2.2　液压泵的种类和典型结构

液压泵的种类很多，按其结构不同可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等：按其输油方向能否改变可分为单向泵和双向泵：按其输出的流量能否调节可分为定量泵和变量泵：按其额定压力的高低可分为低压泵、中压泵、中高压泵和高压泵等。

2.2.1　齿轮泵

齿轮泵是以成对齿轮啮合运动完成吸、压油动作的一种定量液压泵，是液压传动系统中常用的液压泵。在结构上可分为外啮合式和内啮合式两类。

（1）外啮合齿轮泵

图2-2所示为外啮合齿轮泵的工作原理。泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔，同时轮齿的啮合线又将左右两腔隔开，形成了吸油腔和压油腔。当齿轮按图2-2所示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积逐渐增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。在压油区一侧，由于轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出输送到系统中去。

图2-3所示为CB-B型外啮合齿轮泵的结构，它是分离三片式结构。这三片就是泵体7、前盖8、后盖4。泵体7内装有一对宽度与泵体相等、齿数相同互相啮合的渐开线齿轮。长轴12和短轴15通过键与渐开线齿轮相连接。两根轴通过滚针轴承支撑在前盖8和后盖4中。

1—弹簧垫圈；2—压盖；3—滚针轴承；4—后盖；5，13—键；6—齿轮；7—泵体：8—前盖；9—螺钉；10—密封座；11—密封环；12—长轴；14—泄漏通道；15—短轴；16—卸荷沟；17—圆柱销

外啮合齿轮泵是一种常用的液压泵。它的优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，工作可靠，维护方便，自吸能力强，对油液污染不敏感。它的缺点是容积效率低，轴承及齿轮轴上承受的径向载荷大，因而使工作压力的提高受到一定限制。此外，还存在着流量脉动大、噪声较大等不足之处。

（2）内啮合齿轮泵

内啮合齿轮泵的工作原理与外啮合齿轮泵完全相同，也是利用齿间密闭容积的变化来实现吸油和压油的，如图2-4所示。在渐开线齿形的内啮合齿轮泵中，内齿轮是主动轮，它和外齿轮之间要装一块隔板3，以便把吸油腔和压油腔隔开，如图2-4（a）所示。图2-4（b）所示为摆线齿形的内啮合齿轮泵，该泵的内齿轮（主动轮）和外齿轮只相差一个齿，即内齿轮是6个齿、外齿轮是7个齿。由于是多齿啮合，在内、外齿轮的各相对齿洼间就形成了几个独立的密封腔。随着齿轮的旋转，各密封腔的容积将相应发生变化，从而完成吸、压油动作。

1—内齿轮；2—外齿轮；3—隔板；4—吸油腔；5—压油腔

内啮合齿轮泵的优点是结构紧凑，尺寸小，重量轻，噪声小，运转平稳，流量脉动较小，在高转速下可获得较大的容积效率。缺点是齿形复杂，加工精度高、难度大，造价较高。

2.2.2　叶片泵

叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较高，且流量脉动小，工作平稳，噪声较小，寿命较长，被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低压液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类，即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。单作用叶片泵多为变量泵，工作压力最大为7MPa，双作用叶片泵均为定量泵，一般最大工作压力也为7MPa，结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可达16～21MPa。

（1）单作用叶片泵

单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成，其工作原理如图2-5所示。定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距。叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动。当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间。当转子按图2-5所示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这是吸油腔：在图的左部，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐缩小，将油液从压油口压出，这是压油腔。在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开，这种叶片泵转子每转一周，每个工作空间完成一次吸油和压油，因此称为单作用叶片泵。转子不停地旋转，泵就不断地吸油和排油。

1—转子；2—定子；3—叶片

单作用叶片泵有如下特点。

①改变定子和转子之间的偏心距便可改变流量。偏心反向时，吸油和压油方向也相反。

②由于转子受到不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。

③为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24°。

（2）双作用叶片泵

双作用叶片泵的工作原理如图2-6所示，其也由定子1、转子2、叶片3和配油盘（图中未画出）等组成。转子和定子中心重合，定子内表面近似为椭圆形，该椭圆形由两段长半径、两段短半径和四段过渡曲线所组成。当转子转动时，叶片在离心力和（建压后）根部压力油的作用下，在转子槽内径向移动而压向定子内表，在叶片、定子内表面、转子外表面和两侧配油盘间形成若干个密封空间。当转子按图2-6所示方向旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中，叶片外伸，密封空间的容积增大，要吸入油液：在从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，密封空间容积变小，将油液从压油口压出。转子每转一周，每个工作空间要完成两次吸油和压油，所以称之为双作用叶片泵。这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔，并且各自的中心夹角是对称的，所以作用在转子上的油液压力相互平衡，因此双作用叶片泵又称卸荷式叶片泵。为了使径向力完全平衡，密封空间数（即叶片数）应是偶数。

1—定子；2—转子；3—叶片

2.2.3　柱塞泵

柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动产生密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。

（1）径向柱塞泵

径向柱塞泵的工作原理如图2-7所示，柱塞1径向排列安装在缸体2中，缸体由原动机带动连同柱塞1一起旋转，所以缸体2一般称为转子。柱塞1在离心力（或在低压油）的作用下抵紧定子4的内壁，当转子按图2-7所示方向回转时，由于定子和转子之间有偏心距e，柱塞绕经上半周时向外伸出，柱塞底部的容积逐渐增大，形成部分真空，因此便经过衬套3（衬套3压紧在转子内，并和转子一起回转）上的油孔从配油轴5和吸油口b吸油：当柱塞转到下半周时，定子内壁将柱塞向里推，柱塞底部的容积逐渐减小，向配油轴的压油口c压油。当转子回转一周时，每个柱塞底部的密封容积完成一次吸、压油，转子连续运转，即完成吸、压油工作。配油轴固定不动，油液从配油轴上半部的两个孔a流入，从下半部两个油孔d压出，为了进行配油，配油轴在和衬套3接触的一段加工出上下两个缺口，形成吸油口b和压油口c，留下的部分形成封油区。封油区的宽度应能封住衬套上的吸、压油口，以防吸油口和压油口相连通，但尺寸也不能大得太多，以免产生困油现象。

1—柱塞；2—缸体；3—衬套；4—定子；5—配油轴

（2）轴向柱塞泵

轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。轴向柱塞泵有两种形式：斜盘式和斜轴式。图2-8所示为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理。这种泵由缸体1、配油盘2、柱塞3和斜盘4等组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。斜盘轴线与缸体轴线倾斜一角度，柱塞靠机械装置或在低压油作用下压紧在斜盘上（图2-8中为弹簧），配油盘2和斜盘4固定不转，当原动机通过传动轴使缸体转动时，由于斜盘的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，并通过配油盘的配油窗口进行吸油和压油。如图2-8中所示回转方向，当缸体转角在π～2π范围内，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容积增大，通过配油盘的吸油窗口吸油：在0～π范围内，柱塞被斜盘推入缸体，使缸孔容积减小，通过配油盘的压油窗口压油。缸体每转一周，每个柱塞各完成吸、压油一次。改变斜盘倾角γ，就能改变柱塞行程的长度，即改变液压泵的排量：改变斜盘倾角方向，就能改变吸油和压油的方向，即成为双向变量泵。

1—缸体；2—配油盘；3—柱塞：4—斜盘；5—传动轴；6—弹簧

斜轴式轴向柱塞泵的缸体轴线相对传动轴轴线成一倾角，传动轴端部用万向铰链、连杆与缸体中的每个柱塞相连接，当传动轴转动时，通过万向铰链、连杆使柱塞和缸体一起转动，并迫使柱塞在缸体中作往复运动，借助配油盘进行吸油和压油。这类泵的优点是变量范围大，泵的强度较高，但和上述斜盘式轴向柱塞泵相比，其结构较复杂，外形尺寸和重量均较大。

轴向柱塞泵的优点是结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高，目前最高压力可达40.0MPa甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统中，但其轴向尺寸较大，轴向作用力也较大，结构比较复杂。