1、第三章液壓油泵第三章液壓油泵l l3.1 油泵概述油泵概述l（1）工作原理）工作原理 油泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，它的工作原理如圖3-1所示。 圖圖3-1 油泵工作原理簡(jiǎn)圖油泵工作原理簡(jiǎn)圖手動(dòng)泵手動(dòng)泵 油泵正常工作需要滿足如下基本要求：油泵正常工作需要滿足如下基本要求： 、密封油腔a的容積變化是油泵實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的根本根本原因原因。油泵一般都稱為容積式容積式泵。油泵的理論流量只決定于其結(jié)構(gòu)參數(shù)和轉(zhuǎn)速，而與壓力無關(guān)。 、在吸油過程中，必須使油箱與大氣相通，這是吸油吸油的必要條件的必要條件。在壓油過程中，油壓的高低決定于輸出油路中所遇到的阻力，即決定于外載，這是形成油壓的條件。 、單向閥2、4是油泵

2、的配油裝置配油裝置，配油裝置是油泵正常工作不可缺少的部分。 l （2）分類）分類l 容積式油泵容積式油泵，按其流量，按其流量是否可以改變是否可以改變而分為而分為定量油泵定量油泵和變量油泵和變量油泵。l 變量油泵變量油泵的幾何尺寸（即密封容積的變化的大小）是可以改變的，在不改變轉(zhuǎn)速的情況下就能改變流量。l 定量油泵定量油泵的幾何尺寸是固定的，只有改變轉(zhuǎn)速才能改變流量（但改變轉(zhuǎn)速的方法實(shí)際上幾乎不使用）。 容積式泵按其結(jié)構(gòu)不同，可分為齒輪泵齒輪泵（代號(hào)“CB”）、葉片泵葉片泵（代號(hào)“YB”）、柱塞泵柱塞泵（代號(hào)“ZB”）和螺桿泵螺桿泵（代號(hào)“RB”）四種。 齒輪泵和螺桿泵是齒輪泵和螺桿泵是定量泵定

3、量泵，葉片泵和柱塞泵可制成，葉片泵和柱塞泵可制成定定量泵。量泵。l （3）油泵的）油泵的性能參數(shù)性能參數(shù) 1）壓力）壓力p（單位為（單位為Pa）：）： 額定壓力額定壓力在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力； 工作壓力工作壓力泵實(shí)際工作的壓力。實(shí)際工作，泵的壓力是隨負(fù)載而決定的； 吸入壓力吸入壓力泵進(jìn)口處的壓力； 最高允許壓力最高允許壓力按標(biāo)準(zhǔn)，超過額定壓力所允許的短暫運(yùn)行的最高壓力。 2）排量和流量：）排量和流量： 排量排量V油泵每旋轉(zhuǎn)一弧度旋轉(zhuǎn)一弧度，由其幾何尺寸計(jì)算得到的排出液體的體積；(m3/rad) 理論流量理論流量q t在不考慮泄漏的情況下，泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液泵在單

4、位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積體體積（m3/s）， q tV （、n為泵的角速度和轉(zhuǎn)速，V每轉(zhuǎn)排出的體積） 實(shí)際流量實(shí)際流量q泵工作時(shí)實(shí)際排出 的流量(q = q t q )，q為損失 流量； 額定流量q n泵在額定壓力和 額定轉(zhuǎn)速下輸出的實(shí)際流量（m3/s）。 （油泵的流量q與工作壓力p的關(guān)系， 如圖32所示） Vn602 3）功率和效率）功率和效率: 功率：功率： 有有理論輸入功率P r t、實(shí)際輸入功率P r，理論輸出功率P t、實(shí)際輸出功率P。 理論輸入功率 P r t(或理論輸出功率P t)： P r tP tq t p（Nm/s）； 實(shí)際輸入功率 P r：P rT= （Nm/s）； 實(shí)際輸

5、出功率 P ：Pq p（Nm/s）。Tn602 效率：效率：有有容積效率 v、機(jī)械效率 m、總效率。A. 容積效率v(主要與泄漏有關(guān))：vP/Pt=q/qt=1-q/qt；B. 機(jī)械效率m(主要與機(jī)械摩擦有關(guān))：mPt/Pr= q tp/Pr；C. 總效率(泵的實(shí)際輸出功率與實(shí)際輸入功率之比)：P/Pr = vm效率效率、流量、流量q、功率、功率P、壓力、壓力p之間的關(guān)系，如力圖之間的關(guān)系，如力圖3-3示。示。l3.2 齒輪泵齒輪泵l（1）、工作原理）、工作原理 如圖5-24所示。 當(dāng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒脫離嚙合的一側(cè)，輪齒退出齒間，其密封容積變大，經(jīng)吸油管路被吸入該腔的齒間，完成吸油過程； 而

6、另一側(cè)，輪齒進(jìn)入嚙合，占據(jù)齒間，使密封容積減小，油液受到壓縮，并從壓油管路擠出去，完成壓油過程。 因此，齒輪泵中，輪齒脫離嚙合輪齒脫離嚙合的一腔是吸油腔，輪輪齒進(jìn)入嚙合齒進(jìn)入嚙合的一腔是壓油腔。當(dāng)齒輪不斷旋轉(zhuǎn)，吸油腔就不斷從油箱吸油，而壓油腔不斷將壓力油擠出去。 （2）、困油現(xiàn)象）、困油現(xiàn)象 在齒輪泵中，齒輪的嚙合系數(shù)要大于1（一般=1.4）才能保證齒輪正常工作。在嚙合過程中，這種出現(xiàn)在一小段時(shí)間內(nèi)兩對(duì)輪齒同時(shí)處于嚙合狀態(tài)的情況，如圖5-25所示。 由由同時(shí)嚙合的同時(shí)嚙合的兩種輪齒的表面兩種輪齒的表面和前后端蓋和前后端蓋所構(gòu)成的密封容積所構(gòu)成的密封容積，稱為困油區(qū)困油區(qū)。 當(dāng)困油區(qū)由大變小時(shí)，

7、其中的油液受到擠壓，油壓急劇升高油壓急劇升高；當(dāng)困油區(qū)由小變大時(shí)，區(qū)內(nèi)會(huì)形成部分真空部分真空。這種現(xiàn)象稱為困油困油現(xiàn)象現(xiàn)象。 消除困油現(xiàn)象的方法是消除困油現(xiàn)象的方法是：在前后端蓋上開卸荷槽，如圖5-25中的虛線所示。 原理為原理為：當(dāng)閉死容積由大變小時(shí)，始終通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通，以便將閉死容積內(nèi)的油液排到壓油腔；當(dāng)閉死容積由小變大時(shí)，始終通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通，避免出現(xiàn)真空。 （3）齒輪泵流量的近似計(jì)算）齒輪泵流量的近似計(jì)算（P59） 齒輪泵旋轉(zhuǎn)的理論排油量理論排油量q為： （m3/r）q-即為主動(dòng)齒輪頂圓與基圓之間的環(huán)形圓形柱的體積，一周等于2弧度 D齒輪的節(jié)圓直徑（D=mZ）

8、； h輪齒的有效工作高度（h=2m）； b齒寬； Z齒輪齒數(shù)； m齒輪模數(shù)。 齒輪每秒鐘的流量流量Q為： （m3/r）v油泵的容積效率； n油泵轉(zhuǎn)速（r/min）。 bZmDhbq22vvbnZmnZmQ22111. 0602 （4）齒輪油泵的特點(diǎn)及應(yīng)用）齒輪油泵的特點(diǎn)及應(yīng)用 齒輪油泵的主要優(yōu)點(diǎn)是：齒輪油泵的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工作可靠、對(duì)雜質(zhì)的敏感性不高； 其缺點(diǎn)是：其缺點(diǎn)是：徑向液壓力不平衡，容積效率不高，流量的脈動(dòng)較大，零件的互換性較差；輪齒泵宜用于環(huán)境較差、轉(zhuǎn)動(dòng)精度要求不高的場(chǎng)合，在冶金、鑄造設(shè)備上應(yīng)用廣泛。 （5）齒輪油泵的泄漏及防泄漏措施）齒輪油泵的泄漏及防泄漏措施 效

9、率是衡量齒輪泵工作經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一，泄漏直接影響齒輪泵的容積效率。 其泄漏有三種途徑(圖3-6)： .端面間隙的泄漏(占7580%); .徑向間隙的泄漏(占1520%); .齒面嚙合處間隙的泄漏(通常 很少，一般不考慮)。l 1）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償浮動(dòng)軸套（或浮動(dòng)側(cè)板）式補(bǔ)償裝置（圖37）A. 工作原理：(圖3-7)兩個(gè)互相嚙合的齒輪支承在前、后軸套的軸承里，軸套可在殼體作軸向浮動(dòng)。從壓油腔引至軸套外端面的油液，產(chǎn)生作用于Fl=A1pg，此力把軸套壓向齒輪端面，減小端面間隙。 齒輪端面產(chǎn)生的反推力：Ff =A2pm。 泵起動(dòng)時(shí)，浮動(dòng)軸套在彈性元件(橡膠密封圈或彈簧)的彈

10、力Ft作用下，貼緊齒輪端面以保證密封。一般，F(xiàn)l+Ft = (11.2) Ff B. 典型結(jié)構(gòu) i). 補(bǔ)償面為補(bǔ)償面為“8”字形的字形的浮動(dòng)軸套浮動(dòng)軸套(圖圖3-8)。在“8”字形面積A1上作用著由孔B引入的壓力油；空載時(shí)，O形密封圈使浮動(dòng)軸套自動(dòng)緊貼在齒輪端面上，A孔可把內(nèi)泄油引入吸油腔。 ii). 補(bǔ)償面為補(bǔ)償面為偏心偏心“8”字形字形的浮動(dòng)軸套的浮動(dòng)軸套(圖圖3-9)。偏心的偏心的作用是：作用是：使合力的作用線偏向壓油腔一側(cè)，從而使壓緊力的作用線與反推力的作用線重合，避免產(chǎn)生力偶。iii). 分區(qū)壓力補(bǔ)償?shù)摹?”字形浮動(dòng)側(cè)板。 (詳見，詳見，P64，圖，圖3-10) 彈性側(cè)板（或稱撓性

11、側(cè)板）式補(bǔ)償裝置（圖311） 彈性側(cè)板的 補(bǔ)償原理與 浮動(dòng)軸套的 相同。 只是側(cè)板在壓力 油的作用下 產(chǎn)生彈性變 形，減少間隙。 2）徑向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償）徑向間隙的自動(dòng)補(bǔ)償（圖315） 在工作壓力pg的作用下，使補(bǔ)償板上的壓緊力(F=pgA)與補(bǔ)償側(cè)板下面的反推力平衡使間隙最小。 3）外嚙合齒輪泵的徑向力及減少徑向力的措施）外嚙合齒輪泵的徑向力及減少徑向力的措施 .徑向力分布： .減小徑向力的措施： 齒輪泵的工作壓力越高，徑向力越大，會(huì)降低軸壽命、使變形加大甚至出現(xiàn)齒頂刮殼現(xiàn)象。為此，除了提高軸承的承載能力外，還應(yīng)盡量減小徑向力，具體措施為： i).合理選擇齒寬B和齒頂圓直徑De： 因?yàn)椋?dāng)工

12、作壓力p和排量V一定時(shí)，齒輪軸所受的徑向力與De成反比、與B0.5成正比。故減小B、增大De可以減小徑向力。 ii).縮小壓油腔尺寸：壓油腔的包角越小、徑向力越小。 iii).將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔側(cè)：使對(duì)稱區(qū)域的徑向力得到平衡，減少徑向力。（圖314） iv).將吸油腔擴(kuò)大到接近壓油腔側(cè)：只留12個(gè)齒起密封作用。這種結(jié)構(gòu)既可減少徑向、又可提高容積效率（圖315）。v).液壓平衡法：在過渡區(qū)開設(shè)兩個(gè)平衡油槽，分別與低、高壓腔相通。（圖316）l （6）其它形式的齒輪）其它形式的齒輪泵泵 1）漸開線）漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵i. 工作原理：圖工作原理：圖317 相互嚙合的小齒輪1和內(nèi)齒

13、環(huán)3之間有月牙板2，將吸 油腔4和壓油腔5隔開。當(dāng) 小齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)， 內(nèi)齒環(huán)也以相同方向旋轉(zhuǎn)。 圖中上半部輪齒脫開處， 齒間容積擴(kuò)大，形成真空， 為吸油腔；下部輪齒進(jìn)入嚙 合處，齒間容積縮小，為壓 油區(qū)。 ii. 內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)： 如圖318所示為帶溢流閥的內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵。當(dāng)泵的出口壓力達(dá)到或超過由彈簧10所設(shè)定的壓力時(shí)，高壓油克服彈簧力、頂開錐閥芯溢流(進(jìn)入吸油腔)。 iii. 排量及流量計(jì)算：排量及流量計(jì)算： “內(nèi)嚙合齒輪泵”與“外嚙合齒輪泵”的工作原理相同，其排量及流量計(jì)算排量及流量計(jì)算的方法也相同。 排量V： (m3/rad) 流量q： (m3/s)

14、 12)1 ()(22221222121211jtRRhRRhhhRBVvvVnVq60211 iv. 內(nèi)嚙合齒輪泵的特點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵的特點(diǎn)：流量、壓力的脈動(dòng)小；噪聲低，無困油現(xiàn)象；輪齒接觸應(yīng)力小，磨損小，壽命長；零件加工困難，成本高，價(jià)格貴。 2）內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線齒輪泵）內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線齒輪泵（P7173，圖319、圖320） 齒形曲線采用擺線，故稱擺線泵。i. 工作原理：圖工作原理：圖319 一對(duì)偏心嚙合的內(nèi)外轉(zhuǎn)子，其一對(duì)偏心嚙合的內(nèi)外轉(zhuǎn)子，其偏心為偏心為e；外轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比內(nèi)轉(zhuǎn)子的；外轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)多一個(gè)。圖齒數(shù)多一個(gè)。圖(a)所示位置時(shí)的所示位置時(shí)的A腔容積最小，圖腔容積最小，圖(

15、d)所示位置的所示位置的A腔腔容積最大；由容積最大；由(a)至至(d)吸油，而由吸油，而由(d)至至(a)壓油。壓油。 ii. 內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)：內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)：圖320 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1) 三片式結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子安裝在泵體2內(nèi)，兩個(gè)定位圓柱銷3用以保證泵體與前后的偏心距。 (2) 在后蓋上有月牙形進(jìn)、出油槽(圖中的虛線所示)分別與進(jìn)、出油口相通；前蓋上設(shè)有與后蓋相對(duì)稱的平衡油槽，用來平衡泵內(nèi)的軸向壓力。 (3) 在軸13和后蓋4上設(shè)有泄漏油孔(至油箱)。在泵體的兩端面上開有環(huán)形的平面卸荷槽19和油孔，可將泵的接合面處泄漏的油液引入后蓋上的泄漏孔。 iii). 計(jì)算及特點(diǎn)：計(jì)算及特點(diǎn)： 排量V及流量q的計(jì)算公式，詳見教材P73頁。頁。 該泵的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)小巧、零件數(shù)少、工作容積大； 缺點(diǎn)是：流量不均勻、脈動(dòng)量大，嚙合處間隙泄漏大。通常用作低壓系統(tǒng)的補(bǔ)油、潤滑等輔助泵。 (習(xí)題：練習(xí)習(xí)題：練習(xí)3-6、3-7)l3-3 螺桿泵螺桿泵（P7374，圖321） (1) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)緊揍、體積小、重量輕，流量