液压传动中常见液压泵的工作原理及应用

转子每转一周，叶片在槽内往复运动两次，完成两次吸油 和压油，故称为双作用式叶片泵。由于两个吸油窗口和两个压 油窗口是对称布置的，所以作用在转子上的径向液压力是相互 平衡的，因此也称为平衡式叶片泵。
噪声小、寿命长等优点；但吸入特性不大好，对油液的污染比较 敏感，制造工艺要求也比较高。所以，叶片泵广泛应用在机床、 工程机械、船舶、压铸机和冶金设备中。
３ 电路的设计
根据抢答器的基本功能及电路框图进行电路的设计，记忆 锁存功能由 D 触发器来实现；光显由发光二极管，声警由多谐 振荡器和蜂鸣器来实现；其他部分加以适当的电阻来降压限 流。得到的抢答器整机电路原理图如图 2 所示。
图 2 抢答器整机电路原理图
４ 电路工作原理
电路在接通电源后，四个 D 触发器的输出状态不确定；且 主持人清零按钮，四名选手抢答按钮均未闭合，呈断开状态。下 面分阶段叙述电路工作原理：
由于叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、
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为高电平打开门电路 D6 ，使振荡器的输出信号通过门电路 D6 ，再经三极管 T 放大后，驱动蜂鸣器 RL 使蜂鸣器发声。没有人 按抢答按钮时，D5 输出为低电平而锁住门电路 D6 ，使振荡器的 输出信号不能通过门电路 D6 ，则蜂鸣器不发声。
流盘和叶片等组成。叶片数为奇数，以使流量均匀。定子为圆环
径向柱塞泵的工作原理如图 7 所示：
形，其中心相对转子中心有一个偏心距。
当转子反时针旋转时，叶片在离心力的作用下紧贴定子的
内表面。这样，叶片、定子内表面、转子外表面和两侧的配流盘
就围成了密封容积。当密封容积由小变大时，吸油窗口吸入液
体；当密封容积由大变小时，液体从排油窗口排出。转子转一
周的工作容腔处于吸油状态，油箱中的油液经配油轴的 a 孔进
入 b 腔；位于下半周的工作容腔则处于压油状态，c 腔中的油将
从配油轴的 d 孔向外输出。改变定子与转子偏心距 e 的大小和
方向，就可以改变泵的输出流量和泵的吸、压油方向。因此径向
图 5 单作用式叶片泵的工作原理
柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。
（3）抢答时: ①光显部分：当主持人清零说开始抢答后。先抢答按按钮 的那一路所对应的门电路输入全为高电平，经四输入与非门后
输出为低电平，送到该路Sd ，使该路 D 触发器输出端Q 为低电 平，该路发光二极管两端有电压降而导通发光，显示该路已抢 答上。同时，该路的Q 输出为低电平，反馈回给其他三路的门电 路输入，使另外三个门电路输出为高电平，即另外三个Sd 为高 电平，对应的三个 D 触发器状态与清零时一样，不发生改变。
（1）清零：当主持人按下清零按钮时，四个 D 触发器的直 接复位端Rd 与低电平直接相连，四个输出端Q 均输出高电平， 则四个发光二极管两端无电压降，即处于截止状态而不发光， 也即抢答器处于被清零状态。
（2）抢答前：主持人松开清零按钮后Rd 为高电平，此时 D 触发器状态则要看Sd 及数据输入端 D，在抢答前门电路 D1、 D2、D3、D4 各有一个输入端接低电平，则四个门电路 D1、D2、D3、 D4 的输出均为高电平，也即四个触发器的Sd 处于高电平，使触 发器保持被清零状态不变。同时该四个门电路 D1、D2、D3、D4 输 出的高电平，使门电路 D5 的输出为低电平去锁住门电路 D6，则 振荡器输出信号不能通过 D6 ，蜂鸣器也就不会发出声音。
吸油腔内轮齿不断脱开啮合，使其密封容积不断增大而形成真 空，在大气压的力的作用下从油箱吸进油液，随着齿轮的旋转， 齿槽内的油液被带到压油腔，压油腔内的轮齿不断进入啮合， 使其密封容积不断减少，油液被压出。随着齿轮不断地转动，齿 轮泵就不断地吸油和压油。
由于外啮合齿轮泵结构简单、制造方便、价格低廉、工作可 靠、维修方便，因此广泛应用于低压系统。其应用范围是：在输 油系统中可用作传输，增压泵；在燃油系统中可用作输送，加 压，喷射的燃油泵；在液压传动系统中可用作提供液压动力的 液压泵；在一切工业领域中，均可作润滑油泵用。 1.2 内啮合齿轮泵
无论哪种结构的液压泵，其正常工作都必须具备以下几个 条件：（1）具有密封容积（密封工作腔）。（2）密封容积能交替变 化。（3）具有配流油装置。其作用是保证密封容积在吸油过程中 与油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与 油箱切断。（4）吸油过程中油箱必须与大气相通。
１ 齿轮泵
齿轮泵是依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化 和移动来输送液体或使之增压的回转泵，按其结构形式，可分 为外啮合和内啮合两种。 1.1 外啮合齿轮泵
1—定子；2—转子；3—叶片
1，3—压油窗口；2，4—吸油窗口；c—环形槽
1—斜盘；2—柱塞；3—缸体；4—配流盘；
图 3 双作用叶片泵的工作原理
图 4 配油盘
5—传动轴；a—吸油窗口；b—压油窗口；
2.2 单作用式叶片泵
图 6 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理
单作用式叶片泵也称变量叶片泵，它主要由转子、定子、配 3.2 径向柱塞泵
（4）抢答后：当有一路抢答成功以后，该路的Q 保持低电 平，光显示保持。同时该路Q 的信号，抑制其他几路的抢答，使其 他几路的门电路输出保证为高电平，而该路选手看到自己的二 极管发光，就不会再去按抢答按钮，这样也保证了该路的门电路 的输出为高电平，也就是说门电路 D1、D2、D3、D4 的输出全为高 电平，四个高电平信号送到门电路 D5，使 D5 输出为低电平，该低 电平信号锁住门电路 D6，振荡器信号不能通过 D6，则蜂鸣器不 会发声。保证了声音报警只在抢答时有短暂的声音提示，抢答完 毕后就只有光显示，具体表明为哪路选手Байду номын сангаас答上。
外啮合齿轮泵的工作原理图如下图 1 所示：
图 1 外啮合齿轮泵工作原理 如图 1 所示，它是分离三片式结构，三片是指泵盖和泵体， 泵体内装有一对齿数相同、宽度和泵体接近而又互相啮合的齿 轮，这对齿轮与两端盖和泵体形成一密封腔，并由齿轮的齿顶 和啮合线把密封腔划分为两部分，即吸油腔和压油腔。两齿轮 分别用键固定在由滚针轴承支承的主动轴和从动轴上，主动轴 由电动机带动旋转。当主动轴带动齿轮按逆时针方向转动时，
泵在工作过程中，内转子的一个齿转过一周，出现一个工 作循环，即完成泵吸液至排液过程。一个转子泵的内转子有个 齿，它每旋转一周，必须出现个与上述腔相同的工作循环，泵便 通过个工作循环连续不断地向外输液，故内外转子绕互相平行 的两轴线做不同速度的同向运转时，必发生相对运动，此运动 使内外转子间产生不断变化的空间，并与吸液排液道接通，以 达到吸排液的目的。
３ 柱塞泵
柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积 的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表 面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效 率高，可以在高压下工作。
按柱塞排列方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。 3.1 轴向柱塞泵
轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式，图 6 为斜盘式轴向柱 塞泵的工作原理。泵由斜盘、柱塞、缸体、配油盘等主要零件组 成，斜盘和配油盘是不动的，传动轴带动缸体、柱塞一起转动， 柱塞靠机械装置或在低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按图 示方向旋转时，柱塞在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向 缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，产生局部 真空，从而将油液经配油盘上的配油窗口 a 吸入；柱塞在其自 上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断 减小，将油液从配油盘窗口 b 向外排出，缸体每转一转，每个柱 塞往复运动一次，完成一次吸油动作。改变斜盘的倾角 g，就可 以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。
叶片泵和柱塞泵，其工作原理都是通过改变密封容积的大小实现吸油和压油，不同结构的液压泵在工农业生产的应用中各有侧重。
【关键词】 液压泵；齿轮泵；叶片泵；柱塞泵；工作原理
【中图分类号】 TH137 【文献标识码】 A
【文章编号】 1003- 2673(2009)06－31－02
液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制 的传动方式。液压传动是根据 17 世纪帕斯卡提出的液体静压 力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中应用 广泛的技术。
（5）一轮完毕后，主持人再次清零，下轮抢答开始。
摆线齿形的内啮合齿轮泵的工作原理如图 2 所示：
a—吸油腔
b—压油腔
图 2 摆线式内啮合齿轮泵
【作者简介】冯丹艳（1980- ），女，广东高州人，在读硕士，研究方向：数控技术。
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２ 叶片泵
叶片泵根据每转作用次数的不同，可分为双作用叶片泵和 单作用叶片泵。 2.1 双作用叶片泵
双作用叶片泵也称为定量叶片泵，它是由定子、转子、叶片 和配油盘（图 4）等组成的。其工作原理图如图 3 所示。定子与 转子中心重合，定子内表面由两段半径为 R 的大圆弧和两段半 径为 r 的小圆弧以及它们之间的四段过渡曲线组成。在配油盘 上对应定子四段过渡曲线的位置开有四个配油窗口，其中两个 与吸油口相通，称为吸油窗口；另两个与压油口相通，称为压油 窗口。转子上开有均布的径向槽，叶片装在槽内，并可在槽内滑 动。转子按图示方向旋转时，叶片在离心力和根部压力油（叶片 根部与压油腔相通）作用下紧贴定子内表面，在配油盘、定子、 转子和两相邻叶片间形成密封腔。转子转动使叶片由小半径向 大半径处滑移，两叶片间的密封容积逐渐增大，形成局部真空 而吸油；叶片由大半径向小半径处滑移时，两叶片的密封容积 逐渐减少而压油。
内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。它们都是利 用齿间密封容积变化实现吸、压油的。在摆线齿形的内啮合齿 轮泵中，内转子为主动轮，外转子为从动论，内外转子的速比 i=Z1/Z2。由于内外转子齿数有一齿差，在啮合过程中有“二次 啮合”存在。因此能形成几个独立的封闭包液腔。随着内外转子 的啮合旋转，各包液腔的容积发生不同的变化，当包液腔容积 由小变大时，包液腔内产生局部真空，在大气压力作用下，液体 通过进口管道和泵盖上的环形槽，进入泵腔开始吸液。当包液 腔容积达到最大时，吸液过程结束。当包液腔内的容积由大变 小时，包液腔内的液体就从另一个环形槽压出，此为泵的排出 过程。