第3章液压动力元件3

1、Chapter 3Hydraulic Power Elements第第3章章 液压动力元件液压动力元件第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.1.1 液压泵的分类液压泵的分类 按泵的结构形式（工作原理）分按泵的结构形式（工作原理）分 齿轮泵齿轮泵 叶片泵叶片泵 柱塞泵柱塞泵 螺杆泵螺杆泵 按泵的排量是否可调节分按泵的排量是否可调节分 定量泵定量泵 变量泵变量泵 按泵的排油方向多少分按泵的排油方向多少分 单向泵单向泵 双向泵双向泵第第3章章 液压动力元件液压动力元件液压泵的图形（职能）符号液压泵的图形（职能）符号单向定量液压泵单向定量液压泵单向变量液压泵单向变量液压泵双向变量液压泵双向变量液压泵

2、双向定量液压泵双向定量液压泵第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.1.2 液压泵的工作原理液压泵的工作原理容积式液压泵的工作原理容积式液压泵的工作原理第第3章章 液压动力元件液压动力元件 在结构上具有一个或多个密封且容积大小可以周期性在结构上具有一个或多个密封且容积大小可以周期性变化的工作容积（称为变化的工作容积（称为密封容积密封容积）；当密封容积增大时，）；当密封容积增大时，密封容积内形成密封容积内形成局部真空局部真空，完成吸油过程；当密封容积，完成吸油过程；当密封容积减小时，完成压油过程。液压泵的输出流量与此空间的减小时，完成压油过程。液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变

3、化次数成正比，与其它因容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。素无关。 具有相应的配油机构，将吸油腔与排油腔分开，并具具有相应的配油机构，将吸油腔与排油腔分开，并具有良好密封性。有良好密封性。 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。 液压泵正常工作的条件液压泵正常工作的条件再看一遍再看一遍第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.1.3 液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数 压力（压力（MPa） 额定压力额定压力np 在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许的最高压力。的

4、最高压力。 额定压力值与液压泵的结构形式及其零部件的强度、工作寿命和额定压力值与液压泵的结构形式及其零部件的强度、工作寿命和容积效率有关。在液压系统中，安全阀的调定压力要小于液压泵的额容积效率有关。在液压系统中，安全阀的调定压力要小于液压泵的额定压力。铭牌标注的就是此压力。定压力。铭牌标注的就是此压力。 工作时，液压泵的工作压力应不超过泵的额定压力工作时，液压泵的工作压力应不超过泵的额定压力,否则就会过载。否则就会过载。 指泵短时间内所允许超载使用的极限压力。指泵短时间内所允许超载使用的极限压力。 最高允许压力受泵本身密封性能和零件因素的限制。最高允许压力受泵本身密封性能和零件因素的限制。 最

5、高允许压力最高允许压力maxp第第3章章 液压动力元件液压动力元件 液压泵在实际工作时的输出压力，亦即液压泵出口的液压泵在实际工作时的输出压力，亦即液压泵出口的压力。压力。 工作压力工作压力p液压泵的工作压力取决于负载！液压泵的工作压力取决于负载！ 吸入压力吸入压力0p 指液压泵进口处的压力。指液压泵进口处的压力。 自吸式泵的吸入压力低于大气压力，一般用吸入高度衡量。当自吸式泵的吸入压力低于大气压力，一般用吸入高度衡量。当液压泵的安装高度太高或吸油阻力过大时，液压泵的进口压力将因液压泵的安装高度太高或吸油阻力过大时，液压泵的进口压力将因低于极限吸入压力而导致吸油不充分，而在吸油腔产生气穴或气蚀

6、。低于极限吸入压力而导致吸油不充分，而在吸油腔产生气穴或气蚀。吸入压力的大小与液压泵的结构形式有关。吸入压力的大小与液压泵的结构形式有关。第第3章章 液压动力元件液压动力元件液压泵的压力分级液压泵的压力分级压力分级压力分级 低压低压 中压中压 中高压中高压 高压高压 超高压超高压 压力压力（MPa） 2.5 2.58 816 1632 32 排量排量V（m3/r，mL/r） 在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一周，所排出在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一周，所排出的液体的体积（也称为理论排量、几何排量）。的液体的体积（也称为理论排量、几何排量）。 液压泵的排量取决于液压泵的结构、几何尺寸

7、（密封容积的大小液压泵的排量取决于液压泵的结构、几何尺寸（密封容积的大小和数量）。和数量）。 液压泵的排量和转速决定了泵的流量。某些液压泵的排量是可调液压泵的排量和转速决定了泵的流量。某些液压泵的排量是可调的，继而流量可调。的，继而流量可调。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 转速（转速（r/min） 额定转速额定转速n 在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行效率的转速。并保持较高运行效率的转速。 最高转速最高转速maxn 最低转速最低转速minn 在额定压力下，为保证使用寿命和性能所允许的短暂在额定压力下，为保证使用寿命和

8、性能所允许的短暂运行的最高转速。运行的最高转速。 最高转速主要与液压泵的结构形式及自吸能力有关。最高转速主要与液压泵的结构形式及自吸能力有关。 为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过低所允许的为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过低所允许的最低转速。最低转速。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 流量（流量（m3/s，L/min） 理论流量理论流量tq 在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排出在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排出的液体的体积称为理论流量；工程上又称空载流量。的液体的体积称为理论流量；工程上又称空载流量。注意它们的量纲注意它们的量纲!nVqt 理论流量取决于液压泵的排

9、量（结构尺寸）和驱动电机（液压泵）的转速。理论流量取决于液压泵的排量（结构尺寸）和驱动电机（液压泵）的转速。 实际流量实际流量q 实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的流量。实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的流量。实际流量低于理论流量，原因是液压泵在不同压力下工作时存在泄漏量。实际流量低于理论流量，原因是液压泵在不同压力下工作时存在泄漏量。泄漏量泄漏量qqqt 则则qqqt 第第3章章 液压动力元件液压动力元件液压输出液压输出pq 液压泵液压泵机械输入机械输入T 功率（功率（W，kW） 额定流量额定流量nq 在额定压力、额定转速下，按试验标准规定必须保证在额定压力、额定转速下，按试验标准规

10、定必须保证的输出流量。的输出流量。 输入功率输入功率iP 实际驱动泵轴所需的机械实际驱动泵轴所需的机械功率，它等于泵轴上的转矩功率，它等于泵轴上的转矩 T 和角速度和角速度 的乘积。的乘积。nTTPi 2 注意量纲注意量纲! 输出功率输出功率oP 液压泵的输出液压功率指的是泵的出口工作压力液压泵的输出液压功率指的是泵的出口工作压力 p 与与其实际输出流量其实际输出流量 q 的乘积。的乘积。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 qqppqPto 注意量纲注意量纲! 理论功率理论功率tP 如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失，则输入功如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失，则输入功率与输出功率相

11、等，即为理论功率。率与输出功率相等，即为理论功率。tttnTpnVpqP 2 效率效率 液压泵在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率液压泵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，两者之差即为小于输入功率，两者之差即为功率损失功率损失。 液压泵的功率损失有机械损失和容积损失两种，因摩液压泵的功率损失有机械损失和容积损失两种，因摩擦而产生的损失是擦而产生的损失是机械损失机械损失，因泄漏而产生的损失是，因泄漏而产生的损失是容积容积（流量）损失（流量）损失。 功率损失的大小用功率损失的大小用效率效率来描述。来描述。注意量纲注意量纲!第第3章章 液压动力元件液压动力元件 机械效率机械效率

12、m 液体在泵内流动时，液体在泵内流动时，液体黏性液体黏性会引起转矩损失，泵内会引起转矩损失，泵内零件相对运动时，零件相对运动时，机械摩擦机械摩擦也会引起转矩损失。机械效率也会引起转矩损失。机械效率是泵所需要的理论转矩与实际转矩之比，即是泵所需要的理论转矩与实际转矩之比，即TpVTTtm 2 容积效率容积效率V 在转速一定的条件下，液压泵的实际流量与理论流量在转速一定的条件下，液压泵的实际流量与理论流量之比定义为泵的容积效率，即之比定义为泵的容积效率，即nVqqqqqqqqttttV 11 容积效率取决于泄漏量的大小，在液压泵结构形式、几何尺寸确定容积效率取决于泄漏量的大小，在液压泵结构形式、几

13、何尺寸确定后，泄漏量又主要取决于泵的出口压力。后，泄漏量又主要取决于泵的出口压力。 泵在低速下工作时，理论流量较小，容积效率较低。泵在低速下工作时，理论流量较小，容积效率较低。tTTT 转矩损失转矩损失第第3章章 液压动力元件液压动力元件 总效率总效率 液压泵的输出功率与输入功率之比。液压泵的输出功率与输入功率之比。VmmtVtionTpqnTpqPP /22液压泵的总效率等于机械效率与容积效率之积。液压泵的总效率等于机械效率与容积效率之积。液压泵的功率流向液压泵的功率流向 液压泵的输入功率液压泵的输入功率TPi 机械损失功率机械损失功率TPm 实际液体获得的功率实际液体获得的功率ttpqT

14、因泄漏导致容积损失而损失的因泄漏导致容积损失而损失的功率功率qpPV 液压泵的实际输出功率液压泵的实际输出功率即即pqPo VmioPPPP 第第3章章 液压动力元件液压动力元件特定介质、转速和油温等条件下测得的液压泵的压力特性曲线特定介质、转速和油温等条件下测得的液压泵的压力特性曲线 液压泵的噪声（液压泵的噪声（dB，分贝），分贝）产生的原因：流量脉动、液流冲击、零部件的振动和摩擦、产生的原因：流量脉动、液流冲击、零部件的振动和摩擦、液压冲击等。液压冲击等。第第3章章 液压动力元件液压动力元件VVtVnqq 【例例3-1】 已知中高压齿轮泵已知中高压齿轮泵CBG2040 的排量为的排量为40

15、.6mL/r，该泵在该泵在1450r/min 转速、转速、10MPa 压力工况下工作，泵的容积效压力工况下工作，泵的容积效率率 ，总效率，总效率 。求驱动该泵所需电机的功率。求驱动该泵所需电机的功率 和泵的输出功率和泵的输出功率 。95. 0 V 9 . 0 iPoP解：解：oP 求液压泵的输出功率求液压泵的输出功率kW32. 9106010927.551010336 pqPo液压泵的实际输出流量液压泵的实际输出流量95. 0min/r1450r/L106 .403 min/L927.55 则液压泵的输出功率为则液压泵的输出功率为注意量纲的注意量纲的转换！转换！第第3章章 液压动力元件液压动力

16、元件kW38.109 . 032. 9 oiPPiP 求液压泵驱动电机的功率求液压泵驱动电机的功率查电机手册，选取功率为查电机手册，选取功率为11kW的电机。的电机。第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.2 齿轮泵齿轮泵Gear-Type Pump3.2.1 齿轮泵概述齿轮泵概述 分类分类 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 使用渐开线直齿齿轮，应用最多使用渐开线直齿齿轮，应用最多 （本节主要介绍）（本节主要介绍） 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 使用渐开线直齿齿轮、摆线齿轮使用渐开线直齿齿轮、摆线齿轮3.2.1 齿轮泵概述齿轮泵概述 分类分类第第3章章 液压动力元件液压动力元件 特点特点 优点：体积小，重

17、量轻，结构简单，制造方便，价格优点：体积小，重量轻，结构简单，制造方便，价格低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护低，工作可靠，自吸性能较好，对油液污染不敏感，维护方便等。方便等。 缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变缺点：流量和压力脉动较大，噪声大，排量不可变（故常做成定量泵）等。（故常做成定量泵）等。 内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵比较，其体积小，流量内啮合齿轮泵与外啮合齿轮泵比较，其体积小，流量脉动小，噪声小，但加工困难，使用受到限制。脉动小，噪声小，但加工困难，使用受到限制。第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.2.2 外啮合齿轮泵的结构与工作原理外啮合齿轮泵的结构与

18、工作原理齿轮泵结构齿轮泵结构 结构（结构（CB型）型） 泵体泵体 前后端盖前后端盖 一对相啮合的齿轮一对相啮合的齿轮 驱动轴驱动轴主要组成部分：主要组成部分：第第3章章 液压动力元件液压动力元件 工作原理工作原理l一壳体一壳体 2-主动齿轮主动齿轮 3从动齿轮从动齿轮第第3章章 液压动力元件液压动力元件密封容积的形成密封容积的形成 齿轮两端面与端盖、齿轮齿顶与泵体的内腔表面之间齿轮两端面与端盖、齿轮齿顶与泵体的内腔表面之间的间隙很小，加上齿轮进入啮合及脱离啮合的两条啮合接的间隙很小，加上齿轮进入啮合及脱离啮合的两条啮合接触线，共同形成了吸油腔和压油腔两个密封容积。触线，共同形成了吸油腔和压油腔

19、两个密封容积。第第3章章 液压动力元件液压动力元件当齿轮按图示方向旋转时，当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积增大，形成合，密封腔容积增大，形成局部真空，实现吸油并被旋局部真空，实现吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封腔容积减小，入啮合，使密封腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油这就是齿轮泵的吸油和压油过程。过程。 啮合点处的齿面接触线一直起着分隔高、低压腔的作用，因此在啮合点处的齿面接触线一直起着分隔高、低压

20、腔的作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流（配油）机构。这种配油方式称为直齿轮泵中不需要设置专门的配流（配油）机构。这种配油方式称为直接配油。接配油。第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.2.3 外啮合齿轮泵的排量和流量外啮合齿轮泵的排量和流量 排量排量 近似认为齿槽容积等于轮齿体积时近似认为齿槽容积等于轮齿体积时BzmV22 实际齿间槽的容积要比轮齿的体积实际齿间槽的容积要比轮齿的体积稍大，而且齿数越少其差值越大，取稍大，而且齿数越少其差值越大，取BzmV266. 6 z齿轮的齿数齿轮的齿数m齿轮的模数齿轮的模数B齿轮的齿宽齿轮的齿宽D分度圆直径分度圆直径zDm/ 第第3章章 液压动力元

21、件液压动力元件 （平均）流量（平均）流量说明：说明： 齿轮泵的排量与模数的平方成正比，与齿数成正比。要齿轮泵的排量与模数的平方成正比，与齿数成正比。要增大排量，增大模数比增大齿数更有利。换句话说，要使增大排量，增大模数比增大齿数更有利。换句话说，要使排量不变，而体积减小，则应增大模数并减少齿数。排量不变，而体积减小，则应增大模数并减少齿数。 齿数齿数 z 较少时会发生根切现象较少时会发生根切现象通过正变位避免。通过正变位避免。 理论流量理论流量BnzmVnqt266. 6 实际流量实际流量VVtBnzmqq 266. 6 流量脉动流量脉动 液压泵工作时，由于齿轮的啮合线是在不断变化的，因液压泵

22、工作时，由于齿轮的啮合线是在不断变化的，因此瞬时流量也是在不断变化的此瞬时流量也是在不断变化的流量脉动。脉动率流量脉动。脉动率%100minmax qqqq 第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.2.4 外啮合齿轮泵的结构特点分析外啮合齿轮泵的结构特点分析 泄漏泄漏 泄漏途径：泄漏途径： 端面泄漏端面泄漏占总泄漏量的占总泄漏量的70%75% 齿顶泄漏齿顶泄漏占总泄漏量的占总泄漏量的10%15% 啮合线泄漏啮合线泄漏很少很少第第3章章 液压动力元件液压动力元件 减小泄漏的措施减小泄漏的措施 危害危害降低容积效率。降低容积效率。 减小轴向间隙（减小轴向间隙（0.0250.06mm） 采用浮动轴套

23、或弹性侧板端面间隙进行自动补偿采用浮动轴套或弹性侧板端面间隙进行自动补偿浮动轴套浮动轴套引入压力油使轴套引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减补偿端面磨损和减小间隙。小间隙。 第第3章章 液压动力元件液压动力元件 困油困油 齿轮啮合时的重叠系数必大于齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两，故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，这个密封容积的大小随对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。齿轮转动而变化，形成困油。 齿轮泵的困油现象齿轮泵

24、的困油现象AB间的死区间的死区容积逐渐减小容积逐渐减小AB间的死区间的死区容积达到最小容积达到最小AB间的死区间的死区容积逐渐增大容积逐渐增大 产生原因产生原因第第3章章 液压动力元件液压动力元件 困油现象的消除困油现象的消除 危害危害 密封容积减小时，受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容积减小时，受困油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容积内的受困油液若无通道与排油口相通，油液将从密封容积内的受困油液若无通道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用。击载荷的作用。 密封容积增大时，若无油液补充，会形成

25、局部真空，使密封容积增大时，若无油液补充，会形成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，导致气蚀现象，溶于油液中的气体分离出来，产生气穴，导致气蚀现象，引起振动和噪声。引起振动和噪声。 在端盖上开一对卸荷槽。在端盖上开一对卸荷槽。 当封闭容腔减小时，让卸荷槽与泵的压油腔相通，这样可使封闭容当封闭容腔减小时，让卸荷槽与泵的压油腔相通，这样可使封闭容腔中的高压油排到压油腔中去；当封闭容腔增大时，使卸荷槽与泵的吸腔中的高压油排到压油腔中去；当封闭容腔增大时，使卸荷槽与泵的吸油腔相通，使吸油腔的油及时补入到封闭容腔中，从而避免产生真空。油腔相通，使吸油腔的油及时补入到封闭容腔中，从而避免产生真

26、空。第第3章章 液压动力元件液压动力元件卸荷槽卸荷槽容积减小时容积减小时与压油侧相通与压油侧相通容积增大时容积增大时与吸油侧相通与吸油侧相通齿轮泵结构齿轮泵结构第第3章章 液压动力元件液压动力元件 径向不平衡力径向不平衡力 产生原因产生原因 齿轮泵工作时，由于在齿轮泵工作时，由于在压油腔和吸油腔之间存在着压油腔和吸油腔之间存在着压差，又因泵体表面与齿轮压差，又因泵体表面与齿轮齿顶存在着径向间隙，油液齿顶存在着径向间隙，油液作用在轮外缘的压力是不均作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到递增，

27、因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。径向不平衡力的作用。 第第3章章 液压动力元件液压动力元件第第3章章 液压动力元件液压动力元件 危害危害 压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使定子偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。定子偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。 减小径向不平衡力的措施减小径向不平衡力的措施 减小压油口减小压油口 ； 减少齿轮的齿数，这样减少齿轮的齿数，这样减小了齿顶圆直径，承压减小了齿顶圆直径，承压面积减小；面积减小； 适当增大径向间隙；适当增大径向间隙； 开压力平衡槽开压力平衡槽 。第第3章章 液压动力元件液压动

28、力元件再看齿轮泵结构再看齿轮泵结构3.2.5 内啮合齿轮泵（略）内啮合齿轮泵（略）第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.3 叶片泵叶片泵Vane Pump 单作用叶片泵单作用叶片泵 泵轴回转一周完成一次泵轴回转一周完成一次“吸油吸油-压油压油”过程过程 （常做成变量泵）（常做成变量泵） 双作用叶片泵双作用叶片泵 泵轴回转一周完成两次泵轴回转一周完成两次“吸油吸油-压油压油”过程过程3.3.1 叶片泵概述叶片泵概述 分类分类第第3章章 液压动力元件液压动力元件 特点特点 优点：流量均匀，压力脉动下，运转平稳，噪声小，优点：流量均匀，压力脉动下，运转平稳，噪声小，结构紧凑，体积小，重量轻，排量较

29、大。结构紧凑，体积小，重量轻，排量较大。 缺点：结构复杂，对油液的清洁度要求高，泵的转速缺点：结构复杂，对油液的清洁度要求高，泵的转速不能太高（影响叶片离心力、叶片磨损）、也不能太低不能太高（影响叶片离心力、叶片磨损）、也不能太低（影响吸油特性），自吸能力差等。（影响吸油特性），自吸能力差等。 压力范围压力范围 中低压：（中低压：（06.3）MPa 高压：高压： （2532）MPa第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.3.2 单作用叶片泵单作用叶片泵 组成组成压油口压油口吸油口吸油口 定子定子 转子转子 配流盘配流盘 叶片叶片定子定子转子转子叶片叶片配流盘上的配流盘上的压压油油窗口窗口配流盘

30、上的配流盘上的吸油窗口吸油窗口第第3章章 液压动力元件液压动力元件第第3章章 液压动力元件液压动力元件 工作原理工作原理 定子的内表面是圆柱定子的内表面是圆柱面，转子和定子中心之间面，转子和定子中心之间存在着存在着偏心偏心，叶片在转子，叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面片顶部贴紧在定子内表面上，于是上，于是两相邻叶片、配两相邻叶片、配流盘、定子和转子便形成流盘、定子和转子便形成了一个密封的工作容积。了一个密封的工作容积。 泵在转子转一转的过程中，吸油（密封容积增大时

31、）、压泵在转子转一转的过程中，吸油（密封容积增大时）、压油（密封容积减小时）各一次，故称单作用叶片泵。油（密封容积减小时）各一次，故称单作用叶片泵。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 排量与流量排量与流量 排量排量RBeV 4 流量流量RBenVnqt 4 VVtRBenqq 4 流量脉动流量脉动 %1005%10025. 122zzq （z 为奇数）为奇数）（z 为偶数）为偶数）z 一般取为一般取为13或或15。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 单作用叶片泵的特点单作用叶片泵的特点 泵的排量、流量与偏心距泵的排量、流量与偏心距e有关，改变偏心距有关，改变偏心距e，即，即可改变泵的排量。

32、可改变泵的排量。 存在困油现象，但不严重。存在困油现象，但不严重。 无论是高压侧还是低压侧叶片底部和顶部所受的液无论是高压侧还是低压侧叶片底部和顶部所受的液压力平衡压力平衡 。 叶片沿着旋转方向后倾安装叶片沿着旋转方向后倾安装 。 转子承受较大的径向不平衡力，施加在轴承上，影转子承受较大的径向不平衡力，施加在轴承上，影响工作压力的提高。响工作压力的提高。 配流盘的月牙窗口上开有三角槽，以减小密封容积配流盘的月牙窗口上开有三角槽，以减小密封容积与吸、压油口瞬时接通时产生的冲击。与吸、压油口瞬时接通时产生的冲击。单作用叶片泵单作用叶片泵第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.3.3 限压式外反馈变

33、量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵 工作原理工作原理 如前所述，改变单作用叶片泵的偏心距如前所述，改变单作用叶片泵的偏心距e，就会改变泵，就会改变泵的排量，这就是变量叶片泵的工作原理。的排量，这就是变量叶片泵的工作原理。 变量叶片泵按改变偏心方式分手动调节变量和自动调变量叶片泵按改变偏心方式分手动调节变量和自动调节变量，自动调节变量又分限压式、稳流量式、恒压式等。节变量，自动调节变量又分限压式、稳流量式、恒压式等。 限压式变量叶片泵排量的自动调节又有外反馈和内反限压式变量叶片泵排量的自动调节又有外反馈和内反馈两种方式，这里只介绍限压式外反馈变量叶片泵。馈两种方式，这里只介绍限压式外反馈变量叶片泵。

34、第第3章章 液压动力元件液压动力元件限压式外反馈变量叶片泵限压式外反馈变量叶片泵1转子；转子；2 弹簧；弹簧；3 定子；定子；4 滑块滚针支承；滑块滚针支承；5 反馈柱塞；反馈柱塞；6流量调节螺钉流量调节螺钉 xkFSS 第第3章章 液压动力元件液压动力元件xkFpAS 当当 （定义定义pc=FS/A拐点压力拐点压力）时，定子及）时，定子及反馈柱塞在弹簧力反馈柱塞在弹簧力FS的作用下贴在流量调节（限位）螺钉的作用下贴在流量调节（限位）螺钉上，偏心量最大（上，偏心量最大（emax），输出流量最大（），输出流量最大（qmax）。）。SFpA 当当 时，定子在液压力的作用下左移，当左移时，定子在液压

35、力的作用下左移，当左移 x后与弹簧力后与弹簧力 平衡，此时平衡，此时SFpA xkFS kFpAxS 由负载决定的压力由负载决定的压力 p 越高，越高，x 就越大，定子与转子之间就越大，定子与转子之间的偏心量的偏心量 就越小，流量也越小。就越小，流量也越小。xeex max 当当p高达使高达使 时，时， ，泵的输出流量为零，只从，泵的输出流量为零，只从油箱吸入少量的流量补偿泵的泄漏。由于输出流量为零，此油箱吸入少量的流量补偿泵的泄漏。由于输出流量为零，此时不管负载怎样增大，输出压力也不再升高时不管负载怎样增大，输出压力也不再升高限压。限压。maxex 0 xe第第3章章 液压动力元件液压动力元

36、件 流量流量-压力特性曲线及其调节压力特性曲线及其调节AFppSc maxqq 当当 时，时，maxpppc max0qq 当当 时，时，maxpp 0 q 当当 时，时， 调节右侧的限位螺钉，可以调节最大流量调节右侧的限位螺钉，可以调节最大流量qmax。 调节左侧弹簧的预紧力调节左侧弹簧的预紧力FS，可以调节拐点压力，可以调节拐点压力pc。 调节左侧弹簧的刚度调节左侧弹簧的刚度k，可以调节，可以调节BC段曲线的斜率及最段曲线的斜率及最高压力高压力pmax。第第3章章 液压动力元件液压动力元件第第3章章 液压动力元件液压动力元件 结构结构限压限压式外式外反馈反馈变量变量叶片叶片泵的泵的结构结构

37、第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.3.4 双作用叶片泵双作用叶片泵 组成组成 定子定子 转子转子 配流盘配流盘 叶片叶片第第3章章 液压动力元件液压动力元件 工作原理工作原理 双作用叶片泵分别双作用叶片泵分别有两个吸油口和两个压有两个吸油口和两个压油口。定子油口。定子1 和转子和转子2 的的中心重合，但定子内表中心重合，但定子内表面不是圆形的，而是由面不是圆形的，而是由四段圆弧和四段过渡曲四段圆弧和四段过渡曲线构成的近似椭圆形。线构成的近似椭圆形。 配流盘上有两对均布的配油窗口。两个相对的窗口连通配流盘上有两对均布的配油窗口。两个相对的窗口连通后分别接进出油口构成两个吸油口和两个压油口。

38、转子每转后分别接进出油口构成两个吸油口和两个压油口。转子每转一周，每个密封工作油腔完成两次吸油和压油，故称为双作一周，每个密封工作油腔完成两次吸油和压油，故称为双作用叶片泵。用叶片泵。双作用叶片泵的径向力基本上是平衡的。双作用叶片泵的径向力基本上是平衡的。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 定子内表面曲线定子内表面曲线 定子内表面曲线是定子内表面曲线是由四段圆弧和四段过渡由四段圆弧和四段过渡曲线构成的近似椭圆形。曲线构成的近似椭圆形。 过渡曲线应保证使叶片在转子槽中滑动时径向速度和加过渡曲线应保证使叶片在转子槽中滑动时径向速度和加速度变化均匀，保证叶片对定子表面的冲击尽可能小，一般速度变化均

39、匀，保证叶片对定子表面的冲击尽可能小，一般采用采用“等加速等加速-等减速曲线等减速曲线”。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 刚性冲击刚性冲击加速度变化趋于无穷大加速度变化趋于无穷大 柔性冲击柔性冲击加速度变化为有限值加速度变化为有限值第第3章章 液压动力元件液压动力元件 排量与流量排量与流量 不考虑叶片的厚度和倾角影响时不考虑叶片的厚度和倾角影响时 222rRBV nrRBVnqt222 VVtnrRBqq 222 考虑叶片的厚度和倾角影响时考虑叶片的厚度和倾角影响时 cos222bzrRrRBV nbzrRrRBqt cos222 VnbzrRrRBq cos222叶片泵的流量脉动很小。

40、叶片泵的流量脉动很小。理论研究表明，当叶片数理论研究表明，当叶片数为为4的倍数时流量脉动率的倍数时流量脉动率最小，所以双作用叶片泵最小，所以双作用叶片泵的叶片数一般取的叶片数一般取12或或16。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 叶片倾角叶片倾角 受力分析表明，如果叶片受力分析表明，如果叶片的安放方向是沿着转子的径向，的安放方向是沿着转子的径向，则易使叶片和槽磨损、卡死。则易使叶片和槽磨损、卡死。解决的措施：解决的措施：使叶片沿旋转方向前倾斜使叶片沿旋转方向前倾斜角。角。 一般叶片泵取一般叶片泵取=1014。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 配流盘上的三角槽配流盘上的三角槽 封油区中两相

41、邻叶片之封油区中两相邻叶片之间的油液其压力基本与吸油间的油液其压力基本与吸油区压力相同，当这部分液体区压力相同，当这部分液体从封油区到达压油窗口时，从封油区到达压油窗口时，相当于一个低压区域突然和相当于一个低压区域突然和一个高压区域接通，这势必一个高压区域接通，这势必造成压油腔中的油液倒流进造成压油腔中的油液倒流进来，引起泵输出流量和压力来，引起泵输出流量和压力的脉动。的脉动。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 在配流盘上叶片从封油区进入压油窗口的一边开一个在配流盘上叶片从封油区进入压油窗口的一边开一个三角槽三角槽，可使低压液体逐渐进入压油窗口，压力逐渐上升，可使低压液体逐渐进入压油窗口，压

42、力逐渐上升，从而降低泵的流量脉动和压力脉动。从而降低泵的流量脉动和压力脉动。 提高双作用叶片泵压力的技术措施（略）提高双作用叶片泵压力的技术措施（略）第第3章章 液压动力元件液压动力元件 结构结构第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.4 柱塞泵柱塞泵Plunger Pump 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 柱塞的轴线和传动轴的轴线平行柱塞的轴线和传动轴的轴线平行 （斜轴式、（斜轴式、斜盘式斜盘式） 径向柱塞泵径向柱塞泵 柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直3.4.1 柱塞泵概述柱塞泵概述 分类分类 特点特点 优点：容积效率高、高压、大流量、大功率，无级变量优点：容积效率高、高压、大

43、流量、大功率，无级变量 缺点：缺点： 结构复杂结构复杂第第3章章 液压动力元件液压动力元件3.4.2 斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵 组成组成斜盘斜盘1柱塞柱塞2缸体缸体3配流盘配流盘4吸油口吸油口压油压油口口 斜盘斜盘 柱塞柱塞 缸体缸体 配流盘配流盘第第3章章 液压动力元件液压动力元件 工作原理工作原理斜盘式轴向柱塞泵原理斜盘式轴向柱塞泵原理1斜盘式轴向柱塞泵原理斜盘式轴向柱塞泵原理2斜盘斜盘1柱塞柱塞2缸体缸体3配流盘配流盘4吸油口吸油口压油压油口口 斜盘（倾斜斜盘（倾斜角）和配油盘不动，传动轴带动缸体和柱塞角）和配油盘不动，传动轴带动缸体和柱塞一起转动（柱塞被根部弹簧及液压力压紧在斜

44、盘上）。一起转动（柱塞被根部弹簧及液压力压紧在斜盘上）。第第3章章 液压动力元件液压动力元件 传动轴带动缸体和柱塞旋转时，柱塞在其沿斜盘自下而传动轴带动缸体和柱塞旋转时，柱塞在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配流盘上的吸油口吸入；柱塞在其自容积不断增加，油液经配流盘上的吸油口吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘上的压油口压进系统。断减小，将油液从配油盘上的压油口压进系统。第第3章章 液压动力元件液压动力元件斜盘斜盘1柱塞柱塞2缸体缸体3配流盘配流盘4吸油口吸油口压油压油口口 缸体每转一转，每个柱塞往复