第三章 液壓泵概述ppt

第三章液壓泵與液壓馬達(dá)

液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，其功用是給液壓系統(tǒng)提供壓力油，從能量轉(zhuǎn)換角度講，它是將原動機(jī)（如發(fā)動機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液體的壓力能。液壓馬達(dá)則屬于執(zhí)行元件，它能將輸入液體的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，用來拖動負(fù)載做功。液壓泵與液壓馬達(dá)的圖形符號表示如圖3-1所示。液壓泵與液壓馬達(dá)圖形符號圖3-1液壓泵與馬達(dá)圖形符號

§3-1液壓泵與液壓馬達(dá)概述

一、液壓泵的基本原理與分類1、液壓泵的工作原理圖3-2單柱塞液壓單柱塞泵的原理.avi單柱塞液壓泵的工作原理：當(dāng)偏心輪1旋轉(zhuǎn)時，柱塞2在偏心輪和彈簧3的作用下在泵體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，使密封腔a的容積發(fā)生變化。密封容腔a容積增大時形成真空，油箱中的油在大氣壓力的作用下通過單向閥4進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)吸油，此時單向閥5關(guān)閉，系統(tǒng)內(nèi)的高壓油不能倒流；密封腔容積減小時，油受擠壓后被迫通過單向閥5進(jìn)入液壓系統(tǒng)，完成排油過程，此過程中單向閥4關(guān)閉。這樣，當(dāng)偏心輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，泵便不斷地重復(fù)吸油和排油過程。由此可見，液壓泵是靠密封容積的變化實(shí)現(xiàn)吸油和排油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化量，故這種泵又稱為容積式泵。液壓泵工作的基本的條件：①結(jié)構(gòu)上能形成的互不相通的密封容腔，即吸油腔和排（或壓）油腔。②密封容腔發(fā)生有規(guī)律的周期性變化。③密封腔增大時與油箱相通，密封腔容積變小時能與系統(tǒng)壓油管連通。

2、泵與馬達(dá)的分類根據(jù)結(jié)構(gòu)形式，液壓泵與液壓馬達(dá)的具體分類如下：

二、液壓泵的主要性能參數(shù)

1、

壓力壓力的國際單位為Pa（帕），常用單位有MPa（兆帕），1MPa=106Pa。工作壓力p：泵在實(shí)際工作時輸出油液的壓力，由外負(fù)載決定。額定壓力pH：在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。其大小受泵壽命的限制，若泵超過額定壓力工作，泵的使用壽命將會比設(shè)計(jì)的壽命短。當(dāng)工作壓力大于額定壓力時稱泵超載。最高壓力pmax：按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，泵在超載狀態(tài)下允許短暫運(yùn)行的最高壓力。其大小受零件強(qiáng)度及密封能力的限制，若超過此壓力工作，泵可能會立即損壞。2、轉(zhuǎn)速（rpm，r/min）工作轉(zhuǎn)速n：泵在工作時的實(shí)際轉(zhuǎn)動速度。額定轉(zhuǎn)速nH：在額定壓力下，能連續(xù)長時間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。在此轉(zhuǎn)速下工作既能保證泵的自吸性能，充分發(fā)揮其工作能力，又不降低總效率。最高轉(zhuǎn)速nmax：在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速而允許短暫運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)速。此時運(yùn)轉(zhuǎn)泵不應(yīng)產(chǎn)生氣蝕，不產(chǎn)生振動和大的噪聲。若泵超過額定轉(zhuǎn)速工作將會造成吸油不足，產(chǎn)生振動和大的噪聲，零件會遭受氣蝕損傷，壽命降低。

3、排量、流量、容積效率排量q：泵每轉(zhuǎn)一周，由密封容腔幾何尺寸變化而得的排出液體的體積，單位是mL/r（毫升/轉(zhuǎn)）。排量可以通過調(diào)節(jié)發(fā)生變化的稱為變量泵，排量不能變化的稱為定量泵。理論流量Qt：泵在單位時間內(nèi)由密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得的排出液體的體積。

（3-1）額定流量QH：在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量。實(shí)際流量Q：泵工作時出口處的流量。由于泵本身存在內(nèi)泄漏，其實(shí)際流量小于理論流量。容積效率ηV:液壓泵的實(shí)際流量與理論流量的比值。即

（3-2）式中，ΔQ為液壓泵的泄漏量，它是液壓泵的理論流量與實(shí)際流量之差。泄漏量的大小與泵的工作壓力、轉(zhuǎn)速、油液的粘度以及產(chǎn)生泄漏的的縫隙尺寸等有關(guān)，或者說這些因素將直接影響液壓泵的容積效率。（3-3）4、功率、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率輸出功率P：液壓泵工作時實(shí)際輸出的功率，國際單位是W（瓦），常用單位有KW。以圖3-3的泵-缸系統(tǒng)為例，當(dāng)忽略輸送管路及液壓缸中的能量損失，液壓泵的輸出功率應(yīng)等于液壓缸的輸入功率，也等于液壓缸的輸出功率，即可列出如下表達(dá)式：（3-4）圖3-3液壓泵的功率在液壓傳動系統(tǒng)中，液體所具有的功率即液壓功率等于壓力和流量的乘積。實(shí)際轉(zhuǎn)矩T：對液壓泵實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩，單位是Nm。理論轉(zhuǎn)矩Tt：在不考慮泵內(nèi)機(jī)械摩擦、液體粘性摩擦等時對泵的輸入轉(zhuǎn)矩。因此驅(qū)動泵所需實(shí)際轉(zhuǎn)矩必然要大于理論轉(zhuǎn)矩。機(jī)械效率ηm：理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的比值，即

（3-5）若不考慮摩擦損失，泵的理論輸入功率應(yīng)等于泵的理論輸出功率，即有下式于是有結(jié)合（3-5）式可以得出實(shí)際轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式：（3-6）輸入功率Pi：泵工作時對泵實(shí)際輸入的功率，即液壓泵的驅(qū)動功率。（3-7）5、總效率泵的輸出功率與輸入功率的比值稱為泵的總效率，用η表示。

（3-8）有（3-8）式說明，液壓泵的總效率等于容積效率與機(jī)械效率的乘積。另外，液壓泵輸入功率的可寫成：

（3-9）例1某液壓泵的輸出油壓p=10MPa，轉(zhuǎn)速n=2000r/min，排量q=10mL/r，容積效率ηV=0.95，總效率η=0.9。求液壓泵的輸出流量、輸出功率、泵的驅(qū)動功率。解1）液壓泵的實(shí)際輸出流量為≈3.52（KW）

Q=qnηv=10×10-3×2000×0.95=19（L/min)

2)求液壓泵的輸出功率P

3）液壓泵的驅(qū)動功率Pi為≈3.17×103（W）=3.17KW

三、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)

1、壓力（差）工作壓力pm：液壓馬達(dá)在實(shí)際工作時輸入油液的壓力，由外負(fù)載決定。額定壓力pHm：在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。最高壓力pmaxm：按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許短暫運(yùn)行的最高壓力。壓力差△P：液壓馬達(dá)輸入壓力和輸出壓力之差值。2、轉(zhuǎn)速（rpm，r/min）工作轉(zhuǎn)速nm：馬達(dá)在工作時的實(shí)際轉(zhuǎn)動速度。額定轉(zhuǎn)速nHm：在額定壓力下，能連續(xù)長時間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。最高轉(zhuǎn)速nmaxm：在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速而允許短暫運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)速。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的最低轉(zhuǎn)速。在此轉(zhuǎn)速下，馬達(dá)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。3、排量、流量、容積效率排量qm：馬達(dá)每轉(zhuǎn)一周，由密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而需要輸入的液體的體積。理論流量Qt：在單位時間內(nèi)馬達(dá)為形成指定轉(zhuǎn)速，由密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算的所需液體的體積。即（3-10）實(shí)際流量Qm：液壓馬達(dá)工作時進(jìn)口處的流量。由于馬達(dá)本身存在內(nèi)泄漏，要實(shí)現(xiàn)指定轉(zhuǎn)速，為補(bǔ)償泄漏量，其輸入實(shí)際流量必須大于理論流量。

容積效率ηmm:液壓馬達(dá)的理論流量與實(shí)際流量的比值。即=式中，ΔQm為液壓馬達(dá)的泄漏量，它是液壓馬達(dá)的實(shí)際流量與理論流量之差。由式（3-10）可以導(dǎo)出液壓馬達(dá)為輸出轉(zhuǎn)速的表達(dá)式：

（3-11）（3-12）4、功率、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率輸入功率Pim：對液壓馬達(dá)實(shí)際輸入的液壓功率即ΔPQ。理論轉(zhuǎn)矩Ttm：液體壓力作用于馬達(dá)轉(zhuǎn)子形成的轉(zhuǎn)矩，即在不考慮馬達(dá)內(nèi)機(jī)械摩擦、液體粘性摩擦等時可以產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。實(shí)際轉(zhuǎn)矩Tm：液壓馬達(dá)軸實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩，即馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩克服摩擦力矩后的轉(zhuǎn)矩。因此馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩必然要小于理論轉(zhuǎn)矩。機(jī)械效率ηmm：實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與理論轉(zhuǎn)矩的比值，即若不考慮摩擦損失，馬達(dá)的輸入功率減去泄漏的液壓功率應(yīng)等于馬達(dá)的理論輸出功率，即有下式

于是可以導(dǎo)出

（3-13）（3-14）結(jié)合（3-13）式可以得出實(shí)際轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式：輸出功率Pm：液壓馬達(dá)工作時實(shí)際輸出的功率。=5、總效率馬達(dá)的輸出功率與輸入功率的比值稱為泵的總效率，用η表示

（3-15）（3-16）例2某液壓系統(tǒng)中，由液壓泵直接驅(qū)動液壓馬達(dá)進(jìn)行工作，其中液壓泵的排量為10mL/r，輸入轉(zhuǎn)速為2000r/min，液壓馬達(dá)的排量為10mL/r，馬達(dá)驅(qū)動負(fù)載所需轉(zhuǎn)矩為15Nm，馬達(dá)的出口壓力為零，液壓泵和馬達(dá)的容積效率皆為0.95，總效率皆為0.9，不計(jì)管路的壓力損失和泄漏量，求1）馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，2）液壓泵的工作壓力和驅(qū)動功率。

解：液壓泵的輸出流量：則馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為：作業(yè)1、解釋名詞：液壓泵的額定