第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)齒輪泵與齒輪馬達(dá)葉片泵與葉片馬達(dá)柱塞泵與柱塞馬達(dá)液壓泵與液壓馬達(dá)的選用機(jī)械能T、ω壓力能p、q泵:對(duì)于液壓系統(tǒng)，液壓泵用來(lái)向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)-------將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能的動(dòng)力裝置液壓泵站泵★油箱過(guò)濾器等輔件機(jī)械能T、ω壓力能p、q馬達(dá):

液壓馬達(dá)輸入具有一定壓力和流量的液體，輸出所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。-------將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的執(zhí)行元件3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)3.1.1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理液壓泵的基本工作原理先自學(xué)3分鐘3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.構(gòu)成液壓泵的基本條件（1）具有密封的工作腔。（2）密封工作腔容積大小交替變化，變大時(shí)與吸油口相通，變小時(shí)與壓油口相通。（3）吸油口與排油口應(yīng)嚴(yán)格分開（不能連通）。（4）液壓泵能夠借助大氣壓力形成吸油而正常工作。3.1.1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)3.液壓馬達(dá)的基本工作原理液壓馬達(dá)與液壓泵理論上是可逆的，但有時(shí)并非簡(jiǎn)單可逆，比如圖3-1，不能從單向閥5與6的流動(dòng)來(lái)推得其中的偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)。所以馬達(dá)與泵必須首先是結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與液壓能的雙向可逆，才能既作為泵又作為馬達(dá)，否則可能只能作為其中的一種。

具體工作原理暫不講。3.1.1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)4.液壓泵與液壓馬達(dá)的分類和圖形符號(hào)☆按結(jié)構(gòu)分：齒輪式、葉片式和柱塞式☆按排量是否可變分：定量和變量☆按變量調(diào)節(jié)方式分：手動(dòng)式和自動(dòng)式，自動(dòng)式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等。☆按自吸能力分：自吸式和非自吸式3.1.1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)4.液壓泵與液壓馬達(dá)的分類和圖形符號(hào)3.1.1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理3.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實(shí)際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力效率：機(jī)械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（機(jī)械）、輸出功率（液壓）壓力p工作壓力p——指泵出口處實(shí)際壓力。油液為了克服阻力所建立起來(lái)的壓力，取決于負(fù)載。

額定壓力ps——指泵在使用中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所允許達(dá)到的最高工作壓力，超過(guò)此值即為過(guò)載。故這里的額定值與通常概念中的額定值有所不同。排量V和流量q

排量V

——理論的容積變化，即無(wú)泄露情況下泵軸轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)時(shí)所排出的油液體積。

流量q——△理論流量qt：qt=Vn（無(wú)泄漏），n為轉(zhuǎn)速。（m3／s或L／min）△實(shí)際流量q—某工作壓力下的實(shí)際流量?！锕β屎托瘦斎牍β?/p>

Tt——理論轉(zhuǎn)矩、ω——角速度不考慮機(jī)械方面的能量損失。

輸出功率功率損失容積損失——因內(nèi)泄露、氣穴和油液在高壓下的壓縮而造成的流量上的損失；機(jī)械損失——指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失是什么？機(jī)械效率ηm總效率容積效率ηv實(shí)際流量的計(jì)算常用公式Tt為理論轉(zhuǎn)矩，T為實(shí)際轉(zhuǎn)矩習(xí)題3-10

某個(gè)液壓泵的工作壓力為2.0MPa,輸出流量為60L/min，容積效率為0.9，機(jī)械效率為0.9，試求直接驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率和泵的輸出功率。解：輸出功率可由工作壓力與輸出流量直接得出：輸入功率可由輸出功率除以兩效率得：請(qǐng)注意：T,ωpqtpqηmηv關(guān)于泵有關(guān)參數(shù)與效率的理解將在介紹具體的泵之后再進(jìn)一步深入3.1液壓泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)圖3-2液壓泵的性能曲線一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：工作壓力為0時(shí)的流量為理論流量，此刻容積效率為100%3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)3.1液壓泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)3.1.3液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實(shí)際流量轉(zhuǎn)速：理論轉(zhuǎn)速、實(shí)際轉(zhuǎn)速壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力扭矩：理論扭矩、實(shí)際扭矩（輸出扭矩）、啟動(dòng)扭矩效率：機(jī)械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（液壓）、輸出功率（機(jī)械）滑轉(zhuǎn)速度有關(guān)概念的展開以后再進(jìn)行3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)3.2.1外嚙合齒輪泵1.工作原理輪齒逐漸脫開

↓容積↑↓真空、吸油輪齒逐漸嚙合

↓容積↓

↓壓油3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)圖3-4CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖1—后端蓋；2—滾針軸承；3—泵體；4—前端蓋；5—傳動(dòng)軸；6—防塵圈；7—齒輪；a，c，d—卸荷孔道；b—油封卸荷槽；e—困油卸荷槽3.2.1外嚙合齒輪泵先看書3分鐘3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.排量與流量排量：理論流量：實(shí)際流量：3.2.1外嚙合齒輪泵僅了解3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)泄漏泄漏的途徑：齒輪端面與端蓋端面之間的軸向間隙（約占總泄漏量的70％～80％）；齒輪外圓與泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙（約占總泄漏量的12％）；齒輪嚙合處的間隙。3.2.1外嚙合齒輪泵3.齒輪泵的共性問(wèn)題浮動(dòng)軸套固定軸套FF由壓油腔引過(guò)來(lái)軸向泄漏的解決辦法浮動(dòng)軸套書P533.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)困油現(xiàn)象困油的解決辦法3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)徑向不平衡力原因：齒輪圓周上受到的力非均勻的，造成半徑方向的不平衡危害：造成軸承單邊磨損，甚至軸的變形解決辦法：減小壓油口，增大壓油徑向間隙。3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)3.2.1外嚙合齒輪泵4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)：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，維護(hù)容易。缺：磨損，泄漏較大，工作壓力的提高受到限制，流量脈動(dòng)大。應(yīng)用：（1）低壓系統(tǒng)；（2）對(duì)運(yùn)動(dòng)要求不高場(chǎng)合；（3）用于潤(rùn)滑系統(tǒng)。3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)3.2.2內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵比外的結(jié)構(gòu)更緊湊，重疊系數(shù)大，流量脈動(dòng)小，允許高速旋轉(zhuǎn)，容積效率更高。但造價(jià)高，加工要求高。3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)外嚙合漸開線齒輪馬達(dá)3.2.3齒輪馬達(dá)馬達(dá)的兩齒輪均是被動(dòng)的運(yùn)動(dòng)從原理上與泵具有可逆性3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)P56的具體結(jié)構(gòu)課后自學(xué)齒輪馬達(dá)與齒輪泵結(jié)構(gòu)上的區(qū)別結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，能正反轉(zhuǎn)，而泵一般是單方向的有的泄漏油孔接油箱，不接低油腔齒數(shù)比泵多，保證易啟動(dòng)，以及運(yùn)行平穩(wěn)軸向泄漏補(bǔ)償?shù)膲壕o系數(shù)小，以利于啟動(dòng)必須使用滾動(dòng)軸承，保證低速時(shí)的潤(rùn)滑（因?yàn)轳R達(dá)比泵的速度范圍大）3.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)內(nèi)嚙合擺線齒輪馬達(dá)3.2.3齒輪馬達(dá)課后自學(xué)優(yōu)點(diǎn)：脈動(dòng)小，可實(shí)現(xiàn)低速高扭矩3.3葉片泵與葉片馬達(dá)3.3葉片泵與葉片馬達(dá)1.工作原理結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：存在偏心距，非平衡式，葉片后傾，根（底）部在伸出時(shí)通高油壓，在縮回時(shí)通低油壓。3.3.1單作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.排量與流量實(shí)際流量：排量：僅了解3.3.1單作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達(dá)3.變量葉片泵圖3-22內(nèi)反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—彈簧；5—調(diào)壓螺釘3.3.1單作用葉片泵反饋信息不經(jīng)過(guò)外部油路得到圖3-23外反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—變量活塞；5—彈簧；6—調(diào)壓螺釘1.

螺釘3改變偏心量e0，從而影響泵的排量（流量），使AB段上下移動(dòng)2.調(diào)節(jié)彈簧5的預(yù)壓縮量，改變泵的輸出壓力pB3.更換不同剛度的彈簧5可使輸出壓力變化幅度改變,使BC斜率發(fā)生改變先自學(xué)5分鐘限壓式變量葉片泵的應(yīng)用場(chǎng)合限壓式變量葉片泵適合低壓快速行程和高壓慢速行程的應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)執(zhí)行元件快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，就需要大流量，工作壓力低，正好使用特性曲線的AB段；當(dāng)執(zhí)行元件慢速時(shí)，負(fù)載壓力升高，需要流量減小，正好使用圖3-24中特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整轉(zhuǎn)折點(diǎn)的壓力PB至關(guān)重要。

3.3葉片泵與葉片馬達(dá)1.工作原理單作用葉片泵脈動(dòng)較大，造成運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性一般，噪聲大故人們采用對(duì)稱式的雙作用葉片泵，減小脈動(dòng)。3.3.2雙作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.排量與流量排量：實(shí)際流量：僅了解3.3.2雙作用葉片泵3.3葉片泵與葉片馬達(dá)3.配流盤3.3.2雙作用葉片泵作用：分配高低壓油的流向在封油區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)的一端，開緩沖槽，可減小脈動(dòng).3.3葉片泵與葉片馬達(dá)4.定子曲線3.3.2雙作用葉片泵圓弧-----容納下封油區(qū)，高低壓油的隔開區(qū)域過(guò)渡曲線-----體積變化區(qū)，形成高或低壓油3.3葉片泵與葉片馬達(dá)5.葉片的傾角3.3.2雙作用葉片泵前傾角并不可取有的采用后傾角3.3葉片泵與葉片馬達(dá)6.中高壓雙作用葉片泵------特別需要解決葉片和定子內(nèi)表面的磨損問(wèn)題3.3.2雙作用葉片泵因?yàn)槭箟毫τ褪冀K通葉片槽底部而單作用葉片泵是高壓油通壓油一側(cè)的葉片底部，低壓油通吸油一側(cè)的葉片底部。為什么？這些圖課后自學(xué)其緩解磨損的原理3.3葉片泵與葉片馬達(dá)葉片底部與頂部相通，力基本平衡，緩解葉片和定子內(nèi)表面的磨損雙作用葉片泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)3.3葉片泵與葉片馬達(dá)課后自行消化3.3葉片泵與葉片馬達(dá)圖3-25雙作用葉片馬達(dá)的工作原理3.3.3葉片馬達(dá)其結(jié)構(gòu)與泵基本相同，具有可逆性-----輸入壓力油可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩3.3葉片泵與葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)與葉片泵的主要區(qū)別葉片靠底部的彈簧使葉片推向定子，形成密封容積；葉片槽是徑向的。因?yàn)橐簤厚R達(dá)需要雙向旋轉(zhuǎn)之故。含有兩個(gè)單向閥。進(jìn)、回油腔的壓力經(jīng)單向閥選擇后再進(jìn)葉片底部，保證底部都通壓力油葉片馬達(dá)葉片靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力推向定子，形成密封容積；葉片槽常后傾，因單向旋轉(zhuǎn)。泵高壓腔與低壓腔輪流通底部的情況較多。液體壓力被動(dòng)產(chǎn)生，不需要單向閥。葉片泵葉片泵與葉片馬達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合優(yōu)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)（特別是雙作用的），尺寸小，重量輕，易實(shí)現(xiàn)變量。缺：對(duì)油液污染比齒輪泵敏感，轉(zhuǎn)速范圍有限制。應(yīng)用：中低壓、運(yùn)動(dòng)要求高或低的均可，應(yīng)用范圍廣泛。葉片泵：葉片泵與葉片馬達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合優(yōu)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)（特別是雙作用的），尺寸小，重量輕，輸出轉(zhuǎn)矩均勻，換向方便。缺：泄漏較大對(duì)油液污染比齒輪泵敏感，轉(zhuǎn)速不能太低。應(yīng)用：一般用于高轉(zhuǎn)速，低扭矩、換向頻繁的場(chǎng)合。葉片馬達(dá)：柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。

軸向柱塞泵因其柱塞的軸線與缸體軸線平行（或基本平行）而得名。

徑向柱塞泵柱塞的軸線與缸體的軸線垂直，其軸向尺寸短，徑向尺寸大。

3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)3.4.1軸向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，高壓下仍能保持較高的效率，容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞泵的缺點(diǎn)是對(duì)油液的污染比較敏感，對(duì)材質(zhì)和加工精度要求也比較高，使用和維護(hù)比較嚴(yán)格，價(jià)格貴。

1.斜盤式軸向柱塞泵工作原理斜盤與配油盤不動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)1.斜盤式軸向柱塞泵圖3-26斜盤式軸向柱塞泵的工作原理圖1—傳動(dòng)軸；2—泵體；3—斜盤；4—柱塞；5—缸體；6—配流盤課后自行消化優(yōu)缺點(diǎn)：該泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操縱費(fèi)力，僅適用于中小功率場(chǎng)合。3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)1.斜盤式軸向柱塞泵CY型斜盤式軸向柱塞泵對(duì)前一結(jié)構(gòu)的改進(jìn)：點(diǎn)接觸改為面接觸，提高了承受力，工作壓力高。3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)排量與流量排量：實(shí)際流量：1.斜盤式軸向柱塞泵僅了解3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)2.斜軸式軸向柱塞泵該圖不利于初學(xué)了解，下一頁(yè)更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)示意主軸為斜盤（主動(dòng)旋轉(zhuǎn)）、缸體（被動(dòng)）旋轉(zhuǎn)，配油盤不動(dòng)2.斜軸式軸向柱塞泵優(yōu)缺點(diǎn)：（與斜盤式相比）主軸與缸體軸線之間的夾角可以更大，從而泵的排量更大。泄漏小，容積效率高。泵的轉(zhuǎn)速允許更高（配油盤可以設(shè)計(jì)得更小些）。轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)特性好（書上有點(diǎn)問(wèn)題）。軸向力與徑向力均較大，軸承壽命低是其薄弱環(huán)節(jié)。3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)3.軸向柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)僅了解3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)4.用于水壓傳動(dòng)的軸向柱塞泵圖3-33用于水壓傳動(dòng)的常規(guī)三柱塞泵的立體圖

僅了解3.4.2徑向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)2.優(yōu)缺點(diǎn)：容積效率高；但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。工作原理3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)3.排量與流量排量：實(shí)際流量：僅了解3.4.2徑向柱塞泵3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)高精度球型徑向柱塞泵3.4.2徑向柱塞泵僅了解3.4.3軸向柱塞馬達(dá)3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)通常與軸向柱塞泵可以互逆使用3.4.4徑向柱塞馬達(dá)3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)1.單作用連桿型配油盤5必須跟隨偏心軸4轉(zhuǎn)動(dòng)3.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)2.多作用內(nèi)曲線式僅了解優(yōu)點(diǎn):脈動(dòng)小，輸出轉(zhuǎn)矩大，效率高，可以在很低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定工作3.4.4徑向柱塞馬達(dá)3.5.1液壓泵的選用3.5液壓泵與液壓馬達(dá)的選用考慮的因素：系統(tǒng)運(yùn)行工況-----速度是否恒定，慢速或快速工作壓力和流量工作環(huán)境----野外或環(huán)境差的，室內(nèi)或環(huán)境好的泵的類型確定后的型號(hào)選擇3.5.2液壓馬達(dá)的選用3.5液壓泵與液壓馬達(dá)的選用與液壓泵類似，但馬達(dá)畢竟是輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，可考慮是否可由電機(jī)等替代.例1某液壓泵額定壓力為2.5MPa,額定流量為100L/min,機(jī)械效率為0.9，液壓泵的轉(zhuǎn)速為1450r/min，由實(shí)際測(cè)得，當(dāng)液壓泵的出口壓力為零時(shí)，其流量為106L/min；當(dāng)液壓泵的出口壓力為2.5MPa時(shí)，其流量約為100.7L/min，試求：(1)液壓泵在額定壓力下的容積效率；(2)若液壓泵的轉(zhuǎn)速降為500r/min，在額定壓力下，液壓泵的流量；(3)在上述兩種轉(zhuǎn)速情況時(shí)，液壓泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。3.6液壓泵與液壓馬達(dá)的若干例題出口壓力為0時(shí)的流量為理論流量，所以出口壓力為2.5MPa時(shí)的容積效率為：題中告知的流量是在轉(zhuǎn)速為1450r/min中得到的，即：所以在轉(zhuǎn)速為500r/min時(shí)的實(shí)際流量為：故排量輸入功率與輸出功率之間如此傳遞并簡(jiǎn)化：與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，恒轉(zhuǎn)矩回路例2某液壓馬達(dá)的工作壓力為10MPa,幾何排量為250mL/r,容積效率為0.9,若輸入流量為100L/min，試求液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速：解：n就是實(shí)際轉(zhuǎn)速，一般不談理論轉(zhuǎn)速.因此，轉(zhuǎn)矩或例3如圖為定量液壓泵和定量液壓馬達(dá)系統(tǒng)。泵的輸出壓力為，排量為，轉(zhuǎn)速，機(jī)械效率為，容積效率為；馬達(dá)排量，機(jī)械效率，容積效率，泵出口和馬達(dá)進(jìn)口間管道壓力損失0.2MPa，其他損失不計(jì)，試求：1)泵的輸出功率；2)泵的驅(qū)動(dòng)功率；3)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩和功率。特點(diǎn)：泵（馬達(dá)）的輸出（輸入）壓力與流量可迅速求出，泵與馬達(dá)可單獨(dú)求解。例4如圖所示，液壓泵與液壓馬達(dá)的系統(tǒng)，泵的排量