液压与气压传动 (第5版) 课件 第2章 液压泵和液压马达

第二章液压泵和液压马达2024/5/28知识目标掌握：1.液压泵的结构和工作原理。2.液压泵和液压马达的主要性能参数的计算。理解：1.容积式液压泵的工作原理。2.各类液压泵密封容积的形成。了解：液压泵的类型及应用,液压马达的结构特点。

技能目标

1.会分析齿轮泵和叶片泵的结构,认识组成零件。

2.能按正确的步骤进行液压泵的拆装。

2024/5/28河南机电职业学院液压泵和液压马达功用液压泵：电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能，向系统供油。液压马达：将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。

2024/5/28河南机电职业学院第2章液压泵和液压马达第一节液压泵概述第二节齿轮泵第三节叶片泵第四节柱塞泵第五节液压泵的选用第六节液压马达2024/5/28河南机电职业学院液压泵与液压马达的关系

功用上—

相反

结构上—相似原理上—互逆2024/5/28河南机电职业学院第一节液压泵概述重点：液压泵工作原理液压泵工作必备条件液压泵的主要工作参数

难点：液压泵的主要工作参数的计算2024/5/28河南机电职业学院

容积式液压泵的基本原理

吸油：密封容积增大，产生真空

压油：密封容积减小，油液被迫压出2024/5/28河南机电职业学院第一节液压泵概述一、液压泵的工作原理及分类1．液压泵的工作原理图示为液压泵的工作原理图

工作原理动图2024/5/28河南机电职业学院液压泵正常工作必备的条件（1）具有密封容积；（2）密封容积能交替变化；（3）应有配油装置，吸压油腔隔开；（4）吸油时油箱表面与大气相通。2024/5/28河南机电职业学院

2．液压泵的类型和图形符号

按输出流量能否调节：定量变量按结构形式：齿轮式叶片式柱塞式按输油方向能否改变：单向双向按使用压力：低压中压中高压高压2024/5/28河南机电职业学院液压泵的图形符号a)单向定量泵b)单向变向泵c)双向变向泵2024/5/28河南机电职业学院二、液压泵的主要工作参数1．工作压力和额定压力

工作压力是指泵实际工作时输出油液的压力。

额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定连续运转的最高工作压力。额定压力又称为公称压力、铭牌压力。2024/5/28河南机电职业学院

2．排量和流量

什么是排量？

液压泵的排量（用V表示）是指在无泄漏的情况下，其每转一转所能输出的液体体积。常用单位为cm3

/r。2024/5/28河南机电职业学院理论流量不考虑泄露的情况下，单位时间内由其密封油腔几何尺寸变化计算而得出的所出的液体的体积。

2024/5/28河南机电职业学院液压泵的额定流量

是指在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的流量。即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量。2024/5/28河南机电职业学院液压泵的有效流量

液压泵的有效流量就是工作时实际输的流量。

由于泵存在内泄漏，所以有效流量小于理论流量。流量单位为L/min或m3/s。2024/5/28河南机电职业学院3．功率和效率

液压泵的理论功率

液压泵由电机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。如果不考虑液压泵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

2024/5/28河南机电职业学院

液压泵的实际输出功率液压泵的实际输出功率等于工作压力与实输出的有效流量乘积公式中的单位

－输出功率W

p－工作压力Pa

－有效流量m3/s2024/5/28河南机电职业学院容积效率液压泵在能量转换过程中是有损失的。输出功率小于输入功率。两者之差值即是功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分，容积损失是因为内泄漏造成的流量上的损失。

容积效率为：

2024/5/28河南机电职业学院机械效率机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失，驱动泵的实际转矩总是大于其理论上需要的转矩。机械效率为：

2024/5/28河南机电职业学院总效率液压泵总效率是输出功率与输入功率之比液压泵的总效率等于容积效率和机械效率乘积2024/5/28河南机电职业学院

例2-1某液压系统，泵的排量V＝15mL/r，电机转速n＝1450r/min，泵的输出压力p=10MPa,泵容积效率＝0.95，总效率

＝0.9，求：（1）泵的有效流量；（2）泵的输出功率；（3）电机的驱动功率。2024/5/28河南机电职业学院解：（1）泵的实际流量

=

（2）泵的输出功率

=107×0.344×10-6=3.44kw

（3）电机驱动功率

2024/5/28河南机电职业学院思考题：液压泵的压力为p，通过节流阀的压力损失为△p，图示工况泵的工作压力各为多少？2024/5/28河南机电职业学院

小节习题

1．图2-1中的密封容积V增大泵吸油，密封容积V

减小泵压油。2．液压泵按结构式可分为齿轮式、叶片式、柱塞式三大类。3．液压泵由电机驱动，输入量是转速和转矩，输出量是液体的压力和流量。4．液压泵的实际输出功率等于压力p与流量

的乘积。5．液压泵的总效率都等于机械效率和容积效率的乘积。6．液压泵正常工作必备的条件是具有密封容积；

密封容积能交替变化；

应有配油装置；吸油时油箱表面与大气相通。

2024/5/28河南机电职业学院第二节齿轮泵2024/5/28重点和难点重点

齿轮泵的原理和结构齿轮泵的三大问题难点

齿轮泵的三大问题

2024/5/28河南机电职业学院齿轮泵的分类内啮合外啮合2024/5/28河南机电职业学院

一、外啮合齿轮泵

1．齿轮泵的工作原理在齿轮泵的泵体内有一对外啮合齿轮，齿轮两侧有端盖。泵体、端盖和齿轮的各个齿间组成了许多密封工作腔。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开，密封工作腔容积增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸进来，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。在压油区一侧，由于轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去。2024/5/28河南机电职业学院

工作原理

密封容积形成—齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成齿轮退出啮合,容积↑吸油密封容积变化

齿轮进入啮合,容积↓压油吸压油口隔开—两齿轮啮合线及泵盖(配油)

原理动画

2024/5/28河南机电职业学院外啮合齿轮泵2024/5/28河南机电职业学院2.CB-B型齿轮泵的结构一对几何参数完全相同的齿轮，泵体，前后泵盖，主、从动轴结构原理动画2024/5/28河南机电职业学院3.齿轮泵的流量计算齿轮泵流量的精确计算比较麻烦，实际计算如下：假设：齿槽容积=轮齿体积则排量=齿槽容积+轮齿体积即相当于有效齿高和齿宽所构成的平面所扫过的环形体积，则V=πDhb=2πzm2b实际上∵齿槽容积>轮齿体积∴取V=6.66zm2b2024/5/28河南机电职业学院2024/5/28河南机电职业学院理论流量：有效输出流量：结论1齿轮泵的理论流量是齿轮几何参数和转速的函数。2∵转速等于常数，流量等于常数。

∴定量泵3理论流量与出口压力无关。4.外啮合齿轮泵的三大问题

（1）泄漏

一般齿轮泵泄漏大，要提高齿轮泵的压力，就必需解决泄漏问题。齿轮泵泄漏的三条路途:端面泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的75%~80%径向泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的20%~25%齿侧泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的5%总之：泵压力愈高，泄漏愈大。2024/5/28河南机电职业学院提高外啮合齿轮泵压力措施

问题：

齿轮泵存在间隙p↑△q↑ηv↓提高齿轮泵压力的方法：浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿端面，补偿磨损，减小间隙。弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。2024/5/28河南机电职业学院浮动轴套式2024/5/28河南机电职业学院浮动轴套浮动轴套（2）径向力不平衡为什么产生径向不平衡力?

因为齿轮受到的径向液压力沿圆周从高压腔到低压腔，压力沿齿轮外圆逐齿降低。径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，产生振动和噪声。改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小。2024/5/28河南机电职业学院径向不平衡力图示2024/5/28河南机电职业学院（3）困油现象

困油现象

产生原因引起结果消除的方法2024/5/28河南机电职业学院困油现象产生原因∵

为保证齿轮连续平稳运转，又能够使吸压油口隔开，齿轮啮合时的重叠系数必须大于1。∴总有两对轮齿同时啮合，在齿向啮合线间形成一个封闭容积。封闭容积内充满液体。2024/5/28河南机电职业学院困油现象产生原因

a→b容积缩小

2024/5/28河南机电职业学院困油现象产生原因

b→c容积增大2024/5/28河南机电职业学院困油引起的结果a→b容积缩小

p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。b→c容积增大p↓形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀。总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。2024/5/28河南机电职业学院消除困油的方法

原则：a→b密封容积减小，使之通压油口

b→c密封容积增大，使之通吸油口

d密封容积最小，隔开吸压油方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油。2024/5/28河南机电职业学院消除困油的方法2024/5/28河南机电职业学院二、内啮合齿轮泵2024/5/28河南机电职业学院2024/5/28河南机电职业学院

内啮合齿轮泵类型和原理

1．渐开线齿形在渐开线齿形内啮合齿轮泵腔中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙形隔板，把吸油腔和压油腔隔开。

动画２．摆线齿形摆线齿形内啮合泵又称摆线转子泵，由于小齿轮和内齿轮相差一齿，因而不需设置隔板。2024/5/28河南机电职业学院内啮合齿轮泵特点

内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵具有结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声小等优点，在高速下工作有较高的容积效率。其缺点是制造工艺较复杂，价格较贵。2024/5/28河南机电职业学院

第三节

叶片泵

2024/5/28重点难点重点：1双作用叶片泵的工作原理

2限压式变量叶片泵的工作原理难点：限压式变量叶片泵的特性曲线和应用2024/5/28河南机电职业学院叶片泵

双作用卸荷式—定量泵分类

单作用非卸荷式—变量泵

2024/5/28河南机电职业学院一、定量叶片泵

1.定量叶片泵的工作原理

2024/5/28河南机电职业学院双作用叶片泵结构

定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、泵体等

2024/5/28河南机电职业学院双作用叶片泵工作原理V密形成：定子、转子和相邻两叶片、配油盘围成

左下、右上，叶片伸出，V密↑吸油

V密变化：

原理动画(当转子顺时转)

左上、右下，叶片缩回，V密↓压油吸压油口隔开：配油盘上封油区及叶片2024/5/28河南机电职业学院双作用叶片泵特点1）转子转一转，吸、压油各两次。

称双作用式。

2）吸、压油口对称，径向力平衡。

称卸荷式。2024/5/28河南机电职业学院2．YB1型叶片泵的结构2024/5/28河南机电职业学院3.双作用叶片泵的流量为两倍的环形体积

即Vt

=2π(R2-r2)B∵叶片有一定厚度δ、叶片的倾角为θ∴叶片所占体积为

双作用叶片泵的实际排量为

2024/5/28河南机电职业学院2024/5/28河南机电职业学院双作用叶片泵的理论流量为：

双作用叶片泵的有效输出流量为：

4．双联叶片泵

2024/5/28河南机电职业学院二、变量叶片泵1.变量叶片泵的工作原理单作用叶片泵的结构定子、转子、叶片、∨(偏心安装)配油盘、传动轴、壳体等原理动画2024/5/28河南机电职业学院单作用叶片泵的工作原理v密形成：定子、转子、叶片、配油盘围成右半周，叶片伸出，v密↑，吸油v密变化:

(转子逆时转)

左半周，叶片缩回，v密↓，压油

吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片2024/5/28河南机电职业学院2024/5/28河南机电职业学院2.单作用叶片泵有效输出流量

D为定子内径，e为定子与转子间的偏心距。单作用叶片泵密封容积的变化是不均匀的，故它的瞬时流量是脉动的，泵内叶片数越多，流量脉动越小。此外奇数叶片的脉动率比偶数叶片脉动率小，所以单作用叶片泵的叶片数一般为13或者15片。单作用叶片泵特点1.转子转一转，吸压油各一次，称单作用式。

2.吸压油口各半，径向力不平衡，称非卸荷式。2024/5/28河南机电职业学院2.限压式变量叶片泵的工作原理

限压式变量泵利用压力反馈作用实现变量限压式变量叶片泵的分类

外反馈

内反馈2024/5/28河南机电职业学院外反馈限压式变量叶片泵结构变量泵主体、限压弹簧、调节机构（螺钉）、反馈液压缸。2024/5/28河南机电职业学院外反馈限压式变量叶片泵工作原理当pA<ksx0时，定子不动，e=e0，q=

qmax当pA=ksx0时，定子即将移动。

当

p=pB，即为设定压力。当pA>ksx0时，定子右移，e↓，q↓2024/5/28河南机电职业学院限压式变量叶片泵的特性曲线当p<pB时，pA<ksx0

相当于定量泵当p>pB时，pA=ks（x0+x）

开始变量

2024/5/28河南机电职业学院限压式变量叶片泵的调节过程调节螺钉7，可改变qmax，使AB段上下平移调节螺钉4，可改变pB，使BC段左右平移更换弹簧，可改变弹簧刚度，使BC段斜率

k大，曲线平缓变化

k小，曲线较陡2024/5/28河南机电职业学院限压式变量叶片泵的应用

执行机构需要有快、慢速运动的场合，如：组合机床进给系统实现快进、工进、快退等

快进或快退：用AB段

工进：用BC段

2024/5/28河南机电职业学院第四节柱塞泵2024/5/28重点难点重点

轴向柱塞泵、液压马达工作原理。难点

轴向柱塞泵的结构和原理。2024/5/28河南机电职业学院柱塞泵和液压马达分类

柱塞泵按柱塞排列分为

径向柱塞泵：柱塞径向排列在转子中轴向柱塞泵：柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线

2024/5/28河南机电职业学院

一、

径向柱塞泵

1．径向柱塞泵的工作原理

2024/5/28河南机电职业学院

2．径向柱塞泵特点

径向柱塞泵的性能稳定，耐冲击性能好，工作可靠；但其径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，且配油轴受到不平衡液压力的作用，容易磨损，这些都限制了它的转速和压力的提高。2024/5/28河南机电职业学院二、

轴向柱塞泵

1.轴向柱塞泵的工作原理

2.轴向柱塞泵的结构

2024/5/28河南机电职业学院1.轴向柱塞泵工作原理

靠柱塞在缸体内的往复运动，使密封容积变化实现吸压油。动画2024/5/28河南机电职业学院

1.轴向柱塞泵工作原理

V密形成—柱塞和缸体配合而成右半周，V密增大，吸油

V密变化

(缸体逆转)

左半周，V密减小，压油

吸压油口隔开—配油盘上的封油区及缸体底部的通油孔

2024/5/28河南机电职业学院

轴向柱塞泵变量原理

γ=0=0

大小变化，流量大小变γ

方向变化，输油方向变化

斜盘式轴向柱塞泵可作双向变量泵2024/5/28河南机电职业学院结论

1)

=f(

n、γ)

2)

n=c，γ=0，=0

大小变化，流量大小变化

γ

方向变化，输油方向变化轴向柱塞泵可作双向变量泵

2024/5/28河南机电职业学院2.轴向柱塞泵的结构下图所示为SCY14-1型轴向柱塞泵，由

主体部分和变量机构两部分组成。2024/5/28河南机电职业学院2.4.3斜盘式轴向柱塞泵的结构2024/5/28河南机电职业学院结构原理动画缸体端面间隙的自动补偿除中心弹簧使缸体紧压配油盘外，柱塞孔底部的液压力也使缸体紧贴配油盘，补偿端面间隙，提高了容积效率。

2024/5/28河南机电职业学院

CY14—1轴向柱塞泵变量机构

手动

变量机构

自动2024/5/28河南机电职业学院3.斜盘式轴向柱塞泵的流量斜盘式轴向柱塞泵的实际输出流量d为柱塞直径；D为柱塞分布圆直径；Z为柱塞数；γ为斜盘的倾角；其余符号同前。

由于柱塞在缸体孔中运动的速度不是恒速的，所以输出流量是脉动的，并随柱塞数的增加而下降。当柱塞数为奇数时，脉动率较小。因此一般常用的柱塞泵的柱塞个数取7