動(dòng)畫演示11種泵的工作原理，很直觀易懂！

液壓泵工作原理

液壓泵是靠密封容腔容積的變化來工作的。上圖是液壓泵的工作原理圖。當(dāng)凸輪1由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)。

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(dòng)時(shí)基本沒有油液泄漏，即具有良好的密封性。柱塞右移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變大，產(chǎn)生真空，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;柱塞左移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變小,油液受擠壓，便通過壓油單向閥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(huì)不斷地完成吸油和壓油動(dòng)作，因此就會(huì)連續(xù)不斷地向液壓系統(tǒng)供油。

從上述液壓泵的工作過程可以看出，其基本工作條件是：

1.具有密封的工作容腔;

2. 密封工作容腔的容積大小是交替變化的，變大、變小時(shí)分別對(duì)應(yīng)吸油、壓油過程；

3. 吸、壓油過程對(duì)應(yīng)的區(qū)域不能連通。

基于上述工作原理的液壓泵叫做容積式液壓泵，液壓傳動(dòng)中用到的都是容積式液壓泵。

齒輪泵的工作原理

上圖是外嚙合齒輪泵的工作原理圖。由圖可見，這種泵的殼體內(nèi)裝有一對(duì)外嚙合齒輪。由于齒輪端面與殼體 端蓋之間的縫隙很小，齒輪齒頂與殼體內(nèi)表面的間隙也很小，因此可以看成將齒輪泵殼體內(nèi)分隔成 左、右兩個(gè)密封容腔。

當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)的齒輪逐漸脫離嚙合，露出齒間。因此這 一側(cè)的密封容腔的體積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下經(jīng)泵的吸油口進(jìn)入這個(gè)腔體，因此這個(gè)容腔稱為吸油腔。隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)齒間中的油液從右側(cè)被帶到 了左側(cè)。

在左側(cè)的密封容腔中，輪齒逐漸進(jìn)入嚙合,使左側(cè)密封容腔的體積逐漸減小，把齒間的油 液從壓油口擠壓輸出的容腔稱為壓油腔。當(dāng)齒輪泵不斷地旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵的吸、壓油口不斷地吸油 和壓油，實(shí)現(xiàn)了向液壓系統(tǒng)輸送油液的過程。在齒輪泵中，吸油區(qū)和壓油區(qū)由相互嚙合的輪齒和泵 體分隔開來，因此沒有單獨(dú)的配油機(jī)構(gòu)。

內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵的工作原理

上圖所示是內(nèi)嚙合漸開線齒輪泵的工作原理圖。小齒輪1和內(nèi)齒輪2相互嚙合， 它們的嚙合線和月牙板3將泵體內(nèi)的容腔分成吸油腔和壓油腔。當(dāng)小齒輪按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 內(nèi)齒輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)。容易看出，圖中上面的腔體是吸油腔，下面的腔體是壓油腔（仍將高、低壓油設(shè)計(jì)成深、淺顏色）。

內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)率僅是外嚙合齒輪泵流量脈動(dòng)率的5%～10%。還具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲小和效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。它的不足之處是齒形復(fù)雜，需要專門的高精度加工 設(shè)備，因此多被用在一些要求較高的系統(tǒng)中。

內(nèi)嚙合擺線齒輪泵的工作原理圖

在內(nèi)嚙合擺線齒輪泵中，外轉(zhuǎn)子1和 內(nèi)轉(zhuǎn)子2只差一個(gè)齒，沒有月牙板，并且在內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的軸心線上有一偏心e，內(nèi)轉(zhuǎn)子2為主動(dòng)輪，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子 的嚙合點(diǎn)將吸、壓油腔分開。在嚙合過程中，左側(cè)密封容腔逐漸變大是吸油腔，右側(cè)密封容腔逐漸變小是壓 油腔。

內(nèi)嚙合擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。但流量脈動(dòng)比較大，嚙合處間 隙泄漏大。所以通常在工作壓力為2.5～7MPa的液壓系統(tǒng)中作為潤滑、補(bǔ)油等輔助泵使用。

雙作用葉片泵的工作原理圖

上圖是雙作用葉片泵的工作原理圖。轉(zhuǎn)子3和定子2是同心的，定子內(nèi)表面由八段曲面拼合而成：兩段半徑為R的大圓弧面、兩段半徑為r的小圓弧面以及連接圓弧面的四段過渡曲面 。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片1在離心力和通往葉片底部壓力油的作用下緊貼在定子的內(nèi)表面上，在相鄰葉片之間形成密封容腔。

顯然，右上角和左下角的密封容腔容積逐漸變大，所在的區(qū)域是吸油區(qū)；左上角和右下角的密封容腔容積逐漸變小，所在的區(qū)域是壓油區(qū)。在吸油區(qū)和壓油區(qū)上，配油機(jī)構(gòu)提供了相應(yīng)的吸油窗口和壓油窗口，并用封油區(qū)將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開。可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)工作容腔完成吸油、壓油動(dòng)作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。這種泵的兩個(gè)吸、壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ分布的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力是徑向平衡的。顯然，這種泵的排量是不可調(diào)的，只能做成定量泵。

單作用葉片泵工作原理圖

上圖為單作用葉片泵工作原理圖。單作用葉片泵也是由轉(zhuǎn)子l、定子2、 葉片3和配油盤(圖中未畫出)等零件組成。與雙作用葉片泵明顯不同之處是，定子的內(nèi)表面是圓形的， 轉(zhuǎn)子與定子之間有一偏心量e，配油盤只開一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于離心力作用，葉片頂部始終壓在定子內(nèi)圓表面上。這樣，兩相鄰葉片間就形成了密封容腔。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，圖中右側(cè)的容腔是吸油腔，左側(cè)的容腔是壓油腔，它們?nèi)莘e的變化分別對(duì)應(yīng)著吸油和 壓油過程。封油區(qū)如圖中所示。由于在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)密封容腔完成吸油、壓油各一次，因此也稱為單作用式葉片泵。單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子受不平衡液壓力的作用，故又被稱為非卸荷式葉片泵。

外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖

變量泵是指排量可以調(diào)節(jié)的液壓泵。這種調(diào)節(jié)可能是手動(dòng)的，也可能是自動(dòng)的。 限壓式變量葉片泵是一種利用負(fù)載變化自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的動(dòng)力元件，在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。

外反饋限壓式變量葉片泵工作原理 q—p特性

限壓式變量葉片泵的特性特別適用于既有快速運(yùn)動(dòng)，又有慢速運(yùn)動(dòng) （工作進(jìn)給過程）要求的系統(tǒng)：快速運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載一般很小，但需要較大的流量，正好使用AB段特性； 工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，需要較低的運(yùn)動(dòng)速度，可以利用BC段的特性；當(dāng)發(fā)生過載時(shí)這種液壓泵還有自動(dòng)保護(hù)功能，因?yàn)閜max值是一定的，此時(shí)不會(huì)再向系統(tǒng)中提供流量。由此可見，限壓式變量葉片泵在能量利用上是比較合理的，因此可以減少油液發(fā)熱，可以簡化液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。不足之處是這種泵的泄漏較大，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度不夠平穩(wěn)。

內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵工作原理

圖是內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵工作原理，這種泵的工作原理如圖3.25所示。由圖可見，與外反饋限壓式變量葉片泵的主要差別是沒有反饋活塞，且配油盤上的壓油窗口對(duì)垂直軸是不對(duì)稱的，向彈簧那邊轉(zhuǎn)過了θ角。這樣作用在定子內(nèi)壁上液壓力的合力P在X軸方向上存在一個(gè)分力PSinθ，它就是進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的反饋力。具體調(diào)節(jié)過程類似于外反饋限壓式變量葉片泵。

軸向柱塞泵工作原理

軸向柱塞泵中的柱塞是軸向排列的。當(dāng)缸體軸線和傳動(dòng)軸軸線重合時(shí)，稱為斜盤式軸向柱塞泵；當(dāng)缸體軸線和傳動(dòng)軸軸線不在一條直線上，而成一個(gè)夾角γ時(shí)，稱為斜軸式軸向柱塞泵。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)。

斜盤式軸向柱塞泵由傳動(dòng)軸1帶動(dòng)缸體4旋轉(zhuǎn)，斜盤2和配油盤5是固定不動(dòng)的。柱塞3均布于缸體4內(nèi)， 柱塞的頭部靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下緊壓在斜盤上。斜盤法線和缸體軸線的夾角為γ。當(dāng)傳動(dòng)軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞一方面隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。顯然，柱塞相對(duì)缸體左移時(shí)工作容腔是壓油狀態(tài)，油液經(jīng)配油盤的吸油口a吸入；柱塞相對(duì)缸體右移時(shí)工作容腔是壓油狀態(tài)，油液從配油盤的壓油口b壓出。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞完成吸、壓油一次。 如果可以改變斜角γ的大小和方向，就能改變泵的排量和吸、壓油的方向，此時(shí)即為雙向變量軸向柱塞泵。

如上圖所示，當(dāng)傳動(dòng)軸1在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿2推動(dòng)柱塞4在缸體3中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)連桿的側(cè)面帶動(dòng)活塞連同缸體一同旋轉(zhuǎn)。配油盤5是固定不動(dòng)的。如果斜角度γ的大小和方向可以調(diào)節(jié)，就意味著可以改變泵的排量和吸、壓油方向，此時(shí)的泵為雙向變量軸向柱塞泵。

徑向柱塞泵的工作原理圖

這種泵由柱塞1、轉(zhuǎn)子2、襯套3、定子4和配油軸5組成。定子和轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)偏心e。襯套3固定在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。配油軸5是固定不動(dòng)的。柱塞在轉(zhuǎn)子（缸體）的徑向孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，形成了泵的密封工作容腔。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于上半周的工作容腔處于吸油狀態(tài)，油箱中的油液經(jīng)配油軸的a孔進(jìn)入b腔；位于下半周的工作容腔則處于壓油狀態(tài)，c腔中的油將從配油軸的d孔向外輸出。改變定子與轉(zhuǎn)子偏心距e的大小和方向，就可以改變泵的輸出流量和泵的吸、壓油方向。因此徑向柱塞泵可以做成單向或雙向變量泵。

由于徑向柱塞泵的徑向尺寸大，自吸能力差，配油軸受徑向不平衡液壓力作用，易于磨損。這些原因限制了轉(zhuǎn)速和工作壓力的提高。

從結(jié)構(gòu)上來說，前面介紹的是軸配油徑向柱塞泵，即配油機(jī)構(gòu)設(shè)置在一根軸上。下面介紹另一種結(jié)構(gòu)的徑向柱塞泵—閥配油徑向柱塞泵。上圖是它的工作原理圖。泵軸O帶動(dòng)偏心輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪上裝有滾動(dòng)軸承6。柱塞2在彈簧3的作用下壓緊在滾動(dòng)軸承上。偏心輪轉(zhuǎn)一周活塞完成一個(gè)往復(fù)行程。顯然，柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過吸油閥5吸油，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)通過壓油閥4壓油。

閥配油徑向柱塞泵的主要問題是吸、壓油過程對(duì)柱塞的運(yùn)動(dòng)有一定的滯后。當(dāng)柱塞從吸油過程轉(zhuǎn)換到壓油過程時(shí)，柱塞在開始向上運(yùn)動(dòng)的瞬間，吸油閥尚未關(guān)閉，壓油閥還未打開， 這樣，柱塞將油壓到吸油腔。同理，當(dāng)柱塞從壓油過程轉(zhuǎn)換到吸油過程時(shí)，在柱塞開始往下運(yùn)動(dòng)的瞬間，壓油閥尚未關(guān)閉，吸油閥還未打開，這樣柱塞將從壓油腔吸油。因此，閥配流徑向柱塞泵的實(shí)際排量比理論計(jì)算值要低。泵的轉(zhuǎn)速愈高這種滯后現(xiàn)象愈嚴(yán)重。所以，此類泵的額定轉(zhuǎn)速一般不高。