液压与气压传动(12机电技术)

液压与气压传动

主讲赵利民12级机电技术专业

1、本课程的学习对象传动包括机械传动、电气传动、流体传动、磁力传动等。本课程专业学习流体传动中的液压与气压传动。液压与气压传动在社会生产、生活中应用广泛。液压气压传动在工业中的应用液压气压传动的应用实例液压传动的应用实例实例2、本课程的地位液压与气压传动是机电一体化产品的重要组成部分。本课程是本专业的核心专业课程之一。液压与气压传动的基本原理、特点和应用；液压元件、气动元件的工作原理、基本结构；液压与气压传动基本回路及其典型应用；典型设备的液压传动系统及其故障排除；3、本课程的学习内容上课分班级按学号就座。做好课堂笔记；课后及时复习，按时完成作业；成绩计算：平时40%，期末考试60%；4、本课程学习的基本要求

第1章液压传动概述1.1液压传动的发展及研究对象1.2液压传动工作原理

1.2.1液压千斤顶工作原理

1.2.2磨床工作台工作原理1.3液压传动的组成及特点1.3.1.液压传动系统组成1.3.2液压传动的优缺点1.1发展及研究对象液压传动和气压传动-流体传动，基础：17世纪帕斯卡提出液体静压力传动原理。1795年英国人约瑟夫·布拉曼(Joseph)制造了世界上第一台水压机，并应用于工业生产。1905年有人将工质改为油,又进一步加以改进，得到了世界上第一台油压机。1925年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁·尼斯克在液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面取得突破。19世纪末20世纪初液压元件开始进入正规的工业生产阶段。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。欧美、日本走在世界前列。我国已经形成体系，门类齐全，具有一定水平。气压传动越来越受到重视，自20世纪60年代以来,气压传动发展十分迅速,目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件,气压传动已成为一个独立的专门技术领域。1.1发展及研究对象元件小型化、系统集成化、机电液（气）一体化是液压与气动技术的发展趋势；元件与系统的CAD/CAT及计算机实时控制是当前的发展方向。1.2液压传动的工作原理1.2.1液压千斤顶工作原理1—油箱2—放油阀3—大缸体4—大活塞

5、9—单向阀6—杠杆手柄7—小活塞

8—小缸体

第1章液压传动图1-1液压千斤顶的工作原理

大缸体3和大活塞4组成了举升缸，杠杆手柄6、小缸体8、活塞7、单向阀5和9组成手动液压泵。当抬起手柄6，使小活塞7向上移动，小活塞下腔密封容积增大形成局部真空时，单向阀9打开，油箱1中的油液在大气压力的作用下通过吸油管进入小活塞的下腔，完成一次吸油过程。当用力压下手柄6时，活塞7下移，其下腔密封容积减小，油液受挤压使压力升高，单向阀9关闭，单向阀5打开，油液进入举升缸下腔，驱动大活塞4使重物G上升一段距离，完成一次排油过程。反复地抬、压手柄，使油液不断地压入举升缸，重物不断升高，达到起重的目的。如将放油阀2旋转90°，活塞4可以在重力的作用下实现回程。这就是液压千斤顶的工作过程。1.2.2磨床工作台工作原理第1章液压传动这里的磨床指矩形工作台平面磨床。1.2.2磨床工作台工作原理第1章液压传动图1-2磨床工作台液压传动原理图a)液压传动结构原理图b)用图形符号表示的液压原理图1—油箱2—过滤器3—液压泵4—节流阀5—溢流阀6—换向阀7—手柄8—液压缸9—活塞10—工作台P、A，B、T—各油口a)b)

如图1-2所示。系统的功能是推动磨床工作台实现往复直线运动，其工作过程如下。液压系统图按国标GB/T786.1—93中所规定的绘制。符号只表示元件功能、连接系统通路和，不表示元件具体结构和参数。符号的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的表示方向可逆。符号均以元件静止位置或中间零位置表示。第1章液压传动

⑴工作台向右直线运动，电动机(图中未画)带动液压泵3工作，从油箱l中吸入液压油，经过过滤器2进入油管，走节流阀4进入换向阀6，当手柄7向右推时，阀芯向右移，使油液进入液压缸8的左腔，推动活塞9向右移动，同时带动工作台10向右直线运动。

第1章液压传动

⑵工作台向左直线运动，由于工作台运动方向需要变化，当手柄7向左拉时，换向阀6的阀芯相对于阀体位置改变，油液通道发生变化，于是液压泵3从油箱1中吸入的液压油，经进油路进入液压缸8的右腔，推动活塞9向左移动，带动工作台10向左直线运动。

第1章液压传动

⑶工作台处于停止状态，当换向阀6阀芯相对于阀体处于中位时，如图1-2a所示位置，这时由液压泵3输出的压力油经溢流阀5，沿回油管直接流回油箱1。

第1章液压传动工作介质:油液控制元件：阀液压传动:原动机的机械能液体的压力能液体的压力能执行机构的机械能(所需的运动和动力)

1.2液压传动的工作原理第1章液压传动

如果第一个例子中的G增大了，比如要抬起一个更重的汽车，人胳膊上的感觉会怎么样？为什么？液压系统工作压力的高低取决于负载的大小。如果想让磨床工作台往返运动得更快些，应该怎么办？液压缸的运动速度取决于液压油流量大小。1.3液压传动的组成及特点第1章液压传动1.3.1.液压传动系统组成⑴动力装置：泵等将机械能转换成液体压力能的装置；⑵执行装置：液压缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置;⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置;⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置;⑸传动介质：传递能量的液体——液压油。1.3.2液压传动的优缺点第1章液压传动液压传动与机械传动、电气传动相比有以下优点（1）输出力大：万吨水压机。（2）定位精度高：可达0.1微米。（3）传动平稳：对高精度机床等设备有重要意义。（4）使用寿命长：元件自润滑。（5）容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。（6）容易实现过载保护：溢流阀。（7）容易实现自动控制：液体的压力、流量、方向等参数易于控制。（8）机构简化和操作简单。1.3.2液压传动的优缺点第1章液压传动液压传动的缺点⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。⑵出现故障不易诊断。⑶液压元件制造精度高，加工不易。⑷油液易泄漏。

第2章液压传动的基础知识2.1液体的性质

2.2液体静力学基础2.3液体动力学基础2.4管路的压力损失2.5液体流经孔口及缝隙的流量压力特性2.6液压冲击与气穴现象第2章液压传动的基础知识第2章液压传动的基础知识液压油不仅是液压传动系统中用来传递能量的工作介质，它还起着润滑、冷却、防锈和减振等作用。第2章液压传动的基础知识

2.1液压油的性质2.1.1液压油的物理性质一、密度三、粘度二、可压缩性四、粘温与粘压特性第2章液压传动的基础知识

2.1.1液压油的物理性质液体的密度密度是指单位体积内液体所具有的质量，用符号ρ表示，单位为kg/m3。计算式为

液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视液压油的密度为常数，其密度值为900kg/m3。

（2-1）2.

液体的可压缩性液体受压力作用其体积会减小的性质称为液体的可压缩性，其定义为单位压力变化时引起的液体单位体积的变化量，用体积压缩系数来表示，单位为m2/N。计算式为:

由于液体随压力的增加体积减小，故在公式前加负号，使为正值。（2-2）第2章液压传动的基础知识液体的体积压缩系数（或体积弹性模量）均说明液体抵抗压缩能力的大小，其值与压力、温度有关，但影响甚小。因此，在压力、温度变化不大的液压系统中可视为常数，认为液压油是不可压缩的。第2章液压传动的基础知识

体积压缩系数的倒数称为体积模量K，单位为Pa，写成微分形式，即（2-3）K

我们来看一个试验：两大平板间存在着液体，当上平板以u0速度向右运动，下平板静止不动时，在附着力的作用下，紧贴上平板的一层液体以u0速度向右运动，紧贴下平板的液体保持静止，粘性使流动液体内部各处的速度不等,当两平板之间的距离较小时，各液层间的速度呈线性变化。

第2章液压传动的基础知识图2-1液体粘度示意图液体的粘度

液体流动时分子间相互牵制的力称为液体的内摩擦力或粘滞力，而液体流动时呈现阻碍液体分子之间相对运动的这种性质称为液体的粘性。式（2-4）称为牛顿液体的内摩擦定律。

分析实验结果发现：相邻液层间的内摩擦力F与接触面积A和速度变化量du成正比，与液层间距离的变化量dy成反比，设比例系数为μ，则或写成（2-4）第2章液压传动的基础知识图2-1液体粘度示意图总结：粘度是液体流动时阻力的度量。如果液压油粘度大，流动阻力就大，机械效率低。如果液压油粘度小，流动阻力小，机械效率就高，但易泄漏。第2章液压传动的基础知识图2-1液体粘度示意图第2章液压传动的基础知识图2-2液体的粘度-温度特性曲线1—石油型普通液压油2—石油型高粘度指数液压油3—水包油乳化液4—水-乙二醇5—磷酸酯液4.粘度和压力、温度的关系粘压特性：压力增大，粘度增大。（变化量较小，忽略不计）粘温特性：温度上升，粘度变小，温度下降，粘度变大。（粘度随温度变化越小，粘温特性越好。）

第2章液压传动的基础知识2.1.2粘度的表示方法

液体的粘度主要用动力粘度、运动粘度和相对粘度来表示。动力粘度又称绝对粘度，是指液体在单位速度梯度流动时的表面切应力。其计算式为：（2-5）动力粘度的单位为帕·秒（Pa·s）1Pa·s＝10P（泊）＝103cP(厘泊)第2章液压传动的基础知识

（2-6）运动粘度的单位为m2/s，或斯（St）和厘斯（cSt）。1m2/s=104St(cm2/s)=106cSt(mm2/s)。我国液压油的牌号：用在某一温度下运动粘度的平均厘斯（cSt）值来表示，例如N32号液压油，就是指此种油在40℃

时运动粘度的平均值为32厘斯。2.运动粘度动力粘度μ与密度ρ之比，用符号ν表示，即第2章液压传动的基础知识

3.相对粘度相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等。恩氏粘度的测量方法：将200mL的被测液体放入粘度计的容器内，加热到温度t℃后，让它从容器底部一个2.8毫米的直径小孔流出，测出液体全部流出所用的时间t1；然后与流出同样体积的20℃的蒸馏水所需时间t20之比，比值即为该液体在温度t℃时的恩氏粘度，用符号OEt表示，即（2-7）第2章液压传动的基础知识⑴粘温特性好，压缩性要小。⑵润滑性能好，防锈、腐蚀性小。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。2.1.3液压油的基本要求第2章液压传动的基础知识矿物油型液压油：以石油的精炼物为基础，加入各种添加剂调制而成。这种油液的特点是润滑性好，腐蚀性小，化学稳定性好，所以约90％以上的液压系统采用此类液压油。乳化液：（1）油包水乳化液：水分散在油中油约占60%。（2）水包油乳化液：约5%-10%的油分散在大量的水中。水-乙二醇：含蒸馏水35%-55%，抗燃性好，凝固点低。磷酸酯：自燃点高，氧化安定性好，润滑性好，使用温度范围宽，但有毒，须选用合适的橡胶密封材料。常见液压油的代号、特性和用途见表2-1所示。2.1.4常用液压油的类型第2章液压传动的基础知识

⑴按工作机的类型选用。

精密机械：采用较低粘度的液压油。如机床液压伺服系统，为保证伺服机构动作灵敏性，也宜采用粘度较低的油液。

⑵按液压泵的类型选用。

液压泵是液压系统的重要元件，在系统中它的运动速度、压力和温升都较高，工作时间又长，因而对粘度要求较严格，所以选择粘度时应先考虑到液压泵。否则，泵磨损过快，容积效率降低，甚至可能破坏泵的吸油条件。在一般情况下，可将液压泵要求的粘度作为选择液压油的基准，见表2-2所示。2.1.5液压油的选用第2章液压传动的基础知识

条件液压泵类型运动粘度(40℃)/（mm2／s）环境温度(5～40)℃时运动粘度(40℃)/（mm2／s）环境温度(40～80)℃时叶片泵7MPa以下30～5040～757MPa以上50～7055～90齿轮泵30～7095～165柱塞泵30～5065～240表2-2按液压泵类型推荐用油粘度第2章液压传动的基础知识

⑶按液压系统工作压力选用。

工作压力较高，宜选用粘度较高的油，以免系统泄漏过多，效率过低；工作压力较低时，宜用粘度较低的油，这样可以减少压力损失。例如机床工作压力一般低于6.3MPa，采用(20～60)×10-6m2／s的油液；工程机械工作压力属于高压，多采用较高粘度的油液。

⑷考虑液压系统的环境温度。

矿物油的粘度受温度影响很大，为保证在工作温度下有较适宜的粘度，还必须考虑环境温度的影响。当温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时，宜采用粘度较低的油液。第2章液压传动的基础知识

⑸考虑液压系统工作部件的运动速度。

当液压系统工作部件的运动速度很高时，宜用粘度较低的油液；反之，当工作部件运动速度较低时，宜选用粘度较高的油液。

⑹选择合适的液压油品种

液压系统使用的油液品种很多，主要有机械油、变压器油、汽轮机油、通用液压油、低温液压油、抗燃液压油和抗磨液压油等。机械油最为广泛采用。如果温度较低或温度变化较大，应选择粘温特性好的低温液压油；若环境温度较高且有防火要求，则应选择抗燃液压油；如果设备长期在重载下工作，为减少磨损，可选用抗磨液压油。第2章液压传动的基础知识

液压油污染是液压系统故障的主要原因。油液污染物的主要来源⑴残留物污染：元件制造、储存、运输、安装、维修中残留的污染物。如灰尘、焊渣、切屑、铸造砂料、磨料等。⑵侵入物污染：使用时周围环境中侵入的污染物。如空气、水份等。⑶

生成物污染：系统工作中产生的污染物。如油氧化变质产生的胶质、磨损产生的颗粒、脱落的密封材料等。

2.1.6液压油污染控制措施第2章液压传动的基础知识

主要污染物：固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等。其中固体颗粒是引起污染危害的主要原因。

⑴固体颗粒：加剧泵、阀、液压缸等元件的磨损，缩短寿命；使阀芯卡死；堵塞堵塞过滤器、元件微孔；造成泄漏增大等。⑵水：加速油液氧化，产生粘性胶质，堵塞滤芯。⑶空气：降低油液的体积模量，引起气蚀。⑷微生物：使油液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。

2.

油液污染的危害

第2章液压传动的基础知识油液污染的控制措施

（1）两个手段：防止污染物侵入液压系统；把已经侵入的污染物从系统中清除出去。

第2章液压传动的基础知识油液污染的控制措施（2）具体措施1）流通环节：进厂检验，加油过滤，贮运密封。2）设计环节：合理选用液压元件和密封元件，减少泄漏，减少污染物侵入的途径。3）装配环节：装配前认真清洗，装配后进行防锈、酸洗处理，并经循环冲洗后再投入使用。4）制造环节：采用密封油箱或在通气孔上加装高效能空气滤清器，合理选用过滤装置。5）维护环节：定期检查、补充、更换液压油。6）运行环节：控制油液工作温度，防止过高油温造成油液氧化变质。第2章液压传动的基础知识

液体静力学主要研究静止液体所具有的力学规律。所谓静止液体是指液体内部质点与质点之间没有相对运动，而液体整体则完全可以随同容器一起作各种匀速运动。

2.2液体静力学基础

。2.2.1静止液体的压力及其性质液体的压力液体单位面积上所受到的法向作用力（Pa或MPa）：（2-9）式中F——法向作用力（N）；

A——承压面积（m2）。

两个重要特性：

⑴压力的方向沿着承压面的内法线方向；

⑵流体内任一点上各个方向的压力相等。第2章液压传动的基础知识第2章液压传动的基础知识

如果求液体内任意一点A的压力p，可从液面向下取一微小圆柱，其高度为h，底面积为△A，则该圆柱除受侧面力外，上表面受力为p0△A，下表面所受力p△A，液体所受重力为ρgh△A，作用在圆柱的质心上。小圆柱在这些力的作用下处于平衡状态，于是在垂直方向上力应平衡。平衡方程式为（2-10）式中g——重力加速度；

ρ——液体的密度。液面下一定深度液体静压力

图2-3重力作用下的静止液体第2章液压传动的基础知识

由式（2-10）简化后，得液体静力学基本方程式

如果液面上所受压力为大气压时（p0=pa），则

（2-11）（2-12）总结：

⑴静止液体内任意一点的压力由液面上的压力（p0=F/A）和液体重力引起的压力ρgh两部分组成；

⑵静止液体内的压力随深度增加而增大；

⑶液面深度相等，其静压力相等。压力相等的点组成的面叫做等压面。在重力作用下等压面是水平面。第2章液压传动的基础知识

2.2.2帕斯卡原理帕斯卡原理：在密封容器内，静止液体任一点的压力将等值地传递到液体内部各点。这就是静止液体中的压力传递原理。在液压传动系统中，通常由外力产生的压力要比液体自重形成的压力大的多，可以忽略ρgh影响，即认为静止液体中的压力处处相等。帕斯卡原理还能说明什么？第2章液压传动的基础知识由于两缸充满液体且互相连接，根据帕斯卡原理：

2.2.2帕斯卡原理

如图所示，垂直液压缸是负载缸：这就是为什么液压系统能输出很大的力的工作原理。如果垂直缸的活塞上没有负载，即F1=0,则当略去活塞重量及其他阻力时，不论怎样推动水平液压缸的活塞也不能在液体中形成压力，所以：液压系统的压力是由外界负载决定的。第2章液压传动的基础知识液体压力表示方法有两种：（1）绝对压力：以绝对真空为基准（2）相对压力：以大气压力为基准。绝大多数压力仪表所测得的压力是相对压力，所以也称为表压力。绝对压力＝大气压力＋相对压力

真空：某处绝对压力低于大气压力(即相对压力为负值)时，习惯上称该处具有真空。真空度：绝对压力小于大气压力的那部分。真空度＝大气压力—绝对压力2.2.3压力表示方法第2章液压传动的基础知识例1

如图2-5所示为装有水银的U形管测压计，左端与水的容器相连，右端与大气相通。汞的密度为ρ汞=13.6×103kg／m3，标准大气压1atm=101325Pa。1）如图2-5a，已知h=20cm，h1=30cm，试计算A点的相对压力和绝对压力。2）如图2-5b，已知h1=15cm，h2=30cm，试计算A点的真空度和绝对压力。图2-5U形管测压计第2章液压传动的基础知识上式求得是相对压力，A点的绝对压力是

上式求得是绝对压力，A点的真空度是解：a）图取B-B′面为等压面，列静力学方程，即第2章液压传动的基础知识b）图取C-C′面为等压面，pC

压力等于大气压pa，列静力学方程，即上式求得是绝对压力，A点的真空度是第2章液压传动的基础知识2.2.4液体对固体壁面的作用力

当固体壁面为平面时，液体对固体壁面上的作用力F等于液体压力p与该平面面积A的乘积,即

（2-13）

当固体壁面是曲面时，液体作用于曲面某x方向上的作用力等于液体压力p与曲面在该方向投影面积Ax

的乘积，即（2-14）

第2章液压传动的基础知识

本节主要研究液体流动时的流动状态、流动规律及能量转化等问题。涉及几个基本方程，即连续性方程、能量方程(伯努利方程)和动量方程。它们是液体动力学基础，也是液压技术分析问题和设计计算的理论依据。2.3液体动力学基础第2章液压传动的基础知识2.3.1基本概念2.稳定流动和非稳定流动液体流动时，如果任意点处的压力、流速和密度都不随时间变化而变化，则这种流动称作稳定流动，反之，称作非稳定流动。1.理想液体和实际液体

既无粘性又不可压缩的液体叫做理想液体，既有粘性又可压缩的液体叫做实际液体。研究问题的简化模型：首先假设液体是没有粘性的，然后再考虑粘性的影响并进行修正。第2章液压传动的基础知识

a)图是稳定流动，b)图由于水箱中的水位随时间而变化，1-1＇、2-2＇截面处的压力、流速和密度都随时间变化而变化，故1-1＇、2-2＇截面处为非稳定流动。在液压系统中液体流动通常是稳定流动状态。图2-6稳定流动和非稳定流动a）稳定流动b）非稳定流动1—水箱2—进水管3—溢流口4—出水管A、B—阀门第2章液压传动的基础知识

3.流量单位时间内流过通流截面液体的体积，用符号q表示，单位为m3／s，在工程中常用L／min,1L/min=1/6×10-4m3/s。4.流速通常所说的流速均指平均流速，此时假想液体在通流截面上的流速是均匀分布的，用符号v表示，单位为m/s。用平均流速计算流量，则有（2-15）式中A——垂直于液体流动方向的通流截面的面积。第2章液压传动的基础知识

液体的流动状态分为层流和紊流两种，这一现象可通过雷诺实验观察。

1）雷诺实验，1883年雷诺(Reynoids)研究了液体流动过程，用著名的雷诺实验揭示了液体流动时存在着两种不同的流动状态——层流和紊流。

5.液体的流动状态第2章液压传动的基础知识实验结果（1）当玻璃管内水的流速较小时，管中心的红色液体呈现一根平稳的细线流，沿玻璃管的轴线流过全管，如图2-7a所示。（2）随着水的流速增大至某个值后，红色液体的细线开始抖动、弯曲，呈现波浪形，如图2-7b所示。（3）速度再增大，细线被冲散、断裂，最后使全管内水的颜色均匀一致，如图2-7c所示。图2-7雷诺实验装置示意图a）层流b）过度流c）紊流

两种流型的特点：层流时粘性力起主导地位，液体质点受粘性的约束，流动时能量损失小；紊流时惯性力起主导作用，粘性力的制约作用减弱，流动时能量损失大。第2章液压传动的基础知识

2）层流或紊流判别：雷诺数Re。液体在圆管中流动时的雷诺数Re与管道的直径和液体流速成正比而与运动粘度成反比，即

（2-16）式中v——管道内液体的流动速度；

d——圆形管道的直径；

ν——液体的运动粘度。

液体的流动状态是层流或紊流，由临界雷诺数Rec决定。当雷诺数Re＜Rec时，流动状态为层流；当雷诺数Re＞Rec时，流动状态为紊流。第2章液压传动的基础知识管道Rec管道Rec光滑金属圆管2320带环槽的同心环状缝隙700橡胶软管1600～2000带环槽的偏心环状缝隙400光滑的同心环状缝隙1100圆柱形滑阀阀口260光滑的偏心环状缝隙1000锥阀阀口20～100表2-3常用管道的临界雷诺数Rec第2章液压传动的基础知识

对于非圆截面的管道来说，雷诺数Re可用下式计算（2-17）式中dH——截面的水力直径，其值与通流截面的有效面积A和湿周长度x（通流截面上与液体接触的固体壁面的周界长度）的关系:（2-18）

dH

大，通流能力大；dH小，通流能力小，管道易堵塞。

一般液压传动系统中矿物油粘度较大，且流速不高，多属层流。只有当液体流经阀口或弯头等处时才会形成紊流。第2章液压传动的基础知识1、质量守恒定律：液体在管道中稳定流动，质量不会增多也不会减少，在单位时间内液体流经管道任意截面的质量相等，这就是液体的质量守恒定律。

右图管道，在管道上取l-1′通流截面，其通流截面的面积为A1，液体的平均流速为Vl；若在管道上取2-2′通流截面，其通流截面的面积为A2，液体的平均流速为V2，液体的密度为ρ。2.3.2连续性方程第2章液压传动的基础知识

结论：液体在同一管道中作稳定流动时，流量是一个常数，管道截面越大处流速越小，管道截面越小处流速越大。根据质量守恒有(2-19)

常数即，液体流动的连续性方程常数（2-20）第2章液压传动的基础知识图2-9伯努利方程示意图

（2）模型：设密度为ρ的液体在通道内流动，取两通流截面1-1＇和2-2＇，两截面至水平参考面的距离分别为h1和h2，两截面处液体的流速分别为vl和v2，压力分别为p1和p2。

1.理想液体的伯努利方程

（1）推导基础：能量守恒定律。理想液体在管道中稳定流动时在任意截面上能量守恒。2.3.3伯努利方程第2章液压传动的基础知识

（3）根据能量守恒定律可导出重力作用下液体在通道内稳定流动时能量方程，即或在通道内任意截面，则有（2-21）=常数（2-22）式中

——单位重量液体的压力能（压力头）；

（4）物理意义：理想液体在重力场作稳定流动时，具有压力能、位能和动能，它们之间可以互相转化，但总和保持不变。h——单位重量液体的的位能（位置头）；——单位重量液体的的动能（速度头）。式（2-21）和式（2-22）称为伯努利方程，第2章液压传动的基础知识

（1）考虑实际液体能量损失，对理想液体的伯努利方程进行修正，此时方程为：（2-23）（2）hw：液体由截面1-1‘流到截面2-2’时引起的能量损失；

实际液体的伯努利方程

（3）α1、α2：动能修正系数。反应截面上实际流速分布的动能与用截面平均流速所表示的动能之间的差异，同一截面上各点流速差异越大α值越大，紊流时α=1，层流时α=2。主要有哪些能量损失？第2章液压传动的基础知识

根据动量定理：作用在物体上的合力的冲量等于物体在力作用方向上动量的变化，即：（2-24）（2-25）

对于作稳定流动的液体，若忽略可压缩性，液体的密度不变，则一定时间内流过的液体质量m=ρq△t，将其代入上式，动量方程式为2.3.4液体动量方程第2章液压传动的基础知识

若考虑实际流速与平均流速之间存在误差，应引入动量修正系数，其动量方程为（2-26）式中

F——作用在液体上外力的合力；

v1、v2——液体在前后两个过流截面上的流速；

β1、β2——动量修正系数，紊流时β=1，层流时β=1.33。为简化计算，通常均取β=1。第2章液压传动的基础知识（1）由于液体具有粘性，在流动时会有阻力，造成能量的损失。能量损失主要表现为液压油的压力降低，因此将其称为压力损失。

（2）压力损失种类：沿程压力损失和局部压力损失。2.4管路的压力损失第2章液压传动的基础知识2.4.1沿程压力损失（1）液体在等截面直管中流动时，由于液体与管壁的摩擦以及液体分子间的内摩擦，必然要消耗一部分能量，这种能量损失称为沿程压力损失。（2）沿程压力损失与管道长度、单位体积的动能成正比，与管径成反比。

(2-27)式中λ——沿程阻力系数；其取值可利用经验公式计算，见表2-4l——液体流经管路的长度；

d——管路内径；

v——液体的平均流速。2.4.1沿程压力损失第2章液压传动的基础知识液流状态不同情况的管道λ的计算层流等温时的金属圆形管道(如对水)λ=64/Re对于非等温(靠近管壁液层被冷却)时的金属管道或截面不圆以及弯成圆滑曲线的管道λ=75/Re弯曲的软管，特别是弯曲半径较小时λ=108/Re紊流除与Re有关外，还与管壁的粗糙度有关Re<105λ=0.3164Re-0.25对于内壁光滑的管道105<Re<107λ=0.0032+0.221Re-0.237表2-4管道内的沿程阻力系数λ第2章液压传动的基础知识

例3

某液压系统中，采用管长为25m，内径为20mm，油液的密度为900kg／m3，运动粘度为40×10-6m2/s，当流量为18L／min时，试计算沿程压力损失？解：计算雷诺数Re：m/s=477.5第2章液压传动的基础知识

=80578Pa≈0.081MPa

查表2-3知光滑金属圆管Rec=2320＞Re=477.5，故流动状态为层流。由于实际情况下管壁附近的液体层应冷却而粘度增大较多。故沿程压力损失为第2章液压传动的基础知识

式中ξ——局部阻力系数，液体流经这些局部障碍物时的流动现象很复杂，具体数据可通过实验测定或查阅有关液压传动设计手册。

局部压力损失：液体流经阀口、弯管及变化的截面等处所引起的压力损失。液体经过这些局部阻力处流速和方向产生急剧变化，流体质点间产生撞击，液流形成旋涡区，从而产生了能量损失。

(2-28)2.4.2局部压力损失第2章液压传动的基础知识

管路系统中的压力损失等于所有管路系统中的沿层压力损失和局部压力损失之和，即(2-29)几点说明：（1）当液体流过一个局部障碍后，要在直管中流过一段距离，液体才能稳定，否则其局部阻力系数可能比正常情况大2～3倍。（2）一般用上式计算时希望在两个障碍之间直管的长度l＞(10～20)d。（3）液压系统中的压力损失绝大部分将转换为热能，造成系统油温的升高、泄漏增大，影响液压系统的工作性能。=2.4.3管路系统中的压力损失第2章液压传动的基础知识2.4.4液压泵出口压力的确定（1）估算法：由于计算管路压力损失非常繁琐，且准确性存疑，一般采用估算的方法。通常取液压泵出口压力为液压缸工作压力的（1.3～1.5）倍，即pp=（1.3～1.5）p。（2）计算法：液压泵的出口工作压力为液压缸所需的工作压力p与估算的总压力损失∑△p之和，即

(2-30)

式中

pp——液压泵的出口工作压力；

p——液压缸的工作压力。2.4.4液压泵出口压力的确定第2章液压传动的基础知识小孔或缝隙在液压与气动技术中的作用：

液压元件多利用液体流经小孔或缝隙后的压力和流量特性来达到调速和调压的目的。

液体流经的小孔有薄壁孔、细长孔和介于二者之间的短孔。2.5液体流经孔口及缝隙的流量压力特性第2章液压传动的基础知识

（1）薄壁孔：l/d≤0.5的孔。（2）液流在小孔上游大约d／2处开始加速并从四周流向小孔，约在小孔出口d／2的地方，形成最小收缩截面de。（3）对圆形小孔，D／d≥7，完全收缩。D／d＜7，不完全收缩，侧壁对收缩的程度有影响。

1.薄壁孔的流量计算2.5.1孔的流量压力特性第2章液压传动的基础知识式中AT

——小孔的通流面积；△p——小孔两端的压力差；

Cd

——流量系数，由实验确定。当液流完全收缩时，Cd

几乎不变。计算时一般取Cd­=0.6～0.62；当液流不完全收缩时，管壁离小孔较近，此时管壁对液流起导向作用，流量系数Cd

可增大到0.7～0.8。薄壁小孔常作为节流阀的阀口。

薄壁小孔的流量公式：(2-31)第2章液压传动的基础知识

（1）细长孔：l／d＞4的孔。（2）常见细长孔：导管、阻尼孔等。（3）流量公式：(2-32)式中μ——液压油的动力粘度。从公式中可知，通过细长孔的流量与油的动力粘度成反比，故受油温的影响较大，同时细长孔易被堵塞。细长孔常用作控制阀的阻尼孔。2.细长孔的流量计算第2章液压传动的基础知识3.短孔（1）短孔：0.5≤l／d≤4的孔。（2）适合于作固定的节流孔。（3）流量计算也可采用薄壁小孔的公式，但流量系数Cd­应根据短管的形状和安装方式不同而作具体计算或查表。4.总结各种小孔的流量压力特性，可统一用下式表示

(2-33)式中K——由小孔的形状和液体性质决定的系数，对于薄壁孔

K=Cd（2/ρ）1/2，对于细长孔K=

d2/32μl；

m——由小孔的长径比决定的压差指数，薄壁孔

m=0.5、细长孔m=1、短孔m=0.5～1；

AT——小孔的通流面积；△p——小孔两端的压力差。第2章液压传动的基础知识

2.5.2液体流经缝隙的流量压力特性

液压元件内各零件间有相对运动，必须要有适当间隙。间隙过大，会造成泄漏；间隙过小，会使零件卡死。如图所示的泄漏是由压差和间隙造成的。内泄漏的损失转换为热能，使油温升高，外泄漏污染环境，影响定位精度，两者均影响系统的性能与效率，因此，研究液体流经间隙的泄漏量、压差与间隙量之间的关系，对提高元件性能及保证系统正常工作是必要的。低压腔高压腔内泄漏外泄漏内泄漏与外泄漏第2章液压传动的基础知识

1.两个平行平面的缝隙

液体沿两个平行平面缝隙流动时，由于压差的作用，其流经该缝隙流量计算式为:

(2-34)式中△p——缝隙两端的压力差，△p=p1-p2；

μ——液压油的动力粘度；

l、b、δ——分别为缝隙的长度、宽度和高度。第2章液压传动的基础知识

2.同心环状缝隙如图2-14所示，液体沿两个内外圆柱表面环状缝隙流动时，计算时将其展开后可视为平面间缝隙，故以平面间缝隙的宽度用圆环的周长πd来代替,其流经缝隙流量计算式为(2-35)式中d——同心圆孔的直径。第2章液压传动的基础知识图2-15偏心园环缝隙的流量式中:ε—相对偏心率，ε=e/δ,δ=R-r。当ε=0时，即e=0,两个内外圆柱表面形成的是同心环状缝隙；当ε=1时，即处于完全偏心情况下，通过偏心环状缝隙的流量是同心环状缝隙流量的2.5倍。

如图2-15所示，液体沿两个内外圆柱表面偏心环状缝隙流动情况，其横截面形状为月牙形的偏心环状缝隙。其流经该缝隙的流量计算式为(2-36)3.偏心环状缝隙第2章液压传动的基础知识液压冲击:在液压系统中，由于某种原因引起液体压力在瞬间急剧升高，形成很大的压力峰值的现象。2.6.1液压冲击1.液压冲击产生的原因

⑴流动液体突然停止产生的液压冲击，第2章液压传动的基础知识

⑵运动部件制动时所产生的液压冲击。图2-17液压缸制动时产生的液压冲击⑶液压元件反映不灵也会产生液压冲击

如液压系统中压力突然升高时、溢流阀不能迅速打开。第2章液压传动的基础知识2.液压冲击的危害

噪音与振动损坏液压元件和密封装置使某些液压元件误动作3.减小液压冲击的措施

液压系统采取的主要措施有以下几点：⑴限制管中液流的流速和运动部件的速度，减少冲击波的强度。⑵开启阀门的速度要慢。⑶采用吸收液压冲击的能量装置如蓄能器等。⑷在出现有液压冲击的地方，安装限制压力的安全阀。⑸适当加大管道内径或采用橡胶软管。第2章液压传动的基础知识

1.气穴与气蚀

在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，叫气穴现象。2.6.2气穴现象第2章液压传动的基础知识

2.气穴的危害

使液流不通畅，使液压泵输出流量和压力急剧波动，严重时使泵的机件腐蚀，并使液压装置产生噪声和振动，降低液压元件的寿命。

3.气穴的常见发生部位

泵的吸入口、油液流经节流部位、突然启闭的阀门、带大惯性负载的液压缸、液压马达在运转中突然停止或换向时等都将产生气穴现象。

第2章液压传动的基础知识4.气穴的预防措施

⑴减少流经节流口及缝隙前后的压力差，一般希望节流口或缝隙前后压力比小于3.5；⑵正确确定液压泵吸油管内径，对管内液体的流速加以限制，降低液压泵的吸油高度，尽可能减少吸油管路中的压力损失；⑶提高管道的密封性能，防止空气的渗入；⑷提高零件的机械强度和降低零件表面的粗糙度，采用抗腐蚀能力强的金属材料（如铸铁和青铜等），以提高元件的抗蚀能力。第3章液压泵与液压马达

3.1液压泵与液压马达概述3.1.1液压泵的工作原理3.1.2液压泵的分类3.1.3液压泵的主要性能参数

3.2齿轮泵3.2.1齿轮泵工作原理3.2.2外啮合齿轮泵的排量和流量3.2.3KCB型齿轮油泵3.2.4齿轮泵存在问题

3.3叶片泵3.3.1单作用叶片泵3.3.2双作用叶片泵第3章液压泵与液压马达

3.4柱塞泵3.4.1径向柱塞泵3.4.2轴向柱塞泵

3.5液压泵的类型选用

3.6液压泵常见故障及排除方法3.6.1液压泵的安装要求3.6.2液压泵的使用注意事项3.6.3液压泵故障分析及排除

3.7液压马达3.7.1液压马达的分类3.7.2液压马达的工作原理及图形符号3.7.3液压马达的主要性能参数第3章液压泵与液压马达3.1液压泵与液压马达概述

液压泵:动力装置，将电机输出的机械能转变成液体的压力能，为系统提供一定流量和压力的液体。

液压马达:执行装置，将液体的压力能转变成机械能，输出一定的转矩和转速，从而驱动负载运动。第3章液压泵与液压马达第3章液压泵与液压马达1.工作原理由于液压泵是靠密封工作容积的变化来实现吸油和排油的，故称其为容积式泵。3.1.1液压泵的工作原理第3章液压泵与液压马达⑴容积式液压泵必须具备密封可变的工作容积，吸油和压油过程是依靠工作容积的变化来实现的；⑵必须具备配油装置。泵在吸油时密封可变的工作容积必须与油箱相通，排油口关闭；在压油时密封可变的工作容积与排油口相通，而与油箱不通;⑶油箱压力大于泵吸油口的压力。2.构成液压泵的必备条件第3章液压泵与液压马达

按输出流量是否可变分类

定量泵和变量泵。

定量泵：泵的输出流量不可调节。

变量泵：泵的输出流量可以调节。

按输出油液的方向是否可变分类

单向泵和双向泵。

单向泵：泵的输出油液方向不能变化。

双向泵：泵的输出油液方向可以变化。

按结构形式分类

液压泵可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等。3.1.2液压泵的分类4.液压泵和液压马达的分类及图形符号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.双向变量马达第3章液压泵与液压马达液压泵的主要性能参数是指泵的压力、流量、功率和效率。1.压力工作压力:泵工作时实际输出压力。

大小取决于外负载，随负载增大而升高，与泵的流量无关。额定压力:泵正常工作连续运转的最高工作压力。在设计过程中，由泵本身结构和寿命决定的，正常工作时不要超过此值，超过此值即为过载，使泵的效率明显下降、寿命降低。通常将其标在液压泵的铭牌上。2.排量

排量：泵每转一转所排出液体的几何体积，单位：m3/r，工程上通常用ml/r。3.1.3液压泵的主要性能参数第3章液压泵与液压马达式中V——液压泵的排量；

n——液压泵的转速。

实际流量：泵在实际工作压力下单位时间内输出液体的体

积。符号q。

实际流量与压力有关，压力越高，泄漏越大，实际流量越小。所以：（3-1）3.流量理论流量：泵单位时间内输出液体的几何体积，符号：qth。排量和理论流量的关系：△q——泵的泄漏量。额定流量是指泵在额定压力下输出的流量，其值标在液压泵铭牌上。

（3-2）

第3章液压泵与液压马达

4.功率实际输出功率：用工作压力和实际流量之积表示：（3-3）式中P0——液压泵的实际输出功率；

p——液压泵的出口工作压力；

q——液压泵的实际输出流量；实际输入功率：电机通过液压泵轴输入液压泵的功率。（3-4）式中Pi——液压泵的实际输入功率（电机输出功率）；

T——液压泵的实际输入转矩；

ω——液压泵的角速度ω=2πn；

n——液压泵的转速。

第3章液压泵与液压马达

5.效率

液压泵主要功率损失：容积损失、机械损失。容积损失：主要是液压泵泄漏造成的。容积效率：用实际流量q与理论流量qth的比值表示。（3-5）式中△q——液压泵的泄漏量。容积效率随压力升高而降低。机械损失：由零件之间摩擦以及流动液体内摩擦造成。机械效率：用驱动液压泵的理论转矩与实际转矩的比值表示第3章液压泵与液压马达电机输入功率：

总效率：泵的输出功率和输入功率的比值。根据能量守恒定律，若不计泵的能量损失，则泵的理论输入功率与理论输出功率应相等，即2πnTth=pqth

则：理论扭矩为

机械效率为

（3-6）由于泵的总效率等于泵的输出功率和输入功率的比值，则：（3-7）因此，液压泵的总效率等于容积效率和机械效率的乘积。

第3章液压泵与液压马达

例1某液压泵的额定流量为32L／min，额定压力为2.5MPa，额定转速为1450r／min，泵的机械效率ηm=0.85。由实验测得，当泵的出口压力近似为零时，其流量为35.6L／min。求泵的容积效率和总效率是多少?

如果在额定压力下，泵的转速为500r／min时，估算泵的流量为多少?该转速下泵的容积效率为多少?两种转速下，泵的驱动功率又是多少?

解：1.泵的容积效率和总效率液压泵出口压力为零时的流量为理论流量，即qth=35.6L／min。液压泵的容积效率液压泵的总效率第3章液压泵与液压马达2.液压泵的流量和容积效率液压泵的排量：于是液压泵的转速n2=500r／min时，其理论流量:qth=Vn2=O.025×500=12.5L／min因为额定压力不变，所以液压泵的容积效率不变，故液压泵的输出流量:q2

=qth

×ηv

=12.5×0.9=11.25L／min0.025L／r第3章液压泵与液压马达液压泵的驱动功率

当n1=1450r/min时液压泵的驱动功率:当n2=500r/min时液压泵的驱动功率:1743W=1.74kW612.7W≈0.6kW3.2.1齿轮泵工作原理齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，其中外啮合齿轮泵应用较广，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。

齿轮泵由一对相互啮合的齿轮、泵体和前后端盖等组成。第3章液压泵与液压马达3.2.1齿轮泵工作原理齿轮泵主要优点：

简单，价廉，体积小，重量轻。自吸性能好。对油液污染不敏感。

缺点：

流量和压力脉动大，噪声大。排量不可调。齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。第3章液压泵与液压马达外啮合齿轮泵的工作原理由一对完全相同的圆柱齿轮及泵体、前后泵盖、传动轴、密封件等组成。其组成及工作原理如图所示。返回首页第3章液压泵与液压马达3.2.2齿轮泵的排量和流量外啮合齿轮泵的排量：近似等于两个啮合齿轮的齿谷容积之和，若假设齿谷容积等于轮齿所占体积，齿轮泵的排量可近似为：

V＝πdhb=2πzm2b

式中

V——液压泵的每转排量(m3／r)；

z——齿轮的齿数；

m——齿轮的模数(m)；

b——齿轮的齿宽(m)；

d——齿轮的节圆（分度圆）直径(m)，d=mz；

h——齿轮的有效齿高(m)，h=2m。第3章液压泵与液压马达实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少误差越大，因此，在实际计算中用3.33～3.50来代替上式中的π值，齿数少时取大值，齿数多时取小值。这样，齿轮泵的排量可写为

V=(6.66～7)zm2b

由此得齿轮泵的输出流量：

q=(6.66～7)zm2b

nηV实际上，齿轮泵在工作过程中，存在排量脉动，瞬时流量也是脉动的。第3章液压泵与液压马达3.2.2齿轮泵的排量和流量第3章液压泵与液压马达

KCB型齿轮油泵如图3-5所示。为了防止排出管堵塞等原因使排出压力过高，产生事故，泵壳上装有安全阀，在排出压力过高时，高压液体顶开安全阀，使部分液体从通道回流到吸入口，以降低出口压力，起到保护作用。安全压力的大小，可通过改变弹簧压缩量进行调整。3.2.3KCB型齿轮油泵1—端盖2—机械密封3—泵体4—主动齿轮5—安全阀6—从动齿轮7—轴承

3.2.4齿轮泵的结构特点1困油现象

为保证齿轮泵平稳地工作，齿轮啮合时的重叠系数必须大于1，即至少有一对以上的轮齿同时啮合，因此，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变化。第3章液压泵与液压马达在齿轮转动过程中密封容积周期性的增大、减小。密封容积减小时,受困油液受到挤压而产生瞬间高压，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，轴承等零件受到附加冲击载荷的作用；密封容积增大时，空间无油液补充，会造成局部真空，油液中的气体就会分离出来，产生气穴现象。第3章液压泵与液压马达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。设计齿轮泵时，在保证高低压腔不串通的前提下，要保证封闭容积从大变小时和压油腔相通，从小变大时和吸油腔相通即可。第3章液压泵与液压马达消除困油现象的方法：通常在两端盖板上开卸荷槽，见图中的虚线方框。当封闭容积减小时，通过右边的卸荷槽与压油腔相通。而封闭容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔相通，两卸荷槽的间距a必须确保在任何时候都不使吸、排油相通。也有在这个端盖上钻一个盲孔或两个盲孔作为卸荷槽。第3章液压泵与液压马达2径向不平衡力产生径向力的原因:（a）吸油腔侧压力低于压油腔侧压力；（b）齿轮的啮合力。第3章液压泵与液压马达危害：径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，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，降低轴承使用寿命。第3章液压泵与液压马达改善措施：a）减小压油口直径；使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内;b）增大扫膛处径向间隙；使齿顶不与定子内表面产生金属接触；c）采用滚针轴承或滑动轴承；d)开减载槽，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；第3章液压泵与液压马达3齿轮泵的泄漏及端面间隙的自动补偿泄漏途径(1)通过齿轮啮合线处的间隙—齿侧间隙；(2)通过泵体定子内孔和齿顶间的径向间隙—齿顶间隙；(3)通过齿轮两端面和侧板间的间隙—端面间隙。第3章液压泵与液压马达补偿方法：浮动轴套和弹性侧板。原理：都是引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。第3章液压泵与液压马达齿轮泵的浮动轴套是浮动的：轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通，当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。3.2.5、内啮合齿轮泵第3章液压泵与液压马达主要特点：（1）齿轮两边侧板有背压室，可保证轴向间隙自动补偿；（2）浮动支撑隔板有背压室，可补偿径向间隙及啮合间隙。（3）泵从齿根处径向孔排油，不存在困油现象。第3章液压泵与液压马达3.3叶片泵一种小功率泵，排油均匀，工作平稳，噪声小，单向运转、单向排油。分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。当转子转一圈时，油泵每一工作容积吸、排油各一次，称为单作用叶片泵。一般，单作用叶片泵往往是做成变量泵结构。当转子转一圈，油泵每一工作容积吸、排油各两次，称为双作用叶片泵。双作用叶片泵则只能做成定量泵结构。

3.3.1单作用叶片泵3.3.1.1结构和工作原理主要由转子、叶片、定子、配油盘、壳体、转轴等零件组成。定子具有圆柱形的内表面，转子上有均布叶片槽，矩形叶片安放在转子上的叶片槽内，并可在槽内滑动。转子中心与定子中心不重合，有一个偏心距e。配油盘上开有两个配流窗口，分别与泵的吸油口和排油口相通。可变工作容积主要由定子的内圆柱表面、转子的外圆柱表面、叶片、后面的配油盘和前面的压盖组成。第3章液压泵与液压马达当转子回转时，叶片靠自身的离心力贴紧定子的内表面，并在转子槽里作往复运动。定子、转子、叶片和配油盘间形成了若干个密封工作容积。当电机带动转子按逆时针方向旋转时，右边的叶片逐渐伸出，相邻两叶片间的空间容积逐渐增大，形成局部真空，从吸油口吸油；左边的叶片被定子的内表面逐渐压进槽内，两相邻叶片间的空间容积逐渐减小，将工作油液从压油口压出。第3章液压泵与液压马达在吸油腔与压油腔之间有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开，称作过渡区。当转子不断地旋转，泵就不断地吸油和排油。这种叶片泵的转子转一周，各叶片间容积只吸排油各一次，因此叫单作用叶片泵。单作用叶片泵的优点：结构工艺简单，可以实现各种形式的变量。单作用叶片泵的缺点：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。第3章液压泵与液压马达3.3.1.2流量计算如图所示，我们通过图解法可以近似求得：每个工作腔的体积ΔV等于大扇形面积aO1b减去小扇形面积cO1d再乘以转子的宽度B。即画阴影线的部分。可写成如下表达式：

ΔV=B(S扇大－S扇小)当单作用叶片泵有z个封闭容积时，泵的理论排量V的表达式可写为:V=zΔV=π[(R+e)2－(R－e)2]B

=4πReB式中R—定子半径，m；

e—偏心距，m；

B—转子宽度，m。第3章液压泵与液压马达考虑泵的容积效率ηV，当泵的转速为n时，单作用叶片泵的实际流量q可写为:q=VnηV=4πReBnηV思考：若想改变一台泵的排量V，可以改变上式中哪个参数呢？第3章液压泵与液压马达3.3.1.3单作用叶片泵的变量原理改变偏心距e，就是改变定子与转子的相对位置，转子轴是固定在轴承中的，使定子移动在结构上比较容易实现，这就需要一个力来推动定子移动，这个力称为操纵力。根据操纵力不同，变量叶片泵分为内反馈式和外反馈式两种。如果操纵力是来自泵定子内部的排油压力，就称为内反馈式变量泵,见左图。如果操纵力是来自泵定子外部的排油压力，就称为外反馈式变量泵，见右图。1234

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7891011e0第3章液压泵与液压马达(1)限压式内反馈变量叶片泵1234

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7891011e0转子1的中心O是固定的，定子3可以左右移动，调压螺栓9可对调压弹簧8的预压力进行调节，在调压弹簧8力的作用下，定子3被7推向右端靠在4上，使定子中心O1和转子中心O之间有一个偏心距e，初始偏心距e0的大小可用最大流量调节螺钉4调节；最大流量调节螺钉4的工作位置决定了定子的最大偏心距和油泵的最大排量。第3章液压泵与液压马达(1)限压式内反馈变量叶片泵1234

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7891011e0当泵的工作压力p小于限定压力时，定子受到的反馈力小于等于弹簧作用力时，定子不动，偏心距达到e0最大．流量也最大，此时压力称为限定压力。当反馈力大于限定压力时。弹簧被压缩，定子左移，偏心距e减小，流量输出也随之减小。当工作压力继续升高到某一值时，弹簧压缩到最短，定子移至最左端，偏心距e最小，实际流量接近零，输出少量的流量来补偿泄漏。此时无论外负载怎样增大，泵的输出压力也不会增加，所以称为限压式变量叶片泵。第3章液压泵与液压马达内反馈式变量泵利用泵本身的排出压力和流量推动变量机构，在泵的理论排量接近零工况时，泵的输出流量为零，因此便不可能继续推动变量机构来使泵的流量反向，所以内反馈式变量泵仅能用于单向变量。1234

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7891011e0第3章液压泵与液压马达(2)限压式外反馈变量叶片泵外反馈变量叶片泵的工作原理。外反馈与内反馈变量泵的主要不同：（1）推动定子移动的操纵力是外负载压力。（2）另外，在最大流量调节螺钉处增加了一个柱塞缸，它能根据泵出口负载压力的大小自动调节泵的排量。第3章液压泵与液压马达3.3.2双作用叶片泵

3.3.2.1工作原理

双作用叶片泵的工作原理和单作用叶片泵相似，不同之处在于定子内表面是近似椭圆形状，且定子和转子是同心的，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处逐渐减小，为压油区；在左下角和右上角处逐渐增大，为吸油区。吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。称过渡区，这四个过渡区有四段过渡曲线。转子定子叶片配流盘泵体第3章液压泵与液压马达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作各两次，所以称为双作用叶片泵。由于双作用叶片泵有两个吸油区和两个排油区，并且各自的中心夹角是对称的，所以作用在转子上的油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称