第3章液压泵与液压马达

液压泵与液压马达的性能参数齿轮泵与齿轮马达叶片泵与叶片马达柱塞泵与柱塞马达液压泵与液压马达的选用机械能T、ω压力能p、q泵:对于液压系统，液压泵用来向液压系统输送具有一定压力和流量的清洁的工作介质-------将机械能转化为压力能的动力装置液压泵站泵★油箱过滤器等辅件机械能T、ω压力能p、q马达:

液压马达输入具有一定压力和流量的液体，输出所需的转矩和转速。-------将压力能转化为机械能的执行元件3.1液压泵与液压马达的性能参数3.1.1液压泵与液压马达的基本工作原理液压泵的基本工作原理先自学3分钟3.1液压泵与液压马达的性能参数2.构成液压泵的基本条件（1）具有密封的工作腔。（2）密封工作腔容积大小交替变化，变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通。（3）吸油口与排油口应严格分开（不能连通）。（4）液压泵能够借助大气压力形成吸油而正常工作。3.1.1液压泵与液压马达的基本工作原理3.1液压泵与液压马达的性能参数3.液压马达的基本工作原理液压马达与液压泵理论上是可逆的，但有时并非简单可逆，比如图3-1，不能从单向阀5与6的流动来推得其中的偏心轮转动。所以马达与泵必须首先是结构上可实现机械能与液压能的双向可逆，才能既作为泵又作为马达，否则可能只能作为其中的一种。

具体工作原理暂不讲。3.1.1液压泵与液压马达的基本工作原理3.1液压泵与液压马达的性能参数4.液压泵与液压马达的分类和图形符号☆按结构分：齿轮式、叶片式和柱塞式☆按排量是否可变分：定量和变量☆按变量调节方式分：手动式和自动式，自动式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒流式等。☆按自吸能力分：自吸式和非自吸式3.1.1液压泵与液压马达的基本工作原理3.1液压泵与液压马达的性能参数4.液压泵与液压马达的分类和图形符号3.1.1液压泵与液压马达的基本工作原理3.1液压泵与液压马达的性能参数3.1.2液压泵的主要性能参数流量：排量、理论流量、实际流量压力：工作压力、额定压力、最高压力效率：机械效率、容积效率、总效率功率：输入功率（机械）、输出功率（液压）压力p工作压力p——指泵出口处实际压力。油液为了克服阻力所建立起来的压力，取决于负载。

额定压力ps——指泵在使用中连续运转所允许达到的最高工作压力，超过此值即为过载。故这里的额定值与通常概念中的额定值有所不同。排量V和流量q

排量V

——理论的容积变化，即无泄露情况下泵轴转一整转时所排出的油液体积。

流量q——△理论流量qt：qt=Vn（无泄漏），n为转速。（m3／s或L／min）△实际流量q—某工作压力下的实际流量。★功率和效率输入功率

Tt——理论转矩、ω——角速度不考虑机械方面的能量损失。

输出功率功率损失容积损失——因内泄露、气穴和油液在高压下的压缩而造成的流量上的损失；机械损失——指因摩擦而造成的转矩上的损失是什么？机械效率ηm总效率容积效率ηv实际流量的计算常用公式Tt为理论转矩，T为实际转矩习题3-10

某个液压泵的工作压力为2.0MPa,输出流量为60L/min，容积效率为0.9，机械效率为0.9，试求直接驱动泵的电动机功率和泵的输出功率。解：输出功率可由工作压力与输出流量直接得出：输入功率可由输出功率除以两效率得：请注意：T,ωpqtpqηmηv关于泵有关参数与效率的理解将在介绍具体的泵之后再进一步深入3.1液压泵和液压马达的性能参数图3-2液压泵的性能曲线一个知识点：工作压力为0时的流量为理论流量，此刻容积效率为100%3.1.2液压泵的主要性能参数3.1液压泵和液压马达的性能参数3.1.3液压马达的主要性能参数流量：排量、理论流量、实际流量转速：理论转速、实际转速压力：工作压力、额定压力、最高压力扭矩：理论扭矩、实际扭矩（输出扭矩）、启动扭矩效率：机械效率、容积效率、总效率功率：输入功率（液压）、输出功率（机械）滑转速度有关概念的展开以后再进行3.2齿轮泵与齿轮马达3.2齿轮泵与齿轮马达3.2.1外啮合齿轮泵1.工作原理轮齿逐渐脱开

↓容积↑↓真空、吸油轮齿逐渐啮合

↓容积↓

↓压油3.2齿轮泵与齿轮马达图3-4CB-B型齿轮泵的结构图1—后端盖；2—滚针轴承；3—泵体；4—前端盖；5—传动轴；6—防尘圈；7—齿轮；a，c，d—卸荷孔道；b—油封卸荷槽；e—困油卸荷槽3.2.1外啮合齿轮泵先看书3分钟3.2齿轮泵与齿轮马达2.排量与流量排量：理论流量：实际流量：3.2.1外啮合齿轮泵仅了解3.2齿轮泵与齿轮马达泄漏泄漏的途径：齿轮端面与端盖端面之间的轴向间隙（约占总泄漏量的70％～80％）；齿轮外圆与泵体内表面之间的径向间隙（约占总泄漏量的12％）；齿轮啮合处的间隙。3.2.1外啮合齿轮泵3.齿轮泵的共性问题浮动轴套固定轴套FF由压油腔引过来轴向泄漏的解决办法浮动轴套书P533.2齿轮泵与齿轮马达困油现象困油的解决办法3.2齿轮泵与齿轮马达径向不平衡力原因：齿轮圆周上受到的力非均匀的，造成半径方向的不平衡危害：造成轴承单边磨损，甚至轴的变形解决办法：减小压油口，增大压油径向间隙。3.2齿轮泵与齿轮马达3.2.1外啮合齿轮泵4.优缺点优：结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠；自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。缺：磨损，泄漏较大，工作压力的提高受到限制，流量脉动大。应用：（1）低压系统；（2）对运动要求不高场合；（3）用于润滑系统。3.2齿轮泵与齿轮马达3.2.2内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵比外的结构更紧凑，重叠系数大，流量脉动小，允许高速旋转，容积效率更高。但造价高，加工要求高。3.2齿轮泵与齿轮马达外啮合渐开线齿轮马达3.2.3齿轮马达马达的两齿轮均是被动的运动从原理上与泵具有可逆性3.2齿轮泵与齿轮马达P56的具体结构课后自学齿轮马达与齿轮泵结构上的区别结构对称性，能正反转，而泵一般是单方向的有的泄漏油孔接油箱，不接低油腔齿数比泵多，保证易启动，以及运行平稳轴向泄漏补偿的压紧系数小，以利于启动必须使用滚动轴承，保证低速时的润滑（因为马达比泵的速度范围大）3.2齿轮泵与齿轮马达内啮合摆线齿轮马达3.2.3齿轮马达课后自学优点：脉动小，可实现低速高扭矩3.3叶片泵与叶片马达3.3叶片泵与叶片马达1.工作原理结构上的特点：存在偏心距，非平衡式，叶片后倾，根（底）部在伸出时通高油压，在缩回时通低油压。3.3.1单作用叶片泵3.3叶片泵与叶片马达2.排量与流量实际流量：排量：仅了解3.3.1单作用叶片泵3.3叶片泵与叶片马达3.变量叶片泵图3-22内反馈式变量叶片泵的原理1—转子；2—定子；3—极限流量调节螺钉；4—弹簧；5—调压螺钉3.3.1单作用叶片泵反馈信息不经过外部油路得到图3-23外反馈式变量叶片泵的原理1—转子；2—定子；3—极限流量调节螺钉；4—变量活塞；5—弹簧；6—调压螺钉1.

螺钉3改变偏心量e0，从而影响泵的排量（流量），使AB段上下移动2.调节弹簧5的预压缩量，改变泵的输出压力pB3.更换不同刚度的弹簧5可使输出压力变化幅度改变,使BC斜率发生改变先自学5分钟限压式变量叶片泵的应用场合限压式变量叶片泵适合低压快速行程和高压慢速行程的应用场合。当执行元件快速运动时，就需要大流量，工作压力低，正好使用特性曲线的AB段；当执行元件慢速时，负载压力升高，需要流量减小，正好使用图3-24中特性曲线的BC段，因而合理调整转折点的压力PB至关重要。

3.3叶片泵与叶片马达1.工作原理单作用叶片泵脉动较大，造成运转平稳性一般，噪声大故人们采用对称式的双作用叶片泵，减小脉动。3.3.2双作用叶片泵3.3叶片泵与叶片马达2.排量与流量排量：实际流量：仅了解3.3.2双作用叶片泵3.3叶片泵与叶片马达3.配流盘3.3.2双作用叶片泵作用：分配高低压油的流向在封油区进入高压区的一端，开缓冲槽，可减小脉动.3.3叶片泵与叶片马达4.定子曲线3.3.2双作用叶片泵圆弧-----容纳下封油区，高低压油的隔开区域过渡曲线-----体积变化区，形成高或低压油3.3叶片泵与叶片马达5.叶片的倾角3.3.2双作用叶片泵前倾角并不可取有的采用后倾角3.3叶片泵与叶片马达6.中高压双作用叶片泵------特别需要解决叶片和定子内表面的磨损问题3.3.2双作用叶片泵因为使压力油始终通叶片槽底部而单作用叶片泵是高压油通压油一侧的叶片底部，低压油通吸油一侧的叶片底部。为什么？这些图课后自学其缓解磨损的原理3.3叶片泵与叶片马达叶片底部与顶部相通，力基本平衡，缓解叶片和定子内表面的磨损双作用叶片泵的机械结构3.3叶片泵与叶片马达课后自行消化3.3叶片泵与叶片马达图3-25双作用叶片马达的工作原理3.3.3叶片马达其结构与泵基本相同，具有可逆性-----输入压力油可以产生转矩3.3叶片泵与叶片马达叶片马达与叶片泵的主要区别叶片靠底部的弹簧使叶片推向定子，形成密封容积；叶片槽是径向的。因为液压马达需要双向旋转之故。含有两个单向阀。进、回油腔的压力经单向阀选择后再进叶片底部，保证底部都通压力油叶片马达叶片靠转子的旋转产生离心力推向定子，形成密封容积；叶片槽常后倾，因单向旋转。泵高压腔与低压腔轮流通底部的情况较多。液体压力被动产生，不需要单向阀。叶片泵叶片泵与叶片马达的优缺点与应用场合优：运转平稳（特别是双作用的），尺寸小，重量轻，易实现变量。缺：对油液污染比齿轮泵敏感，转速范围有限制。应用：中低压、运动要求高或低的均可，应用范围广泛。叶片泵：叶片泵与叶片马达的优缺点与应用场合优：运转平稳（特别是双作用的），尺寸小，重量轻，输出转矩均匀，换向方便。缺：泄漏较大对油液污染比齿轮泵敏感，转速不能太低。应用：一般用于高转速，低扭矩、换向频繁的场合。叶片马达：柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。

轴向柱塞泵因其柱塞的轴线与缸体轴线平行（或基本平行）而得名。

径向柱塞泵柱塞的轴线与缸体的轴线垂直，其轴向尺寸短，径向尺寸大。

3.4柱塞泵与柱塞马达3.4柱塞泵与柱塞马达3.4.1轴向柱塞泵3.4柱塞泵与柱塞马达轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，高压下仍能保持较高的效率，容易实现变量等优点，广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统中。轴向柱塞泵的缺点是对油液的污染比较敏感，对材质和加工精度要求也比较高，使用和维护比较严格，价格贵。

1.斜盘式轴向柱塞泵工作原理斜盘与配油盘不动缸体旋转3.4柱塞泵与柱塞马达1.斜盘式轴向柱塞泵图3-26斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图1—传动轴；2—泵体；3—斜盘；4—柱塞；5—缸体；6—配流盘课后自行消化优缺点：该泵结构简单，但操纵费力，仅适用于中小功率场合。3.4柱塞泵与柱塞马达1.斜盘式轴向柱塞泵CY型斜盘式轴向柱塞泵对前一结构的改进：点接触改为面接触，提高了承受力，工作压力高。3.4柱塞泵与柱塞马达排量与流量排量：实际流量：1.斜盘式轴向柱塞泵仅了解3.4柱塞泵与柱塞马达2.斜轴式轴向柱塞泵该图不利于初学了解，下一页更简单的结构示意主轴为斜盘（主动旋转）、缸体（被动）旋转，配油盘不动2.斜轴式轴向柱塞泵优缺点：（与斜盘式相比）主轴与缸体轴线之间的夹角可以更大，从而泵的排量更大。泄漏小，容积效率高。泵的转速允许更高（配油盘可以设计得更小些）。转动部件转动惯量小，起动特性好（书上有点问题）。轴向力与径向力均较大，轴承寿命低是其薄弱环节。3.4柱塞泵与柱塞马达3.轴向柱塞泵的变量机构仅了解3.4柱塞泵与柱塞马达4.用于水压传动的轴向柱塞泵图3-33用于水压传动的常规三柱塞泵的立体图

仅了解3.4.2径向柱塞泵3.4柱塞泵与柱塞马达2.优缺点：容积效率高；但结构比较复杂。工作原理3.4柱塞泵与柱塞马达3.排量与流量排量：实际流量：仅了解3.4.2径向柱塞泵3.4柱塞泵与柱塞马达高精度球型径向柱塞泵3.4.2径向柱塞泵仅了解3.4.3轴向柱塞马达3.4柱塞泵与柱塞马达通常与轴向柱塞泵可以互逆使用3.4.4径向柱塞马达3.4柱塞泵与柱塞马达1.单作用连杆型配油盘5必须跟随偏心轴4转动3.4柱塞泵与柱塞马达2.多作用内曲线式仅了解优点:脉动小，输出转矩大，效率高，可以在很低转速下稳定工作3.4.4径向柱塞马达3.5.1液压泵的选用3.5液压泵与液压马达的选用考虑的因素：系统运行工况-----速度是否恒定，慢速或快速工作压力和流量工作环境----野外或环境差的，室内或环境好的泵的类型确定后的型号选择3.5.2液压马达的选用3.5液压泵与液压马达的选用与液压泵类似，但马达毕竟是输出转矩与转速，可考虑是否可由电机等替代.例1某液压泵额定压力为2.5MPa,额定流量为100L/min,机械效率为0.9，液压泵的转速为1450r/min，由实际测得，当液压泵的出口压力为零时，其流量为106L/min；当液压泵的出口压力为2.5MPa时，其流量约为100.7L/min，试求：(1)液压泵在额定压力下的容积效率；(2)若液压泵的转速降为500r/min，在额定压力下，液压泵的流量；(3)在上述两种转速情况时，液压泵的驱动转矩。3.6液压泵与液压马达的若干例题出口压力为0时的流量为理论流量，所以出口压力为2.5MPa时的容积效率为：题中告知的流量是在转速为1450r/min中得到的，即：所以在转速为500r/min时的实际流量为：故排量输入功率与输出功率之间如此传递并简化：与转速无关，恒转矩回路例2某液压马达的工作压力为10MPa,几何排量为250mL/r,容积效率为0.9,若输入流量为100L/min，试求液压马达的输出转矩及转速：解：n就是实际转速，一般不谈理论转速.因此，转矩或例3如图为定量液压泵和定量液压马达系统。泵的输出压力为，排量为，转速，机械效率为，容积效率为；马达排量，机械效率，容积效率，泵出口和马达进口间管道压力损失0.2MPa，其他损失不计，试求：1)泵的输出功率；2)泵的驱动功率；3)马达输出转速，转矩和功率。特点：泵（马达）的输出（输入）压力与流量可迅速求出，泵与马达可单独求解。例4如图所示，液压泵与液压马达的系统，泵的排量