第3章 液压泵与液压马达(1)

液压与气压主讲马爱兵3/20/20241第3章液压泵和液压马达**3.1液压泵、液压马达概述**3.2液压泵、液压马达的基本性能参数*3.3齿轮泵*

3.4叶片泵

*3.5柱塞泵

3.6液压泵的性能比较及选用

3.7液压马达

3.8液压泵、液压马达的工作特点2学时2学时3/20/20242本章主要内容为：①液压泵和液压马达的工作原理②液压泵和液压马达的性能参数③齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的工作原理和结构特点

通过本章的学习，要求掌握这几种泵和马达的工作原理（泵是如何吸油、压油和配流的，马达怎样产生转速、转矩）、结构特点、及主要性能特点；了解不同类型的泵马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用奠定基础。本章提要3/20/202433.1液压泵、液压马达概述Tω输入参数 转矩T

角速度ω液压泵的图形符号泵pQ输出参数 流量Q

压力p3/20/20244Tω输出参数

转矩T

角速度ω液压马达的图形符号马达pQ输入参数 流量Q

压力p3.1液压泵、液压马达概述3/20/20245液压泵、马达的工作原理BACO泵吸入泵排出3.1液压泵、液压马达概述3/20/20246

由此可见，泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。

柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。凸轮1旋转时，当柱塞向右移动，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸油阀5吸入；3/20/20247液压泵和液压马达工作的必需条件：（1）必须有封闭的工作容腔；（2）工作腔的容积必须能周期性变化，即封闭容积加大时吸入低压油封闭容积减小时排出高压油充入高压油时封闭容积加大排出低压时油封闭容积减小（3）高低压油不得连通。液压泵液压马达3/20/20248

液压泵和液压马达都是液压传动系统中的能量转换元件。

液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换成为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压系统的动力源。

液压马达则将输入的压力能转换成机械能，以扭矩和转速的形式输送到执行机构做功，是液压传动系统的执行元件。液压输出J液压马达液压泵机械输入液压输入机械输出3/20/20249液压输出J液压马达液压泵机械输入液压输入机械输出

液压马达是实现连续旋转运动的执行元件，从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，迫使其转轴转动，就成为液压马达，即容积式泵都可作液压马达使用。但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同，一般情况下，液压泵和液压马达不能互换。3/20/202410

根据工作腔的容积变化而进行吸油和排油是液压泵的共同特点，因而这种泵又称为容积泵。

液压泵按其在单位时间内所能输出油液体积能否调节而分为定量泵和变量泵两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。

液压马达也具有相同的形式。

从工作过程可以看出，在不考虑漏油的情况下，液压泵在每一工作周期中吸入或排出的油液体积只取决于工作构件的几何尺寸，如柱塞泵的柱塞直径和工作行程。

3/20/2024113.2液压泵、液压马达的基本性能参数液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。

工作压力p：指泵（马达）实际工作时的压力。泵指输出压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。

额定压力pn：泵（马达）在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。3/20/2024123.2液压泵、液压马达的基本性能参数

每弧度排量：泵（马达）每转1弧度所排出（吸入）液体的体积，也称角排量。

每转排量：无内外泄漏时，泵（马达）每转1周所排出（吸入）液体的体积。3/20/202413

理论流量：无内外泄漏时，单位时间内泵（马达）排出（吸入）液体的体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积，即3.2液压泵、液压马达的基本性能参数

额定流量：在额定转速和额定压力下泵输出（马达输入）的流量，也是按试验标准规定必须保证的流量。由于泵和马达存在内泄漏，油液具有压缩性，所以额定流量和理论流量是不同的。qn3/20/202414

功率和效率：液压泵由原动机驱动，输入量是转矩和角速度，输出量是液体的压力和流量；对马达来说正好反过来。如果不考虑液压泵、马达在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率是：3.2液压泵、液压马达的基本性能参数式中：

—液压泵、马达的压力和理论流量。—液压泵、马达的理论转矩(N*m)和转速(r/min)。

,3/20/202415实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。

功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分：

容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。

机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。qt3/20/202416泵的容积损失可用容积效率来表征。

泵的容积损失对液压泵来说，输出压力增大时，泵实际输出的流量减小。设泵的流量损失为，则。

3/20/202417对液压马达来说，输入液压马达的实际流量必然大于它的理论流量即，它的容积效率为：

马达的容积损失3/20/202418是指因摩擦而造成的转矩上的损失。

对液压泵来说，泵的驱动转矩总是大于其理论上需要的驱动转矩，设转矩损失为，理论转矩为，则泵实际输入转矩为，用机械效率来表征泵的机械损失，则泵的机械损失液压泵的总效率

等于其容积效率和机械效率的乘积：3/20/202419马达的机械损失对于液压马达来说，由于摩擦损失的存在，其实际输出转矩小于理论转矩，它的机械效率为液压马达的总效率等于其容积效率和机械效率的乘积。

液压泵、马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关。

3/20/202420齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，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、工程机械和农林机械等各个行业。齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。

3.3齿轮泵3/20/2024213.3.1

外啮合齿轮泵3.3齿轮泵3/20/202422外啮合齿轮泵的结构及工作原理齿轮泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。1—泵体;2—主动齿轮;3—从动齿轮泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。3/20/202423

当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。外啮合齿轮泵的结构及工作原理

左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。3/20/202424

齿轮泵的流量外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积，则当齿轮齿数为，模数为，节圆直径为，有效齿高为，齿宽为时，根据齿轮参数计算公式有，，齿轮泵的排量近似为

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π值，齿数少时取大值。

由此得齿轮泵的输出流量为

3/20/202425齿轮泵的流量脉动若用、来表示最大、最小瞬时流量，表示平均流量，则流量脉动率为上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过程中，，排量是转角的周期函数，因此瞬时流量是脉动的。脉动的大小用脉动率表示。

流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。3/20/202426

在容积式泵中，齿轮泵的流量脉动最大，并且齿数愈少，脉动率愈大，这是外啮合齿轮泵的一个弱点。

流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管路系统产生振动和噪声。齿轮泵的流量脉动3/20/202427大外啮合齿轮泵动画.swf困油现象动画.swf困油过程动画.swf3/20/202428齿轮泵的结构特点3/20/202429内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种。3.3.2

内啮合齿轮泵3.3齿轮泵3/20/202430小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开。

小齿轮是主动轮，大齿轮为从动轮，在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。主动小齿轮压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮内啮合渐开线齿轮泵3/20/202431主动小齿轮压油窗口吸油窗