液压齿轮泵结构及原理

3.第四章-概述-齿轮泵

对于液压马达，对于液压马达，机械效率表现为实际输出转矩与理论转矩之比。与理论转矩之比。
§4-1 概述
二、液压泵和液压马达的基本性能 3、功率和效率
总效率：总效率：输出功率与输入功率之比对于液压泵：对于液压泵：对于液压马达：对于液压马达：液压泵（液压马达）液压泵（液压马达）的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积
作业
1、泵和马达在液压系统中起什么作用？ 2、什么是泵的工作压力?额定压力?排量?流量?理论流量? 3、泵的功率损失主要组成部分是什么？ 4、泵的容积损失主要由哪些因素引起的？ 5、外啮合齿轮泵的齿数和流量脉动之间有什么关系？ 6、解释齿轮泵的困油现象。如何解决？ 7、齿轮泵的内泄漏途径有哪些？哪个途径的泄漏最严重？ 8、齿轮泵的径向不平衡力是怎么产生的？有什么危害？如何防止? 9、齿轮泵有哪些优缺点？ 10、画出定量泵、变量泵、双作用定量泵、双作用变量泵的符号。定量马达、变量马达、双作用定量马达、双作用变量马达的符号。
§4-1 概述
二、液压泵和液压马达的基本性能排量( 和流量( 2、排量(V )和流量( qt )
液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，液压泵的排量是指在没有泄漏的情况下，液压泵每转一转所排出的油液体积。压泵每转一转所排出的油液体积。
q 液压泵的排量仅仅取决于密封工作油腔每转变化的容积而与转速无关。变化的容积而与转速无关。
§4-2 齿轮泵
五、齿轮泵的泄漏 2、补偿轴向间、隙的措施
1) 浮动轴套；浮动轴套； 2) 浮动（弹性）浮动（弹性）侧板。侧板。
引入压力油
图4-5
§4-2 齿轮泵
五、齿轮泵的优缺点
优点：结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护成本低。缺点：流量脉动大，噪声大，磨损严重，泄漏大，一些机件承受径向不平衡力，工作压力的提高受限。

液压系统齿轮泵

Βιβλιοθήκη 减小轴向间隙浮动轴套
引入压油腔的压力油
结论: 结论:
齿轮泵由于泄漏大和存在径向不平衡力，齿轮泵由于泄漏大和存在径向不平衡力，因而限制了压力的提高。一般用于低压系统。因而限制了压力的提高。一般用于低压系统。
外啮合齿轮泵的优点
结构简单，制造方便，价格低廉结构紧凑，体积小，重量轻自吸性能好，对油污不敏感工作可靠，便于维护
容积增大 b →c 容积增大
困油引起的结果
油液处在困油区中，需要排油时无处可排，油液处在困油区中，需要排油时无处可排，需要吸油时无处可吸。要吸油时无处可吸。 a→b 容积缩小 p↑ 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。耗增大，油液发热。 b→c 容积增大 p↓ 形成局部真空，使油液中气体分离出来，形成局部真空，使油液中气体分离出来，产生气引起振动、噪声、汽蚀等。穴，引起振动、噪声、汽蚀等。总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。
外啮合齿轮泵的缺点
• 流量脉动大 • 噪声大 • 排量不可调用途：工程机械、机床低压系统。用途：工程机械、机床低压系统。
内啮合齿轮泵
特点: 特点: 结构紧凑，尺寸小，重量轻相对于外啮合齿轮泵，流量脉动小，噪声小。
工作原理: 工作原理:
一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线和月牙板分隔成两部分。当传动轴带动小齿轮旋转时，内齿轮作同向旋转。如图所示，右半部轮齿脱开啮合，如图所示，右半部轮齿脱开啮合，所在的密轮齿脱开啮合闭容积增大，吸油腔；左半部为压油腔。闭容积增大，为吸油腔；左半部为压油腔。

3《液压传动》液压泵

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1）原因：径向液压力分布不均啮合力 2）危害：轴承磨损、刮壳。 3）措施：缩小压油口，增加径向间隙。 ※ 压油口缩小后，安装时注意不能反转。
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作用在泵轴上的径向力，能使轴弯曲，从而引起齿顶与泵壳体相接触，从而降低了轴承的寿命，这种危害会随着齿轮泵压力的提高而加剧，所以应采取措施尽量减小径向不平衡力，其方法如下： (1) 缩小压油口的直径，使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内，这样压力油作用于齿轮上的面积减小，因而径向不平衡力也就相应地减小。（2）增大泵体内表面与齿轮齿顶圆的间隙，使齿轮在径向不平衡力作用下，齿顶也不能和泵体相接触。（3）开压力平衡槽，如图所示，开两个压力平衡槽1和2分别与低、高压油腔相通，这样吸油腔与压油腔相对应的径向力得到平衡，使作用在轴承上的径向力大大地减小。但此种方法会使泵的内泄漏增加，容积效率降低，所以目前很少使用此种方法。
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一、齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理
齿轮1、2的齿廓线（面）与壳体内表面及前后端盖构成若干密封容积，啮合线将高、低压腔隔离开来。当齿轮按图示方向旋转时，下侧的轮齿逐渐脱离啮合，其密封容积逐渐增大，形成局部真空，油液在大气压力的作用下从吸油口进入下部低压腔；随着齿轮的转动，齿轮的齿谷把油液从下侧带到上侧密封容积中，轮齿在上侧进入啮合时，使上侧密封容积逐渐减小，油液从上侧油高压腔将油液排出。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵不断地吸油和排油
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二、齿轮泵的排量和流量 1．排量与流量：对于由一对齿数相等的齿轮组成的外啮排量与流量：合齿轮泵，其主轴旋转一周所排出的液体体积等于两齿轮轮齿体积之和。对于标准齿轮而言，轮齿体积与齿谷容积是相同的。这样，齿轮泵的几何排量等于一个齿轮的轮齿体积和齿谷容积之和。考虑到齿顶间隙的液体从排液腔仍被带回到吸油腔，不参与排液，则齿轮泵的几何排量等于以齿顶圆为外径、以 (Z－ 2)m的圆为内径、高为齿轮宽度B的圆筒体积

齿轮泵简介

几种润滑方式

（5）螺旋吸油式低压润滑当轴旋转时，利用轴承孔内螺旋槽的作用将轴承外端的油液吸入轴承，油液对轴承进行润滑和冷却后，再经轴承内端的大缺口流入刚脱开啮合的轮齿根部，这种润滑方式称为螺旋吸油式低压润滑。这种润滑方式的特点是：可以获得相当大的润滑油流量；进入轴承的润滑油都是冷油，油液粘度大，油膜的形成条件好，且承载能力强；油液又能通过循环不断地将轴承热量带走，对轴承起到良好的润滑和冷却作用；由于有大量的油液去填充刚脱离啮合的轮齿根部，大大改善了泵的吸油性能，避免了吸空现象，不仅可以提高容积效率，而且对减轻气蚀和噪声都有显著的效果。
1、困油现象及消除措施
困油现象的危害

闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽开设卸荷槽的原则两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。
3-2 齿轮泵
3-2 齿轮泵
3-2 齿轮泵

啮合形式：内啮合式和外啮合式

齿形分：渐开线齿形、摆线齿形和圆弧齿形
一、渐开线外啮合齿轮泵
1、工作原理： 2、排量：弧度排量： V=（1.06~1.12）Z1m2B

二、渐开线外啮合齿轮泵的几个问题
1、困油现象及消除措施 2、端面泄漏与端面间隙的自动补偿 3、径向力及减小径向力的措施
2、端面泄漏与端面间隙的自动补偿
齿轮泵的泄漏途径（1）端面间隙泄漏（2）径向间隙泄漏（3）齿面啮合处的泄漏

端面泄漏与间隙补偿措施端面泄漏占 80％—85％。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。

液压齿轮泵的工作原理详解

应用领域
工程机械
农业机械
液压齿轮泵广泛应用于挖掘机、装载机、压路机等工程机械中，为各执行机构提供动力。
在拖拉机、收割机等农业机械中，液压齿轮泵也发挥着重要作用，为液压系统提供稳定的压力和流量。
航空航天
其他领域
在航空航天领域，液压齿轮泵被用于飞机起落架、襟翼等关键部件的液压系统中，确保系统的可靠运行。
冲压成型。
焊接设备
液压齿轮泵为焊接设备提供稳定的液压动力，确保焊接质量和效
率。
航空航天领域应用案例
飞机起落架
01
液压齿轮泵为飞机起落架提供动力，实现起落架的收放和支撑。Βιβλιοθήκη 航空发动机测试台02
在航空发动机测试台上，液压齿轮泵为各种测试设备提供动力
，确保测试精度和可靠性。
航空液压系统
03
液压齿轮泵是航空液压系统的核心部件，为飞机各系统提供稳
冶金设备
液压齿轮泵在石油化工设备中发挥着重要作用，为各种反应釜、压缩机、泵等设备提供稳定的液压动力。
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CATALOGUE
液压齿轮泵发展趋势及挑战
技术创新方向探讨
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提高效率和压力能力
通过优化齿轮设计、减小内部泄漏等方式，提高泵的容积效率和总效率，同时提高泵的出口压力和承载能力。
保系统正常运行。
压力
考虑齿轮泵的工作压力范围，以及系统最大压
力对齿轮泵的影响。
转速
根据系统要求和齿轮泵的性能，选择合适的转
速范围。
介质
考虑介质对齿轮泵的腐蚀、磨损等影响，选择
适合的材质和结构。
安装调试注意事项
清洁度
在安装前，确保齿轮泵及其连接部件的清洁度，防止杂质进入系统。

齿轮泵原理

(d) 采用弹簧补偿轴向间隙
(e)径向间隙补偿原理图
外啮合渐开线齿轮泵结构例
内啮合渐开线齿轮泵结构例
四。齿轮泵故障分析与排除
1.起动后无油液输出或输出流量不足
• ①泵内配合间隙过大 • ②端面偏磨拉伤 • ③齿轮与浮动侧板或浮动轴套相接触的相对运动面上严重拉伤不能排油，
一般的拉伤输出流量不足 • ⑤泵转速过低，或转向反了； • ⑥吸入管漏气或吸口露出液面； • ⑦吸油高度太大(一般应不超过500mm) 或吸油过滤器、吸入管路被污物
2.弹性侧板式补偿原理:将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板的变形来补偿端面间隙
采用补偿间隙的办法来减少齿轮泵的内泄漏
减少或补偿轴向间隙是矛盾的主要方面，方法有：（a).保证合理的轴向装配间隙，小流量泵间隙0.025-0.04 mm，大流量:间隙0.04-0.06 mm；（b).采用浮动侧板补或浮动轴套,偿轴向间隙; （c).采用侧板变形型的结构。
• 4..泵磨损太快
• ①.油液中含磨料性杂质; • ②.泵试车时，转向不对且运转时间太长，泵没吸上油，泵内无油干摩
擦造成磨损; • ③. 泵与电机安装不同心，造成偏磨：两者之间的联轴器同心度的要
求不得大于图3-2-37中的数值。另外联轴器中的挠性件如尼龙柱、橡胶圈等损坏时应予以换新，缺了的补上。
• ①使用反(正)转齿轮泵的地方却换成了正(反)转齿轮泵，维修时一定要搞清楚泵的正、反转；
• ②.油封前腔的泄油通道堵塞：如泄油通道堵塞，无法通过内泄油道(如图中的a孔)通过内流道返回至泵的进油腔,而造成油封前腔困油压力增高，超出油封最高使用压力使油封被冲翻，此时应疏通泄油通道；
• 5.修泵后转动不灵活或咬死

第七章齿轮泵

第七章齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵。

它的主要优点是：结构简单，制造方便，造价低；重量轻；外形尺寸小；自吸性能好；对油的污染不敏感；工作可靠；由于齿轮泵是轴对称的旋转体，故允许转速较高。

其缺点是流量脉动和困油现象比较突出，噪声高，齿轮泵的排量不可变。

低压齿轮泵的工作压力为2.5Mpa;中高压齿轮泵的工作压力为16～20Mpa ；某些高压齿轮泵的工作压力已达32Mpa 。

齿轮泵的最高转速一般可大3000r/min 左右，在个别情况下（如飞机用齿轮泵）最高转速可达8000r/min 。

其低速性能较差，一般不适于低速运行。

当泵的转速低于200～300r/min 时，容积效率将降到不能允许的地步。

齿轮泵利用一对齿轮的啮合运动，造成吸、排油腔的容积变化进行工作。

啮合的齿轮为其核心零件。

按照它们的啮合形式，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。

外啮合齿轮泵一般都采用一对齿数相同的渐开线直齿齿轮。

内啮合齿轮泵除采用渐开线齿轮外，还有采用摆线齿轮。

§7-1 外啮合齿轮泵的工作原理及流量公式一、外啮合齿轮泵的工作原理图7-1是我国的CB 型齿轮泵。

该系列泵的额定压力为2.5Mpa 。

如图所示，装在泵体3中的一对齿轮由传动轴5驱动。

当传动轴顺时针转动时（见图7-1A-A 剖视），在泵的吸油腔中的齿逐渐退后啮合，使吸油腔容积增加而吸油；在排油腔，主动齿轮的齿挤入被动齿轮的齿间，使排油腔容积减小，通过排油口排油。

在泵体的两端面各铣有卸荷槽b ，经泵体3断面泄漏的油液由卸压槽b 流回到吸油腔，以降低泵体与端盖结合面上的油压对端盖造成的推力，减小螺钉载荷。

在泵前后端盖上开有困油卸荷槽e ，以消除泵工作时产生的困油现象。

孔道a 、c 、d 可以将流入轴承腔的泄漏油排入吸油腔。

因此传动轴的旋转密封圈处于低压，泵不需要设置单独的外泄漏油管。

这种结构的泵的吸油腔不能承受高压，其吸、排油腔不能交换，泵不能反转工作。

二、瞬时流量及理论排量对泵的瞬时流量的分析，其目的在于了解影响瞬时流量脉动的因素。

03第三章液压泵x

际输入转矩Tt之比。即
m
Tt T Tt Tt Tl 1 1 Tl / Tt
式中Tl——转矩损失。（6）总效率：泵的实际输出功率P与实际输入功率Pr之比，即

P Pr pq
T

Tt qt

q
T
v m
液压泵性能特性曲线如右图：
4.转速（1）额定转速：额定压力下，允许液压泵连续运转的最高转速（容积效率最高）。（2）最高转速：额定压力下，允许短暂运行的最大转速（受“汽穴”现象限制）。（3）最低转速：运行液压泵正常运转的最低转速（受容积效率的限制）。 5.自吸能力液压泵正常运转时，并不发生汽穴或汽蚀的条件下，吸液口允许的最低压力。
（3）工作压力：泵实际工作时的压力，其大小取决于外负载和排油管路上的压力损失。液压泵按工作压力分：低压泵 <2.5 MPa 机床中压泵 2.5~8 MPa 机床中高压泵 8~16 MPa 工程、冶金、农业机械高压泵 16~32 MPa 工程、冶金、采掘机械超高压泵 >32 MPa 液压支架（4）吸入压力：泵入口处的压力。
外反馈限压变量叶片泵变量原理
内反馈限压变量叶片泵变量原理
3）限压变量叶片泵的工作性能（右图）用在机床液压系统中要求执行元件有快、慢速和保压阶段的场合。
叶片泵的特点：
优点：运转平稳，流量均匀，噪声小。缺点：结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染比较敏感。
第四节柱塞泵
一、径向柱塞泵 1.轴配流径向柱塞泵 1）组成：转子偏心安装；定子柱塞——径向装入转子；配流轴——固定不动。 2）工作原理（右图）
2）设置专门的配流机构； 3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。 3.液压泵的分类液压泵按其在每转一周所能输出的油液体积是否可调节分成定量泵和变量泵。按构成密封又可以变化的容积空间的零件结构来划分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。二、液压泵的压力建立条件及其安装高度 1.压力建立条件——外载荷液压泵的压力，一般是指其出口截面3-3处的液压力。根据伯努利方程可得

液压泵

二、液压泵的主要性能参数
• • • • •
m /r V 1. 排量 2. 流量 1）理论流量 qt Vn 2）实际流量 q qt ql 3）额定流量
3
液压泵在额定转速、额定压力下，按实验标准规定必须保证的流量。按实验标准规定，液压泵能够实现连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力
二、液压泵的主要性能参数
V 6.66m zB
2
q 6.66m zBnV
2
2.外啮合齿轮泵的流量计算
q 6.66m zBnV
2
m z mz m
2
mz 不变，减少齿数，
增大模数，可以在不增大泵体积的前提下提高泵的输出流量
3.流量脉动率
qmax qmin q
外啮合齿轮泵齿数越少，流量脉动率就越大，其最大值可达20% 以上。
二、单作用叶片泵
1. 结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。
特点： ●定子和转子偏心； ●定子内曲线是圆； ●配油盘有二个月牙形窗口。 ●叶片靠离心力伸出。
2. 工作原理
单作用叶片泵
• 密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成） • 吸油过程：叶片伸出→V ↑ → p ↓ →吸油； • 排油过程：叶片缩回→V ↓ → p ↑ →排油。 • 旋转一周，完成一次吸油，一次排油——单作用泵 • 径向力不平衡——非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）
一种抽吸设备，水平管出口通大气，当水平管内液体流量达到某一数值时，垂直管子将从液箱内抽吸液体。液箱表面与大气相通，水平管内液体和被抽吸液体相同。若不计液体流动时的能量损失，问水平管内流量达到多大时才能开始抽吸。
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7 6 5 4

第三章液压泵新

2) 危害：ηv↓
3) 防泄措施：
a) 减小端面间隙
b) 端面间隙补偿装置
浮动侧板
浮动轴套
防泄措施
a) 减小轴向间隙
小流量：间隙0.025-0.04 mm
大流量：间隙0.04-0.06 mm
b) 轴向间隙补偿装置
浮动侧板
浮动轴套
F1稍大于F2
四、齿轮泵优缺点和用途
优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸
转的最高压力。
(3)最高压力:短时间运行允许最高压力。
2、排量V：不考虑泄漏情况下，泵（马达）每转一圈
所排出液体的体积，一般由其结构尺寸计算得来。
3、流量q：单位时间内能排出的流体体积。单位：m3/s
（1）理论流量qvt：不考虑泄露
qvt=V×n
（2）实际流量qv：
（3）额定流量qvn：额定压力、额定转速下泵输出的流量
1—偏心轮
2—柱塞
3—泵体
4—弹簧
5，6—单向阀
c—工作腔
配流装置使密封容积轮流和油箱或负载相通。
容积式液压泵正常工作的三个必备条件
▲1必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容
积；
▲2密闭容积的大小作周期性的变化，容积由小变大—
—吸油，由大变小——压油；
▲3吸油口和排油口应严格分开，并有合适的配流装置，
2) 流量：
q 2B[(R 2 r 2 )
其中：B - 叶片宽度
R - 定子长轴半径
r - 定子短轴半径
θ – 叶片倾角
δ – 叶片厚度
吸
R r
z ]nv
cos
压
三、单作用叶片泵
1. 结构：
转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。