液壓系統的動力元件主要是液壓泵，它是將原動機輸入的機械能轉換成液體壓力能，為液壓系統提供足夠流量和一定壓力液壓油的能量轉換裝置。液壓泵的性能好壞直接影響液壓系統的工作質量，是液壓系統的重要組成元件。第3章液壓動力元件

3.1液壓泵的工作原理及分類

3.1.1液壓泵的工作原理

圖3-1是一種最簡單的單柱塞液壓泵，它由偏心輪１，柱塞２，柱塞缸３，彈簧４和單向閥５，６組成1-偏心輪；２-柱塞；３-柱塞缸；４-彈簧；５、６單向閥圖3-1液壓泵工作原理圖

在圖3-1中，柱塞缸３和柱塞２圍成了一個密閉容積a。柱塞２可在偏心輪１轉動時的壓力和復位彈簧4的彈力共同作用下左右運動，使密閉容積a的容量發生周期性變化。當偏心輪1的最大面壓住柱塞時，密閉容積a的容量最小。隨著偏心輪1轉動，當大面逐漸遠離柱塞2時，柱塞2在復位彈簧4的彈力作用下向外推出，密閉容積a的可容量迅速由小變大，在容積里形成局部真空，在大氣壓力的作用下，油箱中的油液可經單向閥６吸入密閉容積a(同時單向閥５因負壓而關閉)。此時，密閉容積a充當了吸油腔的角色。當偏心輪1的最小面壓住柱塞時，密閉容積a的容量最大。隨著偏心輪1轉動，當大面逐漸壓向柱塞時，密閉容積a的容量迅速由大變小，密閉容積a中的油液可經單向閥５被柱塞2壓入液壓系統(同時單向閥６也因受壓而關閉)。此時，密閉容積a充當了壓油腔的角色。如果偏心輪在外力驅動下不停地轉動，密閉容積a就會不斷地完成吸油和壓油的周期循環。目前，在液壓系統中使用的液壓泵雖然結構差異很大，但基本上都是容積式泵，其工作原理也基本一樣：

（1）密閉容積的容量變化原理容積式液壓泵是利用容量可變的密閉容積，在機械動力作用下，使容量發生周期性變化，實現反復吸油和壓油。當密閉容積的可容量由小變大時，構成了具有吸油能力的吸油腔；當密閉容積的容量由大變小時，構成了具有壓油能力的壓油腔。

（2）吸油腔的真空吸油原理當吸油腔的可容量由小變大時，腔內會產生局部分真空，油箱中的油液可在大氣壓力的作用下被吸入吸油腔。

（3）壓油腔的能量轉換原理當壓油腔的容量由大變小時，通過原動機輸入的機械能，對壓油腔內的油液施壓，將機械能轉換成了液體壓力能，對液壓系統輸入具有一定流量的有壓液體。

3.1.2液壓泵的分類

液壓泵的分類方式很多，按壓力的大小分為低壓泵、中壓泵和高壓泵；按流量是否可調分為定量泵和變量泵；按泵的結構分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。目前，液壓泵基本上都是以結構形式命名的，按其結構形式可分類如下：

外嚙合齒輪泵齒輪泵

內嚙合齒輪泵

單作用葉片泵

葉片泵

雙作用葉片泵

直軸式軸向柱塞泵

斜軸式軸向柱塞泵

固定液壓缸(閥配油)式徑向柱塞泵

回轉液壓缸(軸配油)式徑向柱塞泵液壓泵柱塞泵螺桿泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵3.2液壓泵的主要性能與參數

（1）壓力

1)工作壓力pac

液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為液壓泵的工作壓力。工作壓力取決于負載的大小和排油管路上的壓力損失，與液壓泵的流量無關。

2)額定壓力pra

液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規定，連續運轉的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。液壓泵的實際工作壓力應小于額定壓力，否則液壓泵過載。

3)最高允許壓力pmax是液壓泵按試驗標準規定的，允許短時間超過額定壓力運行的最大壓力。

（2）排量q

排量是液壓泵主軸每轉一周所排出液體體積的理論值。根據排量可變與否,液壓泵可分為定量泵和變量泵。如果泵的排量固定，則稱為定量泵；如果泵的排量可變，則稱為變量泵。

（3）流量

1)理論流量Qth理論流量是在不考慮液壓泵泄漏的情況下，在單位時間內所排出的液體的體積。顯然，當液壓泵的轉速為n時，液壓泵的理論流量為：

Qth=

qn

(3-1)式中，q的單位是L/r，n的單位是r/min，Qth的單位是L/min2)實際流量Qac實際流量是指液壓泵在工作時，減去泵的泄漏所輸出的流量。即為：Qac=Qth-△Q(3-2)

3)額定流量Qra

額定流量是指液壓泵在額定壓力和額定轉速條件下必須保證的輸出流量

（4）容積效率和機械效率

1)容積效率ηv

容積效率等于液壓泵的實際輸出流量與理論輸出流量之比：

ηv=Qac/Qth

(3-3)2)機械效率機械效率等于液壓泵理論上需要的輸入扭矩與實際的輸入扭矩之比：

ηm=Tth

/Tac(3-4)

（5）泵的總效率η

泵的總效率等于機械效率與容積效率的乘積：

η=ηmηv(3-5)

（6）泵的實際輸出功率Pac

Pac=pac

Qac/60(KW)(3-6)

式中，pac的單位是MPa，Qac的單位是L/min.【例3-1】某液壓系統，泵的排量q=10mL/r，電機轉速

n=1450r/min，泵的輸出壓力p=5MPa，泵容積效率

ηv=0.92，求： （1）泵的理論流量； （2）泵的實際流量； （3）泵的輸出功率；

解：①泵的理論流量為

Q

th=qn

=10×10-3×1450=14.5L/min

②

泵的實際流量為

Qac=Q

thηV

=14.5×0.92=13.34L/min

③泵的輸出功率為

Pac=

pacQ

ac/60=5×13.34/60=1.1KW

3.3常用的液壓泵及結構特征

3.3.1齒輪泵齒輪泵具有比其它液壓泵結構簡單、自吸能力強、抗油液污染能力高、價格便宜等四大突出優點，所以在一般的液壓系統中被廣泛采用。

齒輪泵的缺點主要表現在：壓力不高、效率低、流量脈動較大，噪音較大（內嚙合齒輪泵較小），不宜用于高壓和對運動精度要求較高的液壓系統。

齒輪泵按嚙合形式不同可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。

3.3.1.1外嚙合齒輪泵

圖3-2外嚙合齒輪泵工作原理

(1)外嚙合齒輪泵的基本構造和工作原理外嚙合齒輪泵是由裝在殼體內的一對外嚙合齒輪組成，殼體由兩端蓋密封，兩嚙合齒輪將泵的殼體內腔分隔成左右兩個密閉的工作腔，如圖3-2所示。當齒輪按圖中所示方向運轉時，在右腔(吸油腔)，由于嚙合齒輪的輪齒一對對相繼分開，所以右腔的容積會反復出現由小變大的過程，形成局部真空，在大氣壓力作用下，將油箱中的油液吸入吸油腔。隨著齒輪轉動，吸油腔中的油液被輪齒帶入左腔(壓油腔)。在左腔(壓油腔)，由于嚙合齒輪的輪齒一對對相繼壓合，左腔的容積會反復出現由大變小的過程，在齒輪的輪齒擠壓下，壓油腔中的油液就會源源不斷地被輸送到液壓系統。

(2)外嚙合齒輪泵的主要問題及解決措施

1)困油現象

圖3-3困油現象外嚙合齒輪泵運轉時，在前后兩對相互嚙合的輪齒之間會出現一個閉死容積，油液被封閉和困死在這個閉死容積里，這種現象就是外嚙合齒輪泵的困油現象，如圖3-3所示。在嚙合齒輪轉動的過程中，閉死容積有一個由大變小和由小變大的過程。當閉死容積快速由大變小時，被困油液受到擠壓，壓力急劇上升，會產生很大的液壓沖擊；當閉死容積快速由小變大時，在閉死容積里又會產生空穴現象。為了消除外嚙合齒輪泵的困油現象，通常在泵的側面蓋板上開兩條卸荷槽，如圖3-3中所示，使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，由小變大時與吸油腔相通。

2)泄漏現象外嚙合齒輪泵工作時，由于運動部件之間存在間隙，液壓油會從壓油腔向吸油腔泄漏。泄漏途徑主要有二條：一是齒頂與外殼的徑向間隙，泄漏量約占泄漏總量的15～20﹪；二是齒輪端面與殼體兩側面的軸向間隙，泄漏量約占泄漏總量的75～80﹪，這是齒輪泵的主要泄漏途徑。正因為齒輪泵有泄漏，而且泄漏比較嚴重，所以齒輪泵一般都是低壓泵。為了減小泄漏，提高齒輪泵的工作壓力，技術工作者研制了一種軸向間隙自動補償裝置。這種裝置就是在齒輪的兩端面安裝了一種可浮動軸套，然后通過管道把壓力油引到浮動軸套外側，用油壓把浮動軸套緊壓在齒輪端面。經過改造后的外嚙合齒輪泵，其工作壓力可以從幾MPa提高到二十多MPa。在工作環境較差，工作壓力要求較高的場合，通常采用這種有較高工作壓力的外嚙合齒輪泵。解決徑向壓力不平衡的方法如下：①適當縮小壓油口，以減小高壓油作用在齒輪上的面積。②加大齒輪齒頂與殼體的徑向間隙或者在殼體上開徑向平衡槽（徑向平衡槽如圖3-4所示）。加大齒頂間隙和開徑向平衡槽都可使軸承上的徑向壓力減小，但是又會使內泄增加，容積效率下降，對于高壓齒輪泵不宜采用。③加大齒輪軸和軸承的承載能力（如加粗齒輪軸）。

3）徑向壓力不平衡齒輪泵工作時，因為吸油腔與壓油腔的壓差很大，同時由于齒頂有泄漏，所以從吸油腔到壓油腔齒輪外沿對中心軸的壓力也在逐級線性增大，這些力的合力就是齒輪中心軸受到的的不平衡的徑向壓力。這種不平衡的徑向壓力會加速齒輪軸承的磨損，降低軸承的壽命，甚至使齒輪軸變形。圖3-4齒輪泵的徑向平衡槽

3.3.1.2內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵兩種，如圖3-5所示.。(a)內嚙合漸開線齒輪泵工作原理；(b)內嚙合擺線齒輪泵工作原理圖3-5內嚙合齒輪泵工作原理圖內嚙合漸開線齒輪泵主要由內齒輪、外齒輪、月牙板、殼體和端蓋等部件組成，其結構原理如圖3-5（a）所示。在圖3-5（a）中，內、外齒輪一起逆時針運轉，在齒輪泵左側的吸油腔不斷由小變大，形成局部真空，在大氣壓力作用下，液壓油被吸入吸油腔。然后通過內齒輪和外齒輪分別把油液從吸油腔帶到齒輪泵右側的壓油腔，并通過齒輪不斷嚙合時的壓力，把壓油腔中的油液不斷壓送到液壓系統。月牙板固定在泵兩側的蓋板上，它不僅把吸油腔和壓油腔分隔成兩個獨立的區間，而且還為內齒輪和外齒輪提供了兩條上下隔離的輸油通道，使吸油腔的油液能順利地輸送到壓油腔。內嚙合擺線齒輪泵的齒面采用的是擺線圓弧齒面，其結構原理如圖3-5（b）所示。由于擺線圓弧齒面的齒頂是光滑的過度圓弧，不會構成齒頂碰撞，所以省去了月牙板，通過選用合理的內、外齒數，直接由內、外齒頂把泵體分割成兩個獨立的吸油腔和壓油腔，使內嚙合擺線齒輪泵能夠完成循環吸油和壓油的基本動作。內嚙合齒輪泵相對于外嚙合齒輪泵有一些不同的特點，主要表現如下：①因內外齒輪的轉向相同，兩齒輪嚙合時不會形成閉死容積，出現困油現象。②因內外齒輪的轉向相同，兩嚙合齒面間的相對運動速度很小，所以運轉時的噪音也較低。③內嚙合齒輪泵除齒輪兩端面有較大泄漏外，還需要靠內外輪齒的齒面緊貼來防止內漏，而實現齒面緊貼是非常困難的，所以內嚙合齒輪泵的輸出壓力都較低，不適用于高壓系統。

3.3.2葉片泵葉片泵由于具有流量大、流量脈動小、噪聲低、運行平穩等優點，所以廣泛用于運動精度要求較高（如金屬切削機床等）的各種中等負荷的工作場合。由于葉片泵結構較復雜，吸油特性較差，特別是對油液的污染較為敏感，所以在實際應用中要特別注意油液的選用和泵的保養。葉片泵根據結構形式不同可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩類。（1）單作用葉片泵

1)單作用葉片泵的基本構造和工作原理單作用葉片泵的工作原理如圖3-6所示。圖3-6單作用葉片泵工作原理1轉子；2定子；3葉片單作用葉片泵主要由轉子1、定子2、葉片3和端蓋等部件組成.

定子具有圓柱形的光滑內表面；轉子安置在定子中間，與定子有一定的偏心量e；葉片安放在轉子的滑槽中，可在槽內自由滑動。

當轉子轉動時，葉片在離心力的作用下，被甩向并緊靠在定子內壁。此時，在定子、轉子、葉片和兩側端蓋之間可形成若干個密封的工作腔。當轉子按圖3-6中的逆時針方向正常轉動時，轉子右側的密閉工作腔（吸油腔）容積不斷由小變大，形成局部真空，在大氣壓力作用下，可將油液吸入吸油腔。隨著轉子轉動，吸油腔中的油液被葉片帶入轉子左側的密閉工作腔（壓油腔）。在壓油腔中，由于轉子的不斷轉動，密閉工作腔的容積不斷由大變小，在葉片的擠壓下，壓力油則可不斷地從壓油腔輸送到液壓系統。由于單作用葉片泵的葉片是靠轉子轉動時產生的離心力甩向定子內壁，為了有利于葉片甩出滑槽，轉子上的滑槽一般都相對轉子旋轉方向向后傾斜一角度（通常為24度）。

改變單作用葉片泵轉子與定子的偏心量e，就可以改變泵的排量。偏心量越大，排量越大；偏心量越小，排量越小。因此，單作用葉片泵是可變量泵。

2)限壓式變量葉片泵調節變量葉片泵偏心量e的方式有手動和自動兩種。其中限壓式變量葉片泵是目前使用最為普遍的一種具有自動調節功能的變量葉片泵。圖3-7所示為限壓式變量葉片泵的工作原理圖。圖3-7限壓式變量葉片泵工作原理1-轉子2-定子3-限壓彈簧4-調節螺釘5-配油盤6-活塞7流量調節螺釘在圖3-7中，轉子１的中心O1是固定的，定子２可以左右移動。在右端限壓彈簧３的作用下，定子2被推向左側，緊靠在活塞６的端面上，使定子中心O2和轉子中心O1之間有一原始偏心量e0，它決定了泵的最大流量。e0的大小可由流量調節螺釘７進行調節。在限壓式變量泵中，輸出的壓力油可通過泵體內的通道引到活塞６上，使活塞6對定子２產生一右推作用力F壓。

當泵的出口壓力在活塞6上產生的推力F壓小于限壓彈簧３作用在定子上的預緊壓力F預緊時，限壓式變量泵相當于一定量泵。當泵的出口壓力在活塞6上產生的推力F壓大于限壓彈簧３作用在定子上的預緊壓力F預緊時，限壓式變量泵相當于一變量泵。此時，隨著泵的出口壓力不斷上升，F壓可推動定子2右移，偏心量隨之快速減小，泵的輸出流量也隨之快速減少。通常把限壓式變量泵的這一點稱為拐點。當泵的出口壓力繼續上升，F壓可將定子２一直推到了右側，和轉子１同心。此時，泵的輸出流量幾乎為零。泵的輸出壓力將保持在一限定的壓力不變。通常把限壓式變量泵的這一點稱為限壓點，限壓式變量葉片泵也因此而得名。限壓式變量葉片泵的流量與壓力特性曲線如圖3-8示。在圖3-8中，A為限壓點，B為拐點，△Q為流量損失。圖3-8限壓式變量葉片泵的流量與壓力特性曲線

2.雙作用葉片泵雙作用葉片泵的工作原理如圖3-9所示。圖3-9雙作用葉片泵工作原理1-轉子2-定子3-葉片4油液5泵體雙作用葉片泵吸油和壓油的工作原理與單作用葉片泵基本相似，他們的主要不同之處如下：①單作用葉片泵的定子內表面是圓，而雙作用葉片泵的定子內表面是一個近似橢圓。②單作用葉片泵的轉子和定子有偏心量，而雙作用葉片泵的轉子和定子沒有偏心量(轉子和定子同心安裝)。③單作用葉片泵只有一個吸油腔和一個壓油腔，而雙作用葉片泵是兩個吸油腔和兩個壓油腔對稱布置，轉子每轉一周，2個吸油腔和壓油腔同時吸油和壓油。④單作用葉片泵的葉片是靠轉子轉動時產生的離心力，甩向并緊靠定子內壁。而雙作用葉片泵主要是借助外力使葉片頂端和定子內壁緊密接觸，所以在葉片底部通有輔助壓力油或安有彈簧。正因為如此，所以為了減少雙作用葉片泵的葉片對轉子滑槽側面的壓緊力和摩損，轉子上的滑槽一般都相對轉子旋轉方向向前傾斜一角度（通常為12～14度）。

3.3.3柱塞泵

柱塞泵都是由柱塞和柱塞缸組成的，由于柱塞和柱塞缸的配合表面為圓柱形，通過精加工可以獲得到很高的配合精度，而且柱塞的機械強度比葉片泵的葉片和齒輪泵的輪齒大得多，所以柱塞泵的泄漏小、壓力高、容積效率也高，而且柱塞泵的流量調節非常方便，所以廣泛用于重型機床、工程機械、礦山冶金機械等高壓、大流量、大功率的液壓系統中。柱塞泵的缺點主要表現在結構較復雜，對油液的污染較敏感，價格也較高，維護和保養難度較大。柱塞泵可分為軸向式和徑向式兩種。（1）軸向柱塞泵為了減小泵的流量脈動性，柱塞泵一般由多個柱塞缸組成。這些柱塞缸通常均勻地安裝在旋轉的中心軸周圍。如果這些柱塞缸柱塞的運動方向與旋轉中心軸的軸心線平行，這樣的柱塞泵稱為軸向柱塞泵。軸向柱塞泵又可分為直軸式和斜軸式兩種。無論是直軸式還是斜軸式軸向柱塞泵，其主體部分和工作原理基本相同：即通過主軸旋轉，帶動中心軸和中心軸周圍的柱塞缸一起轉動。在中心軸的轉動過程中，各柱塞缸不停地交替吸油和壓油，并且通過配油盤從同一吸油口和同一壓油口統一吸油和壓油。

1)直軸式軸向柱塞泵主軸和中心軸合為一體(即兩軸心線重合為一)的軸向柱塞泵稱為直軸式軸向柱塞泵，其工作原理如圖3-10所示（a）配油盤（b）直軸式軸向柱塞泵工作原理圖3-10直軸式軸向柱塞泵1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤直軸式軸向柱塞泵的每個柱塞下都安有一復位彈簧，在所有柱塞頂端安裝有一個固定不動的斜盤4。當主軸帶動中心軸旋轉一周，每個柱塞有半周受斜盤4擠壓，有半周由彈簧復位，所以，所有的柱塞可在中心軸旋轉一周的過程中，實現一次吸油和壓油的伸縮運動。當主軸和中心軸不停地旋轉時，柱塞泵則可由各個柱塞缸周而復始地交替吸油和壓油。由于柱塞泵由多個柱塞缸組成，柱塞泵旋轉時，半周有多個柱塞缸在同時吸油，半周又有多個柱塞缸在同時壓油。為了使多個同時吸油的柱塞缸有一共同的吸油口，多個同時壓油的柱塞缸有一共同的壓油口，所以在軸向柱塞泵底部安有一配油盤，如圖3-10（a）所示。配油盤上有一條環形吸油槽和一條環形壓油槽，當多個柱塞缸同時吸油時，可通過配油盤上共用的吸油槽，從同一個吸油口同時吸油；當多個柱塞缸同時壓油時，可通過配油盤上共用的壓油槽，從泵的同一個壓油口同時壓油。調節直軸式軸向柱塞泵的斜盤傾角γ，即可改變泵的輸出流量，所以直軸式軸向柱塞泵是可變量泵。

2)斜軸式軸向柱塞泵主軸和中心軸的的軸心線有一折角γ的軸向柱塞泵稱為斜軸式軸向柱塞泵，其工作原理如圖3-11所示。圖3-11斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵的柱塞是依靠球頭和球窩直接與主軸相連。主軸旋轉時，不僅可以帶動柱塞缸圍繞中心軸一起轉動，而且可以通過球頭和球窩直接推拉活塞，不斷地進行吸油和對系統輸出壓力油。調節斜軸式軸向柱塞泵主軸和中心軸的折角γ，即可改變泵的輸出流量，所以斜軸式軸向柱塞泵也是可變量泵。３)軸向柱塞泵的流量脈動

軸向柱塞泵運轉時，各個柱塞缸都在圍繞著中心軸一起轉動。在中心軸的旋轉過程中，每一個柱塞缸輸出的瞬時流量曲線都是一正弦曲線，且斜盤傾角（直軸式軸向柱塞泵）或主軸折角（斜軸式軸向柱塞泵）越大，正弦曲線的幅值越大，中心軸的角速度越大，正弦曲線的幅值也越大。軸向柱塞泵總輸出的瞬時流量是由各個單一柱塞缸的瞬時流量疊加而成的。圖3-12是由3柱塞缸組成的軸向柱塞泵輸出的瞬時流量曲線，在圖3-12中a、b、c為３個柱塞缸分別輸出的瞬時流量曲線，D為軸向柱塞泵總輸出的疊加瞬時流量曲線。顯然，軸向柱塞泵總輸出的疊加瞬時流量曲線是具有脈動性的流量曲線。圖3-1２軸向柱塞泵的流量脈動

軸向柱塞泵的流量脈動性既和柱塞缸的數量有關(柱塞缸的數量越多，流量脈動越小)，也和柱塞缸的奇偶數有關(在柱塞數≥2，≤11的范圍內，所有的奇數柱塞缸都比偶數柱塞缸的流量脈動小)。所以，為了減小軸向柱塞泵的流量脈動，可盡量加多的柱塞缸的數量，同時柱塞缸的數量應為奇數。

由于軸向柱塞泵的柱塞缸數量因結構限制不可能太多，所以目前軸向柱塞泵的柱塞缸數均為7，9和11。（2）徑向柱塞泵柱塞缸活塞的運動方向與中心軸的旋轉軸心線相互垂直的柱塞泵稱為徑向柱塞泵。

徑向柱塞泵又可分為固定液壓缸式和回轉液壓缸式兩種。由于這兩種泵的配油方式不同，所以通常把固定液壓缸式稱為閥配油式，把回轉液壓缸式稱為軸配油式。

1)固定液壓缸(閥配油)式徑向柱塞泵圖3-13為固定液壓缸(閥配油)式徑向柱塞泵工作原理圖。在圖3-13中，三個柱塞缸都是固定的，并采用了六個單向閥進行配油。圖3-13固定液壓缸(閥配流)式徑向柱塞泵工作原理固定液壓缸式徑向柱塞泵的工作原理與圖3-1基本相似，所不同的是這里有多個固定的柱塞缸交替工作，然后通過閥式配油，從同一個吸油口統一吸油，從同一個輸出口統一輸油。固定液壓缸式徑向柱塞泵因各個柱塞缸固定安裝，柱塞受側向力較小，因此不僅輸出壓力較高，對油的過濾要求較低，而且耐沖擊，使用可靠，維修方便。由于固定液壓缸式徑向柱塞泵采用的是閥式配油，而閥配油對于徑向柱塞泵柱塞的運動有一定的滯后作用，所以閥配油式徑向柱塞泵轉速不高。改變固定液壓缸式徑向柱塞泵偏心輪的偏心量也可改變輸出流量，但實現起來非常困難，所以，固定液壓缸式徑向柱塞泵通常都是定量泵。

2)回轉液壓缸(軸配油)式徑向柱塞泵圖3-14為回轉液壓缸(軸配油)式徑向柱塞泵的工作原理圖?；剞D液壓缸式徑向柱塞泵主要由外圍的定子，中心的配油軸以及處在它們之間的轉子和柱塞組成。其中，定子和配油軸固定不動，柱塞可在柱塞缸內自由滑動并跟隨轉子一起轉動。圖3-14徑向柱塞泵工作原理轉子轉動時，各柱塞在離心力的作用下，被甩向定子的內表面。柱塞被甩出時，柱塞缸的密閉容積由小變大，進行吸油。柱塞缸的密閉容積達最大后，隨著轉子轉動，柱塞又會受到定子的擠壓，把柱塞缸內的油液壓向液壓系統。為了實現多個柱塞缸從同一吸油口同時吸油和同一壓油口同時壓油，回轉液壓缸式徑向柱塞泵采用了配油軸進行配油。配油軸是在中心軸兩側開有兩個軸流孔，一個是吸油孔，一個是輸油孔。當柱塞缸運動到吸油孔一側時，所有的吸油柱塞缸都可從同一吸油孔同時吸油，當柱塞缸運動到壓油孔一側時，所有的壓油柱塞缸都可從同一壓油孔向系統輸出壓力油。轉子和定子之間有一個偏心距e。改變轉子和定子之間的偏心距，就可以改變泵的輸出流量，所以回轉液壓缸式徑向柱塞泵是可變量泵。

3.3.4螺桿泵螺桿泵按螺桿數量可分為單螺桿泵、雙螺桿泵和多螺桿泵。圖3-15所示為三螺桿泵的工作原理圖。圖3-15三螺桿泵的工作原理三螺桿泵在泵體內安有三根平行螺桿，中間是主動螺桿，兩側是兩根與主動螺桿旋向相反的從動螺桿，螺桿的嚙合線把主動螺桿和從動螺桿的螺旋槽分割成了多個密閉工作腔。當主螺桿按圖中方向順時針轉動時，從動螺桿逆時針轉動，左端密閉工作腔會不斷由小變大，完成吸油，然后向右移動；在右端，密閉工作腔又由大變小，完成壓油。一個個密閉工作腔如此循環動作，使螺桿泵實現了連續地吸油和壓油。螺桿泵結構緊湊，運轉平穩，噪音低，流量脈動極小，對油液污染也不敏感。但螺桿泵工作壓力低，且螺桿加工困難，價格高，所以常用于一些對工作壓力要求較低的小型精密液壓系統中。

3.4液壓泵的職能符號

液壓泵的職能符號如圖3-16所示(a)單向定量液壓泵；(b)單向變量液壓泵；(c)雙向定量液壓泵；(d)雙向變量液壓泵圖3-16液壓泵的職能符號

3.5液壓泵及電動機參數的選用

3.5.1液壓泵的選用

1.初步選定液壓泵的工作類型液壓泵是液壓系統的核心元件，為了使液壓系統能安全，穩定，持久地發揮最大的生產效率，為液壓系統確定一個合理的液壓泵是非常重要的。在確定液壓泵的具體工作參數之前，首先應根據主機的工作狀況，工作環境，運動精度和經濟效益等方面綜合考慮，選定一個合理的液壓泵類型。例如在一般機床液壓系統中，往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵；在工作環境較為惡劣，工作壓力要求又較高的場合，可選用高壓齒輪泵；在負載大，功率大的大型工程機械中，常常選用柱塞泵等。表3-1列出了常用液壓泵的部分主要特性，在選用液壓泵時可進行綜合比較。表3-1常用液壓泵的主要特性

類型項目齒輪泵葉片泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵外嚙合內嚙合雙作用單作用直軸式斜軸式額定壓力/Mpa低壓泵2.5高壓泵可至25低壓6.3中壓16高壓32約16約40約40流量調節不能不能不能能能軸配油能閥配油不能吸入能力較好較好一般一般差

差差流量脈動最大小很小小大大大效率低較高較高較高高高高對油液污染敏感性不敏感較敏感較敏感較敏感敏感敏感敏感噪聲較大較小小較大大大大價格最低較低中中高高高

2.確定液壓泵的主要工作參數

液壓泵是為液壓系統提供足夠流量和一定壓力液壓油的元件，所以它的主要工作參數有兩個：一是最大工作壓力，二是最大工作流量。

1)確定液壓泵的最大工作壓力p泵液壓泵的最大工作壓力p泵取決于執行元件的最大工作壓力p執，考慮到各種壓力損失，液壓泵的最大工作壓力p泵可按下式確定：

(3-7)

式中，表示系統中壓力損失系數，一般取1.3～1.5。

2)確定液壓泵的最大工作流量Q泵

液壓泵的最大工作流量Q泵取決于執行元件的最大工作流量Q執，考慮到各種泄漏量，泵的最大工作流量Q泵可按下式確定：

(3-8)

式中，表示系統的泄漏系數，一般取1.1～1.3。

多個執行元件同時動作，

Q執應為多個執行元件同時動作時所需要的最大流量之和。

3．確定具體的液壓泵規格

根據P泵、Q泵，可查閱液壓系統設計手冊，選擇泵的額定壓力pra和額定流量Qra，確定液壓泵的具體規格。

1)選擇泵的額定壓力pra

：

pra要大于P泵，通常還可放大25﹪。液壓系統的最大工作壓力是由溢流閥調定的，在正常情況下，泵的工作壓力不可能達到泵的額定壓力，所以，在選定泵的額定壓力時，如果額定壓力略有趨大，除經濟效益略差之外，對液壓系統的實際運行沒有任何不良影響。

另外，液壓系統的壓力損失一般比流量損失嚴重，而且進行精確估算非常困難，所以通常希望泵的額定壓力選定值略有趨大，這樣可為溢流閥留有較大的壓力上調余量和空間。正因為如此，在選定液壓泵的額定壓力時，pra要大于P泵，通常還可放大25﹪。

2)選擇泵的額定流量Qra：一般只需略大于或等于Q泵即可定量泵的流量不可調節，不管系統需要與否，泵的流量都會全部強行輸入到液壓系統。所以，在選定泵的額定流量時，額定流量不應追求過大，如果額定流量過大，多余的流量反而會增加系統的負擔。另外，液壓系統雖然存在流量損失，但通常都不是非常嚴重。所以，在選擇泵的額定流量時，一般只需略大于或等于Q泵即可。

3.5.2液壓泵電動機參數的選用

選用驅動液壓泵的工作電動機主要考慮兩個參數：一是電動機的功率，二是電動機的轉速。（1）選定電動機的功率液壓泵是由電動機驅動的，所以可根據液壓泵的功率計算出電動機所需要的功率：

泵的總效率η既等于機械效率與容積效率的乘積，也等于泵的實際輸出功率Pac與電動機的輸出功率PM(即電動機對泵的輸入功率)之比，即

η=Pac/PM

根據式3-6(Pac=pacQac/60)，可得式中，的單位是MPa，的單位是L/min。各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6～0.7；葉片泵0.6～0.75；柱塞泵0.8～0.85。

2.選定電動機的轉速液壓泵選定以后，設計手冊會標定泵的工作轉速，以此來選定電動機的轉速。常用的三相異步電動機的理論轉速通常有四種：750r/min，1000r/min，1500r/min，3000r/min(實際的額定轉速都略有偏小)，液壓泵在設計時為了減少驅動環節，通常會考慮到泵的額定轉速與電機的額定轉速匹配，以便選用。在選定電動機的轉速時，不要跨級選擇高速電動機，否則液壓泵會因空穴現象而損壞系統。當然，也不應跨級選擇低速電動機，否則會引起系統供油不足。

【例3-2】已知某液壓系統如圖3-17所示，工作時，活塞上所受的外載荷為F=9500N，液壓缸缸徑D＝100mm，活塞運動速度v=0.04m/s，問應選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？并計算其相應的電動機功率，選用相應的電動機。圖3-17液壓系統解:

【例3-3】如圖3-17所示的液壓系統，已知負載F=25000N，液壓缸缸徑D＝100mm，空載時的快進速度為0.06m/s，負載工作時的工進速度為0.025m/s，選取k壓＝1.5，k流＝1.3，＝0.75，試從下列已知泵中選擇一臺合適的泵，并計算其相應的電動機功率，選用相應的電動機。已知泵的型號及參數如下：YB1–32型葉片泵，排量q=32mL/r，額定壓力pra