液压泵：类型、原理、工作条件与参数详解

1.液压泵的工作原理

液压泵是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。图2-1所示为单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。主动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2做往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a由小变大时就形成部分真空，使油箱中的油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入a腔而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将主动机输入的机械能转换成液体的压力能，主动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。

2.容积式液压泵的特点

容积式液压泵的基本特点如下：

1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。

图2-1 单柱塞液压泵的工作原理图

1—偏心轮 2—柱塞 3—缸体 4—弹簧 5、6—单向阀

2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵能正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。

3）具有相应的配油机构，将吸油腔和排油腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。如图2-1中的单向阀5、6就是配油机构。

容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为压油腔。吸油腔的压力取决于吸油高度和吸油管路的阻力，吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力。压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。

容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄漏和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。

3.液压泵的主要性能参数

液压泵的性能参数主要有压力、流量、转速、排量、功率和效率等。

（1）压力

1）工作压力。液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力，工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。

2）额定压力。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。

3）最高允许压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。

（2）排量和流量

1）排量V。液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵，排量为常数的液压泵则称为定量泵。

2）理论流量q_i。理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下，在单位时间内所排出的液体体积的平均值。显然，如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流量q_i为

q_i=Vn （2-1）

3）实际流量q。液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量q_i减去泄漏流量Δq，即

q=q_i-Δq （2-2）

4）额定流量q_n。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。

（3）功率和效率

1）液压泵的功率损失。液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。

①容积损失。容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液黏度大以及液压泵转速高等而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率η_V来表示，它等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量q_i之比，即(www.xing528.com)

因此，液压泵的实际输出流量q为

q=q_iη_V=Vnη_V （2-4）

式中 V——液压泵的排量（m³/r）；

n——液压泵的转速（r/s）。

液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵的结构类型不同而异，但恒小于1。

②机械损失。机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩T₀总是大于理论上所需要的转矩T_i，其主要原因是液压泵体内相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的黏性而引起的摩擦损失。液压泵的机械损失用机械效率η_m表示，它等于液压泵的理论转矩T_i与实际输入转矩T₀之比，设转矩损失为ΔT，则液压泵的机械效率为

2）液压泵的功率。

①输入功率P_i。液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为T₀，角速度为ω时，有

P_i=T₀ω （2-6）

②输出功率P。液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q的乘积，即

P=Δpq （2-7）

式中 Δp——液压泵吸、压油口之间的压差（N/m²）；

q——液压泵的实际输出流量（m³/s）；

P——液压泵的输出功率（N·m/s或W）。

在实际的计算中，若油箱通大气，液压泵吸、压油口的压差往往用液压泵出口压力p代入。

3）液压泵的总效率。液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值，即

这里用到了T_i=Δpq_i/ω。

由式（2-8）可知，液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积，所以液压泵的输入功率也可写成

液压泵各个参数和压力之间的关系如图2-2所示。

4.液压泵的分类

液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三类；按工作压力的高低可分为低压泵、中压泵和高压泵三类。

图2-2 液压泵的各个参数和压力之间的关系