改進(jìn)，雙作用葉片泵的最高工作壓力已達(dá)到2030 MPa，這是因為雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子上的徑向力基本上是平衡的，因此不像高壓齒輪泵和單作用葉片泵那樣，工作壓力的提高會受到徑向承載能力的限制。葉片泵采用浮動配流盤對端面間隙進(jìn)行補(bǔ)償后，泵在高壓下也能保持較高的容積效率，葉片泵工作壓力提高的主要限制條件是葉片和定子內(nèi)表面的磨損。為解決定子和葉片的磨損，就必須減小在吸油區(qū)葉片對定子內(nèi)表面的壓緊力，目前采取的主要結(jié)構(gòu)措施有以下幾種。 (1)雙葉片結(jié)構(gòu)

57、雙葉片結(jié)構(gòu) 如圖所示，各轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個經(jīng)過倒角的葉片。葉片底部不與高壓油腔相通，兩葉片的倒角部分構(gòu)成從葉片底部通向頭部的V形油道，因而作用在葉片底部、頭部的油壓力相等，合理設(shè)計葉片頭部的形狀，使葉片頭部承壓面積略小于葉片底部承壓面積，這個承壓面積的差值就形成葉片對定子內(nèi)表面的接觸力。也就是說，這個推力是能夠通過葉片頭部的形狀來控制的，以便既保證葉片與定子緊密接觸，又不至于使接觸應(yīng)力過大，同時，槽內(nèi)兩個葉片可以相互滑動，以保證在任何位置，兩個葉片的頭部和定于內(nèi)表面緊密接觸。 (2)彈簧葉片結(jié)構(gòu)彈簧葉片結(jié)構(gòu) 與雙葉片結(jié)構(gòu)類似的還有彈簧葉片結(jié)構(gòu)。如圖所示，葉片在頭部及兩側(cè)開有半圓形槽，在葉片的底面

58、上開有三個彈簧孔。通過葉片頭部和底部相連的小孔及側(cè)面的半圓槽使葉片底面與頭部溝通，這樣，葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動時，頭部和底部的壓力完全平衡。 葉片和定子內(nèi)表面的接觸壓力僅為葉片的離心力、慣性力和彈簧力，故接觸力較小。不過，彈簧在工作過程中頻繁受交變壓縮，易引起疲勞損壞，但這種結(jié)構(gòu)可以原封不動地作為油馬達(dá)使用，這是其它葉片泵結(jié)構(gòu)所不具備的。 (3)子母葉片結(jié)構(gòu)子母葉片結(jié)構(gòu) 如圖所示，在轉(zhuǎn)子葉片槽中裝有母葉片和子葉片，母、子葉片能自由地相對滑動，為了使母葉片和定子的接觸壓力適當(dāng)，須正確選擇子葉片和母葉片的寬度尺寸之比，轉(zhuǎn)子上的壓力平衡孔使母葉片的頭部和底部液壓力相等，泵的排油壓力經(jīng)過配流盤、轉(zhuǎn)子槽通到

59、母、子葉片之間的中間壓力腔，如不考慮離心力和慣性力，由圖可知，葉片作用在定子上的力為： F=bt(p2p1) (2.24) 在吸油區(qū)， p1 =0，則F=btp2；在排油區(qū)， p2=p1 ，故F=0。由此可見，只要適當(dāng)?shù)剡x擇t和b的大小，就能控制接觸應(yīng)力，一般取子葉片的寬度b為母葉片寬度的1314。 在排油區(qū)F=0，葉片僅靠離心力與定子接觸。為防止葉片的脫空，在聯(lián)通中間壓力腔的油道上設(shè)置適當(dāng)?shù)墓?jié)流阻尼，使葉片運(yùn)動時中間油腔的壓力高于作用在母葉片頭部的壓力，保證葉片在排油區(qū)時與定子緊密貼合。 (4)階梯葉片結(jié)構(gòu)階梯葉片結(jié)構(gòu) 如圖2.17所示，葉片做成階梯形式，轉(zhuǎn)子上的葉片槽亦具有相應(yīng)的形狀。它們

60、之間的中間油腔經(jīng)配流盤上的槽與壓力油相通，轉(zhuǎn)子上的壓力平衡油道把葉片頭部的壓力油引入葉片底部。與母子葉片結(jié)構(gòu)相似，在壓力油引入中間油腔之前，設(shè)置節(jié)流阻尼，使葉片向內(nèi)縮進(jìn)時，此腔保持足夠的壓力，保證葉片緊貼定子內(nèi)表面。這種結(jié)構(gòu)由于葉片及槽的形狀較為復(fù)雜，加工工藝性較差，應(yīng)用較少。 2.3.3單作用葉片泵與雙作用葉片泵特點比較單作用葉片泵與雙作用葉片泵特點比較 1. 單作用葉片泵的特點單作用葉片泵的特點 (1)存在困油現(xiàn)象存在困油現(xiàn)象 配流盤的吸、排油窗口間的密封角略大于兩相鄰葉片間的夾角，而單作用葉片泵的定子不存在與轉(zhuǎn)子同心的圓弧段，因此，在吸、排油過渡區(qū)，當(dāng)兩葉片間的密封容積發(fā)生變化時，會產(chǎn)生