第06章液壓泵液壓馬達(dá)和液壓缸

1、第六章第六章 液壓泵、液壓馬達(dá)液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸和液壓缸 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸都是能量轉(zhuǎn)換裝置。圖在液壓系統(tǒng)中，液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸都是能量轉(zhuǎn)換裝置。圖6-16-1為用液壓圖形符號表示的泵、馬達(dá)和缸三者的作用與關(guān)系。為用液壓圖形符號表示的泵、馬達(dá)和缸三者的作用與關(guān)系。 圖圖6-1 6-1 液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸的作用液壓泵、液壓馬達(dá)和液壓缸的作用 1 1液壓泵液壓泵 2 2液壓缸液壓缸 3 3液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 4 4電動機(jī)電動機(jī) 第一節(jié)第一節(jié) 液液 壓壓 泵泵 一、液壓泵的基本原理一、液壓泵的基本原理 圖圖6-26-2是單柱塞液壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖，可以通過它說明液壓

2、泵是單柱塞液壓泵的結(jié)構(gòu)示意圖，可以通過它說明液壓泵的基本原理。的基本原理。 液壓泵是通過密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。液壓泵是通過密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。 常用的液壓泵有齒輪式、葉片式和柱塞式三種。常用的液壓泵有齒輪式、葉片式和柱塞式三種。圖圖6-2 6-2 液壓泵的基本原理液壓泵的基本原理 1 1偏心輪偏心輪 2 2柱塞柱塞 3 3泵體泵體 4 4彈簧彈簧 5 5、6 6單向閥單向閥 二、齒輪泵二、齒輪泵 （一）工作原理（一）工作原理 齒輪泵的工作原理如圖齒輪泵的工作原理如圖6-36-3所示。所示。 齒輪泵由于密封容積變化范圍不能改變，故流量不可調(diào)，是定齒輪泵由于密封容積變化范

3、圍不能改變，故流量不可調(diào)，是定量泵。量泵。 圖圖6-36-3 齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 （二）（二） 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 1. 1.優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，價格便宜，工作可靠，維護(hù)方便。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，價格便宜，工作可靠，維護(hù)方便。 2. 2. 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1) 1) 工作中存在流量脈動和壓力脈動，并產(chǎn)生振動和噪聲。工作中存在流量脈動和壓力脈動，并產(chǎn)生振動和噪聲。 2) 2) 容積效率容積效率( (指泵的實(shí)際流量與理論流量的比值指泵的實(shí)際流量與理論流量的比值) )較低；較低； 3) 3) 所受的徑向液壓力不平衡。所受的徑向液壓力不平衡。 由于存在上述缺點(diǎn)，齒輪泵一般只能用

4、于低壓輕載系統(tǒng)。但工程由于存在上述缺點(diǎn)，齒輪泵一般只能用于低壓輕載系統(tǒng)。但工程實(shí)際中也有用于高壓的齒輪泵。實(shí)際中也有用于高壓的齒輪泵。 三、葉片泵三、葉片泵 1. 1. 雙作用式葉片泵雙作用式葉片泵 (1) (1) 工作原理工作原理 見圖見圖6-46-4。雙作用式葉片泵的流量不可調(diào)，是。雙作用式葉片泵的流量不可調(diào)，是定量泵。定量泵。 (2) (2) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是輸油量均勻，壓力脈動較小，容積效率較優(yōu)點(diǎn)是輸油量均勻，壓力脈動較小，容積效率較高，工作壓力較高（一般為中壓，也有用于高壓的）；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)高，工作壓力較高（一般為中壓，也有用于高壓的）；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件較難加工，葉片容易被

5、油中的臟物卡死。比較復(fù)雜，零件較難加工，葉片容易被油中的臟物卡死。 (3) (3) 雙聯(lián)葉片泵和雙級葉片泵雙聯(lián)葉片泵和雙級葉片泵 原理示意見圖原理示意見圖6-56-5。圖圖6-4 6-4 雙作用式葉片泵的工作原理雙作用式葉片泵的工作原理 1 1定子定子 2 2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 3 3葉片葉片 4 4泵體泵體 圖圖6-5 6-5 雙聯(lián)葉片泵和雙級葉片泵的符號示意雙聯(lián)葉片泵和雙級葉片泵的符號示意 a) a) 雙聯(lián)葉片泵雙聯(lián)葉片泵 b) b) 雙級葉片泵雙級葉片泵 圖圖6-6 6-6 單作用式葉片泵的工作原理單作用式葉片泵的工作原理1 1定子定子 2 2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 3 3葉片葉片 2 2單作用式葉片泵單作用式

6、葉片泵 (1) (1) 基本工作原理基本工作原理 見圖見圖6-66-6。單作用式葉片泵的流量可調(diào)。單作用式葉片泵的流量可調(diào), ,是變量泵。是變量泵。 圖圖6-7 6-7 限壓式變量葉片泵的工作原理限壓式變量葉片泵的工作原理 1 1最大流量調(diào)節(jié)螺釘最大流量調(diào)節(jié)螺釘 2 2柱塞柱塞 3 3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 4 4定子定子 5 5限壓彈簧限壓彈簧 6 6限定壓力調(diào)節(jié)螺釘限定壓力調(diào)節(jié)螺釘 (2) (2) 限壓式變量葉片泵的工作原理與特性曲線限壓式變量葉片泵的工作原理與特性曲線 見圖見圖6-76-7、圖圖6-86-8。圖圖6-8 6-8 限壓式變量葉片泵的特性曲線限壓式變量葉片泵的特性曲線 圖圖6-9 6-9

7、軸向柱塞泵的工作原理軸向柱塞泵的工作原理 1 1配流盤配流盤 2 2缸體缸體 3 3柱塞柱塞 4 4斜盤斜盤 四、柱塞泵四、柱塞泵 （1 1）軸向柱塞泵的工作原理和滑履結(jié)構(gòu)）軸向柱塞泵的工作原理和滑履結(jié)構(gòu) 見圖見圖6-96-9、圖、圖6-106-10。 (2) (2) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，能在高壓和高轉(zhuǎn)速優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，能在高壓和高轉(zhuǎn)速下工作，并具有較高的容積效率；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。下工作，并具有較高的容積效率；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。圖圖6-10 6-10 滑履結(jié)構(gòu)滑履結(jié)構(gòu) 1 1缸體缸體 2 2柱塞柱塞 3 3滑履滑履 4 4斜盤斜盤 五、泵用電

8、動機(jī)功率的計算五、泵用電動機(jī)功率的計算 （1) 1) 泵的輸出功率泵的輸出功率 ( (見圖見圖6-11)6-11) 假設(shè)系統(tǒng)的能量損失很小可以忽略不計，則得泵的輸出功率：假設(shè)系統(tǒng)的能量損失很小可以忽略不計，則得泵的輸出功率： P Po o= =F F = =pApA 因因 A A = = q q 故故 P Po o = = pqpq圖圖6 6-11 液壓泵輸出功率的計算液壓泵輸出功率的計算 (2) 2) 泵的配套電動機(jī)功率泵的配套電動機(jī)功率 P P = = P Po o / / = = pq pq / / 式中式中 P P 配套電動機(jī)的功率配套電動機(jī)的功率( (W)W)； P Po o液壓泵的

9、工作壓力液壓泵的工作壓力( (Pa)Pa)； q q 液壓泵的流量液壓泵的流量( (m m3 3/s)/s)； 液壓泵的總效率。液壓泵的總效率。 通常，各種泵的值皆可由實(shí)驗(yàn)通常，各種泵的值皆可由實(shí)驗(yàn)給出：齒輪泵給出：齒輪泵 0.60.60.80.8；葉片泵；葉片泵 0.750.750.850.85；柱塞泵；柱塞泵 0.750.750.90.9O O。第二節(jié)第二節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 1.1. 液壓馬達(dá)的類型液壓馬達(dá)的類型 有齒輪式、葉片式和柱塞式三種。有齒輪式、葉片式和柱塞式三種。 2. 2. 葉片式液壓馬達(dá)的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)葉片式液壓馬達(dá)的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn) (1) (1) 工作原理工作原理 見

10、圖見圖6-126-12 (2) (2) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是體積較小，動作靈敏；缺點(diǎn)是泄漏較大，優(yōu)點(diǎn)是體積較小，動作靈敏；缺點(diǎn)是泄漏較大，效率較低。效率較低。圖圖6 6-12 葉片式液壓馬達(dá)的工作原理葉片式液壓馬達(dá)的工作原理 2. 液壓馬達(dá)的排量液壓馬達(dá)的排量 液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排油量稱為排量。液壓馬達(dá)的每轉(zhuǎn)排油量稱為排量。 排量不可調(diào)的馬達(dá)為定量馬達(dá)；排量可調(diào)的馬達(dá)為變量馬達(dá)。排量不可調(diào)的馬達(dá)為定量馬達(dá)；排量可調(diào)的馬達(dá)為變量馬達(dá)。 3. 3. 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 n = q /V T T = = pVpV/2/2式中式中 n 液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速( (r/s

11、)r/s)； q 液壓馬達(dá)的輸入流量液壓馬達(dá)的輸入流量 ( (m m3 3/s/s) )； V液壓馬達(dá)的排量液壓馬達(dá)的排量( (m m3 3/r/r) )； T T液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩( (N Nm)m)； p p 液壓馬達(dá)的工作壓力液壓馬達(dá)的工作壓力( (Pa )Pa )。 4. 4. 擺動液壓馬達(dá)擺動液壓馬達(dá) 屬于另一種葉片式液壓馬達(dá)，其輸出是往復(fù)擺動。擺動液壓馬的屬于另一種葉片式液壓馬達(dá)，其輸出是往復(fù)擺動。擺動液壓馬的結(jié)構(gòu)原理和符號如圖結(jié)構(gòu)原理和符號如圖6-136-13所示。所示。圖圖6 6-13 擺動液壓馬達(dá)擺動液壓馬達(dá) 1缸體缸體 2隔板隔板 3軸軸 4葉片葉片 第三

12、節(jié)第三節(jié) 液液 壓壓 缸缸 液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動形式的機(jī)械能，輸出速度和推液壓缸能將液壓能轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動形式的機(jī)械能，輸出速度和推力。液壓缸有兩種基本型式，即活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸。力。液壓缸有兩種基本型式，即活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸。 一一 、雙桿活塞式液壓缸、雙桿活塞式液壓缸 1. 1. 缸體固定式雙桿活塞液壓缸（其工作原理及應(yīng)用見圖缸體固定式雙桿活塞液壓缸（其工作原理及應(yīng)用見圖6-26-2）。）。 2. 2. 缸體移動式雙桿活塞液壓缸（其結(jié)構(gòu)與工作原理見圖缸體移動式雙桿活塞液壓缸（其結(jié)構(gòu)與工作原理見圖6-146-14）。）。 圖圖6 6-14 缸體移動式雙桿活塞液壓缸缸體

13、移動式雙桿活塞液壓缸 二、單桿活塞式液壓缸二、單桿活塞式液壓缸 1. 1. 單桿液壓缸油路的正常連接（見圖單桿液壓缸油路的正常連接（見圖6-156-15） 往復(fù)運(yùn)動速度與推力分析說明如下：往復(fù)運(yùn)動速度與推力分析說明如下： 設(shè)活塞與活塞桿的直徑分別為設(shè)活塞與活塞桿的直徑分別為D D和和d d 。 當(dāng)無桿腔進(jìn)油、工作臺向左運(yùn)動時，速度、推力分別為當(dāng)無桿腔進(jìn)油、工作臺向左運(yùn)動時，速度、推力分別為 v1 1 = = q q / /A A1 1 =4 =4q q / /D D 2 2 F F1 1 = =pApA1 1 = = p pD D 2 2 /4/4 當(dāng)有桿腔進(jìn)油、工作臺向右運(yùn)動時，速度、推力分

14、別為當(dāng)有桿腔進(jìn)油、工作臺向右運(yùn)動時，速度、推力分別為 v2 2 = = q q / /A A2 2 =4 =4q q / /(D D 2 2- -d d 2 2 ) ) F F 2 2 = =pApA2 2 = = p p(D D 2 2 - -d d 2 2 ) ) /4/4 比較上述各式，因比較上述各式，因 A A1 1A A2 2 ，所以，所以 v1 1v 2 2 ，F(xiàn) F1 1F F 2 2 。這個特。這個特點(diǎn)常用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的工作進(jìn)給和快速退回點(diǎn)常用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的工作進(jìn)給和快速退回。圖圖6 6-15 單桿活塞式液壓缸的工作原理單桿活塞式液壓缸的工作原理 2.2.單桿液壓缸油路的差動連接單

15、桿液壓缸油路的差動連接 ( (見圖見圖6-16)6-16) 液壓缸兩腔同時接通壓力油，有液壓缸兩腔同時接通壓力油，有 q q總總 = = q q + + q q回回 因?yàn)橐驗(yàn)?q q總總 = = A A1 1v3 3 q q回回 = = A A2 2 v3 3 所以所以 A A1 1v3 3= = q q + + A A2 2 v3 3 整理后得整理后得 v3 3 = = q q /(/(A A1 1- -A A2 2) = ) = q q / /A A3 3 F F3 3 = = F F1 1- - F F 2 2 = = p p( (A A1 1- -A A2 2) = ) = pApA3

16、 3式中，式中，A A3 3為活塞兩端有效作用面積之差，即活塞桿的截面積為活塞兩端有效作用面積之差，即活塞桿的截面積: : A A3 3 = = A A1 1- -A A2 2 = =d d 2 2 /4/4 由于由于 A A3 3A A1 1 ，所以，所以 v3 3v1 1 ，得到快速運(yùn)動；但，得到快速運(yùn)動；但 F F3 3F F1 1 ，推力減小。推力減小。 圖圖6 6-16 單桿液壓缸的差動連接單桿液壓缸的差動連接 在機(jī)床液壓系統(tǒng)中，常通過控制閥來改變單桿缸的油路連接，從在機(jī)床液壓系統(tǒng)中，常通過控制閥來改變單桿缸的油路連接，從而獲得快進(jìn)而獲得快進(jìn)( (差動連接差動連接) )工進(jìn)工進(jìn)( (

17、無桿腔進(jìn)油無桿腔進(jìn)油) )快退快退( (有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油) )的進(jìn)的進(jìn)給工作循環(huán)。給工作循環(huán)。 圖圖6 6-17 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 三、柱塞式液壓缸三、柱塞式液壓缸工作原理見圖工作原理見圖6-176-17、圖、圖6-186-18。圖圖6 6-18 柱塞缸成對使用柱塞缸成對使用 圖圖6-19 6-19 伸縮缸伸縮缸 四、組合式液壓缸四、組合式液壓缸1 1伸縮缸伸縮缸其結(jié)構(gòu)原理見圖其結(jié)構(gòu)原理見圖6-196-19。圖圖6 6-20 齒條活塞缸齒條活塞缸 1齒條桿齒條桿 2小齒輪小齒輪 2 2齒條活塞缸齒條活塞缸 其結(jié)構(gòu)原理見圖其結(jié)構(gòu)原理見圖6-206-20。 五、液壓缸的密封五、液壓缸的密封 常用的密封方法有兩種：常用的密封方法有兩種： 1 1間隙密封間隙密封 這種密封結(jié)構(gòu)見圖這種密封結(jié)構(gòu)見圖6-216-21。 2. 2. 密封圈密封密封圈密封 常