汽车机械基础|液压泵工作原理及分类

第三节　液压泵

液压泵是将原动机（如电动机）输入的机械能转换为压力能的能量转换元件；它在液压系统中是动力元件。

图5-2　液压泵工作原理

如图5-2所示，柱塞在弹簧作用下往复直线运动，当柱塞向左运动时，缸体内的密封容积变小，压力增高，油液冲开单向阀进入系统，这是压油过程。当柱塞向右运动时，缸体内的密封容积增大，压力变小，油箱中的油液冲开单向阀进入液压泵，这就是吸油过程。由此可见，

液压泵是通过密封容积的变化来完成吸压油的，所以又称为容积泵。

液压泵要正常工作，必须具备以下条件：

（1）应具备密封容积，并且密封容积应能不断地周期性地变化。

（2）要有配流装置。

（3）在吸油过程中必须使油箱与大气相通，或采用充压油箱。

液压泵按结构可分为三种：

一、齿轮泵

齿轮泵可分为内啮合齿轮泵和外啮合齿轮泵两种。常用的是外啮合齿轮泵。

图5-3　外啮合齿轮泵

1．齿轮泵的工作原理和结构

图5-3为外啮合齿轮泵的工作原理图。一对相互啮合的齿轮安装于壳体内部，齿轮的两端面以端盖密封。两齿轮将壳体内部分成左右两个互不相通的左腔和右腔，在壳体上开有两个孔分别和左腔、右腔相通。每两个齿间形成了一个密封容积。当齿轮按图示方向旋转时，在右端，齿轮脱离啮合区，密封容积逐渐变大，压力变小，进行吸油。在左端，两齿轮进入啮合区，密封容积逐渐变小，完成压油。

齿轮泵吸压油腔是分别独立的，所以齿轮泵不需要专门的配流机构，故其结构简单，但流量不可调。

2．齿轮泵的特点

齿轮泵具有结构简单，工作可靠，成本低，对液压油的污染不太敏感，便于维护等优点；缺点是噪声大，流量脉动大，会引起径向载荷，且只能作定量泵使用。因此，齿轮泵只能用于低压系统中。

二、叶片泵

1．单作用叶片泵(www.xing528.com)

如图5-4所示，单作用叶片泵由定子、转子、叶片、配油盘和端盖等组成。定子和转子不同心，有一个偏心距e。定子具有圆柱形的内表面，叶片装在转子的径向槽中，并可在槽内径向滑动。当转子回转时，叶片在离心力作用下，使叶片顶部紧靠在定子内表面上，这样在相邻的两叶片间就形成了一个密封容积，当转子旋转时，这个密封容积就会随着改变，从而完成吸压油过程。如果调节偏心距e，就可改变转子密封容积的变化量，从而调节泵的流量，所以单作用叶片泵是变量泵。

转子每回转一周，叶片间工作容积各完成一次吸油与压油的过程，因此称为单作用叶片泵。这种泵会产生径向负载，所以叫非卸荷式叶片泵。单作用式叶片泵是变量泵，可用于中压系统中。

图5-4　单作用叶片泵

图5-5　双作用叶片泵

2.双作用叶片泵

如图5-5所示，双作用叶片泵由转子、定子、叶片、两侧的配油盘及壳体等零件组成。转子和定子中心重合，定子内表面为近似椭圆形。在转子每转一周的过程中，每个工作空间完成两次吸油和压油的过程，故称为双作用叶片泵。因两个吸油腔、两个压油腔都是对称布置的，故径向力是平衡的，又称为径向卸荷式叶片泵。这种泵转子与定子保持同心，所以为定量泵，比单作用叶片泵的流量大，且流量均匀。

叶片泵运转平稳，噪声小，流量稳定，体积小，质量轻，油压较高，缺点是对油液污染较敏感，加工精度要求高,成本较高,常用于大功率的中低压系统中。

三、柱塞泵

柱塞式液压泵是利用柱塞在柱塞孔中作往复运动时产生的容积变化来进行工作的。根据柱塞的分布的方向不同，柱塞分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。

1.径向柱塞泵

图5-6　径向柱塞泵工作原理图

如图5-6所示，径向柱塞泵主要由定子4、多个径向均匀分布的柱塞1、缸体2和配油轴5等组成。密封容积由柱塞、缸体、配油轴围成。定子和缸体偏心安装，当缸体在原动机带动下如图示方向旋转时，在离心力（或低压油）的作用下，柱塞经过上半周时，向外伸出，与定子的内表面贴合，柱塞泵密封容积逐渐增大形成局部真空。此时经过衬套3上的油孔和缸体一起旋转和固定的配流轴5上的吸油口从油箱吸油，当柱塞转到下半周时，定子内壁把柱塞向里推，缸内密封容积逐渐减小，油液经配流轴的压油口压出。缸体旋转一周，完成一次吸压油。如果改变定子与转子偏心距的大小，泵的排量也改变，故可做成变量泵。若偏心距方向改变，则排量方向也改变，就可做成双向泵。

径向柱塞泵具有性能稳定，耐冲击性好，工作可靠等优点；但有结构复杂，体积大，自吸能力差，配油轴受径向力的作用容易磨损等缺点。故其应用受到一定的限制。

2．轴向柱塞泵

轴向柱塞泵主要由柱塞5、缸体7、配油盘10和斜盘2等零件组成。柱塞安装在缸体的柱塞孔中，平行于传动轴，并沿圆周均匀分布。由低压泵供给的油液，经过配油盘上的吸油窗口进入柱塞孔，使柱塞的一端顶在斜盘2上。配油盘和斜盘都固定不动。当原动机通过传动轴带动缸体旋转时，在低压油及斜盘的作用下，柱塞就在柱塞孔中往复直线运动。当柱塞伸出，柱塞孔中密封容积增大，形成局部真空，此时吸油；当柱塞被斜盘压入柱塞孔中时，密封容积减小，油液压力增高，油液经过配油盘上的压油窗口压出。如改变斜盘倾角的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量，如改变斜盘倾角的方向，就能改变泵的吸、压油的方向，这就成为双向变量泵。

图5-7　向柱塞泵工作原理

轴向柱塞泵具有结构紧凑，单位功率体积小，重量轻，容积效率高，工作压力高，易变量等优点；缺点是结构复杂，造价高，对油的污染敏感，使用和维修要求严格。常用于大功率高压系统中。