液压技术 第二章 液压泵及液压马达

1、第二章 液压泵和液压马达2-1 2-1 液压泵和液压马达概述液压泵和液压马达概述一、液压泵和液压马达的分类液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为：v 定量泵（定量马达）v 变量泵（变量马达） 按结构形式可分为： 齿轮式 叶片式 柱塞式 螺杆式二、液压泵和液压马达的工作原理及图形符号（一）液压泵的工作原理 液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示。三要素三要素:密闭容积密闭容积密闭容积周期性变化密闭容积周期性变化配油装置配油装置.容积变小与压油腔通容积变小与压油腔通,容容积变大与吸油腔通积变大与吸油腔通（二）液压马达的工作原理 液压系统中使用的液压马达也是容积式的，从原理上

2、讲是把容积式泵逆用，即向泵中输入压力油，就可使泵轴转动，输出转矩和转速，成为液压马达。（三）液压泵和液压马达的图形符号a.单向定量液压泵b.单向变量液压泵c.单向定量马达d.单向变量马达e.双向变量液压泵f.双向变量马达1）理论流量2）实际流量3）额定流量：额定压力、额定转速下输出的流量三、液压泵和液压马达的性能参数kpqqqqtt1.压力2.排量、流量1）工作压力取决于负载2）额定压力3）最高压力Vnqt（一）液压泵的性能参数（一）液压泵的性能参数nTPi2TTtmpqPo3.实际输出功率：4.实际输入功率：ioPP5.效率：mvmvmtvtionTpqnTqpPP22nTtvqq5.理论输

3、入功率Pit=Pot理论输出功率(二)马达的性能参数vvqnmpVT2nTPo2mvooiPPPpqPioippp1.转速：2.转矩：4.输出功率：3.输入功率：ioPP5.效率：mvqpnT*2-2 齿轮泵 和齿轮马达外啮合内啮合 分类按齿面按齿形曲线按啮合形式直齿斜齿 人字齿 渐开线摆线 齿轮泵的分类一、外啮合齿轮泵原理和结构1. 结构：齿轮、壳体、端盖等 n(一)外啮合齿轮泵的结构典型结构 CB齿轮泵齿轮泵 p = 2.5 MPan卸荷槽n缩小压油口n减小端面间隙 0.030.04mmn增大吸油口n小槽 a (泄油）n小孔2. 工作原理密封工作腔： 齿间槽、壳体、端盖组成 啮合线、吸油腔

4、、排油腔外啮合齿轮泵视频流量和脉动流量和脉动 n排量n脉动率)1(2)2(4)2(444a*a22222212121齿顶高，齿顶高系数hhmmhhzbmbhmzbhmzbDbDbAbAVVVaa%100minmaxqqq1) 产生原因： 1，构成闭死容积Vb Vb由大小，p， 油液发热，轴承磨损。 Vb由小大，p ， 汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1. 困油现象2) 危害：影响工作、缩短寿命3) 措施：开卸荷槽 原则： Vb由大小，与压油腔相通 Vb由小大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通吸压2. 泄漏问题1) 泄漏途径：轴向间隙 80% ql 径向间

5、隙 15% ql 啮合处 5% ql2) 危害：v3) 防泄措施： a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套防泄措施：b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙0.04-0.06 mm3. 径向力不平衡1）原因：径向液压力分布不均 啮合力2）危害：轴承磨损、刮壳。3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。 压油口缩小后，减小受压面积 安装时注意不能反转。 三、优缺点和用途优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠， 自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。用途：工程

6、机械、机床低压系统。四、内啮合齿轮泵1. 渐开线齿轮泵 特点:n结构紧凑，尺寸小，重量轻n流量脉动小，噪声小。渐开线内啮合齿轮泵视频2. 摆线齿轮泵（转子泵） 特点:n结构简单，体积小n重叠系数大，传动平稳n吸油条件好n脉动小，噪声小n齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。应用：机床低压系统内外转子式摆线泵视频五、齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大1吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2泵盖螺钉松动3泵与联轴器不同心或松动4齿轮齿形精度太低或接触不良5齿轮轴向间隙过小 6齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7泵盖修磨后

7、，两卸荷槽距离增大， 产生困油8滚针轴承等零件损坏9装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2适当拧紧3重新安装，使其同心，紧固连接件4更换齿轮或研磨修整5配磨齿轮、泵体和泵盖6检查并修复有关零件7修整卸荷槽，保证两槽距离8拆检，更换损坏件9拆检，重装调整 流量不足或压力不能升高1齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤， 使轴向间隙过大2径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙3泵盖螺钉过松4中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重1修磨齿轮及泵盖端面，并

8、清除齿形上毛刺2校正或更换齿轮轴3适当拧紧4更换零件 过热1轴向间隙与径向间隙过小2侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦1检测泵体、齿轮，重配间隙2修理或更换侧板和轴套2-3 齿轮马达1.结构特点： 两个油口一样大， 有单独的泄油口。2. 工作原理： 由于两个齿轮的受压面积 存在差值，因而产生转矩， 推动齿轮转动。 T = F r = p A r F1 = p b ( h x ) F2 = p b ( h y )3. 应用： 高转速、低扭矩 的场合。yx2-4 叶片泵和叶片马达优点：输出流量 均匀、脉动小、噪声低、 体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结 构较复杂。分类单作用双作用每转排油一次每

9、转排油两次一、单作用叶片泵1. 结构： 转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。 特点： 定子和转子偏心； 定子内曲线是圆； 配油盘有二个月牙形窗口。 叶片靠离心力伸出。单作用叶片泵视频单作用叶片泵结构2. 工作原理n密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）n吸油过程：叶片伸出V p 吸油；n排油过程：叶片缩回V p 排油。n旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵n径向力不平衡非平衡式叶片泵 （一个吸油区，一个排油区）3. 流量计算和流量脉动1) 流量计算： 221RA 21VVVbreRbBOABOAV21)(21)(2211111breRbBOABOAV21)(21)(2222222b

10、bbeReRbeReRVRe2Re421)Re2()Re2(21)()21222222（z2式中：b - 叶片宽度 e 偏心距 D - 定子内径排量：流量：vnbeDq2beDV2bzzbzVVRe4Re4zbbzVRe42Re22) 流量脉动流量脉动：22525. 1zz奇数叶片偶数叶片结论：z,. 奇数比偶数时小。 一般取z = 13、15片二、双作用叶片泵1. 结构特点： 定子和转子同心； 定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成； 配油盘上有四个月牙形 窗口。2. 工作原理n旋转一周，完成二次吸油，二次排油双作用泵n径向力平衡平衡式叶片泵 （两个吸油区，两个排油区）双作用叶片泵视频3.

11、 流量计算和流量脉动vnszrRrRbqcos)(222其中：b - 叶片宽度 R - 定子长轴半径 r - 定子短轴半径 叶片倾角 s 叶片厚度2) 流量脉动：01）流量：一般取 z = 12、16片 (取4的倍数）吸压 理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。4.典型结构及结构特征子母叶片视频阶梯形叶片视频5. 结构特点1）叶片倾角 T = N sin (- ) sin (- ) sin T T作用作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。 一般取 = 1014 O YB 型叶片泵取 =13 O 双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。 叶片倾斜放置的泵不能反转

12、受力分析受力分析： NTP T = N sin 压力角 T sin , , sin, T 危害危害：叶片和槽磨损，卡死。措施措施：在槽内沿旋转方向前倾角 前倾角后：NT P 压力角(- )2) 配油盘上的三角槽原因： pV 油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变， 减小流量脉动和噪声。吸压弹簧式叶片视频双叶片视频限压式变量叶片泵1.1.结构特点结构特点: : 弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。eoo2.工作原理：工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小， 来改变流量。转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压限压式变量叶片泵视频流量Kq流量常数，kl泄漏系数P

13、较小时，定子不动，有最大偏心，则 e=emax,2 P增大一定程度时,PAs=Fs=Ksx0 x0为预压缩量 pb限定压力(活塞面积为As) 定子将要移动3 Ppb时,定子移动 设移动量x pAs=Fs=ks（x0+x） 因为e=emax-xpkekpkbnDeqlqlmax2pkAkkxekpkxpkAekpkekqlxsqqlsxqlq0max0max3. 流量-压力特性曲线n调节限位螺钉x0 ，qmax 变;n改变弹簧刚度ks ，pmax变，BC斜率变。pkAkkxekqlxsqq0maxpAs=Fs=ks（x0+x）4. 优缺点及应用n优点：功率利用合理，简化液压系统n缺点：结构复杂，

14、泄漏增加，m，vn应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的 场合2-5 双作用叶片马达1）结构特点 叶片沿转子径向放置（正反转） 叶片根部加扭力弹簧 有外泄口2）工作原理 F = p A = p ( R - r0 ) b - p ( r - r0 ) b = p ( R - r ) b3）应用：高速、低扭矩及要求 动作灵敏的场合。rr0R 双作用叶片马达工作原理视频四、叶片泵的常见故障及排除方法故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大1叶片顶部倒角太小2叶片各面不垂直3定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象5配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨

15、转子端面而产生噪声6泵轴与原动机不同轴1重新倒角（不小于145）或修成圆角2检查，修磨3抛光，有的定子可翻转180使用4锉修卸荷槽5修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂 直度小于0.0050.01mm6调整连轴器，使同轴度小于0.1mm容积效率低或压力不能升高1个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住2叶片装反3叶片顶部与定子内表面接触不良4叶片与转子叶片槽配合间隙过大5配油盘端面磨损6限压式变量泵限定压力调得太小7限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8变量泵的反馈缸柱塞磨损 1检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2重新装配3修磨定子内表面或更换叶片4选配叶片，保证配合间隙5修磨或更换6重新调整压力调节螺钉7

16、更换合适的弹簧8更换新柱塞2-6 柱塞泵和柱塞马达n轴向式n径向式* 缸体转动* 斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘* 柱塞伸出低压油机械装置2.典型结构TZ型轴向柱塞泵视频(错)（一）工作原理1. 工作原理n密封工作腔（缸体孔、柱塞底部） 由于斜盘倾斜放置固定不动，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。n吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；n排油过程：柱塞缩回vp排油。 一、轴向柱塞泵3. 流量计算hAV hd42tgDdV42排量:ztgDdzVV42一个密封空间:tgDhvvzntgDdVnq42流量:式中： d - 柱塞直径 D - 柱塞分布圆直径 -

17、斜盘倾角 z - 柱塞数tgDh 流量脉动率)sin(tan244sintan2tancos1222tDdvdqDddxdtdddxdtdxvDx柱塞的流量轴向速度轴向位移 q tg , q ; q 。n改变 的大小变量泵；n改变 的方向双向泵。流量脉动率：)2(sin2)4(sin222zzqz为奇数z为偶数结论：柱塞数为奇数时流量脉动小， 柱塞数越多，脉动越小。一般取 z = 7、9、11vnztgDdq424.特点及应用 特点：n容积效率高，压力高。（v=0.98, p = 32 Mpa） （柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）n结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;n易于实现变

18、量；n构造复杂,成本高；n对油液污染敏感。 应用：n用于高压、高转速的场合。(二) 典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵 （p = 32 MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴结构特点n滑靴：降低接触应力，减小磨损。n柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。n变量机构：手动变量机构。手动伺服变量机构视频（三）轴向柱塞泵的常见故障及排除方法故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大或压力波动大1变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活2变量机构偏角太小，流量过小，内泄漏增大3柱塞头部与滑履配合松动1清洗或拆下配研、更换2加大变量机构偏角，消除内泄漏3可适当铆紧容积效率低或压力提升不高1泵轴中

19、心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良2配油盘与缸体间接合面不平或有污物卡住以及拉毛3柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4变量机构失灵5系统泄漏及其他元件故障1更换中心弹簧2清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面3研磨或更换有关零件，保证其配合间隙4检查变量机构，纠正其调整误差5逐个检查，逐一排除2-7 柱塞马达一 .轴向柱塞马达结构2.工作原理 输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出轴带动负载做功。n改变供油方向马达反转。双向马达n改变斜盘倾角排量变，转速变。变量马达3.应用：高转速、较大扭矩的场合。无铰斜轴式轴向柱塞泵传动轴轴线与

20、缸体轴线有夹角传动轴轴线与缸体轴线有夹角 二 径向柱塞泵1.结构特点： 定子不动 缸体（转子）转动 偏心距e 配油轴（不动） 衬套（与缸体紧配合）轴配流径向柱塞泵视频2. 工作原理n调节e的大小变量泵n改变e的方向双向泵ededhAV22422vnzedq22zedzVV22密封工作腔柱塞伸出：离心力3. 流量计算2-8 摆动马达（摆动缸）1. 结构：叶片、缸体、输出轴n双叶片式n单叶片式不同类型的摆动液压缸视频2. 参数计算及用途n单叶片 摆角300omppRRbT)(2212122)(222122RRbqnmn双叶片 摆角150o 转矩是单叶片的两倍， 角速度是单叶片的一半。n用途：实现摆动往复运动n职能符号：摆动马达六、液压泵的性能比较与选用2-9 LB型三螺杆泵视频工作原理 螺杆啮合线把各螺杆的螺旋槽分割成若干密封工作腔，当主动螺杆旋转时，密封容积从左向右依次递进。n吸油过程：左端V p 吸油；n排油过程：右端V p 排油特点结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪