第06章液压泵液压马达和液压缸

1、第六章第六章 液压泵、液压马达液压泵、液压马达和液压缸和液压缸 在液压系统中，液压泵、液压马达和液压缸都是能量转换装置。图在液压系统中，液压泵、液压马达和液压缸都是能量转换装置。图6-16-1为用液压图形符号表示的泵、马达和缸三者的作用与关系。为用液压图形符号表示的泵、马达和缸三者的作用与关系。 图图6-1 6-1 液压泵、液压马达和液压缸的作用液压泵、液压马达和液压缸的作用 1 1液压泵液压泵 2 2液压缸液压缸 3 3液压马达液压马达 4 4电动机电动机 第一节第一节 液液 压压 泵泵 一、液压泵的基本原理一、液压泵的基本原理 图图6-26-2是单柱塞液压泵的结构示意图，可以通过它说明液压

2、泵是单柱塞液压泵的结构示意图，可以通过它说明液压泵的基本原理。的基本原理。 液压泵是通过密封容积的变化来实现吸油和压油的。液压泵是通过密封容积的变化来实现吸油和压油的。 常用的液压泵有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。常用的液压泵有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。图图6-2 6-2 液压泵的基本原理液压泵的基本原理 1 1偏心轮偏心轮 2 2柱塞柱塞 3 3泵体泵体 4 4弹簧弹簧 5 5、6 6单向阀单向阀 二、齿轮泵二、齿轮泵 （一）工作原理（一）工作原理 齿轮泵的工作原理如图齿轮泵的工作原理如图6-36-3所示。所示。 齿轮泵由于密封容积变化范围不能改变，故流量不可调，是定齿轮泵由于密封容积变化范

3、围不能改变，故流量不可调，是定量泵。量泵。 图图6-36-3 齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理 （二）（二） 优缺点优缺点 1. 1.优点优点 齿轮泵结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便。齿轮泵结构简单，易于制造，价格便宜，工作可靠，维护方便。 2. 2. 缺点缺点 1) 1) 工作中存在流量脉动和压力脉动，并产生振动和噪声。工作中存在流量脉动和压力脉动，并产生振动和噪声。 2) 2) 容积效率容积效率( (指泵的实际流量与理论流量的比值指泵的实际流量与理论流量的比值) )较低；较低； 3) 3) 所受的径向液压力不平衡。所受的径向液压力不平衡。 由于存在上述缺点，齿轮泵一般只能用

4、于低压轻载系统。但工程由于存在上述缺点，齿轮泵一般只能用于低压轻载系统。但工程实际中也有用于高压的齿轮泵。实际中也有用于高压的齿轮泵。 三、叶片泵三、叶片泵 1. 1. 双作用式叶片泵双作用式叶片泵 (1) (1) 工作原理工作原理 见图见图6-46-4。双作用式叶片泵的流量不可调，是。双作用式叶片泵的流量不可调，是定量泵。定量泵。 (2) (2) 优缺点优缺点 优点是输油量均匀，压力脉动较小，容积效率较优点是输油量均匀，压力脉动较小，容积效率较高，工作压力较高（一般为中压，也有用于高压的）；缺点是结构高，工作压力较高（一般为中压，也有用于高压的）；缺点是结构比较复杂，零件较难加工，叶片容易被

5、油中的脏物卡死。比较复杂，零件较难加工，叶片容易被油中的脏物卡死。 (3) (3) 双联叶片泵和双级叶片泵双联叶片泵和双级叶片泵 原理示意见图原理示意见图6-56-5。图图6-4 6-4 双作用式叶片泵的工作原理双作用式叶片泵的工作原理 1 1定子定子 2 2转子转子 3 3叶片叶片 4 4泵体泵体 图图6-5 6-5 双联叶片泵和双级叶片泵的符号示意双联叶片泵和双级叶片泵的符号示意 a) a) 双联叶片泵双联叶片泵 b) b) 双级叶片泵双级叶片泵 图图6-6 6-6 单作用式叶片泵的工作原理单作用式叶片泵的工作原理1 1定子定子 2 2转子转子 3 3叶片叶片 2 2单作用式叶片泵单作用式

6、叶片泵 (1) (1) 基本工作原理基本工作原理 见图见图6-66-6。单作用式叶片泵的流量可调。单作用式叶片泵的流量可调, ,是变量泵。是变量泵。 图图6-7 6-7 限压式变量叶片泵的工作原理限压式变量叶片泵的工作原理 1 1最大流量调节螺钉最大流量调节螺钉 2 2柱塞柱塞 3 3转子转子 4 4定子定子 5 5限压弹簧限压弹簧 6 6限定压力调节螺钉限定压力调节螺钉 (2) (2) 限压式变量叶片泵的工作原理与特性曲线限压式变量叶片泵的工作原理与特性曲线 见图见图6-76-7、图图6-86-8。图图6-8 6-8 限压式变量叶片泵的特性曲线限压式变量叶片泵的特性曲线 图图6-9 6-9

7、轴向柱塞泵的工作原理轴向柱塞泵的工作原理 1 1配流盘配流盘 2 2缸体缸体 3 3柱塞柱塞 4 4斜盘斜盘 四、柱塞泵四、柱塞泵 （1 1）轴向柱塞泵的工作原理和滑履结构）轴向柱塞泵的工作原理和滑履结构 见图见图6-96-9、图、图6-106-10。 (2) (2) 优缺点优缺点 优点是结构紧凑，径向尺寸小，能在高压和高转速优点是结构紧凑，径向尺寸小，能在高压和高转速下工作，并具有较高的容积效率；缺点是结构复杂，价格昂贵。下工作，并具有较高的容积效率；缺点是结构复杂，价格昂贵。图图6-10 6-10 滑履结构滑履结构 1 1缸体缸体 2 2柱塞柱塞 3 3滑履滑履 4 4斜盘斜盘 五、泵用电

8、动机功率的计算五、泵用电动机功率的计算 （1) 1) 泵的输出功率泵的输出功率 ( (见图见图6-11)6-11) 假设系统的能量损失很小可以忽略不计，则得泵的输出功率：假设系统的能量损失很小可以忽略不计，则得泵的输出功率： P Po o= =F F = =pApA 因因 A A = = q q 故故 P Po o = = pqpq图图6 6-11 液压泵输出功率的计算液压泵输出功率的计算 (2) 2) 泵的配套电动机功率泵的配套电动机功率 P P = = P Po o / / = = pq pq / / 式中式中 P P 配套电动机的功率配套电动机的功率( (W)W)； P Po o液压泵的

9、工作压力液压泵的工作压力( (Pa)Pa)； q q 液压泵的流量液压泵的流量( (m m3 3/s)/s)； 液压泵的总效率。液压泵的总效率。 通常，各种泵的值皆可由实验通常，各种泵的值皆可由实验给出：齿轮泵给出：齿轮泵 0.60.60.80.8；叶片泵；叶片泵 0.750.750.850.85；柱塞泵；柱塞泵 0.750.750.90.9O O。第二节第二节 液压马达液压马达 1.1. 液压马达的类型液压马达的类型 有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。有齿轮式、叶片式和柱塞式三种。 2. 2. 叶片式液压马达的工作原理与优缺点叶片式液压马达的工作原理与优缺点 (1) (1) 工作原理工作原理 见

10、图见图6-126-12 (2) (2) 优缺点优缺点 优点是体积较小，动作灵敏；缺点是泄漏较大，优点是体积较小，动作灵敏；缺点是泄漏较大，效率较低。效率较低。图图6 6-12 叶片式液压马达的工作原理叶片式液压马达的工作原理 2. 液压马达的排量液压马达的排量 液压马达的每转排油量称为排量。液压马达的每转排油量称为排量。 排量不可调的马达为定量马达；排量可调的马达为变量马达。排量不可调的马达为定量马达；排量可调的马达为变量马达。 3. 3. 液压马达的转速与转矩液压马达的转速与转矩 n = q /V T T = = pVpV/2/2式中式中 n 液压马达的输出转速液压马达的输出转速( (r/s

11、)r/s)； q 液压马达的输入流量液压马达的输入流量 ( (m m3 3/s/s) )； V液压马达的排量液压马达的排量( (m m3 3/r/r) )； T T液压马达的输出转矩液压马达的输出转矩( (N Nm)m)； p p 液压马达的工作压力液压马达的工作压力( (Pa )Pa )。 4. 4. 摆动液压马达摆动液压马达 屬于另一种叶片式液压马达，其输出是往复摆动。摆动液压马的屬于另一种叶片式液压马达，其输出是往复摆动。摆动液压马的结构原理和符号如图结构原理和符号如图6-136-13所示。所示。图图6 6-13 摆动液压马达摆动液压马达 1缸体缸体 2隔板隔板 3轴轴 4叶片叶片 第三

12、节第三节 液液 压压 缸缸 液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和推液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和推力。液压缸有两种基本型式，即活塞式液压缸和柱塞式液压缸。力。液压缸有两种基本型式，即活塞式液压缸和柱塞式液压缸。 一一 、双杆活塞式液压缸、双杆活塞式液压缸 1. 1. 缸体固定式双杆活塞液压缸（其工作原理及应用见图缸体固定式双杆活塞液压缸（其工作原理及应用见图6-26-2）。）。 2. 2. 缸体移动式双杆活塞液压缸（其结构与工作原理见图缸体移动式双杆活塞液压缸（其结构与工作原理见图6-146-14）。）。 图图6 6-14 缸体移动式双杆活塞液压缸缸体

13、移动式双杆活塞液压缸 二、单杆活塞式液压缸二、单杆活塞式液压缸 1. 1. 单杆液压缸油路的正常连接（见图单杆液压缸油路的正常连接（见图6-156-15） 往复运动速度与推力分析说明如下：往复运动速度与推力分析说明如下： 设活塞与活塞杆的直径分别为设活塞与活塞杆的直径分别为D D和和d d 。 当无杆腔进油、工作台向左运动时，速度、推力分别为当无杆腔进油、工作台向左运动时，速度、推力分别为 v1 1 = = q q / /A A1 1 =4 =4q q / /D D 2 2 F F1 1 = =pApA1 1 = = p pD D 2 2 /4/4 当有杆腔进油、工作台向右运动时，速度、推力分

14、别为当有杆腔进油、工作台向右运动时，速度、推力分别为 v2 2 = = q q / /A A2 2 =4 =4q q / /(D D 2 2- -d d 2 2 ) ) F F 2 2 = =pApA2 2 = = p p(D D 2 2 - -d d 2 2 ) ) /4/4 比较上述各式，因比较上述各式，因 A A1 1A A2 2 ，所以，所以 v1 1v 2 2 ，F F1 1F F 2 2 。这个特。这个特点常用于实现机床的工作进给和快速退回点常用于实现机床的工作进给和快速退回。图图6 6-15 单杆活塞式液压缸的工作原理单杆活塞式液压缸的工作原理 2.2.单杆液压缸油路的差动连接单

15、杆液压缸油路的差动连接 ( (见图见图6-16)6-16) 液压缸两腔同时接通压力油，有液压缸两腔同时接通压力油，有 q q总总 = = q q + + q q回回 因为因为 q q总总 = = A A1 1v3 3 q q回回 = = A A2 2 v3 3 所以所以 A A1 1v3 3= = q q + + A A2 2 v3 3 整理后得整理后得 v3 3 = = q q /(/(A A1 1- -A A2 2) = ) = q q / /A A3 3 F F3 3 = = F F1 1- - F F 2 2 = = p p( (A A1 1- -A A2 2) = ) = pApA3

16、 3式中，式中，A A3 3为活塞两端有效作用面积之差，即活塞杆的截面积为活塞两端有效作用面积之差，即活塞杆的截面积: : A A3 3 = = A A1 1- -A A2 2 = =d d 2 2 /4/4 由于由于 A A3 3A A1 1 ，所以，所以 v3 3v1 1 ，得到快速运动；但，得到快速运动；但 F F3 3F F1 1 ，推力减小。推力减小。 图图6 6-16 单杆液压缸的差动连接单杆液压缸的差动连接 在机床液压系统中，常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，从在机床液压系统中，常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，从而获得快进而获得快进( (差动连接差动连接) )工进工进( (

17、无杆腔进油无杆腔进油) )快退快退( (有杆腔进油有杆腔进油) )的进的进给工作循环。给工作循环。 图图6 6-17 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 三、柱塞式液压缸三、柱塞式液压缸工作原理见图工作原理见图6-176-17、图、图6-186-18。图图6 6-18 柱塞缸成对使用柱塞缸成对使用 图图6-19 6-19 伸缩缸伸缩缸 四、组合式液压缸四、组合式液压缸1 1伸缩缸伸缩缸其结构原理见图其结构原理见图6-196-19。图图6 6-20 齿条活塞缸齿条活塞缸 1齿条杆齿条杆 2小齿轮小齿轮 2 2齿条活塞缸齿条活塞缸 其结构原理见图其结构原理见图6-206-20。 五、液压缸的密封五、液压缸的密封 常用的密封方法有两种：常用的密封方法有两种： 1 1间隙密封间隙密封 这种密封结构见图这种密封结构见图6-216-21。 2. 2. 密封圈密封密封圈密封 常