汽车液压及液力传动(第二章)

1、 Chapter Two 第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 Hydraulic pump、hydraulic motor and hydraulic cylinder 1液压泵的分类2齿轮泵的结构与工作原理3 34 4液压马达的工作原理6 Contents 液压泵的工作原理与性能参数 7液压缸的结构与工作原理叶片泵的结构与工作原理柱塞泵的结构与工作原理5第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.1 液压泵的工作原理与性能参数 液压泵：将机械能转变为液压系统的液体压能动力元件动力元件图3-1 液压泵工作原理1- 凸轮；2-柱塞；3-弹簧；4-密

2、封工作腔5-单向阀1；6-单向阀2Vedio1 吸油过程吸油过程2 压油过程压油过程密封工作腔容积变大，形成局部真空度密封工作腔容积减小，压力增加，产生高压油l 液压泵基本原理液压泵基本原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.1 液压泵的工作原理与性能参数u 具有密封的容积；u 密封容积的大小可以交替变化；u 吸油与压油时应有配流装置，保证泵油的顺利完成u 吸油过程油箱必须与大气相通。 液压泵是依靠密封工作腔的容积变化进行能量转换 ，容积式液压泵必须具备4个基本条件：l 液压泵基本原理液压泵基本原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.

3、1 液压泵的工作原理与性能参数l 液压泵的性能参数液压泵的性能参数1 1、额定压力（强）、额定压力（强）2 2、流量、流量q q与排量与排量V VtqVn根据实验标准能够连续运转的最高压力，称为额定压力。 排量V：液压泵的泵轴转一转的过程中，密封容积的变化量。 或者说，是在无泄漏的的情况下，泵轴转一周所能排出的液体体积。单位为m3/r。 理论流量qt：无泄漏的情况下，单位时间内排出的液体体积。单位是m3/s泵的转速，r/s第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.1 液压泵的工作原理与性能参数l 液压泵的性能参数液压泵的性能参数3 3、实际流量与容积效率、实际流量与容积

4、效率 由于存在泄漏，实际流量q小于理论流量qt，定义实际流量与理论流量的比值，为容积效率。Vtqq1tqq 泵的泄漏量p 容积效率与工作压力的关系 空载流量 = 理论流量qt4 4、功率与总效率、功率与总效率第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.1 液压泵的工作原理与性能参数l 液压泵的性能参数液压泵的性能参数p 输出功率 液压泵的输出压力与输出流量的乘积YPpqp 输入功率mmPTp 总效率mpqTttttmpqTqqTTVm 1tmmmTTTT 泵的机械效率第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.2 液压泵的分类齿轮泵叶片泵柱塞泵结构形

5、式排量可变定量泵变量泵图3-2 液压泵的分类第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.2 液压泵的分类图3-3 液压泵的图形符号（a) 单向定量液压泵（b) 双向定量液压泵（c) 单向变量液压泵（d) 双向变量液压泵第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵图3-4 外啮合齿轮泵图3-5 外啮合齿轮泵工作原理1 吸油腔吸油腔2 排油腔排油腔Vedio 容积由小变大，形成一定的真空度 齿轮逐渐进入啮合，容积由大变小第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 排量2.3 齿轮泵的

6、结构与工作原理l 流量计算与流量脉动流量计算与流量脉动排量近似等于两个齿轮的齿间槽容积之和22Vzm b26.66Vzm b外啮合齿轮泵的实际输出流量为26.66Vqzm bn第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 流量计算与流量脉动流量计算与流量脉动 输出的流量随转动轴的转角按抛物线规律变化2221111212220.52()(1)sRRqBR hhhhfRR脉动率：maxminqqq图3-6 外啮合齿轮泵瞬时流量 随着齿数的增加，脉动率会降低第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l

7、 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵图3-7 内啮合齿轮泵（a） 渐开线齿轮泵（b） 摆线齿轮泵（转子泵）第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵图3-8 内啮合齿轮泵结构图（a） 渐开线齿轮泵（b） 摆线齿轮泵（转子泵）第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 渐开线内啮合齿轮泵渐开线内啮合齿轮泵图3-9 渐开线齿轮泵实物图图3-10 渐开线齿轮泵结构图Vedio第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 摆线内啮合齿

8、轮泵摆线内啮合齿轮泵图3-11 摆线内啮合齿轮泵结构图第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 摆线内啮合齿轮泵摆线内啮合齿轮泵图3-12 摆线内啮合齿轮泵结构图第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 摆线内啮合齿轮泵摆线内啮合齿轮泵Vedio图3-13 摆线内啮合齿轮泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.3 齿轮泵的结构与工作原理l 内啮合齿轮泵的优点内啮合齿轮泵的优点p 结构紧凑、尺寸小，质量轻p 齿轮转向相同，相对滑动速度小，磨损小，寿命长p

9、 流量脉动比外啮合齿轮小p 工作转速较高，高转速时离心力有利于油液充入工作腔p 容积效率较高第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 单作用叶片泵单作用叶片泵图3-14 单作用叶片泵p 定子与转子偏心安装p 非平衡泵改变e的大小，可以改变泵的排量l 流量流量2VqbeRn改变e的正负，可以改变泵的方向e偏心量第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-15 双作用叶片泵第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理

10、l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与

11、工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵

12、的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4

13、 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸

14、 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双作用叶片泵双作用叶片泵图3-16 双作用叶片泵工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 双叶片泵的流量计算双叶片泵的流量计算其中 R、r 定子圆弧部分的长短半径； 叶片按转子旋转方向向前倾斜的角度

15、，10-14； s 叶片厚度； z 叶片数量。222 ()cosVRrqbRrsz n第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.4 叶片泵的结构与工作原理l 叶片泵的流量脉动叶片泵的流量脉动叶片数量越多，流量脉动率越小p 单作用叶片泵p 双作用叶片泵奇数叶片的泵脉动率比偶数叶片的泵的脉动率要小13片或15片叶片的数量为4的倍数时，泵的脉动率最小12片或16片第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有结构紧凑、加工方便、功率密度高、容积效率和工作压力高、易于实现变流量控制等优点；广泛应用在起重运

16、输车辆、工程机械等领域。p 轴向柱塞泵p 径向柱塞泵u 斜盘式轴向柱塞泵u 斜轴式轴向柱塞泵第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有结构紧凑、加工方便、功率密度高、容积效率和工作压力高、易于实现变流量控制等优点；广泛应用在起重运输车辆、工程机械等领域。p 轴向柱塞泵p 径向柱塞泵u 斜盘式轴向柱塞泵u 斜轴式轴向柱塞泵第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵 缸体旋转过程中每个柱塞往复运动一次， 柱塞伸出时密封工作腔容积增大，产

17、生局部真空从a口中吸入低压油 ，柱塞向里推入时将高压油从b口泵出。p 斜盘式柱塞泵流量2tan4vqd Dz n 改变斜盘的倾角，即可以改变柱塞泵的排量第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵 缸体旋转过程中每个柱塞往复运动一次， 柱塞伸出时密封工作腔容积增大，产生局部真空从a口中吸入低压油 ，柱塞向里推入时将高压油从b口泵出。改变斜盘的倾角，即可以改变柱塞泵的排量Vedio第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 径向柱塞泵径向柱塞泵 径向柱塞泵主要由

18、外定子、内转子、柱塞、衬套和配油轴等组成，配油轴与衬套之间形成吸油腔与压油腔。柱塞在离心力的作用下伸出，然后被定子压回第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.5 柱塞泵的结构与工作原理l 径向柱塞泵径向柱塞泵 径向柱塞泵主要由外定子、内转子、柱塞、衬套和配油轴等组成，配油轴与衬套之间形成吸油腔与压油腔。p 流量计算22vqd ez nu 改变e的大小改变泵的排量u 改变e的正负改变泵的方向e偏心量第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.6 液压马达的工作原理l 液压马达的作用液压马达的作用图3-17 液压马达工作原理Vedio液压马达与液压缸

19、同是液压系统中的执行元件执行元件液压缸：直线运动液压马达：回转运动l 液压马达的工作原理液压马达的工作原理第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.6 液压马达的结构与工作原理l 液压马达的性能参数液压马达的性能参数p 容积效率：实际所需的流量q =理论流量+泄漏量ttVtqqqqq p 转速：p 力矩：VqnVttTpq2tpVT2mpVTtmtTTT第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.6 液压马达的结构与工作原理l 液压马达的分类液压马达的分类图3-18 液压马达图形符号(a) 单向定量液压马达(b) 单向变量液压马达(c) 双向定量液

20、压马达(d) 双向变量液压马达第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.7 液压缸的结构与工作原理l 液压缸的分类液压缸的分类(a) 单活塞杆液压缸(b) 双活塞杆液压缸活塞式液压缸柱塞式液压缸伸缩式液压缸（多级缸）组合式液压缸 单作用液压缸 双作用液压缸第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.7 液压缸的结构与工作原理l 活塞式液压缸活塞式液压缸单活塞杆液压缸图3-19 单活塞杆液压缸p 单作用缸Vedio只能在一个方向运作重力复位图3-20 单作用单活塞杆液压缸图形符号弹簧复位虚线表示内部泄露： 通过回油管回油箱第第2章章 液压泵、液压马达

21、与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.7 液压缸的结构与工作原理l 活塞式液压缸活塞式液压缸单活塞杆液压缸p 双作用缸有2个进油口可以实现双向运动图3-21 双作用单活塞杆液压缸图形符号图3-22 双作用液压缸简图Vedio1112221221()()mmFp Ap AFp Ap A12AA大小大小大小1122v Av Al 连续性方程qvA流量：第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.7 液压缸的结构与工作原理图3-22 双作用液压缸简图1122VVqvAqvA单活塞杆液压缸12FF输入功率1inPp q输出功率outPFvl 活塞式液压缸活塞式液压缸2121 11()mVAp qp qFvA 112222()mVAp qp qF vA 功率平衡关系第第2章章 液压泵、液压马达与液压缸液压泵、液压马达与液压缸 2.7 液压缸的结构与工作原理图3-23 双