3.6液壓泵和液壓馬達-柱塞泵

柱塞泵主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2019年9月15日23.6柱塞泵主要內容3.6.1分類3.6.2軸向柱塞泵工作原理3.6.3徑向柱塞泵工作原理3.6.4特點重點難點柱塞泵的工作原理液壓泵的選用3.7液壓泵的選用和注意事項33.6.1分類柱塞泵：柱塞在液壓缸內作往復運動來實現吸油和壓油。與齒輪泵和葉片泵相比，該泵能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動力，為一種高效率的泵，但制造成本相對較高，該泵用于高壓、大流量、大功率的場合。它可分為軸向式和徑向式兩種形式。柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞軸向布置的泵稱為軸向柱塞泵。

為了連續吸油和壓油，柱塞數必須大于等于3。軸向柱塞泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵：可分為斜盤式（圖a）所示）和斜軸式（圖b）所示）兩種，該兩種泵都是變量泵，通過調節斜盤傾角γ，即可改變泵的輸出流量。

——軸向柱塞泵軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵b）斜軸式軸向柱塞泵

a）

b）3.6.2軸向柱塞泵工作原理斜軸式斜盤式斜盤式柱塞泵（馬達）結構特點：柱塞置于缸體孔中，其軸線與傳動軸的軸線一致。柱塞的另一端通過滑靴與斜盤滑動配合。斜盤的傾角可以改變。缸體隨著驅動軸一起轉動。由于缸體的軸線與斜盤的軸線成一角度，所以柱塞會在缸體孔中前后移動，外伸時完成吸油過程，內縮時完成排油過程。3.6.2軸向柱塞泵工作原理缸體柱塞滑履組配流盤3.6.2軸向柱塞泵工作原理斜盤式柱塞泵（馬達）3.6.2軸向柱塞泵工作原理傳動軸1，柱塞2，柱塞面3,柱塞行程4，斜盤5，斜盤傾角6，缸體7，通軸式驅動8，配流盤9，上死點10，下死點11，吸油口12，壓力油口13。功能原理：柱塞的位移通過配流盤完成吸油和排油的過程，改變斜盤的傾角和轉速可以改變泵的流量。斜盤式柱塞泵3.6.2軸向柱塞泵工作原理排量:一個密封空間:流量:式中：

d

-柱塞直徑

D

-柱塞分布圓直徑δ-斜盤傾角

z

-柱塞數斜盤式柱塞泵-流量計算3.6.2軸向柱塞泵工作原理斜盤式柱塞泵瞬時輸油量不是常數，而是按正弦規律變化。將位移方程對時間求導得柱塞的瞬時移動速度§4.3液壓泵的結構

改變斜盤傾角可以改變泵的排量。傾角一般小于180～200單個柱塞的瞬時流量為柱塞位移方程：整個泵的瞬時流量是位于壓油區的幾個柱塞瞬時流量的總和。顯然呈脈動變化。不同柱塞數目的脈動率見表。從表中可以看出，當柱塞數目為奇數時，脈動率較小，但過多強度會削弱;大多數軸向柱塞泵柱塞數采用7或9個，有時小排量可采用5個斜盤式柱塞泵流量脈動率：z為奇數z為偶數3.6.2軸向柱塞泵工作原理柱塞數奇數偶數5791113681012波動率(%)4.982.531.531.020.7314.037.84.983.45斜盤式軸向柱塞泵的結構特點三對磨擦副：柱塞與缸體孔，缸體與配流盤，滑履與斜盤。容積效率較高，額定壓力可達31.5MPa。泵體上有泄漏油口。傳動軸是懸臂梁，缸體外有大軸承支承。

為防止密閉容積在吸、壓油轉換時因壓力突變引起的壓力沖擊，在配流盤的配流窗口前端開有減振槽或減振孔。困油3.6.2軸向柱塞泵工作原理3.6.2軸向柱塞泵工作原理2026/8/10

16徑向柱塞泵：（柱塞運動方向與液壓缸體的中心線垂直），又可分為固定液壓缸式和回轉液壓缸式兩種。

——徑向柱塞泵圖4-13固定液壓缸式徑向柱塞泵圖4-14回轉液壓缸式徑向活塞泵3.6.3徑向柱塞泵工作原理1).結構特點：

定子不動缸體（轉子）轉動偏心距e

配油軸（不動）襯套（與缸體緊配合）3.6.3徑向柱塞泵工作原理2).工作原理調節e的大小——變量泵改變e的方向——雙向泵密封工作腔柱塞伸出：離心力3.)

流量計算工作壓力較大，軸向尺寸較小，工作可靠和壽命較長；體積較大，結構復雜和轉速較低；3.6.3徑向柱塞泵工作原理Nenndruckbis700bar?MaximaleDrehzahl:bis3.400min-1?MaximaleLeistung:bis25,3kW擺缸型閥式徑向柱塞泵壓機系統，注塑機、機床夾緊3.6.3徑向柱塞泵工作原理3.6.3徑向柱塞泵工作原理柱塞腔傳動軸柱塞配流機構3.6.3徑向柱塞泵工作原理2026/8/10

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柱塞泵/馬達特點:1）工作壓力高，容積效率高，p＝20～40MPa,可到100MPa；

2）流量大，易于實現變量；

3）主要零件均受壓，使材料的強度得以充分利用，壽命長，單位功率重量小。3、柱塞泵3.6.4柱塞泵特點軸向柱塞泵+葉片泵3.6.4柱塞泵特點3.6.4柱塞泵特點徑向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵253.7液壓泵的選用和注意事項使用液壓泵主要有以下注意事項：

1．液壓泵啟動前，必須保證其殼體內已充滿油液，不然的話，液壓泵會很快損壞，有的柱塞泵甚至會立即損壞。2．液壓泵的吸油口和排油口的過濾器應進行及時清洗，由于污物阻塞會導致泵工作時的噪聲大，壓力波動動嚴重或輸出油量不足，并易使泵出現更嚴重的故障。3.應避免在油溫過低或過高的情況下啟動液壓泵。油溫過低時，由于油液粘度大會導致吸油困難，嚴重時會很快造成泵的損壞。油溫過高時，油液粘度下降，不能在金屬表面形成正常油膜，使潤滑效果降低，泵內的磨擦副發熱加劇，嚴重時會燒結在一起。26使用液壓泵主要有以下注意事項：4．液壓泵的吸油管不應與系統回油管相連接，避免系統排出的熱油未經冷卻直接吸入液壓泵，使液壓泵乃至整個系統油溫上升，并導致惡性循環，最終使元件或系統發生故障。5.在自吸性能差的液壓泵的吸油口設置過濾器，隨著污染物和積聚，過濾器壓降會逐漸增加，液壓泵的最低吸入壓力將得不到保證，會造成液壓泵吸油不足，出現振動及噪聲，直至損壞液壓泵6.對于大功率液壓系統，電動機和液壓泵的功率都很大，工作流量和壓力也很高，會產生較大的機械振動。為防止這種振動直接傳到油箱而引起油箱共振，應采用橡膠軟管來連接油箱和液壓泵的吸油口。3.7液壓泵的選用和注意事項271、選擇液壓泵的原則是否要求變量：徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力：柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可

達16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。工作環境：齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標：低噪聲泵有內嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙

作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；同一結構的泵，排量大的泵總效

率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。3.7液壓泵的選用和注意事項28性能種類

額定壓力bar額定轉速rpm額定排量cc變量齒輪泵最高300500-60000.2-200定量內嚙合齒輪泵最高300500-30003-250定量單作用葉片泵最高701000-30000.5-100變量徑向柱塞泵最高10001000-20005-100定量/變量斜軸泵350500-30005-1000定量/變量斜盤泵450500-300010-1000定量/變量3.7液壓泵的選用和注意事項292、液壓泵大小的選用液壓泵的選擇，通常是先根據對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據液壓泵所應保證的壓力和流量來確定它的具體規格。

考慮到各種壓力損失，泵的最大工作壓力P泵可按下式確定：

p泵≥k壓×p缸式中：p泵

——液壓泵所需要提供的壓力，Pa

k壓——系統中壓力損失系數，取1.3~1.5

p缸

——液壓缸中所需的最大工作壓力，Pa液壓泵的的工作壓力是根據執行元件的最大工作壓力來決定的，3.7液壓泵的選用和注意事項30

液壓泵的輸出流量取決于系統所需最大流量及泄漏量，即Q泵≥K流×Q缸式中：Q泵—液壓泵所需輸出的流量，m3/min。

K流—系統的泄漏系數，取1.1—1.3Q缸一液壓缸所需提供的最大流量，m3/min。若為多液壓缸同時動作，Q缸應為幾個液壓缸所需的最大流量之和。在P泵、Q泵求出以后，就可具體選擇液壓泵的規格，選擇時應使實際選用泵的額定壓力大于所求出的P泵值，通常可放大25%。泵的額定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。2、液壓泵大小的選用3.7液壓泵的選用和注意事項31驅動液壓泵所需的電動機功率可按下式確定：

式中：PM－電動機所需的功率，kwp泵－泵所需的最大工作壓力，PaQ泵－泵所需輸出的最大流量，m3/minη－泵的總效率各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6—0.7，葉片泵0.6—0.75；

柱塞泵0.8—0.85。2、電動機參數的選擇3.7液壓泵的選用和注意事項323.7液壓泵的選用和注意事項已知某液壓系統如圖4－15所示，工作時，活塞上所受的外載荷為F=9720N，活塞有效工作面積A＝0.008m2，活塞運動速度v=0.04m/s。問應選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵