第3章液壓泵與液壓馬達

液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)齒輪泵與齒輪馬達葉片泵與葉片馬達柱塞泵與柱塞馬達液壓泵與液壓馬達的選用機械能T、ω壓力能p、q泵:對于液壓系統(tǒng)，液壓泵用來向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)-------將機械能轉(zhuǎn)化為壓力能的動力裝置液壓泵站泵★油箱過濾器等輔件機械能T、ω壓力能p、q馬達:

液壓馬達輸入具有一定壓力和流量的液體，輸出所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。-------將壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的執(zhí)行元件3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)3.1.1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理液壓泵的基本工作原理先自學3分鐘3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.構(gòu)成液壓泵的基本條件（1）具有密封的工作腔。（2）密封工作腔容積大小交替變化，變大時與吸油口相通，變小時與壓油口相通。（3）吸油口與排油口應嚴格分開（不能連通）。（4）液壓泵能夠借助大氣壓力形成吸油而正常工作。3.1.1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)3.液壓馬達的基本工作原理液壓馬達與液壓泵理論上是可逆的，但有時并非簡單可逆，比如圖3-1，不能從單向閥5與6的流動來推得其中的偏心輪轉(zhuǎn)動。所以馬達與泵必須首先是結(jié)構(gòu)上可實現(xiàn)機械能與液壓能的雙向可逆，才能既作為泵又作為馬達，否則可能只能作為其中的一種。

具體工作原理暫不講。3.1.1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)4.液壓泵與液壓馬達的分類和圖形符號☆按結(jié)構(gòu)分：齒輪式、葉片式和柱塞式☆按排量是否可變分：定量和變量☆按變量調(diào)節(jié)方式分：手動式和自動式，自動式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等?！畎醋晕芰Ψ郑鹤晕胶头亲晕?.1.1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)4.液壓泵與液壓馬達的分類和圖形符號3.1.1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力效率：機械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（機械）、輸出功率（液壓）壓力p工作壓力p——指泵出口處實際壓力。油液為了克服阻力所建立起來的壓力，取決于負載。

額定壓力ps——指泵在使用中連續(xù)運轉(zhuǎn)所允許達到的最高工作壓力，超過此值即為過載。故這里的額定值與通常概念中的額定值有所不同。排量V和流量q

排量V

——理論的容積變化，即無泄露情況下泵軸轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)時所排出的油液體積。

流量q——△理論流量qt：qt=Vn（無泄漏），n為轉(zhuǎn)速。（m3／s或L／min）△實際流量q—某工作壓力下的實際流量?！锕β屎托瘦斎牍β?/p>

Tt——理論轉(zhuǎn)矩、ω——角速度不考慮機械方面的能量損失。

輸出功率功率損失容積損失——因內(nèi)泄露、氣穴和油液在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機械損失——指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失是什么？機械效率ηm總效率容積效率ηv實際流量的計算常用公式Tt為理論轉(zhuǎn)矩，T為實際轉(zhuǎn)矩習題3-10

某個液壓泵的工作壓力為2.0MPa,輸出流量為60L/min，容積效率為0.9，機械效率為0.9，試求直接驅(qū)動泵的電動機功率和泵的輸出功率。解：輸出功率可由工作壓力與輸出流量直接得出：輸入功率可由輸出功率除以兩效率得：請注意：T,ωpqtpqηmηv關(guān)于泵有關(guān)參數(shù)與效率的理解將在介紹具體的泵之后再進一步深入3.1液壓泵和液壓馬達的性能參數(shù)圖3-2液壓泵的性能曲線一個知識點：工作壓力為0時的流量為理論流量，此刻容積效率為100%3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)3.1液壓泵和液壓馬達的性能參數(shù)3.1.3液壓馬達的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實際流量轉(zhuǎn)速：理論轉(zhuǎn)速、實際轉(zhuǎn)速壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力扭矩：理論扭矩、實際扭矩（輸出扭矩）、啟動扭矩效率：機械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（液壓）、輸出功率（機械）滑轉(zhuǎn)速度有關(guān)概念的展開以后再進行3.2齒輪泵與齒輪馬達3.2齒輪泵與齒輪馬達3.2.1外嚙合齒輪泵1.工作原理輪齒逐漸脫開

↓容積↑↓真空、吸油輪齒逐漸嚙合

↓容積↓

↓壓油3.2齒輪泵與齒輪馬達圖3-4CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖1—后端蓋；2—滾針軸承；3—泵體；4—前端蓋；5—傳動軸；6—防塵圈；7—齒輪；a，c，d—卸荷孔道；b—油封卸荷槽；e—困油卸荷槽3.2.1外嚙合齒輪泵先看書3分鐘3.2齒輪泵與齒輪馬達2.排量與流量排量：理論流量：實際流量：3.2.1外嚙合齒輪泵僅了解3.2齒輪泵與齒輪馬達泄漏泄漏的途徑：齒輪端面與端蓋端面之間的軸向間隙（約占總泄漏量的70％～80％）；齒輪外圓與泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙（約占總泄漏量的12％）；齒輪嚙合處的間隙。3.2.1外嚙合齒輪泵3.齒輪泵的共性問題浮動軸套固定軸套FF由壓油腔引過來軸向泄漏的解決辦法浮動軸套書P533.2齒輪泵與齒輪馬達困油現(xiàn)象困油的解決辦法3.2齒輪泵與齒輪馬達徑向不平衡力原因：齒輪圓周上受到的力非均勻的，造成半徑方向的不平衡危害：造成軸承單邊磨損，甚至軸的變形解決辦法：減小壓油口，增大壓油徑向間隙。3.2齒輪泵與齒輪馬達3.2.1外嚙合齒輪泵4.優(yōu)缺點優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，制造方便，價格低廉，工作可靠；自吸能力強，對油液污染不敏感，維護容易。缺：磨損，泄漏較大，工作壓力的提高受到限制，流量脈動大。應用：（1）低壓系統(tǒng)；（2）對運動要求不高場合；（3）用于潤滑系統(tǒng)。3.2齒輪泵與齒輪馬達3.2.2內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵比外的結(jié)構(gòu)更緊湊，重疊系數(shù)大，流量脈動小，允許高速旋轉(zhuǎn)，容積效率更高。但造價高，加工要求高。3.2齒輪泵與齒輪馬達外嚙合漸開線齒輪馬達3.2.3齒輪馬達馬達的兩齒輪均是被動的運動從原理上與泵具有可逆性3.2齒輪泵與齒輪馬達P56的具體結(jié)構(gòu)課后自學齒輪馬達與齒輪泵結(jié)構(gòu)上的區(qū)別結(jié)構(gòu)對稱性，能正反轉(zhuǎn)，而泵一般是單方向的有的泄漏油孔接油箱，不接低油腔齒數(shù)比泵多，保證易啟動，以及運行平穩(wěn)軸向泄漏補償?shù)膲壕o系數(shù)小，以利于啟動必須使用滾動軸承，保證低速時的潤滑（因為馬達比泵的速度范圍大）3.2齒輪泵與齒輪馬達內(nèi)嚙合擺線齒輪馬達3.2.3齒輪馬達課后自學優(yōu)點：脈動小，可實現(xiàn)低速高扭矩3.3葉片泵與葉片馬達3.3葉片泵與葉片馬達1.工作原理結(jié)構(gòu)上的特點：存在偏心距，非平衡式，葉片后傾，根（底）部在伸出時通高油壓，在縮回時通低油壓。3.3.1單作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達2.排量與流量實際流量：排量：僅了解3.3.1單作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達3.變量葉片泵圖3-22內(nèi)反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—彈簧；5—調(diào)壓螺釘3.3.1單作用葉片泵反饋信息不經(jīng)過外部油路得到圖3-23外反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—變量活塞；5—彈簧；6—調(diào)壓螺釘1.

螺釘3改變偏心量e0，從而影響泵的排量（流量），使AB段上下移動2.調(diào)節(jié)彈簧5的預壓縮量，改變泵的輸出壓力pB3.更換不同剛度的彈簧5可使輸出壓力變化幅度改變,使BC斜率發(fā)生改變先自學5分鐘限壓式變量葉片泵的應用場合限壓式變量葉片泵適合低壓快速行程和高壓慢速行程的應用場合。當執(zhí)行元件快速運動時，就需要大流量，工作壓力低，正好使用特性曲線的AB段；當執(zhí)行元件慢速時，負載壓力升高，需要流量減小，正好使用圖3-24中特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整轉(zhuǎn)折點的壓力PB至關(guān)重要。

3.3葉片泵與葉片馬達1.工作原理單作用葉片泵脈動較大，造成運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性一般，噪聲大故人們采用對稱式的雙作用葉片泵，減小脈動。3.3.2雙作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達2.排量與流量排量：實際流量：僅了解3.3.2雙作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達3.配流盤3.3.2雙作用葉片泵作用：分配高低壓油的流向在封油區(qū)進入高壓區(qū)的一端，開緩沖槽，可減小脈動.3.3葉片泵與葉片馬達4.定子曲線3.3.2雙作用葉片泵圓弧-----容納下封油區(qū)，高低壓油的隔開區(qū)域過渡曲線-----體積變化區(qū)，形成高或低壓油3.3葉片泵與葉片馬達5.葉片的傾角3.3.2雙作用葉片泵前傾角并不可取有的采用后傾角3.3葉片泵與葉片馬達6.中高壓雙作用葉片泵------特別需要解決葉片和定子內(nèi)表面的磨損問題3.3.2雙作用葉片泵因為使壓力油始終通葉片槽底部而單作用葉片泵是高壓油通壓油一側(cè)的葉片底部，低壓油通吸油一側(cè)的葉片底部。為什么？這些圖課后自學其緩解磨損的原理3.3葉片泵與葉片馬達葉片底部與頂部相通，力基本平衡，緩解葉片和定子內(nèi)表面的磨損雙作用葉片泵的機械結(jié)構(gòu)3.3葉片泵與葉片馬達課后自行消化3.3葉片泵與葉片馬達圖3-25雙作用葉片馬達的工作原理3.3.3葉片馬達其結(jié)構(gòu)與泵基本相同，具有可逆性-----輸入壓力油可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩3.3葉片泵與葉片馬達葉片馬達與葉片泵的主要區(qū)別葉片靠底部的彈簧使葉片推向定子，形成密封容積；葉片槽是徑向的。因為液壓馬達需要雙向旋轉(zhuǎn)之故。含有兩個單向閥。進、回油腔的壓力經(jīng)單向閥選擇后再進葉片底部，保證底部都通壓力油葉片馬達葉片靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力推向定子，形成密封容積；葉片槽常后傾，因單向旋轉(zhuǎn)。泵高壓腔與低壓腔輪流通底部的情況較多。液體壓力被動產(chǎn)生，不需要單向閥。葉片泵葉片泵與葉片馬達的優(yōu)缺點與應用場合優(yōu)：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)（特別是雙作用的），尺寸小，重量輕，易實現(xiàn)變量。缺：對油液污染比齒輪泵敏感，轉(zhuǎn)速范圍有限制。應用：中低壓、運動要求高或低的均可，應用范圍廣泛。葉片泵：葉片泵與葉片馬達的優(yōu)缺點與應用場合優(yōu)：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)（特別是雙作用的），尺寸小，重量輕，輸出轉(zhuǎn)矩均勻，換向方便。缺：泄漏較大對油液污染比齒輪泵敏感，轉(zhuǎn)速不能太低。應用：一般用于高轉(zhuǎn)速，低扭矩、換向頻繁的場合。葉片馬達：柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。

軸向柱塞泵因其柱塞的軸線與缸體軸線平行（或基本平行）而得名。

徑向柱塞泵柱塞的軸線與缸體的軸線垂直，其軸向尺寸短，徑向尺寸大。

3.4柱塞泵與柱塞馬達3.4柱塞泵與柱塞馬達3.4.1軸向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，高壓下仍能保持較高的效率，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點，廣泛應用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞泵的缺點是對油液的污染比較敏感，對材質(zhì)和加工精度要求也比較高，使用和維護比較嚴格，價格貴。

1.斜盤式軸向柱塞泵工作原理斜盤與配油盤不動缸體旋轉(zhuǎn)3.4柱塞泵與柱塞馬達1.斜盤式軸向柱塞泵圖3-26斜盤式軸向柱塞泵的工作原理圖1—傳動軸；2—泵體；3—斜盤；4—柱塞；5—缸體；6—配流盤課后自行消化優(yōu)缺點：該泵結(jié)構(gòu)簡單，但操縱費力，僅適用于中小功率場合。3.4柱塞泵與柱塞馬達1.斜盤式軸向柱塞泵CY型斜盤式軸向柱塞泵對前一結(jié)構(gòu)的改進：點接觸改為面接觸，提高了承受力，工作壓力高。3.4柱塞泵與柱塞馬達排量與流量排量：實際流量：1.斜盤式軸向柱塞泵僅了解3.4柱塞泵與柱塞馬達2.斜軸式軸向柱塞泵該圖不利于初學了解，下一頁更簡單的結(jié)構(gòu)示意主軸為斜盤（主動旋轉(zhuǎn)）、缸體（被動）旋轉(zhuǎn)，配油盤不動2.斜軸式軸向柱塞泵優(yōu)缺點：（與斜盤式相比）主軸與缸體軸線之間的夾角可以更大，從而泵的排量更大。泄漏小，容積效率高。泵的轉(zhuǎn)速允許更高（配油盤可以設計得更小些）。轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)動慣量小，起動特性好（書上有點問題）。軸向力與徑向力均較大，軸承壽命低是其薄弱環(huán)節(jié)。3.4柱塞泵與柱塞馬達3.軸向柱塞泵的變量機構(gòu)僅了解3.4柱塞泵與柱塞馬達4.用于水壓傳動的軸向柱塞泵圖3-33用于水壓傳動的常規(guī)三柱塞泵的立體圖

僅了解3.4.2徑向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達2.優(yōu)缺點：容積效率高；但結(jié)構(gòu)比較復雜。工作原理3.4柱塞泵與柱塞馬達3.排量與流量排量：實際流量：僅了解3.4.2徑向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達高精度球型徑向柱塞泵3.4.2徑向柱塞泵僅了解3.4.3軸向柱塞馬達3.4柱塞泵與柱塞馬達通常與軸向柱塞泵可以互逆使用3.4.4徑向柱塞馬達3.4柱塞泵與柱塞馬達1.單作用連桿型配油盤5必須跟隨偏心軸4轉(zhuǎn)動3.4柱塞泵與柱塞馬達2.多作用內(nèi)曲線式僅了解優(yōu)點:脈動小，輸出轉(zhuǎn)矩大，效率高，可以在很低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作3.4.4徑向柱塞馬達3.5.1液壓泵的選用3.5液壓泵與液壓馬達的選用考慮的因素：系統(tǒng)運行工況-----速度是否恒定，慢速或快速工作壓力和流量工作環(huán)境----野外或環(huán)境差的，室內(nèi)或環(huán)境好的泵的類型確定后的型號選擇3.5.2液壓馬達的選用3.5液壓泵與液壓馬達的選用與液壓泵類似，但馬達畢竟是輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，可考慮是否可由電機等替代.例1某液壓泵額定壓力為2.5MPa,額定流量為100L/min,機械效率為0.9，液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min，由實際測得，當液壓泵的出口壓力為零時，其流量為106L/min；當液壓泵的出口壓力為2.5MPa時，其流量約為100.7L/min，試求：(1)液壓泵在額定壓力下的容積效率；(2)若液壓泵的轉(zhuǎn)速降為500r/min，在額定壓力下，液壓泵的流量；(3)在上述兩種轉(zhuǎn)速情況時，液壓泵的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。3.6液壓泵與液壓馬達的若干例題出口壓力為0時的流量為理論流量，所以出口壓力為2.5MPa時的容積效率為：題中告知的流量是在轉(zhuǎn)速為1450r/min中得到的，即：所以在轉(zhuǎn)速為500r/min時的實際流量為：故排量輸入功率與輸出功率之間如此傳遞并簡化：與轉(zhuǎn)速無關(guān)，恒轉(zhuǎn)矩回路例2某液壓馬達的工作壓力為10MPa,幾何排量為250mL/r,容積效率為0.9,若輸入流量為100L/min，試求液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速：解：n就是實際轉(zhuǎn)速，一般不談理論轉(zhuǎn)速.因此，轉(zhuǎn)矩或例3如圖為定量液壓泵和定量液壓馬達系統(tǒng)。泵的輸出壓力為，排量為，轉(zhuǎn)速，機械效率為，容積效率為；馬達排量，機械效率，容積效率，泵出口和馬達進口間管道壓力損失0.2MPa，其他損失不計，試求：1)泵的輸出功率；2)泵的驅(qū)動功率；3)馬達輸出轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩和功率。特點：泵（馬達）的輸出（輸入）壓力與流量可迅速求出，泵與馬達可單獨求解。例4如圖所示，液壓泵與液壓馬達的系統(tǒng)，泵的排量