液压传动泵和马达

液压传动泵和马达第一页，共四十一页，2022年，8月28日2二、双作用定量叶片泵1.工作原理主要零件及其连接关系：转子、定子、配流盘。转子旋转，定子的内表面为四段曲线、四段圆弧，叶片紧贴定子内表面，一边转动一边伸缩，容积时而增大，时而减小。转子每旋转一周，吸排油两次，容积变化两次。故称双作用式；转子轴心与定子轴心始终重合，排量不能调节。故称为定量泵；吸油区、压油区都对称分布，转子和轴承径向力平衡，故称为卸荷式叶片泵。理论流量：qt=2π(R2－r2)bnR、r分别为定子内表面的大、小圆弧半径；b为叶片宽度。第二页，共四十一页，2022年，8月28日3DouAPPOP双作用叶片泵.exe第三页，共四十一页，2022年，8月28日4它的理论流量为：(二)流量计算式中，R和r分别为定子圆弧部分的长短半径；

z为叶片数；θ为叶片的倾角；b为叶片宽度；s为叶片厚度；其余符号意义同前。第四页，共四十一页，2022年，8月28日5工作特性（1）定子曲线即大圆弧与小圆弧之间的过渡曲线、要求光滑、速度无突变、无刚性冲击。常用阿基米德螺线、等加速等减速曲线。（2）叶片问题①叶片倾角，前倾；②叶片厚度，薄者强度低，厚者脉动大。③叶片卸荷，减小吸油区根部压力。④叶片数量，双作用泵，宜用偶数，最好是4的倍数，一般取12或16片。第五页，共四十一页，2022年，8月28日6(三)提高双作用叶片泵压力的措施双作用叶片泵，为了保证叶片和定子内表面紧密接触，叶片底部都是通压油腔的。但当叶片处在吸油腔时，叶片底部作用着压油腔的压力，项部作用着吸油腔的压力，这一压力差使叶片以很大的力压向定子内表面，加速了定子内表面的磨损，影响了泵的寿命。对高压泵来说这一问题更显得突出，所以高压叶片泵必须在结构上采取措施，使叶片压向定子内表面的作用力减小。常用的措施有：

1)减小作用在叶片底部的油液压力；2)减小叶片底部压力油的作用面积；3)使叶片顶部和底部的液压作用力平衡。第六页，共四十一页，2022年，8月28日7三、限压式变量泵1.工作原理图4-14转子中心固定，定子可以左右移动。初始偏心量为emax，它决定了泵的最大流量。,x0—弹簧的初始压缩量当泵压p<pc时，定子不动，最大偏心距保持不变，Pc为泵的限定压力；当泵压p>pc时，限压弹簧被压缩，定子左移，偏心距减小，流量也跟着减小。压力p越高，偏心越小，输出流量越少。当压力达到泵内偏心距所产生的理论流量等于泄漏流量时，泵的实际流量为零。泵压不再升高。限压式变量偏心泵.avi第七页，共四十一页，2022年，8月28日82.流量特性图4-15当泵压p

<pb时，流量按曲线AB变化；故AB为定量段。由于泵内泄漏，AB下斜。B点为拐点p

=pb

。当泵压p>pb时，流量按曲线BC变化；故BC为变量段。Pmax为极限压力，又称截止压力。假如没有泄漏，理论截止压力为第八页，共四十一页，2022年，8月28日93.特点①转子轴上的径向力不平衡，故为非卸荷式叶片泵。Pn70bar②有困油现象，常在配流盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽；③有流量脉动，叶片数为奇数时脉动小，故常为13或15；④为使定子移动灵敏，滑块支撑用滚针轴承；⑤叶片后倾24度，以使叶片在离心力作用下便于外伸。（3）应用场合：适用于液压系统中有调速或保压的场合。如§10-1组合机床动力滑台液压系统，图10-2第九页，共四十一页，2022年，8月28日10单进单出共进单出共进共出四、其他叶片泵1、双联叶片泵两个单级叶片泵装在一个泵体内，油路并联，两泵转子由同一传动轴带动。有不同的组合。第十页，共四十一页，2022年，8月28日112、双级叶片泵两个单级叶片泵装在一个泵体内，油路串联，两泵转子由同一传动轴带动。3、高压叶片泵pn=140~210bar，个别达400bar。第十一页，共四十一页，2022年，8月28日12§4-4柱塞泵(PistonPump)轴向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线平行径向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直

轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式和斜轴式两大类，结构上容易实现无级变量等优点。不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用，一般在液压系统若需高压时，均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压系统。第十二页，共四十一页，2022年，8月28日一、轴向柱塞泵131、工作原理结构要素：泵体、配流盘、柱塞和斜盘。工作原理：改变倾角δ，改变柱塞行程h，改变排量，故为变量泵。改变倾角方向，改变吸、排油方向，故为双向变量泵。h（一）直轴式轴向柱塞泵——斜盘式轴向柱塞泵第十三页，共四十一页，2022年，8月28日14第十四页，共四十一页，2022年，8月28日152.流量计算理论流量：行程：由图4-16得3.流量脉动单个柱塞，其流量—传动轴转角函数为正弦函数，正半波排油，负半波吸油，出油口的负半波被截止。Z个柱塞，其流量—传动轴转角函数曲线，就如同Z相交流电经半波整流后的曲线。Z越大，脉动率越小。Z为奇数时，脉动较小。排量：h第十五页，共四十一页，2022年，8月28日16（二）斜轴式轴向柱塞泵这种轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度γ，故称斜轴式轴向柱塞泵，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。图4-17所示为该泵的工作原理。当主轴1转动时，连杆2的侧面带动缸体4和柱塞3一起绕缸体中心线转动，这时连杆2又使柱塞在缸体孔中作往复运动，产生吸油和压油过程。改变主轴和缸体间的夹角γ，就可改变泵的排量V。这种泵适用于要求排量大的场合，但结构较复杂。第十六页，共四十一页，2022年，8月28日17（三）变量控制机构变量轴向柱塞泵中的主体部分大致相同，其变量机构有各种结构型式，有手动、手动伺服、恒功率、恒流量、恒压变量等。第十七页，共四十一页，2022年，8月28日18（2）点接触式与滑履式点接触式，结构简单，接触应力大，用于低压；滑履式（面接触式），面接触，磨损小，用于高压。第十八页，共四十一页，2022年，8月28日19二、径向柱塞泵1.工作原理结构，图4-20原理，图4-20，柱塞随缸体一起转动，在离心力和定子内表面作用下，在缸体内作伸缩运动，完成吸、排油动作。第十九页，共四十一页，2022年，8月28日202.流量计算Z越大，脉动率越小。Z为奇数时，脉动较小。改变偏心距e，可改变流量q。径向柱塞泵也有多种结构，其性能差异很大。第二十页，共四十一页，2022年，8月28日21§4-5液压马达功用：把液压能转换成机械能。分类：高速小转矩：ns＞500r/min为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。低速大转矩：ns＜500r/min为低速液压马达：径向柱塞马达。液压马达的能量转换计算见§4-1概述第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日22§4-5液压马达前半部各柱塞也产生下滑力一、工作原理1.轴向柱塞式液压马达图4-21竖起来看，后半部各柱塞油腔通进油口，为高压油，压力为p1前半部各柱塞油腔通回油口，为低压油，压力为p2。后半部各柱塞顶住斜盘，产生下滑力第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日23§4-5液压马达第i个柱塞产生的转距：液压马达产生的转矩应是处于高压腔柱塞产生转矩的总和，即进、回油口互换，马达反转。记住这样的结论：高压油区容积由小到大的方向为马达转动方向。马达工作原理.exe第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日242.径向柱塞式液压马达图4-22所示为多作用内曲线径向柱塞液压马达的结构原理图。内曲线马达动作图.swf双排量马达.exe第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日25二、主要参数设液压马达的进、回油腔的压差为Δp，输入的流量为q，而液压马达的排量为V，容积效率为ηV，机械效率为ηm，则液压马达的几何转矩实际转矩为液压马达的几何转速为液压马达的实际转速为第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日26四、液压泵和液压马达的可逆性问题马达与泵在原理上是可逆的，但因用途不同实际结构上有些差别：①结构：马达要求正反转，结构对称，

泵为了保证其自吸性能，结构不对称。②轴承结构及润滑方式：马达的转速范围大，

泵的转速较高且基本不变。所以泵不能当马达用。第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日27

动液压马达是实现往复转动的执行元件，输入为压力和流量，输出为转矩和角速度。摆动液压马达的结构比连续旋转的液压马达结构简单，以叶片式摆动液压马达使用很较多。图a-单叶片式摆动液压马达，它摆动角度较大，可达300º。

§4-6摆动液压马达-摆动液压缸摆动液压马达-单叶片图.swf第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日28输出转矩和角速度输出转矩T和角速度ω分别为式中：b——叶片宽度；p1、p2——进油压力、回油压力；ηm、ηV——机械效率、容积效率；q——进油流量。第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日29双叶片式摆动液压马达图b-双叶片式摆动液压马达，它摆角较小，可达150º。

它的输出转矩是单叶片式的两倍，而角速度则是单叶片式的一半。双叶片摆动缸.flv第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日30§4-7液压泵中的气穴现象

液压泵在吸油过程中，吸油腔中的绝对压力会低于105Pa(1大气压)。如果液压泵离油面很高(吸入高度大)，吸油口处滤油器和管道阻力大，油液的粘度过大，则液压泵吸油腔中的压力就很容易低于油液的空气分离压，出现气穴现象，造成局部冲击，产生噪声，使泵的零件(例如配油盘)腐蚀损坏。第三十页，共四十一页，2022年，8月28日31例3-2试分析图示液压泵的吸油过程解：取油箱液面为截面1—1作为基准面；泵的入口处为截面2—2，应用伯努力方程得实际液体的伯努力方程-举例第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日32§4-7液压泵中的气穴现象液压泵使用中的另一种常见的现象是掺混空气。当液压系统的排油使油箱中混入一些空气泡时，当吸油管接头处和泵传动轴密封处密封不严(俗称漏气)时，以及当吸油管插入油箱油面太浅时，液压泵吸入的油液中会含有很多空气泡。这些空气泡随油液进入高压区时，也会产生和上述气穴现象一样的振动和噪声，危害很大。因此，要保证吸油管和泵传动轴处的密封可靠，合理设计油箱，使排油管和吸油管隔开等，是避免液压泵使用中出现掺混空气现象的前提。第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日33§4-8液压泵的噪声1一、产生噪声的原因(1)泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动。这种振动有时还可产生谐振。谐振频率可以是流量脉动频率的2倍、3倍或更大。泵的基本频率及其谐振频率若和机械的或液压的自然频率相一致，则噪声便大大增加。(2)液压泵在其工作过程中，当吸油容积突然和压油腔相通，或高压容积突然和吸油腔相通时，会产生油液流量和压力的突变，它们对噪声的影响甚大。(3)气穴现象。(4)泵内流道具有突然扩大或收缩、急拐弯、通道截面过小而导致液体紊流、旋祸及喷流。(5)机械原因，如转动部分不平衡，轴承振动等引起的噪声。管道、支架等机械连接部分因谐振而产生的噪声。第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日34§4-8液压泵的噪声2二、降低噪声的措施(1)吸收泵的流量和压力脉动，在泵出口装设蓄能器或消声器。(2)消除泵内液压的急剧变化，如在配油盘吸、压油窗口开三角形阻尼槽。(3)装在油箱上的电机和泵应使用橡胶垫减振，安装时电机轴和泵轴间的同轴度要好，要采用弹性联轴器；或采用泵电动机组件。(4)压油管的某一段采用橡胶软管．对泵和管路的连接进行隔振。(5)防止气穴现象和油中掺混空气现象的发生。第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日35§4-9液压泵和液压马达的选用一、液压泵的选用表4-2二、液压马达的选用主要考虑：①调速特性；②低速性能；③输出扭矩。即马达的速度特性和扭矩特性。第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日36§4-9液压泵和液压马达的选用性能外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵螺杆泵输出压力低压、中高压中压、中高压中压、中高压高压、超高压高压、超高压低压、中高压、超高压流量调节不能不能能能能不能效率低较高较高高高较高输出流量脉动很大很小一般一般一般最小自吸特性好较差较差差差好对油液污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感不敏感噪声大小较大大大最小表4-2液压系统常用液压泵的性能比较第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日37§4-9液压泵和液压马达的选用一般在负载小、功率小的机械设备中，可用齿轮泵和双作用叶片泵；精度较高的机械设备（例如磨床）可用螺杆泵和双作用叶片泵；负载较大并有快速和慢速行程的机械设备（例如组合机床）可用限压式变量叶片泵；负载大、功率大的机械设备可使用柱塞泵；机械设备的辅助装置，如送料、夹紧等要求不太高的地方，可使用价廉的齿轮泵。第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日38本章要点1.液压泵的能量转换关系，液压马达的能量转换关系。液压能的两个主要参数：p、q机械能的两个主要参数：F、v（T，n）转换关系，如何考虑容积效率、机械效率、总效率。2.液压泵的种类，各类泵（表4-1的前五种）的结构要素、工作原理、性能特点、流量计算。第三十八页，共四十一页，2022年，8月2