第三章液壓泵和液壓馬達(dá)

1、第三章液壓泵和液壓馬達(dá)3.1概念一液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理 單作用柱塞泵為例 原理：液壓泵是靠密封油圈容積的變化來進(jìn)行工作的，所以稱為容積式泵。泵的輸油量取決于密封工作油腔的數(shù)目以及容積變化的大小和頻率。二液壓泵和液壓馬達(dá)的分類 三液壓泵和液壓馬達(dá)的基本性能要求性能要求：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、重量輕、維護(hù)方便、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)（2）摩擦損失小、泄漏小、發(fā)熱小、效率高（3）對(duì)油污染不敏感（4）自吸能力強(qiáng)（5）輸出流量脈動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小主要向性能參數(shù)：1.工作壓力和額定壓力額定壓力：在正常條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 2.58 8

2、16 1632 32 2.液壓泵和液壓馬達(dá)的排量和流量 排量 =理論流量 泵 實(shí)際流量 馬達(dá) 其中：泄漏系數(shù)或流量損失系數(shù)3.液壓泵和液壓馬達(dá)的功率和效率 理論功率： 泵 馬達(dá) 其中： 理論轉(zhuǎn)矩 角速度容積效率： 泵： 馬達(dá)： 機(jī)械效率： 泵： 馬達(dá)：輸入功率： 泵： 馬達(dá)：輸出功率： 泵： 馬達(dá)： 總效率： 泵： 馬達(dá)： 其中：馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩： 3.2齒輪泵一 齒輪泵的工作原理二 齒輪泵的流量 排量 流量排量： 通常?。?實(shí)際流量： 流量脈動(dòng)：最大瞬時(shí)流量最小瞬時(shí)流量 平均流量三低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1 固油現(xiàn)象 清除辦法：開卸荷槽2 泄漏問題 泄漏量大 齒頂 端面 嚙合處 容積效率低 措施：

3、浮性側(cè)板 浮動(dòng)軸套 使軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償3 徑向液壓不平衡 措施： 減小壓油口的尺寸 開壓力平衡槽 四 齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，制造方便，價(jià)格低廉，工作可靠，自吸能力強(qiáng)，對(duì)油液污染不敏感。缺點(diǎn)：容積效率較低，流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)大，噪聲大，零件磨損后不易修復(fù)，互換性差。應(yīng)用：（1）低壓：機(jī)床液壓系統(tǒng)，補(bǔ)油潤(rùn)滑、冷卻裝置以及液壓系統(tǒng)中的控制油源。 （2）中高壓：主要用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、軋鋼設(shè)備、航空技術(shù)等。五 內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線齒輪泵、擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）兩種。3-3 葉片泵一雙作用葉片泵1雙作用葉片泵的工作原理由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配流盤、泵體等組成。徑向載荷平衡卸荷

4、式葉片泵2雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）定子曲線兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段外徑圓弧、四段過渡曲線變加速曲線 （1）變減速曲線 （2）曲線的極徑過渡曲線的中心角極徑的坐標(biāo)極角、長(zhǎng)、外半徑設(shè)有角速度： 代入（1）后求導(dǎo)得： （徑向速度） （徑向加速度）代入（2）后得： 由此可導(dǎo)出：葉片徑向速度是均勻變化的，不會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，但在過渡曲線中點(diǎn)C處，徑向加速度仍有突變。由于為有限值，故只產(chǎn)生柔性沖擊。（2）葉片傾角葉片在轉(zhuǎn)子槽中的安裝并不是沿半徑方向，而是將葉片頂部朝轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜了一個(gè)角度。壓力角定子內(nèi)表面給葉片的作用力沿內(nèi)表面的法線方向，該力與葉片移動(dòng)方向的夾角為壓力角前傾的目的是為了減小壓力角，一

5、般。（3）配流盤的三角槽減小流量和壓力脈動(dòng)、降低躁聲。3雙作用葉片泵的流量排量 （忽略葉片厚度的影響） 如考慮葉片厚度 葉片厚度 葉片數(shù)目 葉片傾角 （如果在葉片根部，在吸油區(qū)與吸油腔相連，在壓油區(qū)與壓油腔相連，則葉片厚度對(duì)流量沒有影響。）4高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要提高葉片泵的壓力，則必須減小吸油區(qū)葉片對(duì)定子表面的壓緊力，減小定子曲線的磨損。措施：（1）雙葉片結(jié)構(gòu) 梯形葉片結(jié)構(gòu) （2）子母葉片結(jié)構(gòu)二 單作用葉片泵1單作用葉片泵的工作原理由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配流盤、泵體等組成。轉(zhuǎn)子與定子不同心，存在一個(gè)偏心量，改變可改變共排量，故可作成變量泵。徑向壓力不平衡非卸荷式葉片泵2單作用葉片泵的排量和流量

6、排量： 所以：改變偏心距，即可改變流量。由于偏心安置，其容積變化是不均勻的，故有流量脈動(dòng)。葉片數(shù)為素?cái)?shù)時(shí)，流量脈動(dòng)率較小，一般z=13或15。3 單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（1）為了調(diào)節(jié)泵的輸出流量需要移動(dòng)定子位置，以改變偏心距。（2）徑向液壓作用力不平衡，故限制了工作壓力的提高。單作用葉片泵的額定壓力不超過。（3）存在困油現(xiàn)象。通常在配流盤排油窗口邊緣開三角形卸荷槽。（4）葉片后傾。通常后傾角為，因?yàn)閱巫饔萌~片泵在吸油區(qū)葉片根部不通壓力油。為使葉片在吸油區(qū)能在離心力的作用下順利甩出后傾安放。較小，故壓力角不大，不會(huì)卡死。三 外反饋限壓式變量葉片泵1工作原理 泵的流量可根據(jù)共出口壓力的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)

7、。當(dāng)時(shí)，彈簧把定子推向最右端，此時(shí)，偏心距為最大，流量最大，當(dāng)時(shí),反饋力將克服彈簧的預(yù)緊力把定子向左推移，減小，流量也相應(yīng)的減小，壓力愈高，愈小，輸出流量亦愈小。當(dāng)泵的偏心距減小后，所產(chǎn)生的流量只夠用來補(bǔ)償泄漏時(shí)，泵的輸出為零。這是，不管負(fù)載再怎樣增大，泵的出口壓力不會(huì)再升高，即泵的最大輸出功率是受限制的，故稱為限壓式變量泵。2限壓式變量泵的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)件多 徑向壓力不平衡，存在固油現(xiàn)象，故容積效率低，壓力脈動(dòng)和噪聲大，工作壓力的提高受限制。6.3優(yōu)點(diǎn)：流量可隨負(fù)載的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，故功率損失小，可節(jié)省能源，減小發(fā)熱應(yīng)用：適合驅(qū)動(dòng)快速推力小，慢速推力大的工作機(jī)

8、構(gòu)。如：組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái) 快進(jìn)進(jìn)快退3 限壓式變量葉片泵的流量壓力特性 單位偏心距新產(chǎn)生的理論流量 泄漏系數(shù)轉(zhuǎn)子與定子間的偏心距 當(dāng)時(shí)， 故 （1） 當(dāng)時(shí)，彈簧附加壓縮量 滑塊支撐處的摩擦力。如令定子內(nèi)壁承受液壓的投影面積為，摩擦系數(shù)， 則 彈簧剛度 （2） 方程1、2聯(lián)立解得： 由上式可得出：1) 調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)，使BC段曲線左右平移2) 若更換彈簧，改變，可改變BC段斜率，值上升使BC段緩和值增大，值減小使BC段陡峭值減小3) 調(diào)節(jié)可改變使AB段上下平移，但BC段斜率不變，故的位置可發(fā)生變化。值減小使值增大，值減小使值增大、值增大4) 葉片泵的使用要點(diǎn) 轉(zhuǎn)速必須符合產(chǎn)品規(guī)定。太低，葉片不能壓

9、緊定子表面；太高則會(huì)造成吸空現(xiàn)象。粘度要合適。 注意過濾 葉片有安裝傾角，故不能反轉(zhuǎn)3.4柱塞泵一徑向柱塞泵1工作原理 由定子、轉(zhuǎn)子、配流軸、襯套、柱塞等組成。2. 流量計(jì)算e偏心距， Z柱塞數(shù)，一般為奇數(shù)時(shí)流量脈動(dòng)小3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； （1）徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自吸能力差。（2）配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用。易于磨損，因而限制了工作壓力的提高。（3）移動(dòng)定子改變偏心距e，可改變流量的大小。當(dāng)e從正值變?yōu)樨?fù)值時(shí)，則吸、壓油腔互換，因此可作為單向或雙向變量泵。（4）存在困油現(xiàn)象。二軸向柱塞泵1工作原理由斜盤、柱塞、轉(zhuǎn)子、配油盤等組成。 2流量計(jì)算排量：由于柱塞軸向移動(dòng)速度是變化的，所以流量是脈動(dòng)

10、的。當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角柱塞的軸向位移量 單個(gè)柱塞的瞬時(shí)流量 所以泵的瞬時(shí)流量z為偶數(shù)時(shí) 為奇數(shù)時(shí) 因此可知，柱塞泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)z為奇數(shù)時(shí)，流量脈動(dòng)率較小，常取z=7或9。3結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（1）缸體端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償靠彈簧和液壓力。（2）滑履結(jié)構(gòu)柱塞和滑履為球面接觸，滑履與斜盤為平面接觸，改善受力狀態(tài)。 （3）變量機(jī)構(gòu)改變斜盤傾角以改變其排量變熱泵。 3-5 軸向柱塞式液壓馬達(dá)一工作原理組成：斜盤、柱塞、缸體、傳動(dòng)軸、配流盤等。斜盤傾角 使處于壓油區(qū)的每個(gè)柱塞都對(duì)轉(zhuǎn)子中心產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，這些轉(zhuǎn)矩的總和使缸體帶動(dòng)液壓馬達(dá)輸出軸作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。若進(jìn)出油口改變，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。二液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)距排量： 轉(zhuǎn)速： D柱塞分布圓直徑 z柱塞數(shù) Q實(shí)際流量轉(zhuǎn)距：p馬達(dá)的工作壓力（實(shí)際應(yīng)為進(jìn)出口壓差）機(jī)械效率 實(shí)際上，液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的。因?yàn)榇怪狈至λa(chǎn)生的使缸體旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩與柱塞在高壓區(qū)所產(chǎn)生處的位置有關(guān)，瞬時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩隨柱塞轉(zhuǎn)角的變化而變化，其脈動(dòng)情況與軸向柱塞泵的流量脈動(dòng)一樣。三ZM型軸向點(diǎn)接觸式軸向柱塞式液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1） 轉(zhuǎn)子分成兩半，鼓輪與缸體。目的：使缸體不傳遞轉(zhuǎn)矩，柱塞受純軸向力，從而可減少缸孔內(nèi)表面的磨損。轉(zhuǎn)矩由