【学习目标】

1）了解液压动力元件的结构和工作原理。

2）了解液压动力元件的拆装步骤和方法。

【任务描述】

液压齿轮泵的拆装和结构分析。

【知识准备】

液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流。液压泵的图形符号如图2-1所示。

一、液压泵概述

1.容积式泵

依靠密封容积的变化来实现吸油和压油的液压泵称为容积式泵，其排量的大小取决于密封腔的容积变化值。

2.基本特点

1）具有一个或若干个周期性变化的密封容积。

2）具有配流装置。

3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。

图2-1 液压泵的图形符号

3.工作原理

图2-2所示为容积式液压泵的工作原理。当偏心轮1从最左侧旋转到最右侧时，柱塞向右运动，密封容积a由小变大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压的作用下，经吸油管顶开单向阀5进入密封容积a中，实现吸油；当偏心轮1从最右侧旋转到最左侧时，柱塞向左运动，密封容积a由大变小，油液压力变大，单向阀5封闭，a中吸满的油液将顶开单向阀6并流入系统，从而实现压油。偏心轮在原动机的驱动下不断旋转，液压泵就不断地实现吸油和压油，这样液压泵就将输入的机械能转换成为液体的压力能。

4.液压泵的分类

1）按结构型式分齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等。

2）按输出流量能否调节分定量泵和变量泵。

3）按额定压力的高低分低压泵、中压泵和高压泵。

二、主要性能参数

（1）工作压力液压泵实际工作时的输出压力。

（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。

（3）排量V泵轴每转一周由密封油腔排出油液的体积，单位为mL/r。

（4）理论流量q_t液压泵的排量与其主轴转速的乘积。

（5）实际流量q液压泵在工作过程中实际排出的流量。

（6）额定流量q_n液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。

（7）输入功率P_i作用在液压泵主轴上的机械功率。

（8）输出功率P液压泵在工作过程中实际吸、压油口间的压差和实际输出流量的乘积。

（9）总效率η液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值。

图2-2 容积式液压泵工作原理图

1—偏心轮 2—柱塞 3—缸体 4—弹簧 5、6—单向阀

三、几种常用的液压泵

1.齿轮泵

齿轮泵按照啮合形式可分为内啮合和外啮合两种，其中外啮合齿轮泵的应用更为广泛。

（1）齿轮泵的工作原理 图2-3a所示为外啮合齿轮泵的工作原理。泵体内装有一对外啮合齿轮，齿轮两侧靠端盖密封。泵体、端盖和齿轮的各个齿间啮合槽组成了许多密封工作腔，两齿轮的啮合线把密封工作腔分为吸油腔和压油腔。齿轮泵没有单独的配流装置，齿轮的啮合线起配流作用。

当齿轮按照图示方向旋转时，其左侧的吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成局部真空。因此，油箱中的油液在大气压的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到右侧压油腔内。在压油腔一侧，轮齿逐渐进入啮合，使密封工作容积不断减小，齿槽间的油液便被挤压出泵外。当电动机带动齿轮泵不断旋转时，齿轮脱开啮合的一侧，密封腔容积变大并不断地从油箱中吸油；齿轮进入啮合的一侧，密封腔容积减小并不断地压油。

图2-3b所示为外啮合齿轮泵的图形符号。

（2）齿轮泵的特点

1）优点：体积小，质量小，结构简单，制造方便，价格低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。

2）缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可调等。

2.叶片泵

根据工作原理叶片泵可分为单作用式和双作用式两种。前者也称为非卸荷式叶片泵或变量叶片泵，后者也称为卸荷式叶片泵或定量泵。

（1）单作用式叶片泵的工作原理 图2-4a所示为单作用式叶片泵的工作原理图。传动轴带动转子转动。叶片装在转子的径向狭槽内，并可在槽内滑动。转子装在定子内，两者有一个偏心距e。在转子两侧装有固定的配油盘。当转子回转时，由于离心力的作用，叶片顶部靠紧在定子内壁上，这样在定子、转子、叶片和配油盘间形成了若干个密封容积。配油盘上开有互不相通的两个油窗。吸油窗与吸油口相通，压油窗与压油口相通，配油盘起配流作用。

图2-3 外啮合齿轮泵

a）工作原理图 b）图形符号

当转子按图示方向旋转时，在图示上位时叶片逐渐伸出，叶片间的密封容积逐渐增大，形成局部真空，从吸油口吸油，在右部形成吸油区；在图示下位时叶片被定子内壁逐渐压进槽内，密封容积逐渐缩小，将油液从压油口压出，在左部形成压油区。

叶片泵的转子每转一圈，每个密封容积完成一次吸油和压油，因此称为单作用式叶片泵。

图2-4b所示为单作用式叶片泵的图形符号。

图2-4 单作用式叶片泵(www.daowen.com)

a）工作原理图 b）图形符号

1—转子 2—定子 3—叶片

（2）单作用式叶片泵的特点

1）改变定子和转子间的偏心距e，就可以改变泵的排量（变量泵）。

2）转子受有不平衡的径向液压力，且径向不平衡力随泵的工作压力的提高而升高，因此这种泵的工作压力不能太高。

3.柱塞泵

柱塞泵利用柱塞在缸体内作往复运动，使密封容积发生变化而吸油和压油。柱塞泵按柱塞排列和运动方式不同，分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两种。

（1）斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 图2-5a所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图。轴向柱塞泵的柱塞轴线与传动轴的轴线平行，它主要由柱塞、缸体、配油盘和斜盘等组成。斜盘和配油盘固定不动，斜盘法线和缸体轴线间的夹角为γ。缸体由轴带动旋转，在缸体上均匀分布了若干个轴向柱塞孔，孔内装有柱塞，内套筒在弹簧作用下，通过压板而使柱塞头部的滑履和斜盘靠牢，同时外套筒使缸体和配油盘紧密接触，起密封作用。柱塞在根部弹簧和液压力作用下，保持头部和斜盘紧密接触。

当缸体转动时，由于斜盘和弹簧的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，通过配油盘的吸油窗口和压油窗口进行吸油和压油。当缸体相对配油盘逆时针方向旋转时，在转角为0～π范围内柱塞向外伸出，柱塞根部密封容积增大，通过配油盘吸油窗口吸油；在转角为π～2π范围内柱塞被斜盘逐渐压入缸体，柱塞根部容积减小，经配油盘压油窗口压油。柱塞泵的缸体每转过一周，每个柱塞各完成一次吸油和一次压油。

图2-5b所示为斜盘式轴向柱塞泵的图形符号。

图2-5 斜盘式轴向柱塞泵

a）工作原理图 b）图形符号

1—斜盘 2—缸体 3—柱塞 4—配油盘 5—传动轴 6—弹簧 a—压油窗口 b—吸油窗口

（2）柱塞泵的特点

1）改变斜盘倾角γ的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量。

2）改变斜盘倾角的方向，就能改变吸、压油方向（双向变量轴向柱塞泵）。

3）柱塞泵的容积效率高，只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量、压力。

（3）柱塞泵的应用 一般用于需要高压、大流量和流量需要调节的液压系统中。

四、液压泵的选择

选择液压泵的原则根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格和型号。其顺序如下：

1）先根据液压泵的类型来选择。

2）然后根据液压泵的工作压力来选择。

3）最后根据液压泵的流量来确定。

【任务实施】

一、设备和工具准备

外啮合齿轮泵、一字螺钉旋具、十字螺钉旋具、内六角扳手整套。

图2-6所示为几种常见的液压泵实物图。

图2-6 几种常见的液压泵实物图

a）齿轮泵 b）叶片泵 c）柱塞泵

二、实施步骤

1）图2-7所示为外啮合齿轮泵的拆装分解图。首先认真分析齿轮泵的结构特点、配合性质和相互位置关系，然后确定拆卸方法。

2）去除齿轮上的多余毛刺。可以用磨石修钝锐边，但不能倒成圆角，并注意不要碰伤齿面。

3）清洗拆卸下来的零件。由于前、后盖板和泵体的接合面都是密封面，在用清洁煤油清洗零件时，要防止磕伤端面。

4）装配啮合齿轮。要求：

①两个啮合齿轮的厚度差应在0.005mm内。

②齿轮厚度应比泵体厚度小0.02～0.04mm。

③齿轮端面对孔轴心线的垂直度误差在0.005mm内。

5）齿轮和传动轴配键。配合松紧要求合适，侧面间隙不能过大，顶面不得碰擦，用手稍加力即可将齿轮拉出，但不得产生径向松动，检查后在齿轮两端装上弹性圈。

6）安装滚针轴承。将滚针轴承垂直压入前、后端盖内，滚针在轴承保持架内应转动自由。

7）安装压盖。在前、后端盖上压入三个压盖，若压盖材料为尼龙，则需涂粘合剂粘合。

图2-7 外啮合齿轮泵拆装分解图

8）安装齿轮和端盖。将两个啮合齿轮放入泵体孔内，在两端轴上装入前、后端盖，逐步拧紧固定螺钉，尽量边拧紧边转动传动轴，当发现被卡紧时，可用铜棒在端盖上下或前后方向轻轻敲击，直到能够灵活转动为止。钻铰孔配装定位销。

9）安装密封圈和套。应注意不要靠紧端面，以免将回油孔堵塞。

10）检查装配。用手转动传动轴，要求各个方向都能够均匀旋转，无明显阻滞。

11）进行调试。将齿轮泵安装在试验台上，让其空转15min左右，压力从零升至工作压力。在压力最高时，压力波动应在±0.15MPa范围内。无较大的噪声和泄漏现象。

12）训练完毕后，清理实训现场，完成实训报告。

三、任务评价

填写液压泵拆装任务评价表（表2-1）。

表2-1 液压泵拆装任务评价表