第三章液压泵和液压马达(3.1)

液压与气压传动第五讲第三章液压泵和液压马达3.1概述

3.1.1液压泵的工作原理和特点一、液压泵的工作原理动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。液压泵把电动机的旋转机械能转换为液压能输出，它都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。

图示的是一单柱塞液压泵的工作原理图．非容积式泵主要是指离心泵，产生的压力一般不高。液压泵的特点：（1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。（2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能吸入油液的外部条件。因此为保证液压泵能正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。（3）具有相应的配流机构。将吸液箱和排液箱隔开，保证液压泵有规律地连续吸排液体。

吸油时，阀5关闭，6开启；压油时，阀5开启，6关闭。常用的容积式泵有：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵（径向，轴向）、螺杆泵等。压力分级：0-25（低）25-80（中）80-160（中高）160-320（高压）>320(超高压)二、液压泵的分类按输入（输出）流量是否可调：定量泵（马达）变量泵（马达）按结构形式：齿轮式叶片式柱塞式3.1.2液压泵和液压马达的主要工作参数一、压力（1）工作压力液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。

（2）额定压力液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。

（3）最高允许压力在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。二、排量和流量（1）排量V

液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可以调节的液压泵称为变量泵；排量不可以调节的液压泵则称为定量泵．

（2）理论流量理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，在单位时间内所排出的液体体积。如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流量qt为ｑt=Ｖｎ式中V为液压泵的排量（m3/r），n为主轴转速（r/s）

（3）实际流量

液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量减去泄漏和压缩损失后的流量。（4）额定流量

在正常工作条件下，该试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。

三、功率和效率（1）液压泵的功率

输入功率指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为Ti，角速度为ω时,输入功率

Pr=Ti

ω

输出功率指液压泵在工作过程中的实际、压油口的压力p和输出流量q的乘积，即

P=pq

（2）液压泵的功率损失液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分：（a）容积损失是指液压泵在流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵的转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率ηv来表示，它等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qt之比。即：ηv

=

q／qt（b）机械损失机械损失是指液压泵在转矩上的损失。用机械效率ηm表示。它等于液压泵的理论转矩Tt与实际输入转矩T之比。即：ηm

=

Tt

／

T（3）液压泵的总效率ηp

液压泵的总效率是实际输出功率与其输入功率的比值。

ηp=

P／

Pr

=

ηv

ηm例：某液压泵在转速为950rpm时的理论流量为160L/min，在额定压力295×105Pa和同样转速下测得的实际流量为150

L/min，额定工况下的总效率为0.87，求：泵的容积效率；泵在额定工况下所需的电机功率；额定工况下的机械效率；3.2齿轮泵齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，一般做成定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，其中以外啮合齿轮泵应用最广。3.2.1齿轮泵的工作原理在齿轮泵的工作过程中，只要两齿轮的旋转方向不变，其吸、排油腔的位置也就确定不变。这里啮合点处的齿面接触线一直分隔高、低压两腔起着配油作用，因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构，这是它和其它类型容积式液压泵的不同之处。3.2.2齿轮泵的流量计算齿轮泵实际输出流量

q=6.66Zm2Bnηv

实际上齿轮泵的瞬时流量是脉动的，齿数越小，齿槽越深，流量脉动越大。流量脉动的原因是齿轮在啮合的各个瞬间密封容积的变化量不同，因而瞬时流量不均匀。流量脉动会引起压力波动，造成液压系统的振动和噪声，而且影响传动的平稳性。3.2.3齿轮泵的结构齿轮泵根据内部结构不同，分为：无侧板型，浮动侧板型和浮动轴套型。外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题（1）困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，也就是要求在一对齿轮即将脱开啮合前，后面的一对齿轮就要开始啮合。就在两对轮齿同时啮合的这一小段时间内，留在齿间的油液困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中。

如图所示。解决方法：在齿轮泵的两侧端盖上开卸荷槽。（2）径向不平衡力在齿轮泵中，作用在齿轮外圆上的压力是不相等的，在压油腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力，在齿轮和壳体内孔的径向间隙中，可以认为压力由压油腔压力逐渐分级下降至吸油腔压力，这些液体压力综合作用的结果，相当于给齿轮一个径向的作用力（即不平衡力），使齿轮和轴承受载，这就是径向不平衡力，工作压力越大，径向不平衡力也越大，甚至可以使轴发生弯曲，使齿顶和壳体发生接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。

解决方法：缩小压油口（3）泄漏