第四章液压泵与液压马达

1、第四章第四章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 液压泵液压泵是一种能量转换装置能量转换装置，它把驱动电机的机械机械能能转换成输到系统中去的油液的压力能油液的压力能，供液压系统使用。 液压马达液压马达也是一种能量转换装置能量转换装置，它把输入油液的油液的压力能压力能转换成机械能机械能，使主机的工作部件克服负载克服负载及阻力而产生运动及阻力而产生运动。第一节第一节 概概 述述一、作用和分类一、作用和分类 液压传动系统中使用的液压泵液压泵和液压马达液压马达都是容容积式积式的。图4-1所示为容积式泵的工作原理。凸轮凸轮柱塞柱塞弹簧弹簧工作腔工作腔吸油阀吸油阀压油阀压油阀液压泵基本工作条件（必要条件）液

2、压泵基本工作条件（必要条件）1、形成密封容积、形成密封容积2、密封容积变化、密封容积变化3、吸压油腔隔开（配流装置）、吸压油腔隔开（配流装置）按输油方向能否改变：按输油方向能否改变： 单向单向 双向双向按使用压力：按使用压力： 低压低压 中压中压 中高压中高压 高压高压泵职能符号：泵职能符号：马达职能符号：马达职能符号：单向定量马达单向定量马达单向变量马达单向变量马达 双向定量马达双向定量马达双向变量马达双向变量马达单向定量泵单向定量泵单向变量泵单向变量泵双向定量泵双向定量泵双向变量泵双向变量泵 液压泵或液压马达的工作压力工作压力是指泵（马达）实际实际工作时的压力工作时的压力。 液压泵或液压马

3、达的额定压力额定压力是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转最高压力按试验标准规定的连续运转最高压力。 液压泵（液压马达）的几何排量几何排量（用V V 表示，以下简称排量）是指泵（马达）轴每转一转每转一转，由其密封密封容腔几何尺寸变化容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体的体排出（输入）液体的体积积，数值上等于在无泄漏无泄漏的情况下，其轴转一转所转一转所能排出（所需输入）的液体体积能排出（所需输入）的液体体积。二、压力、排量和流量二、压力、排量和流量 液压泵（液压马达）的几何流量几何流量（用qt表示）是指泵（马达）在单位时间内单位时间内由其密封容腔几何尺寸变密封容腔几何尺寸变化

4、计算而得的排出（输入）的液体体积化计算而得的排出（输入）的液体体积，数值上等于在无泄漏的情况下单位时间内所能排出（所需输入）的液体体积。tqVn 液压泵（液压马达）的转速为n时，几何流量为 液压泵或液压马达的额定流量额定流量是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准必须保证的流量，即在额按试验标准必须保证的流量，即在额定压力下由泵输出的流量定压力下由泵输出的流量。 因泵或马达存在内泄漏，所以额定流量和几何流量是不同的。r/minr/sm3/rm3/s 对于对于液压泵液压泵，泵工作时实际排出的流量泵工作时实际排出的流量q。它等。它等于泵的几何流量于泵的几何流量qt减去泄漏流量，即减去泄漏流量，即q

5、 = qtql 对于对于马达马达，实际输入流量，实际输入流量q必大于几何流量必大于几何流量qt： q = qt + ql ql为为容积流失容积流失，它与工作油液的粘度、泵的密封，它与工作油液的粘度、泵的密封性及工作压力性及工作压力p等因素有关。等因素有关。 液压泵液压泵由电机控制输入量输入量是转矩和转速（角速度）转矩和转速（角速度），输出量输出量是液体的压力和流量压力和流量，液压马达液压马达刚好相反相反。 如果不考虑液压泵（液压马达）在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率输出功率等于输入功率，也就是它们的几何功率是三、功率和效率三、功率和效率2ttttPpqpVnTTn 式中 Tt液压

6、泵（液压马达）的几何转矩； 液压泵（液压马达）的角速度。F实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率输出功率小于输入功率。注意这里注意这里的单位的单位 液压泵和液压马达在能量转换过程中是液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失有损失的，的，因此，输出功率小于输入功率，因此，输出功率小于输入功率，两者之间的差值即为两者之间的差值即为功率损失功率损失，功率损失可以分为，功率损失可以分为容积损失容积损失和和机械损失机械损失两两部分。部分。 容积损失容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的造成的流量损失流量损失。对液压泵来说，

7、。对液压泵来说，输出压力增大时，输出压力增大时，泵实际输出的流量泵实际输出的流量q减小减小，泵的流量损失可用，泵的流量损失可用容积效容积效率率来表示：来表示：ttttVqqqqqqq1液压泵液压泵 对液压马达来说，输入液压马达的实际流量对液压马达来说，输入液压马达的实际流量q必然大于它的几何流量必然大于它的几何流量qt，其，其容积效率容积效率可表示为：可表示为：式中式中 v液压泵、马达的容积效率；液压泵、马达的容积效率； q液压泵、马达的泄漏流量液压泵、马达的泄漏流量(m3s)； q液压泵、马达的实际流量液压泵、马达的实际流量(m3s)。qqqqqqqtV1液压马达液压马达比较一下，液压泵比较

8、一下，液压泵ttttVqqqqqqq1减去损失减去损失流量与输流量与输入实际流入实际流量的比值量的比值减去损失流量与输减去损失流量与输出实际流量的比值出实际流量的比值 对于液压马达来说，由于摩擦损失，使液压马达对于液压马达来说，由于摩擦损失，使液压马达实实际输出转矩际输出转矩T小于其小于其几何转矩几何转矩Tt；它的机械效率为；它的机械效率为： 机械损失是指因机械损失是指因摩擦摩擦而造成的而造成的转矩损失转矩损失。对液压泵。对液压泵来说，泵的来说，泵的实际驱动转矩实际驱动转矩T总是大于其理论上需要的总是大于其理论上需要的几几何驱动转矩何驱动转矩Tt，机械损失用机械损失用机械效率机械效率来表征：来

9、表征：ttmTTTT11式中式中 m液压泵、马达的机械效率；液压泵、马达的机械效率； T 液压泵、马达的损失转矩液压泵、马达的损失转矩(Nm)； T液压泵、马达的实际转矩液压泵、马达的实际转矩(Nm)。ttttmTTTTTTT1液压泵液压泵液压马达液压马达实际上这里主要实际上这里主要理解理解实际驱动转实际驱动转矩矩和和几何驱动转几何驱动转矩矩哪个是哪个是输出输出哪哪个是个是输入输入的问题的问题 液压泵液压泵的总效率是其输出功率和输入功率之比：的总效率是其输出功率和输入功率之比：mVPP入出式中式中 液压泵、马达的总效率。液压泵、马达的总效率。 液压马达液压马达的总效率同样也是其输出功率和输入功

10、率之比。的总效率同样也是其输出功率和输入功率之比。这就是说，液压泵或液压马达的这就是说，液压泵或液压马达的总效率都等于各自容积效率与总效率都等于各自容积效率与机械效率的乘积。机械效率的乘积。第二节第二节 齿齿 轮轮 泵泵一、外啮合齿轮泵的工作原理一、外啮合齿轮泵的工作原理 外啮合齿轮泵的工作原理如下所示。 齿轮泵是一种常用的液压泵。按照啮合形式分为齿轮泵是一种常用的液压泵。按照啮合形式分为外啮合外啮合和和内内啮合啮合两种，其中两种，其中外啮合泵应用较广外啮合泵应用较广，而内啮合泵则多为辅助泵。，而内啮合泵则多为辅助泵。主动齿轮被动齿轮泵体吸油腔压油腔工作原理：工作原理： 齿轮、泵体内表面、齿轮

11、、泵体内表面、前后泵盖围成前后泵盖围成密封容积密封容积 齿轮退出啮合齿轮退出啮合, ,容容积积吸油吸油齿轮进入啮合齿轮进入啮合, ,容容积积压油，密压油，密封容积变化封容积变化吸、压油口隔开吸、压油口隔开两齿轮啮合线两齿轮啮合线及泵盖及泵盖 二、排量计算和流量脉动二、排量计算和流量脉动 设齿间槽的容积等于轮齿的体积，则当齿轮齿数为齿数为z、分度圆直径为分度圆直径为D、模数为模数为m、工作齿高为hw（hw=2m）、齿宽为齿宽为b时，泵的排量为泵的排量为22wVDh bzm b 考虑到齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，所以通常按下式计算22VCzm b 式中 C-修正系数，z=1320时，取C=1.0

12、6；z=612时，取C=1.115。 由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化率容积变化率是不均不均匀匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。设qmax、qmin表示最大、最小瞬时流量，q表示平均流量。流量脉动率脉动率可用下式表示maxminqqq 外啮合齿轮泵的齿数愈少齿数愈少，脉动率脉动率就愈大就愈大，其值最高可达0.20以上，内啮合齿轮泵的流量脉动率就小得多。三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点（一）困油（一）困油 齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重合度必须大于重合度必须大于1，于是总有，于是总有两对轮齿同时啮合，并有两对轮齿同时啮合，并有一

13、部分油液被围困在两对轮齿所形成一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭容腔的封闭容腔之间，如图之间，如图4-4所示。所示。 在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的在工作过程中，就有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，如图所示，这个密封容积的大小随齿轮转动而封闭油腔之内，如图所示，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化。变化。从图从图 a)到图到图 b)，密封容积逐渐减小；，密封容积逐渐减小；从图从图 b)到图到图 c)，密封容积逐渐增大；，密封容积逐渐增大；如此产生了密封容积周期性的增大减小。如此产生了密封容积周期性的增大减小。 受受困油困油液受到挤压而产生液受到挤压而

14、产生瞬间高压瞬间高压，密封空腔的受困油液若，密封空腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发油液发热热，轴承等零件也受到，轴承等零件也受到附加冲击载荷附加冲击载荷的作用；若密封容积增的作用；若密封容积增大时，无油液补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气大时，无油液补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，体分离出来，产生气穴产生气穴，这就是齿轮泵的困油现象。，这就是齿轮泵的困油现象。卸荷槽与压油腔相通卸荷槽与压油腔相通卸荷槽与吸油腔相通卸荷槽与吸油腔相通 图4-5所示为几种异形卸荷槽异形卸荷槽，其消除困油现象的效

15、果更佳。 困油现象使齿轮泵产生强烈的噪声，并引起振动和汽蚀，同时降低泵的容积效率，影响工作的平稳性和使用寿命。消除困油现象的方法：消除困油现象的方法： 通常是在两端盖板上开卸荷槽卸荷槽，当封闭容积减小时，通过卸荷槽与压油腔相通。而封闭容积增大时，通过卸荷槽与吸油腔相通，两卸荷槽的间距必须确保在任何时候都不使吸、排油相通两卸荷槽的间距必须确保在任何时候都不使吸、排油相通。产生径向力的原因产生径向力的原因:（a）吸油腔侧压力低于压油腔侧压力；）吸油腔侧压力低于压油腔侧压力；（b）齿轮的啮合力。）齿轮的啮合力。 在齿轮泵中，油液作用在齿轮外缘的压力是在齿轮泵中，油液作用在齿轮外缘的压力是不均匀不均匀

16、的，从的，从低压腔到高压腔，低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡力越大，力越大，径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶压向，导致齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴承的磨损，降低轴定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。承使用寿命。（二）径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力径向不平衡力减小径向力偏载的措施：减小径向力偏载的措施：a）减小压油口直径；减小压油口直径

17、；使压油腔的压力仅作用在一个齿使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内到两个齿的范围内;b）增大扫膛处径向间隙；增大扫膛处径向间隙；使齿顶不与定子内表面产生使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承滚针轴承或滑动轴承;c）采用滚针轴承或滑动轴承；采用滚针轴承或滑动轴承；d）开减载槽，开减载槽，即将齿槽中的高压区引向低压吸油口，即将齿槽中的高压区引向低压吸油口，齿槽的低压区引向高压的排油口；齿槽的低压区引向高压的排油口；e）过渡区连通。过渡区连通。压力平衡槽压力平衡槽啮合线间隙泄漏啮合线间隙泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 5

18、%径向间隙泄漏径向间隙泄漏约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 20%25%轴向间隙泄漏轴向间隙泄漏*约占齿轮泵总泄漏量的约占齿轮泵总泄漏量的 75%80% 泵压力愈高，泄漏愈大泵压力愈高，泄漏愈大。（三）泄泄 漏漏问题：齿轮泵存在间隙问题：齿轮泵存在间隙 ， p q v 径向不平衡力也径向不平衡力也p p 径向力径向力提高齿轮泵压力的方法：提高齿轮泵压力的方法：浮动轴套补偿原理：浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿轮端面，补偿磨损，减小间隙。轮端面，补偿磨损，减小间隙。弹性侧板式补偿原理：弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板背面，靠将泵

19、出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。侧板自身的变形来补偿端面间隙。提高外啮合齿轮泵压力措施提高外啮合齿轮泵压力措施 在高、中压齿轮泵中，一般采用轴向间隙自动补偿的办法。在高、中压齿轮泵中，一般采用轴向间隙自动补偿的办法。其原理是其原理是把与齿轮端面相接触的部件制作成轴向可移动的轴向可移动的，并将压油腔的压力油经专门的通道引入到这个可动部件背面一定形状的油腔中，使该部件始终受到一个与工作压力该部件始终受到一个与工作压力成比例的轴向力压向齿轮端面成比例的轴向力压向齿轮端面，从而保证泵的轴向间隙能与工作压力自动适应且长期稳定。四、四、提高外啮合齿轮泵压力的措施提高外啮合齿轮泵压力

20、的措施这个可动部件可以是能整体移动的，如浮动轴套浮动轴套（见图4-6）或浮动侧板浮动侧板（见图4-7），也可以是能产生一定挠度的弹性侧板。（一）螺杆泵（一）螺杆泵五、螺杆泵和内啮合齿轮泵（二）（二）内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵F内啮合齿轮泵有渐开线齿渐开线齿轮泵轮泵和摆线齿轮泵摆线齿轮泵（又名转子泵）两种。F螺杆泵结构紧凑、运行平稳，转速螺杆泵结构紧凑、运行平稳，转速高、效率高，多应用于精密场合，但高、效率高，多应用于精密场合，但加工困难不易保证精度。加工困难不易保证精度。F内啮合齿轮泵，结构紧凑、同向转动内啮合齿轮泵，结构紧凑、同向转动磨损小、脉动小、转速高、效率高，但磨损小、脉动小、转速高、效

21、率高，但齿形复杂、精度要求高，造价贵齿形复杂、精度要求高，造价贵 叶片泵是一种叶片泵是一种小功率泵小功率泵，排油均匀，工作平稳，噪声小，它是，排油均匀，工作平稳，噪声小，它是一种一种单向运转、单向排油单向运转、单向排油的油泵。的油泵。 叶片泵分为叶片泵分为单作用叶片泵单作用叶片泵和和双作用叶片泵双作用叶片泵。 当转子转一圈时，油泵每一工作容积吸、排油各一次，称为当转子转一圈时，油泵每一工作容积吸、排油各一次，称为单单作用作用叶片泵。叶片泵。 当转子转一圈，油泵每一工作容积吸、排油各两次，称为当转子转一圈，油泵每一工作容积吸、排油各两次，称为双作双作用用叶片泵。叶片泵。第三节第三节 叶叶 片片

22、泵泵一般，单作用叶片泵往往是做成变量泵结构。双作用一般，单作用叶片泵往往是做成变量泵结构。双作用叶片泵则只能做成定量泵结构。叶片泵则只能做成定量泵结构。 图4-11所示为单作用叶片泵的工作原理。 一、单作用叶片泵一、单作用叶片泵（一）（一）工作原理工作原理 单作用叶片泵主要由配油盘单作用叶片泵主要由配油盘1、轴轴2、转子转子3、定子定子4、叶片叶片5、壳、壳体体6等零件组成。叶片泵的定子具等零件组成。叶片泵的定子具有圆柱形的内表面，转子上有均有圆柱形的内表面，转子上有均布槽，矩形叶片安放在转子槽内，布槽，矩形叶片安放在转子槽内，并可在槽内滑动。并可在槽内滑动。转子中心与定转子中心与定子中心不重

23、合子中心不重合，有一个偏心距，有一个偏心距e。若在结构上转子和定子的偏心距若在结构上转子和定子的偏心距e可变，就成为变量叶片泵。可变，就成为变量叶片泵。结构工艺简单，可以实现各种形式的变量。结构工艺简单，可以实现各种形式的变量。作用在转子上的液压力不平衡，增大轴承磨损，缩短泵的寿命作用在转子上的液压力不平衡，增大轴承磨损，缩短泵的寿命。转子转子定子定子叶片叶片单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理v密密形成：定子、转子、叶片、配流盘围成形成：定子、转子、叶片、配流盘围成 右半周，叶片伸出，右半周，叶片伸出，v密密，吸油，吸油 左半周，叶片缩回，左半周，叶片缩回，v密密，压油，压油吸压油腔

24、隔开：配油盘上封油区和叶片吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片 （二）排量计算（二）排量计算单作用叶片泵的排量近似为FV=2beD 式中 b转子宽度； e转子和定子间的偏心距； D定子内圆直径。结结 论：论： (1) e=0,V=0 (2) e不变，定量 (2) e大小变化，流量大小变化,变量泵 （三）特点（三）特点 下图为双作用叶片泵的工作原理图，它的作用原理和单作下图为双作用叶片泵的工作原理图，它的作用原理和单作用叶片泵相似，用叶片泵相似，不同之处只在于不同之处只在于定子内表面定子内表面是由是由两段长半径两段长半径圆弧圆弧、两段短半径圆弧两段短半径圆弧和和四段过渡曲线组四段过渡曲线组成，且成

25、，且定子和转子定子和转子是同心是同心的，的，当转子逆时针方向旋转时，密封工作腔的容积在当转子逆时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角左上角和右下角处逐渐减小，为处逐渐减小，为压油区压油区；在；在左下角和右上角左下角和右上角处逐渐增大，为处逐渐增大，为吸油区吸油区。 吸油区和压油区之间有一吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。段封油区将吸、压油区隔开。这种泵的转子每转一周，每个这种泵的转子每转一周，每个密封工作腔完成吸油和压油动密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶作各两次，所以称为双作用叶片泵。片泵。 由于双作用叶片泵有两个吸由于双作用叶片泵有两个吸油区和两个

26、排油区，并且各油区和两个排油区，并且各自的中心夹角是对称的，所自的中心夹角是对称的，所以以作用在转子上的油压作用作用在转子上的油压作用力互相平衡力互相平衡。因此，这种油。因此，这种油泵也称为泵也称为平衡式叶片泵平衡式叶片泵。 二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵（一）工作原理（一）工作原理双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理V密密形成：定子、转子和相邻两叶片、配流形成：定子、转子和相邻两叶片、配流 盘围成盘围成 右上、左下，叶片伸出，右上、左下，叶片伸出，V密密吸油吸油 左上、右下，叶片缩回，左上、右下，叶片缩回，V密密压油压油 吸压油口隔开：吸压油口隔开： 配油盘上封油区及叶片配油盘上封油区

27、及叶片双作用叶片泵脉动小，且叶片数为双作用叶片泵脉动小，且叶片数为4的倍数时最小，的倍数时最小，一般去一般去12或或16片。片。 提高双作用叶片泵压力的措施提高双作用叶片泵压力的措施 由于一般双作用叶片泵的由于一般双作用叶片泵的叶片底部叶片底部通压力油通压力油, ,就使得处于就使得处于吸油吸油区的叶片顶部和底部的区的叶片顶部和底部的液压液压作用力不平衡作用力不平衡, ,叶片顶部以很大的压叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上紧力抵在定子吸油区的内表面上, ,使磨损加剧使磨损加剧, ,影响叶片泵的使用影响叶片泵的使用寿命寿命, ,尤其是工作压力较高时尤其是工作压力较高时, ,磨损更严重磨

28、损更严重, ,因此吸油区叶片两端因此吸油区叶片两端压力不平衡压力不平衡, ,限制了双作用叶片泵工作压力的提高。限制了双作用叶片泵工作压力的提高。 (1)减小作用在叶片底部的油液压力减小作用在叶片底部的油液压力 将泵的压油腔的油通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区将泵的压油腔的油通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部的叶片底部,使叶片经过吸油腔时使叶片经过吸油腔时,叶片压向定子内表面的作用叶片压向定子内表面的作用力不致过大。力不致过大。(3)使叶片顶端和底部的液压作用力平衡使叶片顶端和底部的液压作用力平衡双叶片、叶片加弹簧结构双叶片、叶片加弹簧结构 (2)减小叶片底部承受压力油作用的面积

29、减小叶片底部承受压力油作用的面积 叶片底部受压面积为叶片的宽度和叶片厚度的乘积叶片底部受压面积为叶片的宽度和叶片厚度的乘积,因此减小因此减小叶片的实际受力宽度和厚度叶片的实际受力宽度和厚度,就可减小叶片受压面积。子母叶片、就可减小叶片受压面积。子母叶片、阶梯叶片阶梯叶片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Bp1p1p21子母叶片结构阶梯形叶片柱销叶片结构双叶片结构示意图弹簧式叶片 单作用叶片泵的结构类型有很多。单作用叶片泵的结构类型有很多。 按改变偏心方向的不同而分为按改变偏心方向的不同而分为单向变量泵单向变量泵和和双向变量泵双向变量泵两种，双向变量泵能在工作中变换进、出油口，

30、使液压执行元两种，双向变量泵能在工作中变换进、出油口，使液压执行元件的运动反向；件的运动反向； 按改变偏心方式的不同分为按改变偏心方式的不同分为手调式手调式和和自动调节自动调节式变量泵；式变量泵； 自动调节式变量泵又有自动调节式变量泵又有限压式变量泵限压式变量泵、稳流式变量泵稳流式变量泵等多等多种形式。种形式。 限压式变量泵又可分为限压式变量泵又可分为外反馈式外反馈式和和内反馈式内反馈式。三、限压式变量叶片泵三、限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵FspAx 限压式变量叶片泵是单作用叶片泵限压式变量叶片泵是单作用叶片泵,根据前面介绍的单作用根据前面介绍的单作用叶片泵的工

31、作原理叶片泵的工作原理,改变定子和转子间的偏心距改变定子和转子间的偏心距e,就能改变泵的输就能改变泵的输出流量出流量,限压式变量叶片泵能借助限压式变量叶片泵能借助输出压力的大小自动改变偏心输出压力的大小自动改变偏心距距e的大小的大小来改变输出流量。当压力低于某一可调节的限定压力来改变输出流量。当压力低于某一可调节的限定压力时时,泵的输出流量最大泵的输出流量最大; 压力高于限定压力时压力高于限定压力时,随着压力增加随着压力增加,泵的泵的输出流量线性地减少。输出流量线性地减少。弹簧弹簧反馈反馈柱塞柱塞滑块滑块滚针滚针转子转子定子定子FsPAX外反馈限压式变量叶片泵的静态特性曲线外反馈限压式变量叶片

32、泵的静态特性曲线AB段：段：FspAx p增大，增大，q不变（泄漏）不变（泄漏）BC段：段：FspAx p增大，增大，q迅速减小迅速减小p增大到一定值时，增大到一定值时，q0注意各量对特性的影响：注意各量对特性的影响： 调节定子右边的螺钉，改变调节定子右边的螺钉，改变emax ，AB线上下平移线上下平移 调节压力调节螺钉的预压缩量调节压力调节螺钉的预压缩量x0 ，BC线左右平移线左右平移 更换弹簧更换弹簧 BC线斜率变化线斜率变化限压式变量叶片泵的应用限压式变量叶片泵的应用执行机构需要有快、慢速运动的场合，执行机构需要有快、慢速运动的场合， 如：组合机床进给系统实现快进、工进、快退等如：组合机

33、床进给系统实现快进、工进、快退等 快进或快退：大流量负载低快进或快退：大流量负载低 用用AB段段 工进：负载高小流量工进：负载高小流量 用用BC段段 定位夹紧：用定位夹紧：用AB段段 夹紧结束保压：用夹紧结束保压：用BC点点 或定位夹紧系统或定位夹紧系统第四节第四节 柱柱 塞塞 泵泵 柱塞泵是依靠柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内作往复运动柱塞在缸体孔内作往复运动时产生的时产生的容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞和缸体内空都容积变化进行吸油和压油的。由于柱塞和缸体内空都是是圆柱表面圆柱表面，容易得到，容易得到高精度的配合，密封性能好高精度的配合，密封性能好，在在高压下高压下工作仍能保持工作仍能保持较高

34、的容积效率和总效率较高的容积效率和总效率。 柱塞泵形式众多，性能各异，应用非常广泛。柱塞泵形式众多，性能各异，应用非常广泛。 根据柱塞的布置和运动方向与传动轴相对位置的不根据柱塞的布置和运动方向与传动轴相对位置的不同，柱塞泵可分为同，柱塞泵可分为轴向柱塞泵轴向柱塞泵和和径向柱塞泵径向柱塞泵两类。两类。（一）直轴式轴向柱塞泵（一）直轴式轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵 斜盘斜盘和和配油盘配油盘固定固定不动不动，柱塞在弹簧或者液压油的，柱塞在弹簧或者液压油的压力作用下压紧在斜盘上。压力作用下压紧在斜盘上。传动轴带动缸体转动传动轴带动缸体转动，柱塞，柱塞与斜盘作用在依次伸缩改变容积。与斜盘作用

35、在依次伸缩改变容积。轴向柱塞泵工作原理轴向柱塞泵工作原理大小变化，流量大小变化大小变化，流量大小变化方向变化，输油方向变化方向变化，输油方向变化斜盘式轴向柱塞泵变量原理斜盘式轴向柱塞泵变量原理斜盘与缸体中心线的夹角斜盘与缸体中心线的夹角 = 0 ， q = 0 斜盘式轴向柱塞泵可作斜盘式轴向柱塞泵可作（二）（二）斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵 这种轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度，故称斜轴式轴向柱塞泵，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。图4-17所示为该泵的工作原理。（三）（三）变量控制机构变量控制机构1.手动控制手动控制2.恒压、恒流量、恒功率控制恒压、恒流量、恒功率控

36、制其由其由带动带动旋转，使旋转，使上下移动并通过上下移动并通过使使绕其回转中心绕其回转中心O摆动，摆动，从而改变从而改变的大小，达到调的大小，达到调节流量的目的。节流量的目的。这种变量机构结构简单，但操这种变量机构结构简单，但操纵费力，仅适用于中小功率的纵费力，仅适用于中小功率的液压泵。液压泵。 二、径向柱塞泵（一）阀配油式径向柱塞泵（一）阀配油式径向柱塞泵（二）（二）轴配油式径向柱塞泵轴配油式径向柱塞泵1.结构特点： 定子1不动 缸体（转子2）转动 偏心距e 配油轴3（不动） 衬套4（与缸体紧配合） 调节e的大小变量泵 改变e的方向双向泵径向柱塞变量泵一般都径向柱塞变量泵一般都是将是将定子沿

37、水平方向移定子沿水平方向移动动来调节偏心距来调节偏心距e。 第五节第五节 液液 压压 马马 达达一、工作原理 图4-21所示为轴向柱塞式液压马达的工作原理。轴向柱塞式液压马达的工作原理。1.轴向柱塞式液压马达轴向柱塞式液压马达液压马达分为液压马达分为高速小转矩高速小转矩和和低速大转矩低速大转矩两大类，额定转速高于两大类，额定转速高于500r/min为高度，低于则为低速。为高度，低于则为低速。高速马达高速马达有有齿轮式、叶片式和齿轮式、叶片式和轴向柱塞式轴向柱塞式等，等，低速马达低速马达基本结构是基本结构是径向柱塞式径向柱塞式 输入的高压油通过柱塞作输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞的

38、用在斜盘上。斜盘给柱塞的反作用力的径向分力反作用力的径向分力，使缸，使缸体产生转矩。通过输出轴带体产生转矩。通过输出轴带动负载做功。动负载做功。n改变供油方向改变供油方向马达反转。马达反转。双向马达双向马达n改变斜盘倾角改变斜盘倾角排量变，转速变。排量变，转速变。变量马达变量马达应用：应用：高转速、较大扭矩的场合。高转速、较大扭矩的场合。固定固定固定固定转动转动图4-22所示为多作用内曲线径向柱塞液压马达的结构原理图。2.径向柱塞式液压马达径向柱塞式液压马达缸体压油口配油轴定子柱塞回油口l构造构造缸体缸体柱塞柱塞滚轮滚轮配油轴配油轴进口进口出口出口多曲轨面多曲轨面压力油经压力油经配油轴窗口配油

39、轴窗口进入缸体进入缸体的的柱塞孔中柱塞孔中推动推动滚轮滚轮在轨道曲在轨道曲面内旋转。面内旋转。l特点特点u低速稳定性好低速稳定性好u工作安全可靠工作安全可靠u内曲面轨道制造难度大内曲面轨道制造难度大u径向力平衡径向力平衡l工作原理工作原理Fig. 4-5 曲柄连杆马达工作原理曲柄连杆马达工作原理二、主要参数12tTpV12mTpVvqnV 设液压马达的进、回油腔的压差为p，输入的流量为q，而液压马达的排量为V，容积效率为V，机械效率为m，则液压马达的几何转矩F实际转矩为F液压马达的转速为2ttttPpqpVnTTnqqtVtmTT例例 题题【例【例1】如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输

40、出压力如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输出压力 pp10MPa，排量，排量 Vp10mL/r，转速，转速 np1450r/min，容积效率，容积效率pv0.9，机械效率，机械效率pm0.9，液压马达排量，液压马达排量 Vm10mL/r， 容积效容积效率率mv0.9，机械效率，机械效率mm0.9，泵出口与马达进口间管道压力，泵出口与马达进口间管道压力损失为损失为0.5MPa，其它损失不计，试求：，其它损失不计，试求： pmpvpvpppopppipVnpqpP（1）液压泵的驱动功率）液压泵的驱动功率 Pip；（2）液压泵的输出功率）液压泵的输出功率 Pop；（3）液压马达的输出转速）液压

41、马达的输出转速 nM、输出转矩输出转矩 TM和输出功率和输出功率 Pom。12mTpVvqnV12tTpV解：解：（1）液压泵驱动功率液压泵驱动功率 Pip（2）液压泵输出功率液压泵输出功率 Pop（3）液压马达输出转速液压马达输出转速 nM WVnpqpPpmpvpvpppopppip2685609 . 09 . 010109 . 01450101066 WqpPppop2175609 . 010101450101066)(5 .117410109 .09 .01010145066rpmVqnmmvpM液压马达输出转矩液压马达输出转矩TM 液压马达输出功率液压马达输出功率PommNpVTmm

42、mM6 .1329 . 0105 . 0101010266)16746 .13605 .117422WTnPMMom（ 【例【例2】图示系统中，已知泵的排量图示系统中，已知泵的排量Vp40 mL/ /r，转，转 速速 np=1450 r/ /min，机械效率和容积效率均为，机械效率和容积效率均为 0.9；变量马达的排量范围为；变量马达的排量范围为 Vm40 100 mL/ /r，机械效率和容积效率为，机械效率和容积效率为0.9，马达的负，马达的负 载扭矩载扭矩 Tm 40 Nm。不计管。不计管 道损失，试求：道损失，试求： 1 泵的输出流量泵的输出流量 q p； 2 马达最大进口压力马达最大进口压力 p m； 3 马达转速马达转速 n m 的范围；的范围； 4 液压系统的最大输入功率液压系统的最大输入功率 P i。解解：1 泵的输出流量泵的输出流量 qp= npVppv = 1450604010 - -60.9 = 8.710- -4（m3/ /s）= 52.2 L/ /min 2 马达的最大进口压力马