3 液压泵

3 液压泵
3.1 目标
阅读本章后，学生将能够：
1.区分正位移泵和负位移泵；
2.理解齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的工作原理；
3.区分定量泵和变量泵，外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，
轴向柱塞泵和径向柱塞泵；
4.理解压力补偿泵的工作原理；
5.识别各类液压泵；
6.根据各类泵的应用，来选择合理尺寸的泵；
7.对泵实施简单的维修活动；
3.2 工作原理
在一个液压系统中，泵唯一的作用就是提供源源不断的油液。

泵是一个液压系统的核心，它能机械能转换为液压能，这
里的机械能主要是来自发电机和电动机的转动。

由于机械转动
力由扭矩和转速结合起来的，所以液压力倍流。

泵可以按流量
固定和压力固定来设计，而其它的参数可以随着载荷而摆动。

换句话说，固定泵的流量.压力要按照载荷限制的增加而上升。

反之，当泵的输出压力不变，流量的下降是与增加的载荷限制
有关的。

每个泵的抽吸功能都是相似的，由于机械作用，泵在进口处产生了局部真空，这种现象导致大气压强阻止油液进入泵的进
口，泵然后推动油液进入液压系统。

泵系统包含有两个单向阀，单向阀1与泵的进口连接，允许液体只能通过这个通路进入泵。

单向阀2与泵系统的负载相连，允许液体只能通过这个通路流出。

当活塞被拉到左边时，在泵的3腔内产生了局部真空。

局部真空能够保持单向阀2靠在阀座上，且允许大气压强将液体通过单向阀1推进液压缸。

当活塞被推倒右边时，液体的运动关闭了单向阀1并且打开排气阀2。

被活塞排出的油液量被强行的从液压缸中驱逐出来。

在排气行程中，被活塞排除的液体体积，被称为泵的位移体积。

3.3 泵的分类
广义的分，泵可以分成以下两类：
1. 负位移泵；
2. 正位移泵；
3.3.1 负位移泵
负位移泵也被称为液压泵。

在这类泵中，压力的产生与轮子的转速是成正比的。

换句话说，在运动中，油液是通过
自身的惯性被排除和移动的。

这类泵不能承受很高的压力，
通常运用于低压和高流量的场合。

通常，这类泵的最大压力
充其量限制在20—30kgf/cm2。

它们主要用于把油液从一个地
方运输的另一个地方，并且，这类泵在液压和液力工业中很
少应用。

由于较少的运动部件，负位移泵造价低且维修简单。

这类泵利用牛顿第一定律，通过移动的油液来抵消系统的阻力。

尽管这类泵能提供平滑连续的油液，但是，它们的油液输出由于系统阻力（阻止流体的力）的增加而减少了。

事实上，即使泵在设计的速度下运行，完全阻止排气来阻止全部油液也是有可能的。

这样泵的流动功率不仅与它驱动的转速有关，而且与系统外部的阻力有关。

由于系统外部阻力的增加，部分油液滑回，引起排放油液率下降。

当系统外部的阻力变的非常大时，这类泵将供不出油液，因此，它的容积效率就变成了零。

例如，这类泵中的离心泵和轴向（螺旋桨）泵。

在离心泵中，一个简单的草图，如图3.2所示，说明了问题。

转动的惯性传递给了油液。

离心泵不是自吸泵，它的定位必须低于液位。

操作原理
油液从进口进入泵叶轮的中心，旋转的叶轮向流体传递离心力，从而引起流体呈放射状的向外喷出。

这种现象导致，流体被阻止从泵的出口处通过。

叶轮叶片尖端的运动是通过流体来实现的，而转动的速度保持了油液相应离心力的建立。

离心泵在抽水站的到应用，给居民和工厂供水。

负位移泵的优点是：
.初始成本低，维护少；
.操作简单，可靠性高；
.任何类型的流体都适用，例如，污泥和泥浆；
由于，叶轮给流体传动动能，所以，叶片泵又被称为，液体动力发电机。

3.3.2 正位移泵或水压泵
顾名思义，这些泵根据泵轴的旋转排放一定量的油液。

换句话说，它们产生的流量与它们的位移和转子速
度成正比。

大多数泵（用于流体动力的应用）属于这一
类。

这些泵能够克服系统机械负荷产生的压力，同时能
够克服由于摩擦，流体流动所产生的阻力。

这样，泵的
输出油液是不间断的，不会依靠系统的压力。

这种泵另
一个相关的好处是：低压区和高压区是分开的。

因此，
油液不会流回，返回到低压源。

这些特点使正位移泵非
常适合一般的系统，也能被液压系统所接受。

正位移泵与负位移泵相比较，优点是：
.能产生高压力；
.容积效率高；
.小而紧凑，高功率重量比；
.在压力范围内，效率的变化相对较小；
.广泛的操作范围，在压力和速度很大的范
围内都可以操作。

如前面所讨论的，了解泵不能产生压力是很重要
的。

它们只能产生流体流动。

在液压系统中，抵抗流动
发展是决定性的压力。

假设正位移泵的出口开在大气中，
油液将流动，但是出口的压力不高于大气压力，因为，
没有流动的抵抗。

如果出口部分被封闭，压力由于流动的阻抗而升高。

在一个方案中，泵的出口被完全封闭，理论上，无限的
流动阻力是存在的。

这将导致，压力迅速增大，从而导
致，在油路中，产生断裂的薄弱部分。

这是正位移泵要
求提供安全操作的真正原因。

在图3.3中，说明了泵的详细分类。

3 .
4 齿轮泵
齿轮泵顾名思义是利用齿轮啮合原理，以便产生抽吸作用。

它们是紧凑的，相对便宜和有几个运动部分。

齿轮泵可进一步分为：
.外啮合齿轮泵；
.内啮合齿轮泵；
.凸轮泵；
.摆线泵；
3 .
4 .1 外啮合齿轮泵
外啮合齿轮泵的示意图如图3.4所示。

外内和齿轮泵包含有两个齿轮，通常齿轮的尺寸大
小是一样的，齿轮外啮合，同时，齿轮被安置在泵壳内。

每个齿轮安装在一根轴上，在箱盖内，轴被滚动轴承支撑。

其中的一根轴耦合到原动机，这根轴被称为主动轴。

安置在主动轴上的齿轮称为主动齿轮。

它使另一个齿轮转动。

两侧板提供每一方的齿轮。

齿轮箱和齿轮盖之间安放两侧板。

吸入的一侧是齿轮退出啮合的一侧。

在这个区域，体积扩张，导致压力降到大气压以下，这将导致流体被推到空隙中。

流体被困在腔室和旋转齿轮齿之间。

排出的一侧是齿轮进进入啮合的一侧，同时体积缩小。

由于泵有一个确定的防渗漏内密封，流体是被迫进入出口的。

交配齿轮传送侧的油液流到吸入侧。

这就是油液是如何被产生的，从而传如何送能量在从输入源到油液动力装置的压力下。

在齿轮泵中，位移量是由齿轮齿数决定的，流体的体积介于没对齿和转速之间。

一个重要的因素需要注意，流体的混合体积被泵的每一次转动传递。

对于泵的性能而言，限制因素主要是泄漏量，泵的承受压力的能力在出口进口之间是不同的。

这种泵可设计为单室或多室，如图3.5所示。

为了增加泵的流量，泵被设计为多室，包括单独平行连接的设备，或在使入口和出口分离的单轴旁，提供许泵。

外啮合齿轮泵一个重要的缺陷是，在轴承上，两边载
荷不平衡，由于出口处高压和进口处低压，它们的依次交替，在减短轴承寿命的条件下，导致速度降低，压力等级降低。

下面几个因素对于齿轮泵来说是很重要的：
.关闭齿轮的啮合；
.一个很小的间隙，在齿轮齿和齿轮腔之间，及其在板的一侧和齿面之间。

进入啮合的两个配套的齿轮，在齿轮泵正常工作期间会产生困油，在主要部分。

油液没有办法排出，一个高压立刻就产生了，因此，泵的运转夹杂着重击活咔嗒的噪声。

由于齿轮的旋转，困油的空间从排油的一侧移到进油的一侧。

朝着中心方向，这个空间变小。

在中心，困油空间变成最小，然后再开始增大。