液壓技術(shù) 第二章 液壓泵及液壓馬達(dá)

1、第二章 液壓泵和液壓馬達(dá)2-1 2-1 液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵和液壓馬達(dá)概述一、液壓泵和液壓馬達(dá)的分類液壓泵和液壓馬達(dá)的種類按其排量能否調(diào)節(jié)分為：v 定量泵（定量馬達(dá)）v 變量泵（變量馬達(dá)） 按結(jié)構(gòu)形式可分為： 齒輪式 葉片式 柱塞式 螺桿式二、液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理及圖形符號（一）液壓泵的工作原理 液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式的，其工作原理如圖所示。三要素三要素:密閉容積密閉容積密閉容積周期性變化密閉容積周期性變化配油裝置配油裝置.容積變小與壓油腔通容積變小與壓油腔通,容容積變大與吸油腔通積變大與吸油腔通（二）液壓馬達(dá)的工作原理 液壓系統(tǒng)中使用的液壓馬達(dá)也是容積式的，從原理上

2、講是把容積式泵逆用，即向泵中輸入壓力油，就可使泵軸轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，成為液壓馬達(dá)。（三）液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號a.單向定量液壓泵b.單向變量液壓泵c.單向定量馬達(dá)d.單向變量馬達(dá)e.雙向變量液壓泵f.雙向變量馬達(dá)1）理論流量2）實(shí)際流量3）額定流量：額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下輸出的流量三、液壓泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)kpqqqqtt1.壓力2.排量、流量1）工作壓力取決于負(fù)載2）額定壓力3）最高壓力Vnqt（一）液壓泵的性能參數(shù)（一）液壓泵的性能參數(shù)nTPi2TTtmpqPo3.實(shí)際輸出功率：4.實(shí)際輸入功率：ioPP5.效率：mvmvmtvtionTpqnTqpPP22nTtvqq5.理論輸

3、入功率Pit=Pot理論輸出功率(二)馬達(dá)的性能參數(shù)vvqnmpVT2nTPo2mvooiPPPpqPioippp1.轉(zhuǎn)速：2.轉(zhuǎn)矩：4.輸出功率：3.輸入功率：ioPP5.效率：mvqpnT*2-2 齒輪泵 和齒輪馬達(dá)外嚙合內(nèi)嚙合 分類按齒面按齒形曲線按嚙合形式直齒斜齒 人字齒 漸開線擺線 齒輪泵的分類一、外嚙合齒輪泵原理和結(jié)構(gòu)1. 結(jié)構(gòu)：齒輪、殼體、端蓋等 n(一)外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu) CB齒輪泵齒輪泵 p = 2.5 MPan卸荷槽n縮小壓油口n減小端面間隙 0.030.04mmn增大吸油口n小槽 a (泄油）n小孔2. 工作原理密封工作腔： 齒間槽、殼體、端蓋組成 嚙合線、吸油腔

4、、排油腔外嚙合齒輪泵視頻流量和脈動流量和脈動 n排量n脈動率)1(2)2(4)2(444a*a22222212121齒頂高，齒頂高系數(shù)hhmmhhzbmbhmzbhmzbDbDbAbAVVVaa%100minmaxqqq1) 產(chǎn)生原因： 1，構(gòu)成閉死容積Vb Vb由大小，p， 油液發(fā)熱，軸承磨損。 Vb由小大，p ， 汽蝕、噪聲、振動、金屬表面剝蝕。二、外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的幾個(gè)問題1. 困油現(xiàn)象2) 危害：影響工作、縮短壽命3) 措施：開卸荷槽 原則： Vb由大小，與壓油腔相通 Vb由小大，與吸油腔相通 保證吸、壓油腔始終不通吸壓2. 泄漏問題1) 泄漏途徑：軸向間隙 80% ql 徑向間

5、隙 15% ql 嚙合處 5% ql2) 危害：v3) 防泄措施： a) 減小軸向間隙 b) 軸向間隙補(bǔ)償裝置 浮動側(cè)板 浮動軸套防泄措施：b) 軸向間隙補(bǔ)償裝置 浮動側(cè)板 浮動軸套a) 減小軸向間隙 小流量：間隙0.025-0.04 mm 大流量：間隙0.04-0.06 mm3. 徑向力不平衡1）原因：徑向液壓力分布不均 嚙合力2）危害：軸承磨損、刮殼。3）措施：縮小壓油口，增加徑 向間隙。 壓油口縮小后，減小受壓面積 安裝時(shí)注意不能反轉(zhuǎn)。 三、優(yōu)缺點(diǎn)和用途優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠， 自吸性能好，對油液污染不敏感，便于 制造、維修。缺點(diǎn)：效率低，流量脈動大，噪聲高。用途：工程

6、機(jī)械、機(jī)床低壓系統(tǒng)。四、內(nèi)嚙合齒輪泵1. 漸開線齒輪泵 特點(diǎn):n結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕n流量脈動小，噪聲小。漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵視頻2. 擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵） 特點(diǎn):n結(jié)構(gòu)簡單，體積小n重疊系數(shù)大，傳動平穩(wěn)n吸油條件好n脈動小，噪聲小n齒形復(fù)雜，加工精度要 求高，造價(jià)高。應(yīng)用：機(jī)床低壓系統(tǒng)內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線泵視頻五、齒輪泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法噪聲大1吸油管接頭、泵體與泵蓋的接合面、堵頭和泵軸密封圈等處密封不良，有空氣被吸入2泵蓋螺釘松動3泵與聯(lián)軸器不同心或松動4齒輪齒形精度太低或接觸不良5齒輪軸向間隙過小 6齒輪內(nèi)孔與端面垂直度或泵蓋上兩孔平行度超差7泵蓋修磨后

7、，兩卸荷槽距離增大， 產(chǎn)生困油8滾針軸承等零件損壞9裝配不良，如主軸轉(zhuǎn)一周有時(shí)輕時(shí)重現(xiàn)象1用涂脂法查出泄漏處。用密封膠涂敷管接頭并擰緊；修磨泵體與泵蓋結(jié)合面保證平面度不超過0.005mm；用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑涂敷堵頭配合面再壓進(jìn)；更換密封圈2適當(dāng)擰緊3重新安裝，使其同心，緊固連接件4更換齒輪或研磨修整5配磨齒輪、泵體和泵蓋6檢查并修復(fù)有關(guān)零件7修整卸荷槽，保證兩槽距離8拆檢，更換損壞件9拆檢，重裝調(diào)整 流量不足或壓力不能升高1齒輪端面與泵蓋接合面嚴(yán)重拉傷， 使軸向間隙過大2徑向不平衡力使齒輪軸變形碰擦泵體，增大徑向間隙3泵蓋螺釘過松4中、高壓泵弓形密封圈破壞、或側(cè)板磨損嚴(yán)重1修磨齒輪及泵蓋端面，并

8、清除齒形上毛刺2校正或更換齒輪軸3適當(dāng)擰緊4更換零件 過熱1軸向間隙與徑向間隙過小2側(cè)板和軸套與齒輪端面嚴(yán)重摩擦1檢測泵體、齒輪，重配間隙2修理或更換側(cè)板和軸套2-3 齒輪馬達(dá)1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 兩個(gè)油口一樣大， 有單獨(dú)的泄油口。2. 工作原理： 由于兩個(gè)齒輪的受壓面積 存在差值，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 推動齒輪轉(zhuǎn)動。 T = F r = p A r F1 = p b ( h x ) F2 = p b ( h y )3. 應(yīng)用： 高轉(zhuǎn)速、低扭矩 的場合。yx2-4 葉片泵和葉片馬達(dá)優(yōu)點(diǎn)：輸出流量 均勻、脈動小、噪聲低、 體積小。缺點(diǎn)：自吸性能差、對油液污染敏感、結(jié) 構(gòu)較復(fù)雜。分類單作用雙作用每轉(zhuǎn)排油一次每

9、轉(zhuǎn)排油兩次一、單作用葉片泵1. 結(jié)構(gòu)： 轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤、殼體、端蓋等。 特點(diǎn)： 定子和轉(zhuǎn)子偏心； 定子內(nèi)曲線是圓； 配油盤有二個(gè)月牙形窗口。 葉片靠離心力伸出。單作用葉片泵視頻單作用葉片泵結(jié)構(gòu)2. 工作原理n密封工作腔（轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤組成）n吸油過程：葉片伸出V p 吸油；n排油過程：葉片縮回V p 排油。n旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油，一次排油單作用泵n徑向力不平衡非平衡式葉片泵 （一個(gè)吸油區(qū)，一個(gè)排油區(qū)）3. 流量計(jì)算和流量脈動1) 流量計(jì)算： 221RA 21VVVbreRbBOABOAV21)(21)(2211111breRbBOABOAV21)(21)(2222222b

10、bbeReRbeReRVRe2Re421)Re2()Re2(21)()21222222（z2式中：b - 葉片寬度 e 偏心距 D - 定子內(nèi)徑排量：流量：vnbeDq2beDV2bzzbzVVRe4Re4zbbzVRe42Re22) 流量脈動流量脈動：22525. 1zz奇數(shù)葉片偶數(shù)葉片結(jié)論：z,. 奇數(shù)比偶數(shù)時(shí)小。 一般取z = 13、15片二、雙作用葉片泵1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 定子和轉(zhuǎn)子同心； 定子內(nèi)曲線由四段圓弧 和四段過渡曲線組成； 配油盤上有四個(gè)月牙形 窗口。2. 工作原理n旋轉(zhuǎn)一周，完成二次吸油，二次排油雙作用泵n徑向力平衡平衡式葉片泵 （兩個(gè)吸油區(qū)，兩個(gè)排油區(qū)）雙作用葉片泵視頻3.

11、 流量計(jì)算和流量脈動vnszrRrRbqcos)(222其中：b - 葉片寬度 R - 定子長軸半徑 r - 定子短軸半徑 葉片傾角 s 葉片厚度2) 流量脈動：01）流量：一般取 z = 12、16片 (取4的倍數(shù)）吸壓 理論上每一瞬間密封容積的變化一樣，制造時(shí)長、短徑圓弧很難保證同心。4.典型結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特征子母葉片視頻階梯形葉片視頻5. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）葉片傾角 T = N sin (- ) sin (- ) sin T T作用作用：減小切向分力，減輕葉片和槽的磨損，避免卡死。 一般取 = 1014 O YB 型葉片泵取 =13 O 雙作用葉片泵前傾，單作用葉片后傾。 葉片傾斜放置的泵不能反轉(zhuǎn)

12、受力分析受力分析： NTP T = N sin 壓力角 T sin , , sin, T 危害危害：葉片和槽磨損，卡死。措施措施：在槽內(nèi)沿旋轉(zhuǎn)方向前傾角 前傾角后：NT P 壓力角(- )2) 配油盤上的三角槽原因： pV 油液倒流。影響：流量脈動，噪聲。措施：開三角槽作用：緩沖，避免壓力突變， 減小流量脈動和噪聲。吸壓彈簧式葉片視頻雙葉片視頻限壓式變量葉片泵1.1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn): : 彈簧、反饋柱塞、 限位螺釘。eoo2.工作原理：工作原理：靠反饋力和彈簧力平衡，控制偏心距的大小， 來改變流量。轉(zhuǎn)子中心固定，定子可以水平移動外反饋、限壓限壓式變量葉片泵視頻流量Kq流量常數(shù)，kl泄漏系數(shù)P

13、較小時(shí)，定子不動，有最大偏心，則 e=emax,2 P增大一定程度時(shí),PAs=Fs=Ksx0 x0為預(yù)壓縮量 pb限定壓力(活塞面積為As) 定子將要移動3 Ppb時(shí),定子移動 設(shè)移動量x pAs=Fs=ks（x0+x） 因?yàn)閑=emax-xpkekpkbnDeqlqlmax2pkAkkxekpkxpkAekpkekqlxsqqlsxqlq0max0max3. 流量-壓力特性曲線n調(diào)節(jié)限位螺釘x0 ，qmax 變;n改變彈簧剛度ks ，pmax變，BC斜率變。pkAkkxekqlxsqq0maxpAs=Fs=ks（x0+x）4. 優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用n優(yōu)點(diǎn)：功率利用合理，簡化液壓系統(tǒng)n缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，

14、泄漏增加，m，vn應(yīng)用：要求執(zhí)行元件有快速、慢速和保壓的 場合2-5 雙作用葉片馬達(dá)1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置（正反轉(zhuǎn)） 葉片根部加扭力彈簧 有外泄口2）工作原理 F = p A = p ( R - r0 ) b - p ( r - r0 ) b = p ( R - r ) b3）應(yīng)用：高速、低扭矩及要求 動作靈敏的場合。rr0R 雙作用葉片馬達(dá)工作原理視頻四、葉片泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法噪聲大1葉片頂部倒角太小2葉片各面不垂直3定子內(nèi)表面被刮傷或磨損，產(chǎn)生運(yùn)動噪聲4由于修磨使配油盤上三角形卸荷槽太短，不能消除困油現(xiàn)象5配油盤端面與內(nèi)孔不垂直，旋轉(zhuǎn)時(shí)刮磨

15、轉(zhuǎn)子端面而產(chǎn)生噪聲6泵軸與原動機(jī)不同軸1重新倒角（不小于145）或修成圓角2檢查，修磨3拋光，有的定子可翻轉(zhuǎn)180使用4銼修卸荷槽5修磨配油盤端面，保證其與內(nèi)孔的垂 直度小于0.0050.01mm6調(diào)整連軸器，使同軸度小于0.1mm容積效率低或壓力不能升高1個(gè)別葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)移動不靈活甚至卡住2葉片裝反3葉片頂部與定子內(nèi)表面接觸不良4葉片與轉(zhuǎn)子葉片槽配合間隙過大5配油盤端面磨損6限壓式變量泵限定壓力調(diào)得太小7限壓式變量泵的調(diào)壓彈簧變形或太軟8變量泵的反饋缸柱塞磨損 1檢查，選配葉片或單槽研配保證間隙2重新裝配3修磨定子內(nèi)表面或更換葉片4選配葉片，保證配合間隙5修磨或更換6重新調(diào)整壓力調(diào)節(jié)螺釘7

16、更換合適的彈簧8更換新柱塞2-6 柱塞泵和柱塞馬達(dá)n軸向式n徑向式* 缸體轉(zhuǎn)動* 斜盤、配油盤不動缸體、柱塞、配油盤、斜盤* 柱塞伸出低壓油機(jī)械裝置2.典型結(jié)構(gòu)TZ型軸向柱塞泵視頻(錯(cuò))（一）工作原理1. 工作原理n密封工作腔（缸體孔、柱塞底部） 由于斜盤傾斜放置固定不動，使得柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動時(shí)沿軸線作往復(fù)運(yùn)動，底部密封容積變化，實(shí)現(xiàn)吸油、排油。n吸油過程：柱塞伸出Vp吸油；n排油過程：柱塞縮回vp排油。 一、軸向柱塞泵3. 流量計(jì)算hAV hd42tgDdV42排量:ztgDdzVV42一個(gè)密封空間:tgDhvvzntgDdVnq42流量:式中： d - 柱塞直徑 D - 柱塞分布圓直徑 -

17、斜盤傾角 z - 柱塞數(shù)tgDh 流量脈動率)sin(tan244sintan2tancos1222tDdvdqDddxdtdddxdtdxvDx柱塞的流量軸向速度軸向位移 q tg , q ; q 。n改變 的大小變量泵；n改變 的方向雙向泵。流量脈動率：)2(sin2)4(sin222zzqz為奇數(shù)z為偶數(shù)結(jié)論：柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)流量脈動小， 柱塞數(shù)越多，脈動越小。一般取 z = 7、9、11vnztgDdq424.特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：n容積效率高，壓力高。（v=0.98, p = 32 Mpa） （柱塞和缸體均為圓柱表面,易加工,精度高，內(nèi)泄?。﹏結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小;n易于實(shí)現(xiàn)變

18、量；n構(gòu)造復(fù)雜,成本高；n對油液污染敏感。 應(yīng)用：n用于高壓、高轉(zhuǎn)速的場合。(二) 典型結(jié)構(gòu)SCY14-1型軸向柱塞泵 （p = 32 MPa）斜盤配油盤變量機(jī)構(gòu)壓盤缸體滑靴配油盤傳動軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n滑靴：降低接觸應(yīng)力，減小磨損。n柱塞的伸出：由彈簧壓緊壓盤，有自吸能力。n變量機(jī)構(gòu)：手動變量機(jī)構(gòu)。手動伺服變量機(jī)構(gòu)視頻（三）軸向柱塞泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法噪聲大或壓力波動大1變量柱塞因油臟或污物卡住運(yùn)動不靈活2變量機(jī)構(gòu)偏角太小，流量過小，內(nèi)泄漏增大3柱塞頭部與滑履配合松動1清洗或拆下配研、更換2加大變量機(jī)構(gòu)偏角，消除內(nèi)泄漏3可適當(dāng)鉚緊容積效率低或壓力提升不高1泵軸中

19、心彈簧折斷，使柱塞回程不夠或不能回程，缸體與配流盤間密封不良2配油盤與缸體間接合面不平或有污物卡住以及拉毛3柱塞與缸體孔間磨損或拉傷4變量機(jī)構(gòu)失靈5系統(tǒng)泄漏及其他元件故障1更換中心彈簧2清洗或研磨、拋光配油盤與缸體結(jié)合面3研磨或更換有關(guān)零件，保證其配合間隙4檢查變量機(jī)構(gòu)，糾正其調(diào)整誤差5逐個(gè)檢查，逐一排除2-7 柱塞馬達(dá)一 .軸向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)2.工作原理 輸入的高壓油通過柱塞作用在斜盤上。斜盤給柱塞的反作用力的徑向分力，使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。通過輸出軸帶動負(fù)載做功。n改變供油方向馬達(dá)反轉(zhuǎn)。雙向馬達(dá)n改變斜盤傾角排量變，轉(zhuǎn)速變。變量馬達(dá)3.應(yīng)用：高轉(zhuǎn)速、較大扭矩的場合。無鉸斜軸式軸向柱塞泵傳動軸軸線與

20、缸體軸線有夾角傳動軸軸線與缸體軸線有夾角 二 徑向柱塞泵1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 定子不動 缸體（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)動 偏心距e 配油軸（不動） 襯套（與缸體緊配合）軸配流徑向柱塞泵視頻2. 工作原理n調(diào)節(jié)e的大小變量泵n改變e的方向雙向泵ededhAV22422vnzedq22zedzVV22密封工作腔柱塞伸出：離心力3. 流量計(jì)算2-8 擺動馬達(dá)（擺動缸）1. 結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸n雙葉片式n單葉片式不同類型的擺動液壓缸視頻2. 參數(shù)計(jì)算及用途n單葉片 擺角300omppRRbT)(2212122)(222122RRbqnmn雙葉片 擺角150o 轉(zhuǎn)矩是單葉片的兩倍， 角速度是單葉片的一半。n用途：實(shí)現(xiàn)擺動往復(fù)運(yùn)動n職能符號：擺動馬達(dá)六、液壓泵的性能比較與選用2-9 LB型三螺桿泵視頻工作原理 螺桿嚙合線把各螺桿的螺旋槽分割成若干密封工作腔，當(dāng)主動螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封容積從左向右依次遞進(jìn)。n吸油過程：左端V p 吸油；n排油過程：右端V p 排油特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪