液压动力元件：汽车机械基础第2版，核心元件、工作性能和可靠性

液压动力元件是液压系统的心脏，将原动机(电动机或内燃机)输入的机械能转换为工作液体的压力能输出，为系统提供压力油，是系统不可缺少的核心元件。在液压传动系统中常见的动力元件为液压泵，液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。

1.液压泵的概述

动画4-2　液压泵

1)液压泵的工作原理及特点

图4-2-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图。图中柱塞2安装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终紧抵在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转时，柱塞2将作往复运动，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，油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a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。原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能输出。

图4-2-1　液压泵工作原理图

1—偏心轮；2—柱塞；3—缸体；4—弹簧；5，6—单向阀；a—密封容积

如上是以单柱塞液压泵来分析液压泵的工作原理的，但代表了液压泵的共同性质。液压泵都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。

2)液压泵的主要性能参数。

(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。

(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。超过这个压力液压泵很快损坏。

2.液压泵的分类

按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵；按排量能否变化分为定量泵和变量泵。

1)齿轮泵

齿轮泵是一种常用液压泵，其主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力变动大，噪声大，排量不可调。按齿轮的内核不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，而以外啮合齿轮泵应用最广，下面主要介绍外啮合轮泵。

外啮合齿轮泵的工作原理如图4-2-2所示。其主要结构由泵体3，一对啮合的齿轮1、2，前后泵盖组成。

动画4-3　外啮合齿轮泵 动画组(www.xing528.com)

图4-2-2　外啮合型齿轮泵工作原理

1，2—齿轮；3—泵体

当泵的主动齿轮按图示箭头方向旋转时，齿轮泵右侧(吸油腔A)齿轮脱开啮合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔B。这时轮齿进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。齿轮啮合时齿向接触线把吸油腔和压油腔分开，起配油作用。

2)叶片泵

叶片泵根据工作原理可分为单作用式及双作用式两类。单作用式可做成各种变量型，但主要零件在工作时要受径向不平衡力的作用，工作条件较差。双作用式一般不能变量，但径向力平衡，工作情况较好，应用得到推广(图4-2-3)。

图4-2-3　双作用叶片泵

1—转子；2—定子；3—叶片；4—配流盘；5—泵体

动画4-4　双叶片泵

如图4-2-3所示为双作用叶片泵的工作原理。该泵由转子1、定子2、叶片3、配流盘4以及泵体5等零件组成。定子2与泵体固定在一起，叶片3可在转子径向叶片槽中灵活滑动，叶片槽的底部通过配流盘上的油槽(图中未表示出来)与压油窗口相连。在图示中，密封工作油腔的容积由大变小，通过配流盘的压油窗口(与压油口相连)，将油液压出。由于转子每转一转，每个工作油腔完成两次吸油和压油，所以称为双作用叶片泵。两个吸油区(低压)和两个压油区(高压)在径向上是对称分布的，作用在转子上的液压作用力互相平衡，使转子轴轴承的径向载荷得以平衡，所以又称为平衡式液压泵。由于改善了机件的受力情况，所以双作用叶片泵可承受的工作压力比普通齿轮泵高。

动画4-5　径向柱塞泵

3)柱塞泵

柱塞泵是靠柱塞在缸体柱塞孔中往复运动时造成密封工作容积的变化，实现吸油和排油的。根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

图4-2-4　径向柱塞泵的工作原理

1—定子；2—转子；3—配流轴；4—压油孔；5—柱塞；6—吸油孔

图4-2-4为径向柱塞泵的工作原理图。在定子1上径向分布着许多柱塞孔，孔中装有柱塞，定子1的中心线与转子2的中心线之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上、下两个缺口，这两个缺口又分别通过所在部位的轴向孔与泵的吸、压油口连通，形成吸油腔和压油腔。当转子旋转时，柱塞在离心力作用下，它的头部与定子内表面紧紧接触。由于转子与定子之间有一个偏心量，所以柱塞在随转子转动的同时，又在柱塞孔内做径向往复滑动。当转子按图中箭头所示方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，柱塞孔内的密封容积增大，于是通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，柱塞孔内的密封容积减小，于是通过轴向孔压油。