液压与气压传动课件2

1、第二章第二章 液压泵与液压马达液压泵与液压马达 第一节第一节 液压泵和液压马达概述液压泵和液压马达概述 第二节第二节 齿轮式液压泵和齿轮式液压马达齿轮式液压泵和齿轮式液压马达 第三节第三节 叶片式液压泵和叶片式液压马达叶片式液压泵和叶片式液压马达 第四节第四节 柱塞式液压泵和柱塞式液压马达柱塞式液压泵和柱塞式液压马达 1、液压泵、液压马达的主要性能参数、液压泵、液压马达的主要性能参数；2、液压泵、液压马达的主要性能参数的计算、液压泵、液压马达的主要性能参数的计算； 3、液压泵和液压马达的结构、液压泵和液压马达的结构。 本本 章章 重重 点点1、液压泵和液压马达的工作原理液压泵和液压马达的工作原

2、理；2、液压泵、液压马达的主要性能参数及计算液压泵、液压马达的主要性能参数及计算；3、液压泵和液压马达的结构特点以及图形符号液压泵和液压马达的结构特点以及图形符号 。本本 章章 难难 点点第二章第二章21 液压泵和液压马达概述液压泵和液压马达概述 p38p38 液压泵液压泵( (displacement pump) )是液压系统的动力是液压系统的动力元件。其元件。其作用作用是将原动机是将原动机( (电动机、柴油机等电动机、柴油机等) )输入输入的机械能的机械能( (转矩和角速度转矩和角速度) )转换为压力能转换为压力能( (压力和流量压力和流量) )输出输出，供给系统压力油，即为执行元件提供压

3、力油，供给系统压力油，即为执行元件提供压力油。 液压马达液压马达( (displacement motor) )是依靠是依靠输入输入的的压力油使压力油使输出轴输出轴作作旋转运动旋转运动而作功的液压执行元件，而作功的液压执行元件，其其作用作用是将压力能转化为机械能。液压马达输出轴是将压力能转化为机械能。液压马达输出轴与工作机构连接。承受来自工作机构的负载扭矩与工作机构连接。承受来自工作机构的负载扭矩。 第二章第二章 从工作原理上讲，液压传动中的液压泵和液从工作原理上讲，液压传动中的液压泵和液压马达都是靠工作积的容积变化而工作的。因此压马达都是靠工作积的容积变化而工作的。因此说泵可以作马达用，马达

4、可作泵用。实际上由于说泵可以作马达用，马达可作泵用。实际上由于两者工作状态不一样，为了更好发挥各自工作性两者工作状态不一样，为了更好发挥各自工作性能，在结构上存在差别，所以不能通用能，在结构上存在差别，所以不能通用。 同学们把这一章学完了，液压泵和液压马同学们把这一章学完了，液压泵和液压马达的结构弄清楚了，也就可以知道为什么液压达的结构弄清楚了，也就可以知道为什么液压泵和液压马达不能互逆通用泵和液压马达不能互逆通用 。第二章第二章一、液压泵、液压马达的工作原理及分类：一、液压泵、液压马达的工作原理及分类： 偏心轮偏心轮1柱塞柱塞2弹簧弹簧3缸体缸体4单向阀单向阀5 5、6 6油箱油箱7 7图图

5、2 21 1 单柱塞泵的工作原理图单柱塞泵的工作原理图(一一)工作原理工作原理 1 1、泵的工作原理泵的工作原理 如图所示，单柱塞泵由如图所示，单柱塞泵由偏心轮偏心轮1 1、柱塞、柱塞2 2、弹簧、弹簧3 3、缸、缸体体4 4和单向阀和单向阀5 5、6 6等组成，柱塞与缸体孔之间形成密封等组成，柱塞与缸体孔之间形成密封容积。当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞容积。当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密封在弹簧的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密封容积增大，形成真空。油箱中的油液在大气压的作用容积增大，形成真空。油箱中的油液在大气压的作用下经

6、单向阀下经单向阀5 5进入其内进入其内( (此时此时单向阀单向阀6 6关闭关闭) )，这一过程，这一过程称为称为吸油吸油 ; ;第二章第二章 在偏心轮的几何中心转到最下点在偏心轮的几何中心转到最下点 时终止，吸时终止，吸油完成，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运油完成，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，密封容积由大变小，油液受压顶开单向阀动，密封容积由大变小，油液受压顶开单向阀6 6 排出排出( (单向阀单向阀5 5关闭关闭),),这一过程称为这一过程称为排油排油。当偏心。当偏心轮的几何中心转到最上点轮的几何中心转到最上点 时终止，实现排油时终止，实现排油（完成压油），偏心轮不断旋转，泵就

7、不断（完成压油），偏心轮不断旋转，泵就不断吸油吸油和和压油压油。 1o1o 第二章第二章液压泵的工作原理归纳如下：液压泵的工作原理归纳如下：（1 1）密闭的容积发生变化是吸油密闭的容积发生变化是吸油、压油的根本原理压油的根本原理， 容积变大时形成真空，油箱中的油液在大气压容积变大时形成真空，油箱中的油液在大气压 力下进入密闭的容积力下进入密闭的容积( (吸油吸油) )，容积减小时油液，容积减小时油液 受压排出受压排出( (压油压油) )； （2 2）油箱的液面与大气相通是吸油的必要条件；油箱的液面与大气相通是吸油的必要条件； （3 3）要有配流装置将吸油、压油的过程分开；要有配流装置将吸油、压

8、油的过程分开； ( (吸油口、排压口不能相通吸油口、排压口不能相通) ) 第二章第二章2、液压马达的工作原理：液压马达的工作原理： 液压马达是把输入液体的压力能转换成机械能液压马达是把输入液体的压力能转换成机械能输出的装置。就液压系统来说，液压马达是一个输出的装置。就液压系统来说，液压马达是一个执行元件，执行元件，输出输出的是的是转速转速和和转矩转矩，对于不同类型，对于不同类型的液压马达其具体的工作原理有所不同，具体在的液压马达其具体的工作原理有所不同，具体在后面说明。后面说明。 第二章第二章（二）（二）分类分类 常用的液压泵及液压马达常用的液压泵及液压马达按其结构形式可分为按其结构形式可分为

9、三大类三大类： 齿轮式齿轮式叶片式叶片式柱塞式柱塞式齿轮式液压泵齿轮式液压泵齿轮式液压马达齿轮式液压马达叶片式液压泵叶片式液压泵叶片式液压马达叶片式液压马达 柱塞式液压泵柱塞式液压泵柱塞式液压马达柱塞式液压马达 第二章第二章按输出、输入的流量是否可调又可分按输出、输入的流量是否可调又可分两大类两大类：定量液压泵定量液压泵变量液压泵变量液压泵定量定量变量变量定量液压马达定量液压马达变量液压马达变量液压马达按输出、输入液流的方向是否可调又分按输出、输入液流的方向是否可调又分两大类两大类：单向液压泵单向液压泵单向液压马达单向液压马达单向单向双向双向双向液压泵双向液压泵双向液压马达双向液压马达齿轮式齿

10、轮式液压泵液压泵液压马达液压马达一般是一般是定量泵定量泵一般是一般是定量马达定量马达叶片式叶片式液压泵液压泵液压马达液压马达 一般是一般是定量马达定量马达定量泵定量泵变量泵变量泵柱塞式柱塞式液压泵液压泵液压马达液压马达 定量泵定量泵变量泵变量泵变量马达变量马达定量马达定量马达第二章第二章在按结构形式分为在按结构形式分为三大类三大类中：中：额定转速额定转速高于高于500rmin的属于的属于高速高速液压马达液压马达，额定转速额定转速低于低于500rmin的则属于的则属于低速低速液压马达液压马达。 对于液压马达，又可分为对于液压马达，又可分为高速高速和和低速低速两大类。两大类。一般认为：一般认为：

11、而而高速液压马达高速液压马达的基本形式有的基本形式有齿轮马达、叶齿轮马达、叶片马达片马达和和轴向柱塞马达轴向柱塞马达( (螺杆式马达螺杆式马达) )，低速液压低速液压马达马达主要是主要是径向柱塞马达径向柱塞马达。 第二章第二章 高速高速液压马达的液压马达的主要特点主要特点是：是：转速较高、转动转速较高、转动惯量小、便于起动和制动，调节惯量小、便于起动和制动，调节( (调速和换向调速和换向) )灵敏灵敏度高。通常高速马达的输出转矩不大，仅几十度高。通常高速马达的输出转矩不大，仅几十Nm 到几百到几百Nm，又称高速小转矩液压马达。又称高速小转矩液压马达。 低速低速液压马达的液压马达的特点特点：排量

12、大、体积小、转速排量大、体积小、转速低，可低到每分钟几转，能直接与工作机构连接，低，可低到每分钟几转，能直接与工作机构连接，不需减速装置，使传动机构大大简化。低速马达输不需减速装置，使传动机构大大简化。低速马达输出转矩较大，可达几千出转矩较大，可达几千Nm到几万到几万Nm，又称低又称低速大转矩马达。速大转矩马达。 第二章第二章二、液压泵、液压马达的主要性能参数：二、液压泵、液压马达的主要性能参数： ( (一一) ) 液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数：p40p40 工作压力工作压力 p 液压泵工作时的输出压力，其大小液压泵工作时的输出压力，其大小 决定于负载决定于负载； 额定压力额定压力

13、 ps 在正常工作条件下，按试验标准连在正常工作条件下，按试验标准连 续运转的最高压力续运转的最高压力 。1、压力压力 工作压力工作压力 p额定压力额定压力ps吸入压力吸入压力 吸入压力吸入压力 液压泵进口处的压力液压泵进口处的压力；第二章第二章国际单位国际单位：Pa( N/m2) 工程单位工程单位: : bar (kgf/cm2) 换算关系换算关系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m2)=0.1MPa （一般液压泵有一定的过载能力，允许的最大一般液压泵有一定的过载能力，允许的最大过载压力为额定压力的过载压力为额定压力的 1. 25倍倍） 压力的单位压力的单位: : 排量排量

14、V 是指在没有泄漏的理想情况下，液压泵是指在没有泄漏的理想情况下，液压泵每转所排出的油液体积每转所排出的油液体积。 国际单位国际单位：m3/rad 工程单位工程单位 ：cm3/r(mL/r) 2、排量排量 V排量的单位排量的单位: :换算关系换算关系 1mL/r= cm3/r = 10-6 m3/rad 21第二章第二章3、流量流量 在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内理在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内理论上论上输出输出的油液体积。即的油液体积。即 液压泵工作时实际液压泵工作时实际输出输出的油液体积，其值为理的油液体积，其值为理论流量论流量qt 减去泄漏量减去泄漏量 q , , 即

15、即(1) 平均平均理论流量理论流量 qtnVqt(2) 实际流量实际流量 q qqqt第二章第二章换算关系换算关系 L/min=16.6710-6m3/s (3) 瞬时瞬时( (理论理论) )流量流量 qsh 液压液压泵任一瞬时理论输出的流量，一般它是泵任一瞬时理论输出的流量，一般它是波动的，即波动的，即qsh q , (4) 额定流量额定流量 qs液压泵在额定压力、额定转速下允许连续运行的流量。液压泵在额定压力、额定转速下允许连续运行的流量。流量的单位：流量的单位：国际单位国际单位： m3/s 工程单位工程单位： L/min 第二章第二章 液压泵的实际流量与理论流量的比值，称为泵的液压泵的实

16、际流量与理论流量的比值，称为泵的容积效率容积效率v 1)(tttvqqqqq即即 4、容积效率容积效率vqqtqqqtvtqqqq,液压泵液压泵第二章第二章 5、功率功率 （1）输入功率输入功率Pr 驱动驱动液压液压泵轴的机械功率为泵轴的机械功率为泵的泵的输入功率，若输入输入功率，若输入转矩为转矩为T，角速度为角速度为，则则TPr第二章第二章（2）输出功率输出功率 P 液压泵输出的液压功率，即实际流量液压泵输出的液压功率，即实际流量q 和工作和工作压力压力p 的乘积为输出功率的乘积为输出功率。 P = pq国际单位、工程单位都为国际单位、工程单位都为KW。功率的单位功率的单位:第二章第二章设设

17、T为实际输入转矩为实际输入转矩，Tt为理论输入的转矩，则为理论输入的转矩，则 6、机械效率机械效率 m1TTtmqpTtTT 因为有摩擦消耗能量，则实际输入的转矩大于因为有摩擦消耗能量，则实际输入的转矩大于理论输入的转矩理论输入的转矩第二章第二章 液压泵的液压泵的输出功率输出功率与与输入功率输入功率之比为泵的总效率。之比为泵的总效率。 7、总效率总效率1mvrTpqPP第二章第二章8、转速转速 (1)(1)额定转速额定转速 ns 指在额定压力下，能连续长时间指在额定压力下，能连续长时间 正常运转的最高转速。正常运转的最高转速。 (2)(2)最高转速最高转速nmax 指在额定压力下，超过额定转速

18、指在额定压力下，超过额定转速 允许短时间运行的最高转速。允许短时间运行的最高转速。 (3)(3) 最低转速最低转速nmin 指正常运转所允许的液压泵的最指正常运转所允许的液压泵的最 低转速。低转速。 (4)(4)转速范围转速范围 最低转速与最高转速之间的转速为最低转速与最高转速之间的转速为 其转速范围。其转速范围。 第二章第二章（二）、（二）、液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数 p61p611 1、压力压力 额定压力额定压力 按试验标准规定，能使马达连续正常按试验标准规定，能使马达连续正常 运转的最高压力称额定压力运转的最高压力称额定压力 。 指在不考虑泄漏的情况下，马达每转一弧度指

19、在不考虑泄漏的情况下，马达每转一弧度所需所需输入输入液体的体积。液体的体积。 工作压力工作压力 指马达输入油液的实际压力，其大小指马达输入油液的实际压力，其大小 取决马达的负载；取决马达的负载； 2 2、排量排量 V 第二章第二章3 3、流量、流量 理论流量是在不考虑泄漏的情况下，马达在单位理论流量是在不考虑泄漏的情况下，马达在单位时间内所需时间内所需输入输入液体的体积。液体的体积。 实际流量是在考虑泄漏的情况下，马达在单位实际流量是在考虑泄漏的情况下，马达在单位 时间内所需时间内所需输入输入液体的体积液体的体积。(1)(1) 理论流量理论流量 qMt (2) 实际流量实际流量 qM qqqM

20、tMP61 (31)第二章第二章1M tMM tM vMqqqq即4 4、容积效率容积效率 Mv 液压马达也有容积效率，与液压泵不同的是液压马达也有容积效率，与液压泵不同的是马达的马达的实际流量实际流量qM大于其理论的流量大于其理论的流量qMt(32) P61 马达马达的的理论流量理论流量qMt与与实际流量实际流量 qM之比为马达之比为马达的容积效率的容积效率Mv 第二章第二章,1tvtqqqqqqtqqq液压泵液压泵,1MtMMtM vMqqqq液压马达液压马达MqqMtqMtMqqq 5 5、功率功率 （1）输入功率输入功率PMi为马达的进出口的压差为马达的进出口的压差 ，p（2）输出功率

21、输出功率PMonTTPMMoM2(39)MiMpqP(38)P62第二章第二章6 6、机械效率机械效率Mm 液压马达也有机械效率，与液压泵不同的是液压马达也有机械效率，与液压泵不同的是实际输出的转矩实际输出的转矩TM 小于其理论转矩小于其理论转矩TMt1MMmMtTT(35)P62 马达的马达的实际输出的转矩实际输出的转矩TM与与理论转矩理论转矩TMt之比之比称为称为马达的机械效率马达的机械效率Mm第二章第二章qpT液压马达液压马达1MMmMtTTMMtTTqpT液压泵液压泵因为有摩擦消耗能量因为有摩擦消耗能量tTT 1TTtm马达输出功率马达输出功率PMo与输入功率与输入功率PMi之比称马达

22、的总之比称马达的总效效率率 。8 8、转矩和转速转矩和转速 7 7、总效率总效率 M(310)P62mMvMiMoMMPP（1）理论输出转矩理论输出转矩 TMt由能量守衡定理由能量守衡定理：pqTpVpqTMtM(36)P62第二章第二章(2) 实际输出转矩实际输出转矩 TMmMmMtMMpVTT（3）转速转速 n VqVqnvMMtM(33) P62第二章第二章常用的计算公式：常用的计算公式： 计算泵的输入功率计算泵的输入功率rvmpqPP 计算计算泵泵的输出流量的输出流量vvtVnqq计算马达的实际输出转矩计算马达的实际输出转矩mMmMtMMpVTT计算马达的实际输出转速计算马达的实际输出

23、转速VqVqnvMMtM第二章第二章例例 题题 讲讲 解解 例例1 1、某液压泵的工作压力为某液压泵的工作压力为6.3MPa，理论流量为理论流量为 63 Lmin，容积效率容积效率为为0.9，机械效率为机械效率为0.85， 试求试求 （1）液压液压泵输出流量泵输出流量； （2）液压液压泵输出功率泵输出功率； （3）液压液压泵需输入功率泵需输入功率。（1）液压泵输出液压泵输出流量流量 解：解：tvqq根据公式根据公式63 0.956.7 /mintvqql第二章第二章（2 ）液压液压泵输出功率泵输出功率pqP 根据公式根据公式636.3 1056.7 10/605.95PpqKW（3 ）液压泵液

24、压泵需需输入功率输入功率mvrPP根据公式根据公式5.597.780.9 0.85rvmPPKW 第二章第二章例例2、某液压马达排量为某液压马达排量为250 mL/r，入口压力为入口压力为10MPa， 出口压力为出口压力为0.5 MPa，容积效率和机械效率均容积效率和机械效率均为为0.9， 若输入流量为若输入流量为100 L/min， 试求试求 (1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩； (2) 液压马达液压马达的实际输出转速的实际输出转速。 (1)(1)液液压马达实际输出转矩压马达实际输出转矩 TM解解mMmMtMMpVTT根据公式根据公式mNTM3402/9 . 0102501

25、0)5 . 010(66(2) 液液压马达实际输出转速压马达实际输出转速 n根据公式根据公式VqVqnvMMtMmin/360250/9 . 0101003rn答答：(1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩为为340N.m； (2) 液压马达液压马达的实际输出转速的实际输出转速为为360r/min。 第二章第二章 例例3、某液压马达的进油压力为某液压马达的进油压力为10MPa，排量为排量为 20010-3L/r，总效率为总效率为0.75，机械效率为机械效率为0.9，试求试求 (1) 该马达输出的理论转矩该马达输出的理论转矩； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，

26、则输入马达的则输入马达的 流量为多少流量为多少? ? (3) (3) 若外负载若外负载为为200 Nm（ n=500r/min）时马达时马达 的输入功率和输出功率各为多少的输入功率和输出功率各为多少? 解解:(1) 该马达输出的理论转矩该马达输出的理论转矩根据公式根据公式pVTtM由题意可知由题意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3 .318210102001010336(2) n=500 r/ /min 时马达的理论流量时马达的理论流量 min/100500102003LVnqtM83. 09 . 075. 0mMMvMmin/12083. 0100LqqvMtMM即输入马达的流量为即输

27、入马达的流量为120L/min。(3) (3) 当压力为当压力为10 MPa时时，它输出的实际转矩为它输出的实际转矩为mNTTmMtMM5 .2869 . 03 .318 当外负载为当外负载为200 Nm，压力差压力差( (即马达进口压力即马达进口压力) )将将下降，不是下降，不是10MPa，而是而是PaMPaM98. 6105 .286200马达的输入功率为马达的输入功率为: :MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098. 636马达的输出功率马达的输出功率KWPPMiMoM5 .1075. 014答答：(1) 该马达输出的理论转矩为该马达输出的理论转矩为318.3N

28、.m； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，则输入马达则输入马达 的流量为的流量为120L/min； (3) (3) 若外负载为若外负载为200 Nm（ n=500r/min）时马时马 达的输入功率为达的输入功率为14KW, ,输出输出功率功率为为10.5KW 。 三、液压泵的特性曲线三、液压泵的特性曲线 p41p41 液压泵的特性曲线由试验得到，它反映了液压液压泵的特性曲线由试验得到，它反映了液压泵的性能泵的性能。曲线的横坐标为液压泵的工作压力曲线的横坐标为液压泵的工作压力P，纵纵坐标分别为液压泵的流量坐标分别为液压泵的流量q、容积效率容积效率v、总效率总效率等。等。(

29、(它是液压泵在特定的介质它是液压泵在特定的介质、转速和油温下试验而转速和油温下试验而得得) ) 。第二章第二章液压泵的性能曲线液压泵的性能曲线PqvrPp由图示曲线可知由图示曲线可知1、液压泵的实际流量和容积效率随其工作压力液压泵的实际流量和容积效率随其工作压力 升高而降低升高而降低；2、泵的总效率随着压力升高而增大，在泵的额定泵的总效率随着压力升高而增大，在泵的额定 压力下总效率压力下总效率最高，到达最高值后下降最高，到达最高值后下降；3、液压泵的输入功率随其工作压力升高而增加。液压泵的输入功率随其工作压力升高而增加。第二章第二章四、液压泵的图形符号四、液压泵的图形符号 constant d

30、isplacement pump第二章第二章液压泵的图形符号液压泵的图形符号variable pump第二章第二章五、液压马达的图形符号五、液压马达的图形符号 单向变量马达单向变量马达单向定量马达单向定量马达 constant displacement motor第二章第二章液压马达的图形符号液压马达的图形符号双向定量马达双向定量马达双向变量马达双向变量马达第二章第二章高压齿轮泵高压齿轮泵（p16 32MPa） 22 齿轮式液压泵与齿轮式液压马达齿轮式液压泵与齿轮式液压马达 按结构分，齿轮泵可分为按结构分，齿轮泵可分为内内啮合和啮合和外外啮合啮合两种两种，外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵应用广泛，我们

31、主要讲它，简称为应用广泛，我们主要讲它，简称为齿轮泵齿轮泵 。齿轮泵的种类很多，按工作压力大致可分为：齿轮泵的种类很多，按工作压力大致可分为：齿轮式齿轮式液压泵液压泵低压齿轮泵低压齿轮泵（p2.5MPa）中压齿轮泵中压齿轮泵（p2.5 8MPa）中高压齿轮泵中高压齿轮泵（p8 16MPa）一、一、齿轮泵齿轮泵(gear pump)的工作原理的工作原理 p54齿轮泵的壳内装有一对相同的外啮合齿轮，齿轮两齿轮泵的壳内装有一对相同的外啮合齿轮，齿轮两侧靠端盖封闭，壳体、端盖侧靠端盖封闭，壳体、端盖( (上上、下端盖下端盖) )和齿轮的和齿轮的各个齿间槽组成各个齿间槽组成若干密封的工作腔若干密封的工作

32、腔，当齿轮按图示，当齿轮按图示方向旋转时方向旋转时，吸油腔由于啮合着的轮齿退出啮合点吸油腔由于啮合着的轮齿退出啮合点，密封工作腔的容积逐渐增大，因而形成部分真空密封工作腔的容积逐渐增大，因而形成部分真空。油箱里的油液在大气压的作用下油箱里的油液在大气压的作用下，经吸油管被吸入，经吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并随着齿轮旋转。当油液充填所形成的部分真空，并随着齿轮旋转。当油液到达压油区时，由于齿轮逐渐进入啮合区，密封工到达压油区时，由于齿轮逐渐进入啮合区，密封工作腔的容积不断减小，因而油液被压出去，液压泵作腔的容积不断减小，因而油液被压出去，液压泵不断地旋转，不断地完成吸油、压油过程。不断

33、地旋转，不断地完成吸油、压油过程。第二章第二章齿轮泵的吸油齿轮泵的吸油区和压油区是区和压油区是由相互啮合的由相互啮合的轮齿轮齿、齿顶与齿顶与泵壳内壁的粘泵壳内壁的粘合而隔开的，合而隔开的，相当于相当于配流机配流机构构。 二、二、困油现象及消除措施困油现象及消除措施 为保证齿轮泵流量连续及高低压腔严格密封，必为保证齿轮泵流量连续及高低压腔严格密封，必须使齿轮重合系数须使齿轮重合系数1，一般取，一般取1.051.1，既总有两，既总有两对齿轮同时啮合，因此就有一部分油液被困在两对对齿轮同时啮合，因此就有一部分油液被困在两对齿轮所形成的密封腔之内，随着先困油区逐渐减小，齿轮所形成的密封腔之内，随着先困

34、油区逐渐减小，后又逐渐增大，密封容积减小会使被困油液受挤而后又逐渐增大，密封容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到很大的额外负载作用，封闭容积增大等机件也受到很大的额外负载作用，封闭容积增大又会造成局部真空，形成气穴，无论是前者还是后又会造成局部真空，形成气穴，无论是前者还是后者，都会产生强烈的噪声，对泵工作不利，这就是者，都会产生强烈的噪声，对泵工作不利，这就是齿轮泵的齿轮泵的困油现象困油现象。 困油现象困油现象第二章第二章第二章第二章第二章第二章 在齿轮两端盖板上开卸荷槽在齿轮两端盖板上开卸荷槽，即当封

35、闭容积由，即当封闭容积由大变小时，通过一个卸荷槽使其与压油腔相通；大变小时，通过一个卸荷槽使其与压油腔相通；而当封闭容积由小变大时，通过另一个卸荷槽使而当封闭容积由小变大时，通过另一个卸荷槽使其与吸油腔相通。其与吸油腔相通。注注: :消除困油现象的卸荷槽消除困油现象的卸荷槽非对称分布非对称分布，偏向吸油腔。，偏向吸油腔。 消除措施消除措施困油现象动画困油现象动画第二章第二章三、三、泄漏及径向受力平衡问题泄漏及径向受力平衡问题 齿轮泵的泄漏比较大，其高压腔的压力油通过齿轮泵的泄漏比较大，其高压腔的压力油通过三条三条途径途径泄漏到低压腔泄漏到低压腔：一是一是通过齿顶圆和泵内孔间的径向间隙；通过齿顶

36、圆和泵内孔间的径向间隙；二是二是通过齿轮端面与端盖之间的轴向间隙；通过齿轮端面与端盖之间的轴向间隙；三是三是轮齿啮合线处的接触间隙，轮齿啮合线处的接触间隙，第二章第二章 其中对泄漏影响最大的是途径二其中对泄漏影响最大的是途径二，即齿轮端面与端盖即齿轮端面与端盖之间的轴向间隙之间的轴向间隙，通过轴向间隙的泄漏量可占总泄漏通过轴向间隙的泄漏量可占总泄漏量的量的7580。因为这里泄漏途径短因为这里泄漏途径短，泄漏面积大泄漏面积大。轴向间隙过大轴向间隙过大、泄漏量多泄漏量多，会使容积效率降低会使容积效率降低；但间隙但间隙过小过小，齿轮端面和端盖之间的机械摩擦损失增加齿轮端面和端盖之间的机械摩擦损失增加

37、，会使会使泵的机械效率降低泵的机械效率降低。一般一般，普通齿轮泵的容积效率降低，普通齿轮泵的容积效率降低，输出压力也不易提高输出压力也不易提高。在高压齿轮泵中在高压齿轮泵中，一般都使用轴一般都使用轴向间隙补偿装置以减少轴向泄漏向间隙补偿装置以减少轴向泄漏，提高其容积效率。提高其容积效率。 第二章第二章 齿轮泵的一侧是压油腔，另一侧是吸油腔。两腔齿轮泵的一侧是压油腔，另一侧是吸油腔。两腔的压力是不平衡，因此齿轮受到了来自压油腔高压油的压力是不平衡，因此齿轮受到了来自压油腔高压油的压力作用的压力作用，使齿轮泵的上使齿轮泵的上、下齿轮及其轴承都受到下齿轮及其轴承都受到一个径向不平衡力的作用一个径向不

38、平衡力的作用。油压力越大，这个径向不油压力越大，这个径向不平衡力越大。平衡力越大。 其结果会加速轴承的磨损，降低轴承的寿命其结果会加速轴承的磨损，降低轴承的寿命，甚至甚至使轴承弯曲变形，造成齿顶与泵体内孔的摩擦。使轴承弯曲变形，造成齿顶与泵体内孔的摩擦。为为解决此问题，可采用开压力平衡槽的办法或采用缩解决此问题，可采用开压力平衡槽的办法或采用缩小压油腔的办法减小径向不平衡力。小压油腔的办法减小径向不平衡力。 第二章第二章四、四、齿轮泵的结构特点齿轮泵的结构特点 1 1、 吸油腔吸油腔、压油腔是压油腔是固定固定的，的， 吸油口吸油口( (孔孔) )大，压油口大，压油口( (孔孔) )小；小；2

39、2、 消除困油现象的卸荷槽向吸油腔偏移消除困油现象的卸荷槽向吸油腔偏移 ( (非对称分布非对称分布) )；3 3、 泵体两端面上的卸荷槽，消除油液外卸，泵体两端面上的卸荷槽，消除油液外卸， 减小螺钉拉力；减小螺钉拉力；4 4、 齿轮端面泄漏有润滑轴承后回吸油腔；齿轮端面泄漏有润滑轴承后回吸油腔； （3 3和和4 4同属于同属于内泄内泄结构特点）结构特点）第二章第二章五、五、齿轮泵的排量、流量及流量脉动齿轮泵的排量、流量及流量脉动 1、排量排量 (泵轴每转所排出的液体体积泵轴每转所排出的液体体积) 外啮合齿轮泵的理论排量应为两齿轮间槽工作外啮合齿轮泵的理论排量应为两齿轮间槽工作容积之总和，若近似

40、认为齿间容积等于轮齿的体容积之总和，若近似认为齿间容积等于轮齿的体积，设齿轮齿数为积，设齿轮齿数为Z，模数为模数为m，齿宽为齿宽为B，节圆直节圆直径为径为D，(D=mZ)，齿高为齿高为h (h=2m)，则齿轮泵的排则齿轮泵的排量量V为为：BzmDhBV22第二章第二章 实际上齿间容积比轮齿体积稍大一点，工程上也实际上齿间容积比轮齿体积稍大一点，工程上也用下面式用下面式 计算排量：计算排量：BzmDhBV22（28 ）P55 B齿宽齿宽。26.66/Vzm BmL r式中式中 m齿轮模数齿轮模数； Z齿数齿数；第二章第二章常用转速常用转速 750 r/min1500 r/min 或（或（7515

41、0rad/s）2、理论平均流量理论平均流量 (泵在单位时间内的排油体积泵在单位时间内的排油体积) )tqBnzmnVqt22可见：可见： 理论平均流量与泵的结构尺寸和转速有关；理论平均流量与泵的结构尺寸和转速有关； 转速过高转速过高，产生空吸现象产生空吸现象， 会下降，会下降， 需限定在额定转速内工作。转速过低，需限定在额定转速内工作。转速过低， 流量减小，泄漏与流量的比值增加，流量减小，泄漏与流量的比值增加， 也也 降低。降低。vv第二章第二章 用上式计算的实际流量是平均流量，实际上随用上式计算的实际流量是平均流量，实际上随着啮合点位置的改变，吸着啮合点位置的改变，吸、排油腔的每一瞬时的容排

42、油腔的每一瞬时的容积变化率是不均匀的，因此瞬时流量是脉动的。积变化率是不均匀的，因此瞬时流量是脉动的。3、实际流量实际流量q)/(32smBzmqqvvt或或23210( /min)tvvqqm BznL4、流量脉动流量脉动第二章第二章 研究表明：研究表明：外啮合齿轮泵其脉动功率随齿数增多外啮合齿轮泵其脉动功率随齿数增多而减小，其值最高可达而减小，其值最高可达20以上，内啮合齿轮泵的以上，内啮合齿轮泵的流量脉动功率要小得多。流量脉动功率要小得多。 评价瞬时流量的品质通常用评价瞬时流量的品质通常用流量脉动率流量脉动率表示表示。即即%100minmaxqqq式中式中 瞬时最大流量；瞬时最大流量；m

43、axqminq瞬时最小流量；瞬时最小流量；实际（平均）流量。实际（平均）流量。q第二章第二章六、六、齿轮泵的优缺点及应用齿轮泵的优缺点及应用 结构简单结构简单，体积小体积小( (尺寸小尺寸小) )，重量轻重量轻，工艺性好工艺性好，制制造方便，价格低廉，自吸能力强造方便，价格低廉，自吸能力强( (容许的吸油真空度容许的吸油真空度大大) )，对油液污染不敏感对油液污染不敏感，转速范围大转速范围大，维修方便维修方便，工工作可靠。作可靠。 径向不平衡力大径向不平衡力大，摩擦严重摩擦严重，泄漏大泄漏大，流量脉动流量脉动大大，工作压力的提高受到限制工作压力的提高受到限制，噪声较大噪声较大，不能作不能作变量

44、泵使用。变量泵使用。齿轮泵齿轮泵( (外啮合外啮合) )的主要优点：的主要优点：缺点：缺点：第二章第二章七、七、齿轮液压马达齿轮液压马达 (简称齿轮马达简称齿轮马达gear motor) 当当压力油压力油进入其进油腔后，由于啮合点的半径进入其进油腔后，由于啮合点的半径x、y小于小于齿顶圆的半径齿顶圆的半径，因此在齿因此在齿1和和2 的齿面上变形成的齿面上变形成如图所示不平衡液压力如图所示不平衡液压力，该液压力相对于轴产生转矩。该液压力相对于轴产生转矩。齿轮在此转矩作用下齿轮在此转矩作用下，使齿轮马达按图示方向旋转使齿轮马达按图示方向旋转，拖动外负载作功拖动外负载作功，当当改变进压力油的方向改变

45、进压力油的方向时时，马达马达反反向向旋转。旋转。1、工作原理工作原理齿轮马达齿轮马达工作原理工作原理 动画动画第二章第二章4 4）端面漏油润滑轴承，有专门设置的回油口）端面漏油润滑轴承，有专门设置的回油口；( (外泄外泄) ) 2、结构特点结构特点1 1）进油口）进油口( (孔孔) )与回油口与回油口( (孔孔) )相同相同( (因为马达要正反转因为马达要正反转) )；2 2）消除困油的卸荷槽）消除困油的卸荷槽对称分布对称分布；3 3）用）用O型密封圈型密封圈防止油液外漏，减小螺钉拉力；防止油液外漏，减小螺钉拉力；第二章第二章3、齿轮马达输出的转速、转矩、功率齿轮马达输出的转速、转矩、功率Mt

46、MMvqqnVVMMmTpV 0MMMPTnpq 与一般齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性差，容积与一般齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性差，容积效率低，所以输入的油压不能过高，因而不能产生较效率低，所以输入的油压不能过高，因而不能产生较大的转矩，且它的转速和转矩都随着齿轮啮合情况而大的转矩，且它的转速和转矩都随着齿轮啮合情况而脉动，脉动，齿轮马达多用于高速低转矩的液压系统中。齿轮马达多用于高速低转矩的液压系统中。 第二章第二章 23 叶片液压泵及叶片液压马达叶片液压泵及叶片液压马达 叶片泵叶片泵(sliding vane pump)是各类泵中，应用较是各类泵中，应用较大、生产量较大的一种泵，在中、低

47、压液压系统，大、生产量较大的一种泵，在中、低压液压系统，尤其在机床行业中应用最多。尤其在机床行业中应用最多。 与齿轮泵相比，叶片泵的与齿轮泵相比，叶片泵的优点优点: :1 1、流量均匀、运转平衡、噪声小；流量均匀、运转平衡、噪声小；2 2、寿命长、轮廓尺寸较小，结构较紧凑等。寿命长、轮廓尺寸较小，结构较紧凑等。 故在精密机床中应用较多，故在精密机床中应用较多， 缺点缺点：1 1、自吸能力差自吸能力差、调速范围小调速范围小、最高转数较低最高转数较低、叶片容易死、叶片容易死、2 2、工作可靠性较差工作可靠性较差、结构较复杂、对油液污染较敏感等。结构较复杂、对油液污染较敏感等。 故在工作环境较污秽故

48、在工作环境较污秽、速度范围变化大的机械上应用相对速度范围变化大的机械上应用相对较少较少，在工作可靠性要求很高的地方在工作可靠性要求很高的地方，如飞机上如飞机上，也很少应也很少应用。用。 叶片泵按其每个密封工作腔在泵每转一周时吸油排叶片泵按其每个密封工作腔在泵每转一周时吸油排油的次数，分为油的次数，分为单作用式单作用式和和双作用式双作用式两大类两大类。 双作用式双作用式只能作只能作定量泵定量泵使用，其额定压力可达使用，其额定压力可达1421MPa。在各类机床在各类机床( (尤其是精密机床尤其是精密机床) )设备中，设备中， 如：注塑机、运输装卸机械及工程机械等中压系如：注塑机、运输装卸机械及工程

49、机械等中压系统中得到广泛应用。统中得到广泛应用。单作用式单作用式常作常作变量泵变量泵使用，其额定压力较低使用，其额定压力较低( (6.3MPa),),常用于组合机床、压力机械等。常用于组合机床、压力机械等。叶片液压马达只有双作用式结构。叶片液压马达只有双作用式结构。一、一、单作用非卸荷式叶片泵单作用非卸荷式叶片泵 p51单作用叶片泵的工作原理图单作用叶片泵的工作原理图1、工作原理工作原理1配流盘配流盘2轴轴3转子转子4定子定子5叶片叶片 如图所示如图所示，叶片泵由叶片泵由转子转子、定子定子、叶片和端盖叶片和端盖、配配油盘油盘等件组成等件组成。定子的内表面是个圆柱面，定子的内表面是个圆柱面，转子

50、与转子与定子定子偏心偏心地安装在轴上地安装在轴上，转子上开有槽转子上开有槽，叶片装在叶片装在槽内并可在槽中滑落槽内并可在槽中滑落。转子旋转时转子旋转时，在离心力作用在离心力作用下下，叶片从槽中伸出叶片从槽中伸出，其顶部紧贴在定子的内表面其顶部紧贴在定子的内表面。这样这样，在定子的内表面在定子的内表面、转子的外圆柱表面转子的外圆柱表面，相邻相邻的两个叶片表面及两侧配油盘表面之间就形成了若的两个叶片表面及两侧配油盘表面之间就形成了若干个密封的工作腔干个密封的工作腔。当转子按图示方向回转时当转子按图示方向回转时( (定定子子、配油盘不动配油盘不动) )，右半部分叶片逐渐从槽中伸出右半部分叶片逐渐从槽

51、中伸出，密封工作腔的容积逐渐变大密封工作腔的容积逐渐变大，产生局部真空产生局部真空，油箱油箱中的油液在大气压的作用下中的油液在大气压的作用下，由泵的吸油口进入这由泵的吸油口进入这些密封腔，这就是些密封腔，这就是吸油过程吸油过程。 与此同时与此同时，左半部的叶片随着转子的回转被定左半部的叶片随着转子的回转被定子内表面逐渐推入转子槽内子内表面逐渐推入转子槽内，密封工作腔的容积密封工作腔的容积逐渐减少逐渐减少，腔内油液经配油盘的压油窗口压出泵腔内油液经配油盘的压油窗口压出泵外外，这就是这就是压油过程压油过程。 这种泵的转子每转一周，泵的每个密封的工这种泵的转子每转一周，泵的每个密封的工作腔吸油和压油

52、各一次，作腔吸油和压油各一次，所以称所以称单作用叶片泵单作用叶片泵( (single action vane pump) )，这种泵的压油区和这种泵的压油区和吸油区的油压力不平衡，其转子受到吸油区的油压力不平衡，其转子受到单向径向单向径向不平衡力不平衡力的作用，故又称这种泵为的作用，故又称这种泵为非平衡式非平衡式或或非卸荷式叶片泵。非卸荷式叶片泵。 单作用叶片泵工作原理动画单作用叶片泵工作原理动画第二章第二章2 2、结构特点结构特点5 5）径向液压力）径向液压力不平衡不平衡。1 1）定子为圆柱面，且与转子）定子为圆柱面，且与转子偏心偏心安置；安置；2 2）叶片在转子中安放有一定的倾角，）叶片在

53、转子中安放有一定的倾角，叶片后倾叶片后倾， 防止叶片被卡住，改善叶片运动；防止叶片被卡住，改善叶片运动；3 3）压油腔的叶片根部通压力油压油腔的叶片根部通压力油，以利叶片在压油，以利叶片在压油 腔其顶端与定子内表面相接触，腔其顶端与定子内表面相接触，吸油腔的叶片吸油腔的叶片 根部通低压油根部通低压油( (与吸油口通与吸油口通) )；4 4）采用）采用内泄结构内泄结构；这种泵不宜用于高压，其额定压力这种泵不宜用于高压，其额定压力7MPa第二章第二章3 3、排量和流量排量和流量 单作用叶片泵的单作用叶片泵的排量排量为各工作容积在转子旋转一周为各工作容积在转子旋转一周时所排出的液体总和。时所排出的液

54、体总和。223/22R(/)VBReReeBDeBmrad即即2(/ )VDeBml r或或请同学注意请同学注意：这与教材中：这与教材中P52(26)式不同，应按式不同，应按 此式计算此式计算排量排量，而不按而不按(26)式。式。第二章第二章3(/ )tqVDeBms理论平均流量理论平均流量3210( /min)tqV nDeB nl 或或3210( /min)tvvqqDeB nl 或或 3(/ )tvvqqDeBms实际流量实际流量第二章第二章 单作用叶片泵的流量是有脉动的，理论分析表明，单作用叶片泵的流量是有脉动的，理论分析表明，1 1）泵内叶片数越少）泵内叶片数越少，流量脉动率越小；流

55、量脉动率越小；2 2）奇数叶片的泵其脉动率比偶数的小；）奇数叶片的泵其脉动率比偶数的小；单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为单作用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为13或或15片。片。式中式中 D定子内圆直径定子内圆直径； B叶片宽度叶片宽度； e定子与转子的偏心定子与转子的偏心距。距。第二章第二章二、二、限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 p52（ressurelimiting variable islacement vaneressurelimiting variable islacement vane umum）对于单作用叶片泵对于单作用叶片泵)(efDeBqt改变偏心改变偏心量量e可改变流量

56、。可改变流量。变量泵的分类：变量泵的分类：单向变量泵单向变量泵双向变量泵双向变量泵第二章第二章 时间有限，主要讲限压式变量叶片泵。时间有限，主要讲限压式变量叶片泵。 （实验室看到的为（实验室看到的为YBN型内反馈限压式变量叶片泵）型内反馈限压式变量叶片泵）单向变量泵单向变量泵：只改变只改变泵的流量泵的流量大小大小, , 不改变不改变供油的供油的方向方向。单向变量泵单向变量泵手调式手调式限压式限压式稳流量式稳流量式内反馈内反馈外反馈外反馈双向变量泵双向变量泵：除改变除改变泵的流量泵的流量大小大小, ,还改变还改变供油的供油的方向方向。 （改变改变e的的方向方向可达到）可达到）第二章第二章1 1、

57、限压式变量泵的工作原理限压式变量泵的工作原理 P52 如图所示如图所示，YBN型内反馈限压式变量叶片泵由型内反馈限压式变量叶片泵由定定子、转子、叶片、压力调节螺钉、调压弹簧子、转子、叶片、压力调节螺钉、调压弹簧( (限限) )和流和流量调节螺钉量调节螺钉等组成。工作特性是将泵等组成。工作特性是将泵( (出口出口) )工作压力工作压力与一个调定的压力相比较，当工作压力小于调定压力与一个调定的压力相比较，当工作压力小于调定压力时，泵的流量为最大，且不变；当工作压力超过调定时，泵的流量为最大，且不变；当工作压力超过调定压力时，偏心量压力时，偏心量 e 就减小，工作压力越高，偏心量就减小，工作压力越高

58、，偏心量e 就越小，即泵的输出流量越小，直到为零。就越小，即泵的输出流量越小，直到为零。 工作原理动画工作原理动画第二章第二章1 压力调节螺钉压力调节螺钉2 弹簧弹簧3 叶片叶片4 定子定子5 转子转子6 流量调节螺钉流量调节螺钉内反馈限压式变量叶片泵内反馈限压式变量叶片泵 的工作原理图的工作原理图1）进出油口在配油盘上进出油口在配油盘上非对称分布非对称分布，( (配油盘上压油配油盘上压油 窗口的位置偏向限压弹簧一边窗口的位置偏向限压弹簧一边，所以压油腔中作所以压油腔中作 用于定子内表面的合力用于定子内表面的合力S不对称不对称，分力分力Sx x推动定子推动定子 向左移动向左移动，变变e ) )

59、；2、YBN型内反馈限压式变量泵的型内反馈限压式变量泵的结构特点结构特点2）流量调节螺钉流量调节螺钉可调节泵的最大流量为要求值可调节泵的最大流量为要求值，压力压力 调节螺钉调节螺钉可调节限定压力的大小可调节限定压力的大小，有限压弹簧有限压弹簧( (定定 子不定子不定，能滑动能滑动，所以可调节所以可调节e ) )；3）压油腔压油腔叶片底部叶片底部( (根部根部) )通通压力油压力油，吸油腔吸油腔叶片底叶片底 部为部为低压油低压油；第二章第二章4）叶片后倾叶片后倾，其转子叶片槽相对旋转方向往后倾斜其转子叶片槽相对旋转方向往后倾斜 一个角度，有利叶片抛出一个角度，有利叶片抛出；5）内泄内泄结构。结构

60、。pFSx0kxpt3 3、偏心量与工作压力的关系偏心量与工作压力的关系 如图所示，压油腔中作用于定子内表面的液压力如图所示，压油腔中作用于定子内表面的液压力S的的水平分力水平分力为为； 式中式中 p泵的工作压力泵的工作压力；F指在指在x 方向的投影面积方向的投影面积；弹簧调定弹簧调定 (限定限定) 压力压力为为：式中式中 K弹簧刚度（弹性系数）弹簧刚度（弹性系数）N/m；xo最大偏心量的弹簧压缩量最大偏心量的弹簧压缩量，pt预调的限定压力预调的限定压力；第二章第二章泵能维持调定的偏心量泵能维持调定的偏心量eo，即能得到需要的最大流量；，即能得到需要的最大流量；设设x为弹簧增加的压缩量，则偏心