西南交液压与气压传动第二章.

1、奥鹏远程教育中心助学服务部http:/www.ope n. com.c n心系天下求学人Page 5 of 14专业专注周到细致液压泵|心斗輕 1 IVRI 4R1 1! 十石ft3、工作原理以单柱塞泵工作原理为例。外啮合齿轮式亠内啮合双作用式 叶片式单作用式斜盘式柱塞式 向 塞式 斜轴式径向柱塞式西南交液压与气压传动第二章 液压泵与液压马达 课堂笔记主要知识点掌握程度重点掌握液压泵的主要功能性能参数及各种效率的算法，掌握齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的结构、工作原理 及各自的特点，重点掌握液压马达的工作原理及性能参数。难点是马达的液压泵的计算问题。知识点整理一、液压泵概述（一）液压泵工作原理、分类及

2、图形符号。1、液压泵作用把机械能转化为液体的 压力能。（能量转化元件）。2、分类其工作原理如下：偏心轮转动时，推动柱塞向上运动，进而推动柱塞缸内的油液，使其压力升高，当 压力到一定大小后，足以克服弹簧的弹力，使单向阀3打开，单向阀1关闭，使油液进入执行元件做功,完成压油动作；当偏心继续转动，使柱塞向下运动时，柱塞缸内的油液压力下降，油箱内的油液推开单向 阀，油液进入柱塞缸内，完成吸油动作。http:/www.mfw365.eom/i nfo/detail/40-10910.html关于单柱塞泵的工作原理可观看这个网站的动画。（二）液压泵的主要性能参数。1、工作压力PP。其数值取决于负载的大小。

3、液压泵工作时输出油液的实际压力称为工作压力2、额定压力Pn泵在正常条件下连续运转允许达到的最高压力。它是按实验标准规定在产品出厂前必须达到的铭牌压 力3、液压泵的排量 V和流量qV排量V:在没有泄漏的情况下，泵轴转过一转时所能排出液体的体积。排量大小仅与泵的几何尺寸有 关。理论流量qVt:在没有泄漏的情况下， 泵单位时间内输出油液的体积。其数值取决于泵的排量 V和泵的转速n的乘积。单位为 m3/s或L/min。实际流量qv：泵在单位时间内实际输出油液的体积。由于泵在运转时总存在一定的泄漏，所以其实际 流量小于理论流量。额定流量qvn：泵在额定转速和额定压力下输出的实际流量。其数值是按实验标准规

4、定在出厂前必须达 到的铭牌流量。4、液压泵的功率液压功率P于液体压力p与液体流量qV的乘积。泵的输入功率P :原动机对泵的输出功率即为泵的输入功率。P 2 nT泵的输出功率F0 :实际输出液体的压力 p与实际输出流量F0 pqv(三) 液压泵的效率。1、液压泵的总效率定义：泵的输出功率输入功率之比。即F0/Fqv的乘积。2、液压泵的容积效率定义为：泵的实际流量与理论流量之比。 即:v qv /qVt3、液压泵的机械效率定义为：容积效率与其机械效率的乘积。V m二、齿轮泵(一) 外啮合齿轮泵1、结构由泵体、两块侧板、一对相互啮合的齿轮、输入轴等组成。泵体主动轮和为一对相互啮合的外齿轮侧板2、工作

5、原理(1 )密封容积的形成齿面、泵体内表面、两侧板内表面组成封闭的空间。注意：该空间可与泵体上的油口相通。(2 )密封容积的变化*容积变小；一腔分开 一容积变大。齿轮旋转，一腔进入啮合(3 )高、低压腔分开啮合面及两侧板内表面。3、结构要点(1 )困油现象由于闭死容积的变大变小，造成闭死容积中液体的 压力急剧升高和降低 的现象称为困油现象。 消除措施：在齿轮两侧的端盖（侧板）上开设 卸荷槽。虚线部分为卸荷槽，一般开在齿轮啮合点处。（2）径向力不平衡 |解决措施：减小压油口直径，如下图所示在齿轮泵中，压油腔的油经过齿轮齿顶和泵体内孔间的径向间隙向吸油腔泄漏，从压油腔到吸油腔，各齿 槽处的油压依次

6、下降。各油腔液压油对齿轮、轴和轴承的合力指向其对面的吸油腔方向，这个力是不平衡的径 向力。泵的工作压力越大，这个力越大。开压力平衡槽（但泄漏量增大），如下图所示。奥鹏远程教育中心助学服务部http:/www.ope n. com.c n心系天下求学人Page 7 of 14专业专注周到细致占总泄漏量的L15%20%。（3）泄漏有端面泄漏、径向泄漏和啮合泄漏三条途径。径向泄漏：由于齿顶与泵体内部存在间隙，高压腔内的油液会泄漏到低压油腔中。啮合泄漏：高压油腔内的油液通过啮合面流到低腔油腔的泄漏。5%端面泄漏：高压腔里面的油液通过齿轮的端面泄漏到低压油腔中。7580%。解决措施：在齿轮两端加推板。（

7、二）特点齿轮泵结构简单、体积小规模、重量轻、工作可靠、自吸性能好、抗油污能力强；但效率低，噪音大，流 量脉动大，不能用做变量泵。三、叶片泵（一）单作用叶片泵L开抽口o1结构共有两块，有吸、压油口，固定在转子的两端。配油盘：泵体：有进、出油口分别与配油盘上油口相通。定子内表面、转子外表面叶片与配油盘组成。2）密封体积变化转子转动时，叶片在作用力和定子强迫下： 伸*容积变大缩+容积变小（3 ）高低压油腔分开 过渡区中有叶片（过渡区的长度应略大于两相邻叶片间的最大距离）3、特点每转各叶片吸压油各一次（单作用）；转子径向受力不平衡；为消除困油，配油盘上开有三角槽；叶片沿旋转方向后倾，利于叶片甩出。（改

8、变偏心距e可改变输出流量 Q,制成变量泵）下图为配油盘的结构简图。（二）双作用叶片泵1结构类似于单作用式，区别在于：定子内表面是由圆弧面（四段）和过渡曲面组成；配油盘有四个油口轴对称 分布；转子与定子同心安装。转子，有叶片權卜可径向伸端叶片，在叶片權中2、工作原理（1 ）密封容积的形成作阳式IM片 SE.LS-* Jf- I奥鹏远程教育中心助学服务部2、工作原理类似于单作用式。3、特点转子每转各叶片吸压油各两次（双作用）；转子径向受平衡；定子曲线保证流量脉动小；叶片前倾 以减小压力角。F1由上图可以看出双作用叶片泵径向受力平衡。（三）叶片式变量泵1结构 与单作用叶片泵相同，但带有压力控制弹簧和

9、排量调节螺钉。2、工作原理油泵压油区作用于定子上的径向力的水平分力与弹簧力进行比较，以决定定子与转子间的偏心距的大小。内辰裁KUE克变屋叶片农M少。图中左边螺钉为调压螺钉，右边螺钉用于调节转子与定子间的偏心距的大小，也就是变量泵最大流量是多下图为定子内表面受到的液压力的示意图。F为定子受到的合力Fx为定子受到的水平方向的分力Fy为定子受到的竖直方向的分力。下图为限压式变量叶片泵流量与压力特性曲线。上图中AB段是泵的工作压力p小于限定压力 Pb，偏心量最大，流量也是最大的一段。该段为稍微向下倾斜的直线，与定量泵的特性相当。这是因为此时泵的偏心量不变而压力增高时，其泄漏油量稍有增加，泵的实 际流量

10、亦有减少所致。图中BC段是泵的变量段。在这一区段内，泵的实际流量随着工作压力的增高而减少。图中B点称为拐点，其对应的工作压力为限定压力Pb,C点对应的压力pc为泵的极限压力Pmax,在该点泵的流量为零，即qv=O。3、特点结构紧凑，流量脉动小，噪音低，但结构较复杂，对油液精度要求高，可靠性差。四、柱塞泵（一）斜盘式轴向柱塞泵1、结构泵体：有进出油口驱动轴缸体：内有z个柱塞孔（均布）柱塞：共有z个配油盘：共有两油口分别与泵体进、出口端面接触，相对转动。斜盘：倾斜角安装变量机构：控制斜盘倾角说明：驱动轴与缸体是通过花键连接；柱塞与配油盘可以在轴向相对伸缩吸油过程：上面的柱塞向右移动，柱塞孔里面的油

11、液体积变大，压力降低，油箱里面的油液在大气压力作 用下，通过泵体上的进油口，进入柱塞孔里面。排油过程与之刚好相反。2、工作原理（1 ）密封容积的形成柱塞内表面、柱塞孔、配油盘。（2）密封体积变化转子旋转、柱塞在斜盘强迫往复伸（容积变大）、缩（容积变小）。（3 ）高、低压油腔分开配油盘上有过渡区。下图中两个圆弧部分即为过渡区。心系天下求学人Page 9 of 14专业专注周到细致奥鹏远程教育中心助学服务部3、特点压力高，流量大；（功率大）改变斜盘倾角即可改变泵的排量，可制成变量泵。改变倾斜方向（ ），泵的转动方向不变，而进出油口可以互换。可作双向变量泵。（二）弯（斜）轴式柱塞泵1、结构与斜盘式类

12、似。2、工作原理与斜盘式类似。3、特点与斜盘式轴向柱塞泵相比有以下特点：驱动轴与缸体轴线成一定角度，最大可达到25，排量大。驱动轴通过万向节带动缸体旋转，柱塞只传递轴向力。五、液压马达（一）马达功能及类型1、功能把液压能转换为回转运动的机械能。1马迖| IQ 叭耐液压马达的图形符号为单向屯董乌达2、类型按结构形式的不同分为齿轮式、叶片式和柱塞式。按排量是否可调节分为定量马达和变量马达两种。按输出的转速与转矩范围的不同分高速马达和低速大扭矩马达两种。（二）齿轮马达1、结构与泵类似，不同之处为：双向马达需单独设置泄油孔，将内部泄漏油液引回油箱；双向马达进、出油口直径完全相同。下图为齿轮马达的结构简

13、图。F图为齿轮马达的受力图心系天下求学人Page 13 of 14专业专注周到细致2、工作原理由于受压力油作用的齿面面积不同而产生转矩。3、特点与齿轮泵类似，多用于转速高、扭矩小的场合。（三）叶片马达1、结构与叶片泵类似。不同之外为：为保证启动时叶片能压向定子表面，在叶片根部有扭力弹簧；液压马达一般要双向旋转，因此叶片倾角为 零；叶片马达工作时，叶片除靠弹簧力外，还需在根部通入压力油，使叶片紧贴定子表面。下图为弹簧示意图。2、工作原理压力油作用在过渡区叶片上的面积不同，产生扭矩推动转子带动输出轴旋转。3、特点体积小，惯性小，动作灵敏，但泄漏较大。适用于低转矩、高转速场合。（四）轴向柱塞马达1、

14、结构斜盘式轴向柱塞马达结构与斜盘轴向柱塞泵的结构类似。2、工作原理柱塞在压力油作用下外伸紧压在斜盘上，斜盘对柱塞的反作用力垂直于斜盘表面，其轴向分力Fx与柱塞所受的液压推力相平衡，径向分力Fy使每个位于高压区的柱塞对缸体中心产生转矩。、1 ”改变斜盘的倾角，可改变液压马达的排量，使输出扭矩、转速变化。（五）径向柱塞马达1、曲柄连杆马达结构耳輟睥面静压支章 连杆球塚按、静压支離径问往豆运功F图为曲柄连杆低速大扭矩马达结构示意图。F图为曲柄连杆马达工作示意图1为缸体2为柱塞 3 为连杆4为柱塞轴5 为配油轴http:/www.ope n. com.c n奥鹏远程教育中心助学服务部2、工作原理压力油

15、推柱塞，柱塞推连杆，连杆推曲轴偏心圆表面所产生的合力通过偏心圆几何中心，对曲轴回转中心 产生力矩。3、特点扭矩大，转速均匀，低速稳定性好。但径向力不平衡，连杆两端接触应力大，低速启动时机械效率低。（六）马达的参数计算1、 容积效率vm指经容积损失后的功率与损失前的功率之比。vm Qt p/（Q p） Qt/Q式中：Qt理论流量Qt Vm nm （Vm :马达的排量）Q 实际流量p 马达进出口压差2、机械损失 mm除泄漏外的各种损失都归之为机械损失。/（MM/(2 )p Qt vm推导出)nmM 2 nm (而 Nop Q p)D.径向力不平衡Bmm Nom/（Qt P）M式中：Nom马达输出功

16、率Mt理论输出扭矩M 实际输出扭矩马达输出角速度mp（泵的机械效率mp Mt / M）3、总效率 omom N om / Nimvm式中：Nm马达输入功率。（ op vp mp ）4、输出扭矩MMp Vm mm（可由2 nm M5、马达转速QtmVm nm Q vm / Vm6、输出功率NomNom Q p om六、例题（一）选择题C；1 .液压泵进口处的压力称为FD；泵的实际工作压力表称为 A;泵在连续运转时允许使用的最高工作压力称为 泵短时间内超载所允许的极限压力称为B;A.工作压力B。最大压力 r 一C.额定压力D。吸入压力C;在规定转速和额定压力下输出的流量称为2.泵在没有泄漏的情况下

17、， 根据几何尺寸计算得到的流量称为在某工作压力下实际排出的流量称为A .实际流量B。额定流量C。理论流量B其输入流量。3由于液压马达工作时存在泄漏，因此液压马达的理论流量A .大于B.小于 C.等于4. 限制齿轮泵压力提高的主要因素是C、DA.流量脉动B.困油现象C.泄漏大5. 斜盘式轴向柱塞泵改作马达用，原出口作进油口，原进油口作出口，则转向为D.根本转动不起来A.与作用泵时相同B.与作用泵时相反C.双向均可转动（二）计算题例2-2图示为组合机床动力滑台采用的双联叶片泵YB-40/6 （泵2的流量为40L/min,泵1的流量为6L/min ）供油回路。快速进给进两泵同时供油，这时的工作压力为

18、1MPa;工作进给时仅泵1以4.5MPa的工作压力向系统供油，泵2输出的油液经元件 3直接流回油箱，出口压力为0.3MPa。如果泵的总效率op =0.8是，求该双联泵所需的最大驱动功率。I. III%、解：设泵1的出口压力为P1，流量为Q-I ；泵2的出口压力为J P2，流量为Q2快进时双联泵输出的功率为:N op1 p11 106Q1 P2 Q23工 1 10660340 10 360767(W)工进时双泵的输出功率为Nop2 p1 Q1 p2 Q26 6 10 3 4.5 1060650(W)60.3 1040 10 360因此，双联泵输出的最大功率为N“ p1 Q1 p2 Q26 103767W，其所需的最大驱动功率为op264.5 106060.3 10J40 10 360650(W)Nip maxNopmaxop空9590.8例2-3液压马达的排量Vm=1000mL/r，容积效率mv=0.95，输入压力p 10MPa，背压力0.5MPa，若输入心系天下求学人Page 21 of 14专业专注周到细致流量Q 50L/min，求液压马达的输出转速、转矩、输入功率和输出功率。解：输出转速m50 103 0.95100 10475(r/mi n)奥鹏远程教