2.3　液压泵

液压泵在原动机带动下旋转，吸进低压液体，将具有一定压力和流量的高压液体送给液压传动系统。它将驱动电机的机械能转换为液体压力能，为系统提供压力油液，因此，液压泵是一种能量转换装置，是液压传动系统中的动力元件。

液压泵是基于工作腔的容积变化吸油和排油的。实际上，为了输出连续而平稳的液体，液压泵通常是由连续旋转的机械运动（如电动机驱动液压泵工作）而不是单个柱塞的往复运动，来产生工作腔的容积变化的，从而不断地吸油和排油。

液压泵按其内部主要运动构件的形状和运动方式的不同，可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵；若按液压泵的吸、排油方向能否改变，可分为单向泵和双向泵。单向泵是指吸、排油方向不能改变的泵；而吸、排油方向可以改变的泵称为双向泵。

若按泵的排量是否能够调整，液压泵又可分为定量泵和变量泵。

排量是指液压泵在没有泄漏的情况下，泵轴每旋转一周所能排出液体的体积，排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。排量的常用单位是m³/r和mL/r。

所谓定量泵，是指排量不能调整的泵，而排量能调整的泵称为变量泵。

如表2-2所示为液压泵（液压马达）的图形符号。

2.3.1　齿轮泵

齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，它自吸能力好，对油液的污染不敏感，工作可靠，制造容易，体积小，价格便宜，广泛应用在各种液压机械上。齿轮泵的主要缺点是不能改变排量，齿轮所承受的径向液压力不易平衡，容积效率较低，因此使用范围受到一定的限制。一般齿轮泵的工作压力为2.5～17.5MPa，流量为2.5～200L/min。

齿轮泵按齿轮的啮合形式可分为外啮合式和内啮合式两种。

（1）外啮合式齿轮泵

图2-32（a）为齿轮泵的工作原理图，图2-32（b）为外啮合式齿轮泵的外形结构图。在泵的壳体内装有一对齿数和模数完全相同的外啮合齿轮，齿轮两侧有端盖盖住。由于齿轮的齿顶和壳体内表面及齿轮侧面与端盖之间隙很小，故两个齿轮轮齿的接触线就将图2-32所示的左、右两个腔隔开，形成两个密封容积。当齿轮按图示方向转动时，右侧密封容积因相互啮合的轮齿逐渐脱开而逐渐增大，形成部分真空，油箱中的液压油被吸进到右侧密封容积中，并将齿间充满油液，随着齿轮的转动，齿间的油液被带到左侧密封容积。左侧容积因轮齿逐渐进入啮合而不断减少，油液被挤压出去进入系统。随着齿轮连续转动，齿轮泵则连续不断地吸油和排油。

（2）内啮合式齿轮泵

内啮合式齿轮泵有渐开线齿形的齿轮泵和摆线齿轮泵（又称转子泵）两种，如图2-33所示。内啮合式齿轮泵的工作原理和主要特点与外啮合式齿轮泵完全相同。

如图2-33（a）所示，在渐开线齿形的内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块隔板3，以便把吸油腔1和排油腔2隔开。这种泵与外啮合齿轮泵相比，其流量和压力脉动系数小，工作压力高，效率高，噪声低。图2-34所示为内啮合式齿轮泵的外形结构。

如图2-33（b）所示，在摆线齿形的内啮合齿轮泵（又称摆线泵或转子泵）中，小齿轮和内齿轮只相差一个齿，因而不需设置隔板。其工作原理与渐开线齿形的内啮合齿轮泵相同。摆线泵与外啮合齿轮泵相比，结构简单且紧凑，流量脉动小，噪声低，自吸性能好；由于啮合重叠系数大，因此传动平稳。

2.3.2　叶片泵

叶片泵具有结构紧凑、体积小、流量均匀、运动平稳、噪声小、使用寿命较长、容积效率较高等优点。一般叶片泵的工作压力为7MPa，流量为4～200L/min。叶片泵广泛应用于完成各种中等负荷的工作，由于它流量脉动小，因此在金属切削机床液压传动中，尤其是在各种需调速的系统中，更有其优越性。

叶片泵按每转吸、排油次数不同，分为单作用式和双作用式两类。所谓单作用式叶片泵，是指转子转一转，吸、排油一次的叶片泵；双作用式叶片泵的转子转一转，即完成两次吸、排油。单作用式的叶片泵可做成各种变量型，又称为可调节叶片泵或变量泵，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。双作用式的叶片泵不能改变排量，又称为不可调节叶片泵或定量叶片泵，但径向力是平衡的，工作情况较好，应用较广。

如图2-35所示为单作用叶片泵的工作原理。该泵由定子2、转子1、叶片3、配流盘4及传动轴和端盘等主要零件组成。定子2为空心圆柱体，两侧加工有进、出油孔。转子1为圆柱体，在圆周上均匀分布有转子槽，在槽中装有叶片3，叶片可在槽中滑动。带有叶片的转子装在定子圆柱孔内。转子和定子的两侧装有配流盘4，配流盘4上分别加工有吸、排油窗口。转子1与定子2的中心不重合，即存在偏心距e。在转子转动时，在离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部紧贴在定子内表面上，于是定子内表面、转子外表面、叶片及配流盘之间就形成了密封容积。

当转子1按图示逆时针方向转动时，在离心力作用下，图中所示右半部的叶片逐渐向外伸出并紧贴定子内表面沿逆时针方向滑动，于是右侧的密封容积逐渐增大，产生真空，这样油液通过吸油孔和配流盘上窗口进入右侧的密封容积，这就是单作用叶片泵的吸油过程；而在图中所示左半部分的叶片，被定子内表面作用而逐渐缩进转子槽内，使左侧的密封容积逐渐缩小，密封区中高压液体通过配流盘另一窗口和排油口被压出而进入系统，这是单作用叶片泵的排油过程。

双作用叶片泵与单作用叶片泵相似，也是由转子、叶片、定子、配流盘、传动轴及壳体等主要零件组成。所不同的是双作用叶片泵的转子和定子中心重合。双作用叶片泵比单作用叶片泵的工作压力高。

叶片泵的外形结构如图2-36所示，其中2-36（a）所示为作用叶片泵，图2-36（b）所示为双作用叶片泵。

2.3.3　柱塞泵

轴向柱塞泵分为直轴式和斜轴式两种。

柱塞泵依靠柱塞在缸体内作直线往复运动来实现吸、排油。按照柱塞的轴线和缸体的轴线是平行的还是垂直的，可以将柱塞泵分为轴向柱塞泵（轴线平行）和径向柱塞泵（轴线垂直）。

（1）轴向柱塞泵

轴向柱塞泵有斜盘式和斜轴式两种结构形式。

图2-37所示为斜盘式轴向柱塞泵的结构原理。

柱塞5的球状头部装在滑履4内，弹簧通过钢球推压回程盘3，回程盘和柱塞滑履（也称滑靴）一起转动。在滑履与斜盘2相接触处有一油室，它通过柱塞中间小孔与吸、排油腔相通，起静压支撑作用，以减小滑履与斜盘之间的磨损。传动轴8通过花键带动缸体6旋转。由于滑履始终紧贴在斜盘表面上，因此柱塞在随缸体旋转的同时在缸体柱塞孔中作往复直线运动。柱塞及柱塞孔之间形成了若干个（与柱塞数相同）周期性变化的密封容积，当柱塞向左运动时，密封容积增大，通过配流盘7的吸油口吸油；当柱塞向右运动时，密封容积减小，通过配流盘7的排油口排油，缸体连续旋转，可实现连续吸、排油。调节转动手轮1，可通过销轴使斜盘绕变量机构壳体上的圆弧导轨面的中心（即钢球中心）旋转，从而改变斜盘倾角，达到改变排量的目的。

（2）径向柱塞泵

图2-38为径向柱塞泵的工作原理图。它由定子4、转子2、配油轴5、衬套3和柱塞1等主要零件组成。衬套3和转子2压配成一体，转子2与定子4中心不重合，存在偏心距e。配油轴5与转子2同心，但不转动。配油轴上的隔挡正好位于转子和定子的连心线上，将其吸、排油腔隔开。转子2的径向均布有若干个柱塞孔，每个孔中均装有柱塞1。

当转子沿图示方向（顺时针）转动时，柱塞在上半周范围内时，柱塞随转子作圆周运动的同时，还要在离心力的作用下逐渐伸出，柱塞底部的密封容积逐渐增大，形成局部真空，通过配油轴的吸油孔吸油；当柱塞转至下半周范围内时，柱塞随转子作圆周运动的同时，还要在定子迫使下逐渐收缩，柱塞底部密封容积的油液受挤压，通过配油轴的排油孔排油。当柱塞处于定子与转子连心线位置时，因柱塞底腔被配油轴隔挡封住，故既不吸油也不排油。

由此可见，转子每转一转，每个柱塞均吸油一次、排油一次。若转子连续转动，则泵就可实现连续吸、排油。

这种泵在结构尺寸确定后，其排量取决于定子与转子的偏心距大小，即改变偏心距e就可改变泵的排量。若改变定子与转子的偏心方向或转子转向，即可改变泵的吸、排油方向。

图2-39所示为径向柱塞泵的外形结构。