液压传动第3章

1、3.1 3.1 液液压泵压泵和液和液压马达概压马达概述述 3.2 3.2 齿轮泵齿轮泵 3.3 3.3 叶片叶片泵泵 3.4 3.4 柱塞柱塞泵泵 3.5 3.5 液液压马达压马达 第第3 3章液压泵和液压马达章液压泵和液压马达 第第3 3章章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 3.1 液压泵和液压马达概述液压泵和液压马达概述液压泵是液压系统的动力元件，它可以将机械能转换为液压能，为液压系统提供一定流量和压力的液体。液压马达是一种执行元件，它将液压能转换为机械能，输出转矩和转速。液压泵和液压马达均是系统中的能量转换装置，从原理上讲液压泵和液压马达是可逆的，结构上来看二者也基本相同，但由于功用不

2、同，它们的实际结构是有差别的。3.1.1 液压泵的工作原理液压泵的工作原理液压泵的工作原理如图3.1所示，泵体3和柱塞2构成一个密封容积，偏心轮1由原动机带动旋转，当偏心轮由图示位置向下转半周时，柱塞在弹簧6的作用下向下移动，密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱内的油液在大气压作用下，顶开单向阀4进入密封腔中，实现吸油；当偏心轮继续再转半周时，它推动柱塞向上移动，密封容积逐渐减小，油液受柱塞挤压而产生压力，使单向阀4关闭，油液顶开单向阀5而输入系统，这就是压油，液压泵的供油压力为p，供油流量为q。上述液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值，因而这种

3、液压泵又称为容积泵。 3.1.2 液压泵的性能参数液压泵的性能参数3.1.3 液压马达的性能参数液压马达的性能参数 3.1.4 液压泵和液压马达的种类液压泵和液压马达的种类液压泵和液压马达的种类很多，按结构形式不同可分为齿轮式、叶片式、柱塞式等；按流量能否改变可分为定量式和变量式；按液流方向能否改变可分为单向式和双向式等。液压泵和液压马达的图形符号见表3-2。 3.2 齿齿 轮轮 泵泵齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是： 抗油液污染能力强，体积小，价格低廉；内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。齿轮泵通常用于工作环境比较恶劣的各种中、低压系统中。尤其是低压系统。齿轮泵中齿轮的齿

4、形以渐开线为多。在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，外啮合齿轮泵应用广泛。3.2.1 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵1. 工作原理外啮合齿轮泵是由前、后泵盖，泵体，一对齿数、 模数完全相同的渐开线外啮合齿轮组成。其工作原理如图3.2所示。在泵体内有一对齿轮，当吸油口和压油口各用油管与油箱和系统接通后，齿轮各齿槽和泵体、以及齿轮前后端面贴合的前后端盖间形成密封工作腔，而啮合齿轮的接触线又把它们分隔为两个互不串通的吸油腔和压油腔。当齿轮按图示方向旋转时，泵的右侧(吸油腔)轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下被吸入吸油腔内，并充满齿间。随着齿轮的回转，吸入到轮

5、齿间的油液便被带到左侧(压油腔)。当左侧齿与齿进入啮合时，使密封容积不断减小，油液从齿间被挤出而输送到系统。4. 应用特点应用特点一般外啮合齿轮泵具有结构简单、制造方便、重量轻、自吸性能好、价格低廉、对油液污染不敏感等特点；但由于径向力不平衡及泄漏的影响，一般使用的工作压力较低，另外其流量脉动也较大，噪声也大，因而常用于负载小、功率小的机床设备及机床辅助装置如送料、夹紧等不重要的场合，在工作环境较差的工程机械上也广泛应用。外啮合齿轮泵主要用于小于2.5MPa的低压液压系统，而高压齿轮泵则针对一般齿轮泵的泄漏大、存在径向不平衡力等限制压力提高的问题作了改进，如尽量减小径向不平衡力，提高轴与轴承的

6、刚度，对泄漏量最大处的端面间隙采用自动补偿装置等。3.2.2 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其工作原理如图3.5所示。当小齿轮按如图3.5所示方向旋转时，轮齿退出啮合时容积增大而吸油，进入啮合时容积减小而压油。在如图3.5(a)所示的渐开线齿形内啮合齿轮泵中，主动小齿轮1和从动外齿圈2之间要装一块月牙隔板5，以便把吸油腔3和压油腔4隔开。如图3.5(b)所示的摆线齿形内啮合泵又称摆线转子泵，由于小齿轮和内齿轮相差一齿，因而不需设置隔板。内啮合齿轮泵具有结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声小等优点，在高转速下工作有较高的容积效率。其缺点是制造工艺较复杂，价格较贵。

7、3.3 叶叶 片片 泵泵叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点， 因而被广泛用于中、低压液压系统中。但它也存在着结构复杂，吸油能力差，对油液污染比较敏感等缺点。叶片泵按结构可分为单作用式和双作用式两大类。单作用式主要作变量泵，双作用式作定量泵。3.3.1 双作用叶片泵双作用叶片泵1. 工作原理工作原理如图3.6所示为双作用叶片泵的工作原理图。它主要由定子1、转子2、叶片3、配油盘4、转动轴5和泵体等组成。定子内表面由四段圆弧和四段过渡曲线组成，形似椭圆，且定子和转子是同心安装的，泵的供油流量无法调节，所以属于定量泵。 2) 叶片倾角从图3.6中可以看到叶片顶部随同转子上的叶片槽顺

8、转子旋转方向转过一角度，即前倾一个角度，其目的是减小叶片和定子内表面接触时的压力角，从而减少叶片和定子间的摩擦磨损。当叶片以前倾角安装时，叶片泵不允许反转。3) 端面间隙为了使转子和叶片能自由旋转，它们与配油盘两端面间应保持一定间隙。但间隙过大将使泵的内泄漏增加，容积效率降低。为了提高压力，减少端面泄漏，采取的间隙自动补偿措施是将配油盘的外侧与压油腔连通，使配油盘在液压推力作用下压向转子。泵的工作压力愈高，配油盘就愈加贴紧转子，对转子端面间隙进行自动补偿。4. 应用特点应用特点双作用叶片泵不仅作用在转子上的径向力平衡，且运转平稳、输油量均匀、噪声小。但它的结构较复杂，吸油特性差，对油液的污染较

9、敏感，一般用于中压液压系统。3.3.2 单作用叶片泵单作用叶片泵1. 工作原理工作原理 单作用叶片泵工作原理如图3.9所示，它与双作用泵的主要差别在于它的定子是一个与转子偏心放置的内圆柱面，转子每转一周，每个密封工作腔吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。泵只有一个吸油区和一个压油区，因而作用在转子上的径向液压力不平衡，所以又称为非平衡式叶片泵。由于转子与定子偏心距e和偏心方向可调，所以单作用叶片泵可作双向变量泵使用。2. 变量特性变量特性如图3.10(a)所示表示限压式变量叶片泵的工作原理，如图3.10(b)所示则表示其变量特性曲线。转子的中心O1是固定的，定子2可以左右移动，在限压弹簧3的作

10、用下，定子被推向右端，使定子中心O2和转子中心O1之间有一初始偏心量eo，它决定了泵的最大流量。eo的大小可用螺钉6调节。泵的出口压力p，经泵体内通道作用于有效面积为A 的柱塞6上，使柱塞对定子2产生一作用力pA。泵的限定压力pB可通过调节螺钉4，改变弹簧3的压缩量来获得，设弹簧3的预紧力为Fs。当泵的工作压力小于限定压力pB时，则pAFs，此时定子不作移动，最大偏心量eo保持不变，泵输出流量基本上维持最大，如图3.10(b)所示中曲线AB段稍有下降是泵的泄漏所引起；当泵的工作压力升高而大于限定压力pB时，pAFs，定子左移，偏心量减小，泵的流量也减小。4. 结构问题结构问题1) 叶片底部单作

11、用叶片泵叶片底部的油液是自动切换的，即当叶片在压油区时，其底部通压力油；在吸油区时则与吸油腔通。所以，叶片上、下的液压力是平衡的，有利于减少叶片与定子间的磨损。2) 叶片倾角叶片倾斜方向与双作用叶片泵相反，由于叶片上、下的液压力是平衡的，叶片的向外运动主要依靠其旋转时所受到的惯性力，因此叶片后倾一个角度更有利于叶片在离心惯性力作用下向外伸出。5. 应用特点应用特点单作用式叶片泵易于实现流量调节，常用于快慢速运动的液压系统，可降低功率损耗，减少油液发热，简化油路，节省液压元件。3.4 柱柱 塞塞 泵泵柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封容积产生变化，来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为

12、圆柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，容积效率高。同时，柱塞处于受压状态，能使材料的强度得到充分发挥。另外，只要改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量。所以柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点。根据柱塞排列方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。3.4.1 径向柱塞泵径向柱塞泵 3.4.2 轴向柱塞泵轴向柱塞泵1. 工作原理工作原理轴向柱塞泵的柱塞平行于缸体轴心线，泵的工作原理见图3.13，它主要由斜盘1、柱塞2、缸体3、配油盘4、轴5和弹簧6等零件组成。斜盘1和配油盘4固定不动，斜盘法线和缸体轴线间的交角为。缸体3由轴5带动旋转，缸体上均匀分布了若干个轴向柱塞孔，孔内装

13、有柱塞2，柱塞在弹簧力作用下，头部和斜盘靠牢。当缸体按如图3.9所示方向转动时，由于斜盘和压板的作用，迫使柱塞在缸体内作往复运动，使各柱塞与缸体间的密封容积作增大或缩小变化，通过配油盘的吸油窗口和压油窗口进行吸油和压油。当缸孔自最低位置向前上方转动(前面半周)时，柱塞在转角0范围内逐渐向右压入缸体，柱塞与缸体内孔形成的密封容积减小，经配油盘压油窗口而压油；4. 优缺点及其应用优缺点及其应用轴向柱塞泵的柱塞与缸体柱塞孔之间为圆柱面配合，其优点是加工工艺性好，易于获得很高的配合精度，因此密封性能好，泄漏少，能在高压下工作，且容积效率高，流量容易调节。但不足之处是其结构复杂，价格较高，对油液污染敏感

14、。一般用于高压、大流量及流量需要调节的液压系统中，多用在矿山、冶金机械设备上。 3.5 液液 压压 马马 达达液压马达属于液压系统的重要执行元件之一，它以转矩和转速的形式输出，下面以轴向柱塞式液压马达为例，对其工作原理作简单介绍。 图3.15中，当压力为p的压力油输入时，处在高压腔中的柱塞2被顶出，压在斜盘1上。设斜盘作用在柱塞上的反力为Fn，可分解为两个分力，轴向分力F和作用在柱塞上的液压作用力相平衡，另一个分力Fr使缸体3产生转矩。设柱塞直径为d，柱塞在缸体中的分布圆半径为R，斜盘倾角为，柱塞和缸体的垂直中心线成角，则此柱塞产生的转矩为：习习 题题一、填空题1. 液压泵是将电动机输出的_转换为_的能量转换装置。2. 外啮合齿轮泵的啮合线把密封容积分成_和_两部分，一般_油口较大，为了减小_的影响。3. 液压泵正常工作的必备条件是：应具备能交替变化的_，应有_，吸油过程中，油箱必须和_相通。4. 输出流量不能调节的液压泵称为_泵，可调节的液压泵称为_泵。外啮合齿轮泵属于_泵。5. 按工作方式不同，叶片泵分为_和_两种。二、判断题1. 液压泵输油量的大小取决于密封容积的大小。 ( )2. 外啮合齿轮泵中，轮齿不断进入啮合的那一侧油腔是吸油腔。 ( )3. 单作用式叶