各种泵的结构原理说明

液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的 柱塞泵是液压系统 液压系统 容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方 便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船 舶中。

柱塞泵

机械分类

轴向柱塞泵

轴向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞 泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。 由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件， 加工时可以达到很高的精度配合， 因此容积效率高， 运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较敏感， 结构较复杂，造价较高。

直轴斜盘式柱塞泵

直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型的自吸油型两种。压力供油型液压泵大都采用 有气压的油箱，也有液压泵本身带有补油分泵向液压泵进油口提供压力油的。自吸油 型液压泵的自吸油能力很强，无需外力供油。靠气压供油的液压油箱，在每次启动机 器后，必须等液压渍箱达到使用气压后，才能操作机械。如液压油箱的气压不足时就 担任机器，会对液压泵内的与滑鞭造成拉脱现象，出会造成泵体内回程板与压板的非 正常磨损。

径向柱塞泵

径向柱塞泵可分为阀配流与轴配流两大类。阀配流径向柱塞泵存在故障率高、效 率

柱塞泵

低等缺点。国际上 70、80 年代发展的轴配流径向柱塞泵克服了阀配流径向柱塞泵的 不足。由于径向泵结构上的特点，陕定了轴配流径向柱塞泵比轴向柱塞泵耐冲击、寿 命长、控制精度高。变量行程短泵的变量是在变量柱塞和限位柱塞作用下，改变定子 的偏心距实现的，而定于的最大偏心距为 5—9mm（根据排量大小不同），变量行程 很短。且变量机构设计为高压操纵，由控制阀进行控制。故该泵的响应速度快。径向 结构设计克服了如轴向柱塞泵滑靴偏磨的问题。使其抗冲击能力大幅度提高。

液压柱塞泵

液压柱塞泵靠气压供油的液压油箱，在每次启动机器后，必须等液压渍箱达到使 用气压后，才能操作机械。直轴斜盘式柱塞泵分为压力供油型的自吸油型两种。压力 供油型液压泵大都采用有气压的油箱，也有液压泵本身带有补油分泵向液压泵进油口 提供压力油的。自吸油型液压泵的自吸油能力很强，无需外力供油。对于自吸油型柱 塞泵，液压油箱内的油液不得低于油标下限，要保持足够数量的液压油。液压油的清 洁度越高，液压泵的使用寿命越长。

结构形式

柱塞泵分为轴向柱塞泵 径向柱塞泵两种代表

性的结构形式；由于径向柱塞泵 柱塞泵 轴向柱塞泵和径向柱塞泵 轴向柱塞泵 径向柱塞泵

柱塞泵

属于一种新型的技术含量比较高的高效泵，随着国产化的不断加快，径向柱塞泵必然 会成为柱塞泵应用领域的重要组成部分；具体详见径向柱塞泵百科

[1]

；以下仅以轴向柱塞泵为例进行解释。

轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化 来进行工作的。由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，

因此具有容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对 液压油的污染较敏感，结构较复杂，造价较高。 MCY14-1B：定量柱塞泵 SCY14-1B：手动变量柱塞泵 YCY14-1B：压力变量柱塞泵 BCY14-1B：电液控制柱塞泵 PCY14-1B：恒压变量柱塞泵 柱塞泵的泵油机构包括两套精密偶件：柱塞（plunger）+柱塞套(barrel)构成柱塞 偶件(plunger and barrel assembly)（图 5-11）、出油阀（delivery valve）和出油 阀座(delivery valve seat)构成出油阀偶件(delivery valve assembly 柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁 度和好的耐磨性，其径向间隙为 0.002～0.003mm 柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变 循环供油量；柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵 上体后，应用定位螺钉定位。 柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。 出油阀和出油阀座也是一对精密偶件，配对研磨后不能互换，其配合间隙为 0.0 1mm 。 出油阀是一个单向阀，在弹簧压力作用下，阀上部圆锥面与阀座严密配合，其作 用是在停供时，将高压油管与柱塞上端空腔隔绝，防止高压油管内的油倒流入喷油泵 内。 出油阀的下部呈十字断面，既能导向，又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小 的圆柱面，称为减压环带，其作用是在供油终了时，使高压油管内的油压迅速下降， 避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大，压力迅速减 小，停喷迅速。

工作阶段

工作时，在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往

柱塞泵

复运动，从而完成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。 进油过程

当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间 （称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵 上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。 供油过程 当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时

，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动， 燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的 上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室 成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹 簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷 油器喷入燃烧室。 回油过程 柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵 油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹 簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后， 在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。 结论：通过上述讨论，得出下列结论 ① 柱塞往复运动总行程 L 是不变的，由凸轮的升程决定。 ② 柱塞每循环的供油量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变 的。 ③ 供油开始时刻不随供油行程的变化而变化。 ④ 转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。 3. 国产系列柱塞式喷油泵 国产系列柱塞泵主要有 A、B、P、Z 和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号等系列。系列化是根据柴油 机单缸功率范围对供油量的要求不同，以柱塞行程，泵缸中心距和结构型式为基础， 再分别配以不同尺寸的柱塞直径，组成若干种在一个工作循环内供油量不等的喷油 泵，以满足各种柴油机的需要。 国产系列喷油泵的工作原理和结构型式基本相同， A 型泵为例介绍柱塞式喷油 以 泵的构造和工作原理。柱塞泵由四大部分组成：分泵、油量调节机构、传动机构和泵 体 国产最新智能柱塞泵为微处理器智能控制，液晶屏显示，可与电脑进行通讯，具 国产最新智能柱塞泵 有工作压力稳定、脉动小、操作方便等特点。广泛用于生化、医药、化工、环保等行 业，满足以上行业需要连续恒压、恒流输送液体的要求。

主要特点

采用双柱塞结构，压力脉动小，宝石球寿命长； 采用进口宝石柱塞和宝石球，确保流量精确 通过 RS232 接口与电脑通讯，可直接由电脑进行控制 ； 接触介质材料耐有机溶剂腐蚀； 内建过压保护和流量校正系统 ；

大屏幕液晶显示； 精心设计的排气装置有效除去输送液体中的气泡。 流量与压力设定可记忆 可与 PLC 实现通讯（定制） 软件功能 实时显示当前压力、设定压力、设定流量 ； 实时曲线显示泵工作压力 可按两 种方式设定流量和压力，快捷实用 ； 具有定时功能，方便设定泵的工作时间 ； 可保存当前工作压力，便于查看 ； 可打印当前压力等重

要参数 。 平流泵（ 柱塞泵） （ 石油化工的催化反应、 平流泵 柱塞泵 ）产品广泛应用于石油勘探开发评价实验、 聚合反应、食品、制药、液相色谱分析、超临界萃取、分离、原子能科学、环境科学、 工艺设备、实验设备以及各种液体的微量送液 各种液体的微量送液等方面。TBP 系列平流泵（ 柱塞泵 ）的 平流泵（ 各种液体的微量送液 平流泵 各项性能指标能够满足油田流体渗流流变特性研究的要求，填补了我国在相关实验技 术领域装备制造上的空白，达到同类仪器的国际先进水平。

机械原理

概述

柱塞泵柱塞往复运动总行程 L 是不变的，由凸轮的升程决定。柱塞每循环的供油 量大小取决于供油行程,供油行程不受凸轮轴控制是可变的。供油开始时刻不随供油 行程的变化而变化。转动柱塞可改变供油终了时刻，从而改变供油量。柱塞泵工作时， 在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞弹簧的作用下，迫使柱塞作上、下往复运动，从而完 成泵油任务，泵油过程可分为以下三个阶段。

进油过程

当凸轮的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间 （称为泵油室）产生真空度，当柱塞上端面把柱塞套上的进油孔打开后，充满在油泵 上体油道内的柴油经油孔进入泵油室，柱塞运动到下止点，进油结束。

供油过程

当凸轮轴转到凸轮的凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动， 燃油受压，一部分燃油经油孔流回喷油泵上体油腔。当柱塞顶面遮住套筒上进油孔的 上缘时，由于柱塞和套筒的配合间隙很小（0.0015-0.0025mm）使柱塞顶部的泵油室 成为一个密封油腔，柱塞继续上升，泵油室内的油压迅速升高，泵油压力>出油阀弹 簧力+高压油管剩余压力时，推开出油阀，高压柴油经出油阀进入高压油管，通过喷 油器喷入燃烧室。

回油过程

柱塞向上供油，当上行到柱塞上的斜槽（停供边）与套筒上的回油孔相通时，泵 油室低压油路便与柱塞头部的中孔和径向孔及斜槽沟通，油压骤然下降，出油阀在弹

簧力的作用下迅速关闭，停止供油。此后柱塞还要上行，当凸轮的凸起部分转过去后， 在弹簧的作用下，柱塞又下行。此时便开始了下一个循环。 柱塞泵以一个柱塞为原理介绍，一个柱塞泵上有两个单向阀，并且方向相反，柱 塞向一个方向运动时缸内出现负压，这时一个单向阀打开液体被吸入缸内，柱塞向另 一个方向运动时，将液体压缩后另一个单向阀被打开，被吸入缸内的液体被排出。这 种工作方式连续运动后就形成了连续供油 。

机械使用

柱塞泵缸体镶装铜套的，可以采用更换铜套的方法安装。首先把一组

柱塞杆处径 修整到统一尺寸，再用 1000#以上的砂纸抛光外径。 缸体安装铜套的三种方法： 缸体安装铜套的三种方法 ： （a）缸体加温热装或铜套低温冷冻挤压，过盈装配； （b）采有乐泰胶粘着装配，这咱方法要求铜外套外径表面有沟槽； （c）缸孔攻丝，铜套外径加工螺纹，涂乐泰胶后，旋入装配。 熔烧结合方式的缸体与铜套 ， 安装方法如下 ： （a）采用研磨棒，手工或机械方法研磨修复缸孔； （b）采用座标镗床，重新镗缸体孔； （c）采用铰刀修复缸体孔。 表面工程技术”， （ 3） 采用 表面工程技术 ， 方法如下 ： ） 采用“表面工程技术 （a）电镀技术：在柱塞表面镀一层硬铬； （b）电刷镀技术：在柱塞表面刷镀耐磨材料； （c）热喷涂或电弧喷涂或电喷涂：喷涂高碳马氏体耐磨材料； （d）激光熔敷：在柱塞表面熔敷高硬度耐磨合金粉末。 （4）缸体孔无铜套的缸体材料大都是球墨铸铁的，在缸体内壁上制备非晶态薄 膜或涂层。因为缸体孔内壁有了这种特殊物质，所以才能组成硬—硬配对的磨擦副。

机械维护

采用补油泵供油的柱塞泵，使用 3000h 后，操作人员每日需对柱塞泵检查 1-2 次，检查液压泵运转声响是否正常。如发现液压缸速度下降或闷车时，就应该对补油 泵解体检查，检查叶轮边沿是否有刮伤现象，内齿轮泵间隙是否过大。对于自吸油型 柱塞泵，液压油箱内的油液不得低于油标下限，要保持足够数量的液压油。液压油的 清洁度越高，液压泵的使用寿命越长。 柱塞泵最重要的部件是轴承，如果轴承出现游隙，则不能保证液压泵内部三对磨 擦副的正常间隙，同时也会破坏各磨擦副的静液压支承油膜厚度，降低柱塞泵轴承的 使用寿命。据液压泵制造厂提供的资料，轴承的平均使用寿命为 10000h，超过此值 就需要更换新口。拆卸下来的轴承，没有专业检测仪器是无法检测出轴承的游隙的， 只能采用目测，如发现滚柱表面有划痕或变色，就必须更换。

在更换轴承时，应注意原轴承的英文字母和型号，柱塞泵轴承大都采用大载荷容 量轴承，最好购买原厂家，原规格的产品，如果更换另一种品牌，应请教对轴承有经 验的人员查表对换，目的是保持轴承的精度等级和载荷容量。 柱塞泵使用寿命的长短，与平时的维护保养，液压油的数量和质量，油液清洁度 等有关。避免油液中的颗粒对柱塞泵磨擦副造成磨损等，也是延长柱塞泵寿命的有效 途径。在维修中更换零件应尽量使用原厂生产的零件，这些零件有时比其它仿造的零 件价格要贵，但质量及稳定性要好，如果购买售价便宜的仿造零件，短期内似乎是节 省了费

用，但由此出带来了隐患，也可能对柱塞泵的使用造成更大的危害。 配流盘有平面配流和球面配流两种形式。球面配流的磨擦副，在缸体配流面划痕 比较浅时，通过研磨手段修复；缸体配流面沟槽较深时，应先采用“表面工程技术”手 段填平沟槽后，再进行研磨，不可盲目研磨，，以防铜层变薄或漏油出钢基。

(一)容积式 分 类

往复式

回转式 机壳内的转子或转动 部件旋转时，转子与机 壳之间的工作容积发 生变化，借以吸入和排 出流体

基 借活塞在汽缸内的往 本 复作用使缸内容积反 原 复变化， 以吸入和排出 理 流体

动 画 演 示

产 品 例 证 (二)叶片式 back to top 叶片式泵与风机的主要结构是可旋转、带叶片的 叶轮和固定的机壳。通过叶轮旋转对流体作功，从而 使流体获得能量。 根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种： 分 类 混流 贯流 式 式 活塞泵 齿轮泵，螺杆泵

离心式

轴流式

基叶轮高速旋转时产 旋转叶片的挤压推 离心 原理 本生的离心力使流体 进力使流体获得能 式和 同离

原获得能量 理

量， 升高其压能和动 轴流 心式 能 式的 混合 体 做整 做整 功体 功体 部结 部结 件构 件构 见后 见后 一节 一节 （略 （略 ） ） 家用 空调 室内 风机

做功部 结 构 演 示 件

整体结构 做功部件 整体结构

产 品中央空调用离心风 中央空调或冷库用 例机 证 轴流式送水泵

混流 送水 泵

第二节 泵与风机的工作原理 back to top 一、 离心式泵与风机的工作原理 back to top 叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得 能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都 得到提高， 从而能够被输送到高处或远处。 工作 原理 叶轮装在一个螺旋形的外壳内，当叶轮旋 转时，流体轴向流入，然后转 90 度进入叶 轮流道并径向流出。叶轮连续旋转，在叶 轮入口处不断形成真空，从而使流体连续 不断地被泵吸入和排出。

图样 表现

总体 结构

二．轴流式泵与风机工作原理 back to top 轴流式泵与风机的工作原理是，，风机结构如下左边 两图所示,下第三个图为轴流泵的结构图(点击可放 大)。

旋转叶片的挤压推进力使流体获得能量， 升 高其压能和动能，叶轮安装在圆筒形(风机 工作 原理 为圆锥形)泵壳内,当叶轮旋转时， 流体轴向 流入， 在叶片叶道内获得能量后， 沿轴向流 出。 轴流式泵与风机适用于大流量、 低压力， 制冷系统中常用作循环水泵及送引风机。

图样 表现

三． 贯流式风机的工作原理 back to top 由于空气调节技术的发展，要求有一种小 工作 原理 风量、低噪声、压头适当和在安装上便于 与建筑物相配合的小型风机。贯流式风机 就是

适应这种要求的新型风机。

图样 表现

近年来 贯流式风机的主要特点如下： (一)叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是封闭 的。 (二)叶轮的宽度 b 没有限制，当宽度加大时．流量也 增加。 (三)贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口 使气流轴向进入凤机，而是将机壳部分地敞开使气流 直接径向进入风机。气流横穿叶片两次。某些贯流式 风机在叶轮内缘加设不动的导流叶片，以改善气流状 态。 (四)在性能上， 贯流式风机的全压系数较大． 性能曲 线是驼蜂型的，效率较低，一般约为 30％一 50％。 (五)进风口与出风口都是矩形的， 易与建筑物相配合。 贯流式风机至今还存在许多问题有待解决。特别是各 部分的几何形状对其性能有重大影响。不完善的结构

甚至完全不能工作，但小型的贯流式风机的使用范围 正在稳步扩大。 四、 其他常用泵 back to top 1、往复泵的工作原理

工 作 原 理 图 样 表 现

利用偏心轴的转动通过连杆装置带动活塞的 运动，将轴的圆周转动转化为活塞的往复运 动。活塞不断往复运动，泵的吸水与压水过 程就连续不断地交替进行。

总 体 结 构

特 殊 结 构 示 例

2、水环式真空泵 back to top 水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱 形泵壳内。泵内注入一定量的水。叶轮旋 转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的 内表面与叶轮轮毂相切。由于泵壳与叶轮 工作 原理 不同心，右半轮毂与水环间的进气空间 4 逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进气 管进入泵内进气空间。随后气体进入左半 部，由于毂环之间容积被逐渐压缩而增高 了压强，于是气体经排气空间及排气管被 排至泵外。

图样 表现

3、罗茨真空泵工作原理 back to top

罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相 似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进 气口吸入到转子与泵壳之间的空间 v0 内， 再经排气口排出。由于吸气后 v0 空间是全 封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩 和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘， v0 空间与排气侧相通时，由于排气侧气体 压强较高，则有一部分气体返冲到空间 v0 中去，使气体压强突然增高。当转子继续 转动时，气体排出泵外。 工作 原理 一般来说，罗茨泵具有以下特点： 在较宽的压强范围内有较大的抽速； ●起动快，能立即工作； ●对被抽气体中含有的灰尘和水蒸气 不敏感； ●转子不必润滑，泵腔内无油； ●振动小，转子动平衡条件较好，没 有排气阀； ●驱动功率小，机械摩擦损失小； ●结构紧凑，占地面积小； ●运转维护费用低。

因此，罗茨泵在冶金、石油化工、造 纸、食品、电子工业部门得

到广泛的应用。

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4、旋片式真空泵工作原理

back to top

旋片式真空泵（简称旋片泵）是一种油封 式机械真空泵。其工作压强范围为 101325~1.33×10-2（Pa）属于低真空泵。 它可以单独使用，也可以作为其它高真空 泵或超高真空泵的前级泵。它已广泛地应 用于冶金、机械、军工、电子、化工、轻 工、石油及医药等生产和科研部门。 旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端 盖、弹簧等组成。在旋片泵的腔内偏心地 工作 原理 安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相 切（二者有很小的间隙），转子槽内装有 带弹簧的二个旋片。旋转时，靠离心力和 弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持 接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。 两个旋片把转子、泵腔和两个端盖所 围成的月牙形空间分隔成 A、B、C 三部分。 当转子按箭头方向旋转时，与吸气口相通 的空间 A 的容积是逐渐增大的，正处于吸 气过程。而与排气口相通的空间 C 的容积 是逐渐缩小的，正处于排气过程。居中的 空间 B 的容积也是逐渐减小的，正处于压

缩过程。 由于空间 A 的容积是逐渐增大 （即 膨胀），气体压强降低，泵的入口处外部 气体压强大于空间 A 内的压强，因此将气 体吸入。当空间 A 与吸气口隔绝时，即转 至空间 B 的位置，气体开始被压缩，容积 逐渐缩小，最后与排气口相通。当被压缩 气体超过排气压强时，排气阀被压缩气体 推开，气体穿过油箱内的油层排至大气中。 由泵的连续运转，达到连续抽气的目的。 如果排出的气体通过气道而转入另一级 （低真空级），由低真空级抽走，再经低 真空级压缩后排至大气中，即组成了双级 泵。这时总的压缩比由两级来负担，因而 提高了极限真空度。

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5、齿轮泵工作原理 齿轮泵具有一对互相啮合的齿轮，如图所 示，齿轮主动轮固定在主动轴上，轴的一 工作 原理 端伸出壳外由原动机驱动，另一个齿轮从 动轮装在另一个轴上，齿轮旋转时，液体 沿吸油管进入到吸入空间，沿上下壳壁被 两个齿轮分别挤压到排出空间汇合(齿与 齿啮合前)，然后进入压油管排出。

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7、螺杆泵工作原理 back to top

螺杆泵乃是一种利用螺杆相互啮合来吸入 和排出液体的回转式泵。螺杆泵的转子由 主动螺杆(可以是一根，也可有两根或三 工作 原理 根)和从动螺杆组成。主动螺杆与从动螺杆 做相反方向转动，螺纹相互啮合，流体从 吸入口进入，被螺旋轴向前推进增压至排 出口。此泵适用于高压力、小流量。制冷 系统中常用作输送轴承润滑油及调速器用 油的油泵。

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8．喷射泵工作原理 back to top 将高压的

工作流体 7，由压力管送入工作 工作 原理 喷嘴 6，经喷嘴后压能变成高速动能，将 喷嘴外围的液体(或气体)带走。此时因喷 嘴出口形成高速使扩散室 2 的喉部吸入室 5 造成真空，从而使被抽吸流体 8 不断进

入与工作流体 7 混合，然后通过扩散室将 压力稍升高输送出去。由于工作流体连续 喷射，吸入室继续保持真空，于是得以不 断地抽吸和排出流体。工作流体可以为高 压蒸汽，也可为高压水，前者称为蒸汽喷 射泵，后者称为射水抽气器。这种泵在制 冷系统中较为少见。

图样 表现