液压泵工作原理

液压泵工作原理

液压泵是为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。它的功能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种，液压泵正常工作必备的条件是：应具有密封容积。密封容积的大小能交替变化。应有配流装置。配流装置的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。
1、齿轮泵

体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。

外啮合齿轮泵:

当齿轮旋转时，在A腔，由于轮齿脱开使容积逐渐增大，形成真空从油箱吸油，随着齿轮的旋转充满在齿槽内的油被带到B腔，在B腔，由于轮齿啮合，容积逐渐减小，把液压油排出利用齿和泵壳形成的封闭容积的变化，完成泵的功能，不需要配流装置，不能变量结构最简单、价格低、径向载荷大

内啮合齿轮泵:

当传动轴带动外齿轮旋转时，与此相啮合的内齿轮也随着旋转。吸油腔由于轮齿脱开而吸油，经隔板后，油液进入压油腔，压油腔由于轮齿啮合而排油典型的内啮合齿轮泵主要有内齿轮、外齿轮及隔板等组成利用齿和齿圈形成的容积变化，完成泵的功能。在轴对称位置上布置有吸、排油口。不能变量尺寸比外啮合式略小，价格比外啮合式略高，径向载荷大
2、叶片泵

叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，运转平稳，噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油和两次排油利用插入转子槽内的叶片间容积变化，完成泵的作用。在轴对称位置上布置有两组吸油口和排油口径向载荷小，噪声较低流量脉动小

3、柱塞泵:

柱塞泵容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。柱塞泵由缸体与柱塞构成，柱塞在缸体内作往复运动，在工作容积增大时吸油，工作容积减小时排油。采用端面配油径向载荷由缸体外周的大轴承所平衡，以限制缸体的倾斜利用配流盘配流传动轴只传递转矩、轴径较小。由于存在缸体的倾斜力矩，制造精度要求较高，否则易损坏配流盘
4、螺杆泵:

螺杆泵一根主动螺杆与两根从动螺杆相互啮合，三根螺杆的啮合线把螺旋槽分割成若干个密封容积。当螺杆旋转时，这个密封容积沿轴向移动而实现吸油和排油利用螺杆槽内容积的移动，产生泵的作用不能变量无流量脉动径向载荷较双螺杆式小、尺寸大，质量大。

5、各泵比较

液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵 3种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，运转平稳，噪音小，工作压力和容积效率比齿轮泵高，结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高，价格贵，对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。

液压泵的工作原理及分类
1．液压泵的工作原理 图2-1所示为液压泵的工作原理图，柱塞2在弹簧4的作用下紧压在偏心轮1上，当电动机带动偏心轮转动时，柱塞2与泵体3形成的密封腔V的容积交替变化。柱塞向右运动时，密封腔V的容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气的作用下，经单向阀6进入密封腔V而实现吸油；反之，当V由大变小时，油液受挤压，经单向阀5压入系统，实现压油。电动机带动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。液压泵是通过密封腔的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的变化量，因而又称容积泵。



要点：液压泵正常工作必备的条件是：（1）具有密封容积；（2）密封容积能交替变化；（3）应有配油装置；（4）吸油时油箱表面与大气相通。 理解液压泵的工作原理并不难，如医用注射器工作相似，注射器吸入液体，就是泵吸油，注射器向外推，就是泵的压油过程。
2．液压泵的类型 液压泵和按输出流量是否可调节分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。

液压泵的主要工作参数

1．工作压力和额定压力 液压泵的工作压力是指泵实际工作时输出油液的压力。液压泵的额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定连续运转的最高工作压力，超过此值就是过载。
2．排量和流量 液压泵的排量（用V表示）是指泵每转一转，由其密封油腔几何尺寸变化所计算得出的输出液体的体积，即在无泄漏的情况下，其每转一转所能输出的液体体积。常用单位为/r。 液压泵的理论流量（用qt表示）是指泵在单位时间内由其密封油腔几何尺寸变化计算而得出的输出的液体体积，泵的转速为n时，泵的理论流量为
qt＝Vn （2－1） 液压泵的额定流量是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。 液压泵的实际流量（用q表示）是液压泵工作时实际输出的流量，由于泵存在内泄漏，所以实际流量小于理论流量。流量单位为L/min或m。
3．功率和效率液压泵由电机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率
Pt＝pqt＝pVn＝Ttω＝2πnTt （2－2） 式中：Tt—液压泵的理论转矩；
ω—液压泵的角速度。 液压泵的实际输出功率等于实际输出流量与工作压力的乘积
P=pq （2－3） 实际上，液压泵在能量转换过程中是有损失的。输出功率小于输入功率。两者之差值即是功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分，容积损失是因为内泄漏而造成的流量上的损失。 液压泵输出压力增大时内泄漏加大，泵实际输出的流量q减小。设泵的内泄漏为Δq ，泵的容积效率为：

液压泵的主要技术参数

（1）泵的排量（mL/r）泵每旋转一周、所能排出的液体体积。

（2）泵的理论流量（L/min）在额定转数时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量。

（3）泵的额定流量（L/min）在正常工作条件下；保证泵长时间运转所能输出的最大流量。

（4）泵的额定压力（MPa）在正常工作条件下，能保证泵能长时间运转的最高压力。

（5）泵的最高压力（MPa）允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。

（6）泵的额定转数（r/min）在额定压力下，能保证长时间正常运转的最高转数。

（7）泵的最高转数（r/min）在额定压力下，允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数。

（8）泵的容积效率（%）泵的实际输出流量与理论流量的比值。

（9）泵的总效率（%）泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值。

（10）泵的驱动功率（kW）在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率。

液压阀的分类

      液压阀可按不同的特征进行分类，如表5—1所示。

液压阀工作原理

一个完整的液压系统由五个部分组成 
    1.动力元件 ：动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
    2.执行元件 ：执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。
    3.控制元件 ：控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
    4.辅助元件 ：辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。
    5.液压油： 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

换向型方向控制阀的分类及工作原理

      换向型方向控制阀(简称换向阀)，是通过改变气流通道而使气体流动方向发生变化，从而达到改变气动执行元件运动方向目的。它包括气压控制换向阀、电磁控制换向阀、机械控制换向阀、人力控制换向阀和时间控制换向阀等。
     １、气压控制换向阀 气压控制换向阀，是利用气体压力来使主阀芯运动而使气体改变流向的。按控制方式不同分为加压控制、卸压控制和差压控制三种。加压控制是指所加的控制信号压力是逐渐上升的．当气压增加到阀芯的动作压力时，主阀便换向；卸压控制是指所加的气控信号压力是减小的，当减小到某一压力值时，主阀换向；差压控制是使主阀芯在两端压力差的作用下换向。 气控换向阀按主阀结构不同，又可分为截止式和滑阀式两种主要形式。滑阀式气控换向阀的结构和工作原理与液动换向阀基本相同。在此主要介绍截止式换向阀。 截止式换向阀的工作原理 二位三通单气控截止式换向阀的工作原理图。为及口没有控制信号时的状态。      ２、先导式电磁换向阀 先导式双电控二位四通电磁换向阀。它由先导阀(Dl、D2)和主阀组成。而主阀又包括阀体1和活塞组件2两部分。图示的是Dl、D2均处于断电的状态。电磁阀的动铁芯5、6处于关闭状态。当Dl通电、D2断电时，动铁芯5被吸起，由P口来的压缩空气经孔a(虚线)进入阀的f腔。并从密封塞4(单向阀)的四周唇边进入孔‘，并进入。A口有压缩空气输出的同时，有一部分压缩空气流入孔g，其中一路经节流孔d进入c腔使密封塞4下移封住排气孔b，另一路压缩空气进入f腔，作用在活塞组件2的上端。此时，即使Dl断电，活塞组件2也不会位即该阀具有记忆功能。 先导式双电控二位四通电磁换向阀当先导阀D2通电、Dl断电时，动铁芯6被吸起，c腔内的压缩空气经T1口排出。此时从P到A的压缩空气作用在大、小活塞上，因大、小活塞的面积差而产生向上的作用力，使活塞组件2上移。与此同时，密封塞4也上移，并打开阀口3，使活塞组件2上端的压缩空气经孔6排掉。活塞组件2上移后，P与B通，A与T通(排气)。此时即使D2断电，因大小活塞面积差而产生向上的作用力依然存在，所以输出状态也不会改变

液压阀型号 液压阀类型

液压阀的具体型号根据每个厂商都有不同编号规则，如果按类型分，大致可以分为以下几类：
(1)溢流阀：能控制液压系统在达到调定压力时保持恆定状态。用於过载保护的溢流阀称为安全阀。当系统发生故障，压力昇高到可能造成破坏的限定值时，阀口会打开而溢流，以保证系统的安全。
(2)减压阀：能控制分支迴路得到比主迴路油压低的稳定压力。减压阀按它所控制的压力功能不同，又可分为定值减压阀(输出压力为恆定值)﹑定差减压阀(输入与输出压力差为定值)和定比减压阀(输入与输出压力间保持一定的比例)。
        流量控制阀 利用调节阀芯和阀体间的节流口面积和它所產生的局部阻力对流量进行调节，从而控制执行元件的运动速度。流量控制阀按用途分为 5种。
   (1)节流阀：在调定节流口面积后，能使载荷压力变化不大和运动均匀性要求不高的执行元件的运动速度基本上保持稳定。
   (2)调速阀：在载荷压力变化时能保持节流阀的进出口压差为定值。这样，在节流口面积调定以后，不论载荷压力如何变化，调速阀都能保持通过节流阀的流量不变，从而使执行元件的运动速度稳定。
  (3)分流阀：不论载荷大小，能使同一油源的两个执行元件得到相等流量的为等量分流阀或同步阀；得到按比例分配流量的为比例分流阀。     

     换向阀：改变不同管路间的通﹑断关係﹑根据阀芯在阀体中的工作位置数分两位﹑三位等；根据所控制的通道数分两通﹑三通﹑四通﹑五通等；根据阀芯驱动方式分手动﹑机动﹑电动﹑液动等。当阀芯处於中位时，全部油口切断，执行元件不动；当阀芯移到右位时，P 与A 通，B 与O 通；当阀芯移到左位时，P 与B 通，A 与O 通。这样，执行元件就能作正﹑反向运动。

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