挖掘机操作技能培训教程液压泵工作原理及实际流量

1.单个柱塞泵的工作原理

如图3-2-4所示是单柱塞泵的工作原理图。由柱塞6和缸体5组成密封的容积，在曲柄连杆机构的作用下，柱塞6作直线往复运动。当曲柄由0°向180°的位置转动时，柱塞向右移，缸体的密封工作容积增大，压力降低，形成局部真空；由于油箱与大气相通，增大了缸体5密封工作容积，其压力低于大气压力，则油箱中的油液在大气压力作用下，顶开单向阀4，油液被吸入到缸体中，即液压泵吸油。当曲柄由180°向0°位置转动时，柱塞6向左移动，缸体的密封工作容积逐渐减小，缸内的油液被压缩，其压力逐渐升高，因而关闭了单向阀4，并将单向阀3顶开，则缸内的油液通过单向阀3被排到缸体2里，即排到系统中，完成了液压泵的排油过程。曲柄连续转动，液压泵不断地交替吸油和排油，因此液压泵也就不断地向系统供油，这就是液压泵的工作原理。

图3-2-4 柱塞泵的工作原理图

1、6—柱塞 2、5—缸体 3、4—单向阀

依靠密封工作容积的变化，将机械能转换为压力能的泵，称为容积式液压泵。

由上述容积式液压泵工作原理知道，当液压泵在曲柄连杆机构作用下，使工作容积增大，形成局部真空，缸内压力低于大气压，具备了吸油条件。又由于油箱与大气相通，在大气压力作用下，将油箱里的油液强行压入缸体内，即压入到泵内，才能完成液压泵的吸油过程。如果把油箱完全封闭，不与大气相通，于是液压泵就失去了利用大气压力将油箱里的油液强行压入泵内的条件，从而无法完成吸油过程，液压泵就不能工作了。

2.轴向柱塞泵的工作原理

轴向柱塞泵的组成与工作原理及它们的吸油和排油工作原理分述如下：如图3-2-5a所示。它由传动轴9、缸体7、配油盘10、柱塞5和斜盘1等组成。传动轴9通过键8带动缸体7旋转，缸体7上均匀地分布着奇数个（一般为7个）柱塞孔，孔中装有柱塞5，柱塞5在缸体的孔内呈轴向安装。

图3-2-5 轴向柱塞泵结构简图

1—斜盘 2—滑靴 3—回程盘 4—套 5—柱塞 6—弹簧 7—缸体 8—键 9—传动轴 10—配油盘 11—排油窗口 12—吸油窗口

缸体旋转时，柱塞一面随缸体旋转，一面在柱塞孔中滑动，并且在油压和弹簧6的作用下，始终靠在斜盘1上。配油盘10上开有两个弧形配油窗口，一个是吸油窗口，另一个是排油窗口。斜盘1与缸体7轴线倾斜γ角安装。配油盘10和斜盘1固定不动，当缸体7转动时，由于斜盘1的作用，迫使柱塞5在柱塞孔中作往复运动，通过配油盘10的配油窗口进行吸油和排油。当缸体7带着柱塞从图中的最下位置向上方转动时，柱塞5在弹簧6的作用下（弹簧6的作用力通过套4、回程盘3和滑靴2传到柱塞5上）向外伸出，于是柱塞孔的密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，通过配油盘10的吸油窗口12吸入到柱塞孔内，这就是吸油过程；当缸体带着柱塞从图示最上位置向下边位置转动时，柱塞在斜盘的作用下，被压进柱塞孔内，于是柱塞孔的密封容积减小，孔内油液受到挤压，通过配油盘10的排油窗口11排到系统中，这就是排油过程。缸体7每转一周，每个柱塞孔都完成一次吸油和排油过程，若缸体不断地旋转，则柱塞孔也不断地吸油和排油，这便是轴向柱塞泵的工作原理。

从工作原理可看出，斜盘的倾角γ越大，则泵的输出流量越大。设计时，斜盘的倾角γ制成可调的，由泵的变量机构来改变γ角的大小和方向，因此当泵的转速一定时，其输出流量可通过改变γ角的大小来调节。若改变斜盘倾角的方向，可改变吸油和排油的方向，所以轴向柱塞泵可当做双向变量泵使用。

3.液压泵的基本性能参数

液压泵的基本参数主要包括压力、流量、排量、容积效率和泄漏系数、液压功率与泵的总效率以及转速。

（1）压力

①额定压力。在正常工作条件下，根据实验标准规定，允许液压泵连续运转的最大压力值，称为泵的额定压力。一般情况下，额定压力就是泵的公称压力。

液压元件和液压系统的公称压力已经标准化，规定于公称压力的标准系列数据。

②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，允许液压泵短暂运转的最高压力值，称为泵的最高允许压力。

③实际工作压力。液压泵在工作时所达到的具有压力值，称为泵的实际工作压力，简称为工作压力。如前面所说，工作压力的大小主要取决于液压执行元件的外载荷数值，一般是不确定的。

（2）排量和流量

①几何排量。液压泵的主轴每转一周，其排液空间（或吸液空间）的容积变化量称为泵的几何排量，常用符号q表示。

几何排量的数值只取决于泵的操作原理和结构尺寸，而与其工况无关。它是液压泵的特征参数，通常简称为“排量”。

排量可以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。(www.xing528.com)

②理论流量。所谓理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的理想条件下，其单位时间所排出的液体体积平均值。显然，如果泵的排量为q，其主轴转速为n，则该泵的理论流量Q_t为：

Q_t=nq

式中 n——泵主轴的转速；

q——泵几何排量。

③泄漏流量。泄漏流量就是通过泵中各个运动副的间隙所泄漏的液体流量。这一部分液体不传递有用功，也称为泵的容积损失。

泄漏流量分内部泄漏和外部泄漏两部分。内部泄漏是指从泵的排液腔向吸液腔的泄漏，这部分泄漏流量很难直接测量；外部泄漏则是指从吸、排液腔向其他自由空间的泄漏，其泄漏流量可以测量出来。

液压泵的泄漏流量大小取决于其运动副的间隙、工作压力和液体黏度等因素，而与泵的运动速度关系不大。

④实际流量。 液压泵在某一具体工况下，单位时间所排出的液体体积称为实际流量。它等于理论流量减去泄漏流量以及因液体压缩所产生的容积损失，但通常不考虑后一因素的影响。

（3）容积效率和泄漏系数

①容积效率。液压泵的容积效率为其实际流量与理论流量之比。对于性能正常的液压泵，其容积效率数值随泵的结构类型不同而异。

②泄漏系数。对于具体的液压泵（间隙已定）和工作液体（黏度已定），其泄漏流量与工作压力近似成正比。因此，当泵的工作压力不同时，它的容积效率也不同。前面所列容积效率是当泵在额定压力和额定转速时的数值。

为了分析液压泵在不同工况下的性能，需要采用泄漏系数来表示其容积损失程度。

（4）液压功率与泵的总效率

①理论输出功率。当不考虑液压泵的容积损失和压力损失时，其输出液体所具有的液压功率称为液压泵的理论输出功率N_t。显然

N_t=PQ_t

式中 P——泵的工作压力；

Q_t——泵的理论输出流量。

②实际输出功率。液体在泵内运动时，由于存在着容积损失和压力损失，故其实际输出功率N₀一定小于理论输出功率。

③输出功率与总功率。输入功率N₀是指原动机作用在泵主轴上的机械功率。也称传动功率。

（5）转速

①额定转速：在额定压力下，允许液压泵能够连续长时间正常运转的最高转速，称为泵的额定转速。泵在额定转速下的容积效率最高。

②最高转速：在额定压力下，超过额定转速允许短暂运行的转速，称为泵的最高转速。当液压泵的转速超过其最高转速时，将产生“汽穴”现象，这是不允许的。

③最低转速：就是允许液压泵正常运转的最低转速。如果泵的转速过低，将因其理论流量下降而使容积效率也下降，这是不合理的。