第三章液压泵和液压马达

1、第三章第三章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 第一节第一节 液压泵的基本原理及分类液压泵的基本原理及分类 5 6 1 2 3 4 图 2.1 液压泵的工作原理 凸轮1旋转时，当柱塞向右移动，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸 油阀5吸入； 柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中 去。 由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。 一、容积式泵的工作原理：一、容积式泵的工作原理： 靠靠封闭工作腔封闭工作腔的的容积变化容积变化来工作来工作 V, ,p, ,吸油；吸油； V, ,p, ,压油压油 二、分类：（也适

2、应于马达）二、分类：（也适应于马达） 三、职能符号：三、职能符号： 第二节第二节 液压泵的性能参数和特性曲线液压泵的性能参数和特性曲线 一、基本性能参数：一、基本性能参数： 压力：压力： 工作压力工作压力 泵实际工作时输出油液的压力值，泵实际工作时输出油液的压力值， 也称系统压力也称系统压力 额定压力额定压力 泵在正常工作条件下，能连续运转的最泵在正常工作条件下，能连续运转的最 高高 压力压力 流量和排量：流量和排量： 排量排量V 泵每转排出的液体体积，泵每转排出的液体体积，mlr 理论流量理论流量 泵在单位时间内排出的液体体积泵在单位时间内排出的液体体积 t q t qVn 流量和排量：流量

3、和排量： 实际流量实际流量q 泵工作时的输出流量（考虑泵的泄泵工作时的输出流量（考虑泵的泄 漏）漏） 额定流量额定流量qn 泵在额定转速和额定压力下输出的泵在额定转速和额定压力下输出的 流量流量 q、qnqt 功率功率: : 泵泵 缸缸 如忽略损失，则如忽略损失，则 理论功率理论功率 2 i PTnTpq 0 ，P 0 , i Ppq PFv 0i PP 2 ttt PpqnT 效率：效率： 总效率总效率 容积效率容积效率v 100% o i P P v 100%100% 11 , 1 t v ttt ll l qqqqq qqqVn qK p K K p Vn 泄漏系数 效率：效率： 机械效

4、率机械效率m 总效率总效率 100% , 22 t m i tm i T T pVpV T T 22 o mv iii PpqpVq PnTT Vn 例题：例题： 例题：例题： 已知泵输出压力已知泵输出压力 p=1010Mpa， n=14501450rpm， V=46.246.2mlr， v=0.950.95，=0.90.9。 求泵的输出功率和驱求泵的输出功率和驱 动泵的电机功率各是动泵的电机功率各是 多少？多少？ 求求Po： 3 46.2 1014500.95 63.64min tvv qqVn l 0 63 101063.6410 60 10.6 Ppq KW 例题：例题： 例题：例题：

5、已知泵输出压力已知泵输出压力 p=1010Mpa， n=14501450rpm， V=46.246.2mlr， v=0.950.95，=0.90.9。 求泵的输出功率和驱求泵的输出功率和驱 动泵的电机功率各是动泵的电机功率各是 多少？多少？ 求求 0 11.78 i P PP KW 电机 P 电机 二、泵的性能曲线二、泵的性能曲线 泵的性能曲线泵的性能曲线 在泵转速和油温保持不变的条件下，有关参数与压力之在泵转速和油温保持不变的条件下，有关参数与压力之 间的关系曲线，即间的关系曲线，即 P、q、= =f（p） 第三节第三节 齿轮泵齿轮泵 一、外啮合齿轮泵的工作原理：一、外啮合齿轮泵的工作原理：

6、 一、外啮合齿轮泵的工作原理：一、外啮合齿轮泵的工作原理： n吸油腔轮齿脱开啮合，吸油腔轮齿脱开啮合，V，实现吸油；，实现吸油； n压油腔轮齿进入啮合，压油腔轮齿进入啮合，V，实现压油。，实现压油。 齿轮泵吸油口和压油口的判断 二、流量计算和流量脉动：二、流量计算和流量脉动： 流量计算：流量计算： 平均流量平均流量 定量泵定量泵 流量脉动：流量脉动： 脉动率脉动率 齿轮泵一般用于对运动平稳性要求不高的齿轮泵一般用于对运动平稳性要求不高的 场合场合 2 6.66 v qzm bn maxmin qq q 三、外啮合齿轮泵的结构特点：三、外啮合齿轮泵的结构特点： 困油现象困油现象 部分油困在两对轮

7、齿所形成的封闭油腔之间部分油困在两对轮齿所形成的封闭油腔之间 AB间的死容积 逐步减小 AB间的死容积 达到最小 AB间的死容积 逐步增大 困油现象困油现象 使泵产生强烈的噪音和振动，影响泵工作平稳性，缩使泵产生强烈的噪音和振动，影响泵工作平稳性，缩 短泵的使用寿命；短泵的使用寿命； 消除方法：在两端盖板上开卸荷槽消除方法：在两端盖板上开卸荷槽 卸荷槽 容积减小时 与压油侧相通 容积增大时 与吸油侧相通 困油现象困油现象 消除方法：消除方法： 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则：开设卸荷槽的原则： 两槽间距为最小闭死容积，而使闭死容积由大两槽间距为最

8、小闭死容积，而使闭死容积由大 变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与 吸油腔相通，两槽间距应确保任何时候都不使吸油腔相通，两槽间距应确保任何时候都不使 吸油腔和压油腔相通。吸油腔和压油腔相通。 泄漏：泄漏： 泄漏途径：泄漏途径： n齿轮啮合点处的间隙：齿轮啮合点处的间隙：5 5 n泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙：泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙： 与转速有关，占与转速有关，占15152020 n齿轮两侧面和两侧盖板间的端面间隙：齿轮两侧面和两侧盖板间的端面间隙： 与转速无关，与转速无关，75758080 n齿轮泵容积效率低，输出压力不高，主要用齿轮泵容积效率

9、低，输出压力不高，主要用 于低压于低压 ( (2525bar) ) 泄漏：泄漏： 措施：措施： 对端面间隙进行自动补偿，使轴套对端面间隙进行自动补偿，使轴套 或侧板外侧和压油腔相通或侧板外侧和压油腔相通 n浮动轴套式浮动轴套式 n弹性侧板式弹性侧板式 齿轮泵防漏措施齿轮泵防漏措施 原理：引入压力油 使轴套或侧板紧贴 在齿轮端面上，压 力愈高，间隙愈小， 可自动补偿端面磨 损和减小间隙。 径向不平衡力径向不平衡力 径向不平衡力径向不平衡力 齿轮外缘所受的液压力不均匀齿轮外缘所受的液压力不均匀 n缩小压油口缩小压油口 n增大径向间隙增大径向间隙 四、内啮合齿轮泵：四、内啮合齿轮泵： 渐开线齿形内啮

10、合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵 n特点特点 尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低；尺寸小、重量轻、运动平稳、噪音低； 在高速时在高速时v高；在低速高压下，压力高；在低速高压下，压力 脉动大，脉动大，v低；一般用于中低压系统。低；一般用于中低压系统。 内啮合齿轮泵中 的小齿轮是主动轮， 大齿轮为从动轮，在 工作时大齿轮随小齿 轮同向旋转。 内啮合齿轮泵 压油窗口 吸油窗口 月牙板 从动内齿轮 主动小齿轮 渐开线齿形渐开线齿形 小齿轮和内齿轮小齿轮和内齿轮 之间要装一块月牙隔月牙隔 板板，以便把吸油腔和 压油腔隔开，如图所 示。 内啮合齿轮泵 主动小齿轮从动内

11、齿轮 啮合啮合 齿轮泵齿轮泵又称又称摆线转摆线转 子泵子泵。 在这种泵中，小在这种泵中，小 齿轮和内齿轮只相差齿轮和内齿轮只相差 一齿，因而不需设置一齿，因而不需设置 隔板。如图所示。隔板。如图所示。 压油窗口吸油窗口 例题例题 一齿轮泵，额定压力一齿轮泵，额定压力 由实验测得：由实验测得： 在在nP14501450rpm时，时， 当当pP0 0时，时，qP106106l min， 当当pP5 5bar 时，时， qP100.7100.7lmin， 求求vP？ 解：解： 106min 100.7 95% 106 t v ql 5 25 10 1450 0.9 P P mP pPa nrpm 例

12、题例题 一齿轮泵，额定压力一齿轮泵，额定压力 由实验测得：由实验测得： 在在nP1450rpm时，时， 当当pP0时，时，qP106106l min， 当当pP5 5bar 时，时， qP100.7100.7lmin， 当当nP500500rpm时，时，qP？ vP？ 106 0.073 1450 t q Vl r n 0.073 500 36.5 m in t q V nl 轴向泄漏与转速无关，轴向泄漏与转速无关， 可认为泄漏不变可认为泄漏不变 106 100.75.3 minql 36.55.331.2minql 31.2 85.5% 36.5 v t q q 5 25 10 1450 0

13、.9 P P mP pPa nrpm 例题例题 一齿轮泵，额定压力一齿轮泵，额定压力 由实验测得：由实验测得： 在在nP1450rpm时，时， 当当pP0时，时，qP106106l min， 当当pP5 5bar 时，时， qP100.7100.7lmin， 在两种情况下所需驱动在两种情况下所需驱动 功率又为多少？功率又为多少？ m 53 1450 0.9 0.9585.5%, 5 10100.7 10 0.98 0.855 60 P v P nrpm pq PKW 当， 53 500, 0.9 0.8550.77 25 1031.2 10 1.69 0.77 60 P vm p nrpm P

14、KW 当 5 25 10 1450 0.9 P P mP pPa nrpm 由由 转子转子2、 定子定子3、叶片、叶片4、 配油盘和配油盘和 端盖等组成端盖等组成 单作用叶片泵工作原理 1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口 压油窗口 吸油窗口 压油口 吸油口 定子 转子 一、单作用叶片泵：一、单作用叶片泵： 第四节第四节 叶片泵叶片泵 工作原理：工作原理： 构成：构成： 由定子、转子、叶片、配油盘和端盖组成；定子内表面由定子、转子、叶片、配油盘和端盖组成；定子内表面 为圆柱面，定子、转子偏心；为圆柱面，定子、转子偏心； 封闭工作腔：封闭工作腔： 由两相邻叶片、定子内表面、转子外表

15、面、配油盘形成；由两相邻叶片、定子内表面、转子外表面、配油盘形成； 转子每转一转，吸油、压油各一次转子每转一转，吸油、压油各一次 单作用泵；单作用泵； 改变定子和转子的偏心距，可改变泵的排量改变定子和转子的偏心距，可改变泵的排量 变量泵。变量泵。 流量计算：流量计算： 流量脉动：流量脉动： 叶片数叶片数z为奇数，为奇数， 叶片数叶片数z为偶数，为偶数， z为奇数时，为奇数时，较小；且较小；且z，； 一般一般z=1313或或z=1515。 2 t qbeDn tg 2z4z tg z2z 结构特点：结构特点： 可移动定子，改变可移动定子，改变e，调节，调节q； 转子受到径向不平衡液压力作用，用于

16、转子受到径向不平衡液压力作用，用于 中压，额定压力中压，额定压力77Mpa； 存在困油现象：存在困油现象： 配油盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽配油盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽 叶片后倾：叶片后倾： 单作用叶片泵吸油区不通压力油。为使吸油单作用叶片泵吸油区不通压力油。为使吸油 区叶片能在离心力作用下顺利甩出，叶片沿区叶片能在离心力作用下顺利甩出，叶片沿 旋转方向后倾一个角度安放。通常旋转方向后倾一个角度安放。通常 。 0 24 二、双作用叶片泵：二、双作用叶片泵： 结构：结构： 由定子、转子、叶片、由定子、转子、叶片、 配油盘组成；配油盘组成； 定子内表面由两大半定子内表面由两大半 径圆弧、两小半

17、径圆径圆弧、两小半径圆 弧和四段过渡曲线组弧和四段过渡曲线组 成；成； 定子、转子同心；定子、转子同心； 在配油盘上开有四个在配油盘上开有四个 配油窗口，两个与吸配油窗口，两个与吸 油口相通，两个与压油口相通，两个与压 油口相通油口相通。 双作用叶片泵工作原理 1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口 图中，当转子顺 时针方向旋转时，密 封工作腔的容积在左 上角和右下角处逐渐 增大，为吸油区，在 左下角和右上角处逐 渐减小，为压油区； 吸油区和压油区之间 有一段封油区将吸、 压油区隔开。 双作用叶片泵工作原理 1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口 2.2.工作原理工作原

18、理 工作原理：工作原理： 封闭工作腔：封闭工作腔： 由两相邻叶片、定由两相邻叶片、定 子内表面、转子外子内表面、转子外 表面、配油盘形表面、配油盘形 成；成； 吸油：吸油： 叶片从小半径圆弧叶片从小半径圆弧 大半径圆大半径圆弧弧; ; 压油：压油： 叶片从大半径圆弧叶片从大半径圆弧 小半径圆弧小半径圆弧 泵每转一转，各吸泵每转一转，各吸 油、压油两次油、压油两次 双作用泵双作用泵 定量泵定量泵 双作用叶片泵工作原理 1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口 排量和流量：排量和流量： 流量脉动：流量脉动： 当当z为为4 4的整数倍且大于的整数倍且大于8 8时，时，最小；最小； 取取z=

19、1212或或z=1616。 22 2Vb Rr 22 2 v qb Rrn 结构特点：结构特点： 定子过渡曲线：定子过渡曲线： 等加速、等减速或高次曲线等加速、等减速或高次曲线 端面间隙的自动补偿：端面间隙的自动补偿： 配油盘外侧面与压油腔相通配油盘外侧面与压油腔相通 叶片安放角度：叶片安放角度： 叶片沿转向倾斜放置叶片沿转向倾斜放置 叶片安放角度：叶片安放角度： 提高工作压力的主要措施：提高工作压力的主要措施： 减小吸油区叶片压向定子内表面的作用力减小吸油区叶片压向定子内表面的作用力 减小通往吸油区叶片根部的油液压力（减小通往吸油区叶片根部的油液压力（p） 减小吸油区叶片根部的有效作用面积减

20、小吸油区叶片根部的有效作用面积 双叶片结构双叶片结构 子母叶片结构子母叶片结构 阶梯叶片结构阶梯叶片结构 双叶片结构双叶片结构 定子 转子 叶片 双叶片结构双叶片结构 子母叶片结构子母叶片结构 t 子 叶片 母 叶 片 压 力 油道 中 间 压力 腔 压 力 平衡 孔 转 子 定 子 B p 1 p 1 p 2 1 子母叶片结构 阶梯叶片结构阶梯叶片结构 2 431 1定子；定子；2 转子；转子；3 中间油腔；中间油腔；4 压力平衡油道压力平衡油道 叶片做阶梯形式，叶片做阶梯形式， 转子上的叶片槽亦具有转子上的叶片槽亦具有 相应的形状。它们之间相应的形状。它们之间 的中间油腔经配流盘上的中间油

21、腔经配流盘上 的槽与压力油相通，转的槽与压力油相通，转 子上的压力平衡油道把子上的压力平衡油道把 叶片头部的压力油引入叶片头部的压力油引入 叶片底部。这种结构由叶片底部。这种结构由 于叶片及槽的形状较为于叶片及槽的形状较为 复杂，加工工艺性较差，复杂，加工工艺性较差， 应用较少。应用较少。 三、限压式变量叶片泵：三、限压式变量叶片泵： 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的利用泵的工作压力的反馈作用来实现变量的 外反馈式变量叶片泵外反馈式变量叶片泵 通过限定泵的工作压力来调节通过限定泵的工作压力来调节e，从而，从而 调节调节q 限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵

22、 限压式外反馈变量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵 外反馈限压式变量叶片泵 1转子；2 弹簧；3 定子；4 滑块滚针支承； 5 反馈柱塞；6 流量调节螺钉 G泵 泵 G缸 缸 kx0 pAx + _ peq 内反馈式变量叶片泵内反馈式变量叶片泵 G泵 泵 kx0 + _ Fx p、Fxeq 由于存在偏角oo1，排油 压力对定子环的作用力可以 分解为垂直于轴线的分力F1 及与之平行的调节分力F2， 调节分力F2与调节弹簧的压 缩恢复力、定子运动的摩擦 力及定子运动的惯性力相平 衡。定子相对于转子的偏心 距、泵的排量大小可由力的 相对平衡来决定。 限压式变量叶片泵的流量压力特性：限压式变量叶片泵的流量

23、压力特性： q=f(p) 线段线段AB定量段曲线定量段曲线 线段线段BC变量段曲线变量段曲线 特点：特点： 输出流量能自动适应负载输出流量能自动适应负载 实际需要，对既要实现快实际需要，对既要实现快 速行程又要实现工作进给速行程又要实现工作进给 的执行元件是一种合适的的执行元件是一种合适的 油源，常用于调速系统中。油源，常用于调速系统中。 第五节第五节 柱塞泵柱塞泵 一、一、轴向柱塞泵轴向柱塞泵: : 压油口7吸油口6缸体3柱塞2斜盘1配油盘4 o轴向式 n径向式 一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵: : 结构结构: : 缸体、柱塞、斜盘和配油盘组成，斜盘和配油盘不动。缸体、柱塞、斜盘和配油盘组成，

24、斜盘和配油盘不动。 工作原理工作原理: : 当缸体转动时当缸体转动时, ,柱塞在缸体孔内往复运动，封闭工作腔容积柱塞在缸体孔内往复运动，封闭工作腔容积 发生变化，通过配油盘上的吸油窗口和压油窗口实现吸油和发生变化，通过配油盘上的吸油窗口和压油窗口实现吸油和 压油。压油。 改变斜盘倾角改变斜盘倾角大小，就可改变泵的排量大小，就可改变泵的排量变量泵；变量泵； 改变斜盘倾角改变斜盘倾角方向方向, ,就可改变泵吸油、压油方向就可改变泵吸油、压油方向双向泵。双向泵。 轴向柱塞泵的流量计算轴向柱塞泵的流量计算: : 一般一般z=7=7或或z=9=9 v ntgDzdq 2 4 结构特点结构特点: : 端面

25、间隙的自动补偿：端面间隙的自动补偿： 柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘；柱塞孔底部台阶面受液压力作用而紧贴配油盘； 结构特点结构特点: : 滑靴结构滑靴结构: : 改善了柱塞头部和斜盘改善了柱塞头部和斜盘 的接触情况的接触情况, ,有利于泵有利于泵 在高压下工作。在高压下工作。 n 1斜盘 2滑靴 3柱塞 结构特点结构特点: : 变量机构变量机构改变斜盘倾角改变斜盘倾角大大 小小, ,从而调节泵的流量。从而调节泵的流量。 变量机构由缸筒变量机构由缸筒1，活塞，活塞2和伺服阀和伺服阀3组成。组成。 斜盘斜盘4通过拨叉机构通过拨叉机构5与活塞与活塞2下端铰接，利下端铰接，利 用活塞用活塞2

26、的上下移动来改变斜盘倾角的上下移动来改变斜盘倾角 。 当用手柄使伺服阀芯当用手柄使伺服阀芯(Servo Spool)3向下移向下移 动时，上面的进油阀口打开，活塞也向下动时，上面的进油阀口打开，活塞也向下 移动，活塞移动，活塞2移动时又使伺服阀上的阀口关移动时又使伺服阀上的阀口关 闭，最终使活塞闭，最终使活塞2自身停止运动。自身停止运动。 同理，当手柄使伺服阀芯同理，当手柄使伺服阀芯3向上移动时，变向上移动时，变 量活塞向上移动。量活塞向上移动。 4 3 b 2 a e d p 1 c 5 图2.20 手动伺服变量机构图 第六节第六节 液压马达液压马达 一、工作原理一、工作原理: : 轴向柱塞

27、马达工作原理轴向柱塞马达工作原理 1斜盘斜盘 2缸体缸体 3柱塞柱塞 4配油盘配油盘 二、液压马达的主要性能参数二、液压马达的主要性能参数: : 工作压力和额定压力工作压力和额定压力: : 工作压力马达入口油液的实际压力工作压力马达入口油液的实际压力 工作压差马达入口压力和出口压力之差工作压差马达入口压力和出口压力之差 额定压力马达在正常工作条件下额定压力马达在正常工作条件下, , 连续连续 运转的最高压力运转的最高压力 二、液压马达的主要性能参数二、液压马达的主要性能参数: : 排量和流量排量和流量: 排量马达每转一转，其封闭容积变化排量马达每转一转，其封闭容积变化 所需要的油液体积所需要的油液体积 理论流量理论流量qt 马达封闭容积变化所需要的流量马达封闭容积变化所需要的流量 实际流量实际流量q马达入口处的流量马达入口处的流量 泄漏量泄漏量qqqt 二、液压马达的主要性能参数二、液压马达的主要性能参数: : 转速和容积效率转速和容积效率: : 容积效率容积效率v: : 转速转速: : q q q qq q qt v 1 v t V q V q n 二、液压马达的主要性能参数二、液压马达的主要