3.2.1 液壓泵、馬達概述

1、第二章液 壓 泵 和 液 壓 馬 達HYDRAULIC PUMPS AND MOTORS1本章提要 液壓泵和液壓馬達的工作原理與性能參數(shù)。 齒輪泵(Gear Pumps)、葉片泵(Vane Pumps)、柱塞泵(Piston Pumps) 。 高速液壓馬達(High-speed Hydraulic Motors)及低速大扭矩馬達(Low Speed High Torque Hydraulic Motors)。 要求掌握這幾種泵和馬達的工作原理（泵是如何吸油、壓油和配流的，馬達怎樣產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速）、結(jié)構(gòu)特點及主要性能特點；了解不同類型的泵馬達之間的性能差異及適用范圍，為正確選用奠定基礎(chǔ)。2本章教

2、學(xué)內(nèi)容2.1 液壓泵和馬達概述2.2 齒輪泵2.3 葉片泵2.4 柱塞泵2.5 液壓馬達液壓泵馬達圖形符號本章小結(jié)習(xí)題引用本教案內(nèi)容，請注明出處2.6 液壓泵及液壓馬達的工作特點32.1 液壓泵和馬達概述Introduction of Hydraulic Pumps and Motors4泵工作原理：曲柄連桿帶動活塞(Piston)做直線往復(fù)運動?；钊乙?，封閉容腔C的容積增大，形成真空；在大氣壓的作用下，油從單向閥(Check valve) A被吸入C腔，此時單向閥B斷路。當(dāng)活塞左移時，封閉容腔C的容積減小，單向閥A斷路，C腔中的油從單向閥B排出。2.1.1 容積式泵和馬達工作原理Basic

3、 Principles of Hydraulic Pumps and MotorsBAC泵吸入泵排出O5柱塞向左移動時，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過壓油閥6排到系統(tǒng)中去。凸輪1旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)柱塞向右移動，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便通過吸油閥5吸入；2.1.1 容積式泵和馬達工作原理圖2.1 液壓泵的工作原理由此可見，泵是靠密封工作腔的容積變化進行工作的。 6液壓泵和液壓馬達工作的必要條件：（1）必須有一個大小能作周期性變化的封閉容積；（2）必須有配流動作，即封閉容積加大時吸入低壓油封閉容積減小時排出高壓油封閉容積加大時充入高壓油封閉容積減小時排出低壓油（3）高低壓油不得連通。液壓泵 液

4、壓馬達 2.1.1 容積式泵和馬達工作原理7液壓泵和液壓馬達都是液壓傳動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件。 液壓泵由原動機驅(qū)動，把輸入的機械能轉(zhuǎn)換成為油液的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統(tǒng)中去，它是液壓系統(tǒng)的動力源。液壓輸出J液壓馬達液壓泵機械輸入液壓輸入機械輸出2.1.1 容積式泵和馬達工作原理液壓馬達則將輸入的壓力能轉(zhuǎn)換成扭矩和轉(zhuǎn)速的機械能形式輸送到執(zhí)行機構(gòu)做功，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。8機械輸出液壓輸出J液壓馬達液壓泵機械輸入液壓輸入液壓馬達是實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，從原理上講，向容積式泵中輸入壓力油，迫使其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，就成為液壓馬達，即容積式泵都可作液壓馬達使用。但在實際中由于性能及結(jié)構(gòu)

5、對稱性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達不能互換。2.1.1 容積式泵和馬達工作原理9根據(jù)工作腔的容積變化而進行吸油和排油是液壓泵的共同特點，因而這種泵又稱為容積泵。液壓泵按其在單位時間內(nèi)所能輸出油液體積能否調(diào)節(jié)而分為定量泵(Fixed displacement pumps)和變量泵(Variable displacement pumps)兩類；按結(jié)構(gòu)形式可以分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。液壓馬達也具有相同的形式。從工作過程可以看出，在不考慮漏油的情況下，液壓泵在每一工作周期中吸入或排出的油液體積只取決于工作構(gòu)件的幾何尺寸，如柱塞泵的柱塞直徑和工作行程。此體積稱為排量。 2.1.1

6、容積式泵和馬達工作原理102.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) The Performance of Hydraulic Pumps and Motors液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力、排量、流量、功率和效率等。工作壓力 operating pressure：泵（馬達）實際工作時的壓力。泵指輸出壓力；馬達指輸入壓力。實際工作壓力取決于相應(yīng)的外負載。 額定壓力 rated pressure：泵（馬達）在額定工況條件下按試驗標(biāo)準規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。 每弧度排量 displacement per radian Vd ：泵（馬達）每轉(zhuǎn)一弧度所排出（吸入）液體的體積，

7、也稱角排量。每轉(zhuǎn)排量 displacement per revolution V ：無內(nèi)外泄漏時，泵（馬達）每轉(zhuǎn)一周所排出（吸入）液體的體積。 11理論流量 theoretical flow rate qt ：無內(nèi)外泄漏時，單位時間內(nèi)泵（馬達）排出（吸入）液體的體積。泵、馬達的流量為其轉(zhuǎn)速與排量的乘積，即:額定流量 rated flow rate qn ：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下泵輸出（馬達輸入）的流量，也是按試驗標(biāo)準規(guī)定必須保證的流量。由于泵和馬達存在內(nèi)泄漏，油液具有壓縮性，所以額定流量和理論流量是不同的。 泵的實際流量 actual flow rate q ：泵工作時實際出口的流量。記泵的泄

8、漏流量(leakage flow rate)為ql，有: q= qt ql2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 12功率(power)和效率(efficiency)：液壓泵由原動機驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)矩(torque) T 和角速度 (angular speed) ，輸出量是液體的壓力p和流量q；如果不考慮液壓泵、馬達在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率，也就是它們的理論功率(theoretical power )Nt ： (2.1)* 式中： 液壓泵、馬達的壓力和理論流量。n, 液壓泵、馬達的轉(zhuǎn)速(rev/s), 角速度(rad/s)； Tt 液壓泵、馬達的理論轉(zhuǎn)矩(theoreti

9、cal torque) (Nm)；* 式（2.1）可詳細見教材p7。2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 13實際液壓泵和液壓馬達在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失，輸出功率小于輸入功率。 功率損失=容積損失+機械損失容積損失(volumetric loss)是因泄漏 、氣穴和油液在高壓下壓縮等造成的流量損失。 機械損失(mechanical loss)是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。 2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 14對液壓泵來說，輸出壓力增大時，泵實際輸出的流量q減小。設(shè)泵的流量損失為ql，則qt=q+ql。 泵的容積損失用容積效率(volumetric efficiency) v 表征

10、。 2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 15泵的容積損失理想泵2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 16對液壓馬達來說，輸入液壓馬達的實際流量q必然大于它的理論流量qt即qt=qql ，它的容積效率為： （2.3） 馬達容積損失2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 17理想馬達馬達容積損失2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 18液壓泵的機械損失：泵的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩總是大于其理論上需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，設(shè)轉(zhuǎn)矩損失為Tf ，理論轉(zhuǎn)矩為Tt，則泵實際輸入轉(zhuǎn)矩為T=Tt+Tf ，用機械效率m (mechanical efficiency)來表征泵的機械損失Tt=Tm，則機械損失摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩損失2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 19 馬達的機械損失對于液壓馬達來說，由于摩擦損失的存在，其實際輸出轉(zhuǎn)矩T小于理論轉(zhuǎn)矩Tt，它的機械效率m ：（2.5） 2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 202.1.2 液壓泵和馬達的基本性能參數(shù) 馬達的機械損失21液壓馬達的總效率為容積效率和機械效率的乘積。 液壓泵、馬達的容積效率和機械效率在總體上與油液的泄漏和摩擦副的摩擦損失有關(guān)。 （2.6）馬達的總損失2.1.2 液壓泵和馬達的基本性能