3.1 概述

液压泵是液压传动系统中的动力装置，是能量转换元件。液压泵由原动机（电动机或柴油机等）驱动，将输入的机械能转换成流动液体的压力能输送到液压系统中。液压泵是液压系统的核心部件，其性能好坏将直接影响到系统是否正常工作。

3.1.1 液压泵的工作原理和分类

1.工作原理

图3-1是单柱塞式液压泵的工作原理图。泵体3的内孔和柱塞2端面形成一个密封的工作腔。柱塞2在弹簧4的作用下，紧压在偏心轮1的表面上。当原动机带动偏心轮1转动时，柱塞在柱塞缸中做往复运动。当柱塞向外伸出时，密封工作腔的容积由小变大，产生真空，油箱中的油液在大气压力的作用下，顶开单向阀5（单向阀6关闭）进入密封工作腔，实现吸油。当柱塞2缩回时，密封工作腔容积由大变小，油液受到挤压而产生一定压力，顶开单向阀6（单向阀5关闭）进入系统，实现压油。偏心轮连续旋转，柱塞周期性往复移动，液压泵不断地进行吸油和压油。

图3-1 单柱塞泵工作原理图

1—偏心轮 2—柱塞 3—泵体 4—弹簧 5、6—单向阀

从单个柱塞泵的工作原理中可知，液压泵的吸油、压油是依靠密封工作腔容积变化来实现的，因此这种泵称为容积式液压泵。容积式液压泵正常工作的条件：

1）结构上，必须要有一个或若干个容积能发生周期性变化的密封工作腔。

2）密闭工作腔容积由小变大时，其吸油腔与油箱相通，由大变小时，排油腔与液压传动系统相通。

3）必须保证吸油和压油严格分开，即要有配油机构，如图3-1中单向阀5、6所示。

2.液压泵分类和图形符号

按照结构形式的不同，液压泵可分为齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式等类型；按密封工作腔容积变化量能否调节，液压泵又分为定量式和变量式两类。

液压泵的一般图形符号如图3-2所示。

图3-2 液压泵图形符号

a）单向定量泵 b）双向定量泵 c）单向变量泵 d）双向变量泵

3.1.2 液压泵主要性能参数

1.液压泵的压力

1）工作压力p：是在工作中液压泵实际输出液体克服负载而产生的压力，其大小由负载决定，常用单位为Pa。

2）额定压力p_n：是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。

3）最高压力p_max：是允许液压泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力。

由于液压传动的用途不同，液压传动系统所需压力也不同。为了便于液压元件的选择设计、生产和使用，标准压力分成几个等级，见表3-1。

表3-1液压传动系统的压力等级

2.液压泵的转速

1）额定转速n：是液压泵在额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速。

2）最高转速n_max：是液压泵在额定压力下，超过额定转速允许短暂运行的转速。转速常用单位为r/s或r/min。

3.液压泵的排量和流量

1）排量q：是在不考虑泄漏的情况下，液压泵轴每转过一转，由其几何尺寸计算得到的排出液体的体积，常用单位为m³/r和mL/r。

2）理论（几何）流量Q_t：是在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内排出的液体体积（按照泵的几何尺寸计算而得到的流量）。理论流量等于泵的排量q与输入轴转速n的乘积，即

Q_t=qn （3-1）

3）实际流量Q：是在一定负载下，液压泵实际输出的流量。因液压泵存在泄漏流量ΔQ，液压泵的实际流量Q总是小于理论流量Q_t，即

Q=Q_t-ΔQ （3-2）

4）额定流量Q_n：是液压泵在额定压力和额定转速条件下，应能输出的最大流量。是按试验标准规定，必须保证的流量。

4.液压泵的功率

1）实际输入功率P_i：是驱动液压泵轴的机械功率，即

P_i=ωT=2πnT （3-3）

角速度常用单位为rad/s。

2）实际输出功率P_o：是液压泵实际输出的液压功率，即

P_o=pQ （3-4）

功率常用单位为W。

3）理论输入转矩T_t：不考虑液压泵在能量转换过程中的能量损失时，即液压泵的输入功率与输出功率相等时，液压泵的理论输入转矩为

2πnT_t=pQ_t （3-5）

常用的转矩单位为N·m。

4）实际输入转矩T：是液压泵在工作过程中实际输入的转矩。因泵内运动副运动有摩擦而造成转矩损失ΔT，液压泵的实际输入转矩大于理论转矩，即泵的实际输入转矩由两部分组成。

T=T_t+ΔT （3-7）

5.液压泵的效率

1）容积效率η_V：是液压泵实际输出流量与理论流量的比值，即

2）机械效率η_m：是液压泵的理论输入转矩与实际输入转矩的比值，即

3）总效率η：是液压泵实际输出功率与实际输入功率的比值，即

例3-1 某液压泵的输出压力p=10MPa，转速n=1450r/min，排量q=46.2mL/r，容积效率_ηV=0.95，总效率η=0.9。求液压泵的输出功率和驱动泵的电动机功率各是多少？

解 1）求液压泵的输出功率。液压泵输出的实际流量为

Q=Q_tη_V=qnη_V=46.2×10^-3×1450×0.95L/min=63.64L/min

液压泵的输出功率为

2）求电动机的功率。电动机功率即液压泵的输入功率

液压泵的输出功率为P_o=10.6kW，电动机功率为P_i=11.78kW。