液壓傳動與機(jī)械傳動相比較有操作方便、省力,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間自由度大,易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,容積式液壓泵現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械行業(yè)中,從民用到國防,從一般傳動到精確度很高的控制系統(tǒng)。液壓傳動的原理可以簡單概括為能量轉(zhuǎn)換的過程,機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能后,對液壓油進(jìn)行控制調(diào)節(jié),最后再將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出。其中壓力能利用動力元件轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,動力元件就是液壓泵。

1、容積式液壓泵的工作原理

　　我們常用的液壓泵是容積式液壓泵,電動機(jī)輸入的是機(jī)械能,經(jīng)過泵轉(zhuǎn)換成液體的壓力能輸出。液壓泵的工作原理可以概括為:靠密封容腔容積的變化,產(chǎn)生壓力差,進(jìn)行吸壓油。液壓泵的工作原理如圖1所示。

圖1　液壓泵的工作原理圖

　　工作過程:當(dāng)凸輪1由原動機(jī)(電動機(jī))帶動旋轉(zhuǎn)時(shí)(輸入機(jī)械能) ,柱塞2便在凸輪1和彈簧4的作用下在缸體3內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。缸體內(nèi)孔與柱塞外圓之間有良好的配合精度,使柱塞在缸體孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時(shí)基本沒有油液泄漏,即具有良好的密封性。

　　當(dāng)凸輪由圖2所示位置旋轉(zhuǎn)180°到圖1位置時(shí),柱塞右移時(shí),缸體中密封工作腔a的容積變大,產(chǎn)生局部真空,油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油單向閥5吸入缸體內(nèi),實(shí)現(xiàn)吸油。正如,將雞蛋放到與其大小差不多杯口上,雞蛋放不進(jìn)去,若將燃燒的紙先放到水杯里,接著將雞蛋放到瓶口上,雞蛋在大氣壓的作用下迅速進(jìn)入水杯里;當(dāng)凸輪再旋轉(zhuǎn)180°回到圖2位置,柱塞左移,缸體中密封工作腔a的容積變小,油液受擠壓,液壓油的可壓縮性非常小,油液壓力迅速增大,打開壓油單向閥6 輸送到系統(tǒng)中去,實(shí)現(xiàn)壓油。如果偏心輪不斷地旋轉(zhuǎn),液壓泵就會不斷地完成吸油和壓油動作,因此就會連續(xù)不斷地向液壓系統(tǒng)供油。

圖2　壓油動作圖

2、容積式液壓泵的工作條件

　　容積式液壓泵是依靠密封工作油腔的容積不斷變化來進(jìn)行工作的。因此它必須具有一個(gè)或多個(gè)密封的工作油腔,當(dāng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),該油腔的容積必須不斷由小逐漸加大,形成真空,油箱的油液才能被吸入,當(dāng)油腔容積由大逐漸減小時(shí),油被擠壓在密封工作油腔中,壓力才能升高,壓力的大小取決于油液從泵中輸出時(shí)受到的阻力(如單向閥的彈簧力) ,一般取決于工作負(fù)載的大小。仔細(xì)觀察,可以發(fā)現(xiàn):

　　(1)柱塞與缸形成密封容積,當(dāng)偏心輪旋轉(zhuǎn)時(shí),密閉容積交替變化;與單向閥另一側(cè)壓力形成壓力差;

　　(2)單向閥5、6非常重要,起到配流作用。將吸油腔與壓油腔隔開,保證密封容腔交替實(shí)現(xiàn)吸、壓油過程;

　　(3)為了能夠有油箱中正常吸油,必須保證油箱中油液壓里大于等于一個(gè)大氣壓,通常我們將油箱與大氣相通。當(dāng)密封容積增大時(shí),產(chǎn)生部分真空,在大氣壓的作用下將油箱中油液壓入密封容腔,吸油。

　　綜上以述,可以歸納液壓泵的工作條件為:

　　(1) 應(yīng)具備體積可以交替變化的密封容積;

　　(2) 應(yīng)有配油裝置;

　　(3) 吸油過程中油箱必須與大氣相通。

3、容積式液壓泵的選擇

　　因?yàn)檫@種泵的吸油和排油均依賴密閉容積的變化,泵的輸油能力(或輸出流量)的大小取決于密封工作油腔的數(shù)目以及容積變化的大小和頻率,故稱容積式泵。液壓泵按其結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等;按使用壓力分為低壓泵、中壓泵和高壓泵;按泵的流量特征可分為定量泵和變量泵。

　　常用液壓泵的特點(diǎn):

　　(1)齒輪泵,由于其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、制造容易、成本低、工作可靠、維修方便,已廣泛應(yīng)用在壓力不高的液壓系統(tǒng)中。但齒輪泵漏油較多,存在徑向不平衡力,軸承載荷大,使用在較高工作壓力時(shí),結(jié)構(gòu)需采取一些措施。齒輪泵不能變量;

　　(2)葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn),但有結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,吸油條件苛刻,工作轉(zhuǎn)速有一定限制,對油液污染比較敏感等缺點(diǎn)。單作用泵可以變量,而雙作用泵只能定量;

　　(3)柱塞泵具有壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、流量能調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn),但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。有徑向柱塞泵和軸向柱塞泵, 均可用作變量泵。

　　根據(jù)液壓泵的各個(gè)特點(diǎn),確定選擇液壓泵的原則:液壓泵是液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的油液動力元件,它是每個(gè)液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件,合理的選擇液壓泵對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。我們根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求,首先確定液壓泵的類型,然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格和型號。因此,液壓泵的選擇主要在于三個(gè)方面:

　　(1) 液壓泵的類型選擇

　　(2) 液壓泵的工作壓力

　　(3) 液壓泵的流量

　　液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的主要性能如表1所示。

表1　液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的性能比較

　　一般來說,由于各類液壓泵各自突出的特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)、功用和工作方式各不相同,因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場合選擇合適的液壓泵。一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵;而在筑路機(jī)械、港口機(jī)械以及小型工程機(jī)械中往往選擇抗污染能力較強(qiáng)的齒輪泵;在負(fù)載大、功率大的場合往往選擇柱塞泵。