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液压传动中常见液压泵的工作原理及应用研究郎春旭

发表时间：2020/5/21 来源：《基层建设》2020年第3期作者：郎春旭

[导读] 摘要：随着机械技术的发展，一些新的技术和工艺逐渐出现，使得机械逐渐向智能化的方向发展，对机械装置的要求也逐渐提高。

        中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161002
        摘要：随着机械技术的发展，一些新的技术和工艺逐渐出现，使得机械逐渐向智能化的方向发展，对机械装置的要求也逐渐提高。液压传动技术的发展和其在机械中的使用也具有较大的优势，液压泵是液压动力元件，是液压传动中的重要组成部分。
        关键词：液压泵；工作原理；应用
        1 液压泵概述
        液压泵是液压传动系统的动力装置，把原动机的机械能转换成液体的压力能。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。液压泵是液压动力元件，它是将电动机（或其他原动机）输入的机械能转变成液压能的能量转换装置，其作用是向液压系统提供压力。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。
        液压泵的分类：（1）柱塞泵（轴向柱塞泵和径向柱塞泵）；（2）齿轮泵（外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵）；（3）叶片泵（单作用式叶片泵和双作用式叶片泵）。
        2 液压泵的工作原理及应用
        2.1 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。
        （1）轴向柱塞泵，轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式，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，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。
        （2）径向柱塞泵，这种泵由柱塞转子、衬套、定子和配油轴组成。定子和转子衬套固定在转子孔内随之一起转动。配油轴之间有一个偏心是固定不动的。柱塞在转子（缸体）的径向孔内运动，形成了泵的密封工作容腔。显然，当转子按顺时针方向转动时，位于上半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。
        2.2 齿轮泵
        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。按其结构形式，可分为内啮合和外啮合两种
        （1）内啮合齿轮泵。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。

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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。
        （2）外啮合齿轮泵，外啮合齿轮泵的工作原理，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。
        2.3 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。
        （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、叶片和配油盘等组成的。其工作原理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。
        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。
        （2）单作用式叶片泵。单作用式叶片泵也称变量叶片泵，它主要由转子、定子、配流盘和叶片等组成。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。转子转一周叶片在转子槽内往复运动-次每相邻两叶片间的密封容积完成一次的吸压油故称为单作用叶片泵。单作用式叶片泵只要改变其偏心距的大小就可以改变泵的排量和流量。
        由于叶片泵具有结构紧凑体积小、重量轻、流量均匀、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 结语
        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。液压系统工作时，液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能，油液被输送到液压缸（或液压马达）后即把此压力能转变为直线式（或回转式）的机械能输出。使用中控制液体介质的压力、流量和流动方向，便可使工作机械获得所需要的运动特性。
        参考文献：
        [1]何存兴，张铁华.液压传动与气压传动[M].武汉：华中科技大学出版社，2000
        [2]胡俊伟；金侠杰；邢科礼.基于BCB6的液压泵（马达）综合测控系统[J]，流体传动与控制，2010年04期