液壓與氣壓傳動 (第5版) 課件 第2章 液壓泵和液壓馬達

第二章液壓泵和液壓馬達2024/5/28知識目標掌握：1.液壓泵的結構和工作原理。2.液壓泵和液壓馬達的主要性能參數的計算。理解：1.容積式液壓泵的工作原理。2.各類液壓泵密封容積的形成。了解：液壓泵的類型及應用,液壓馬達的結構特點。

技能目標

1.會分析齒輪泵和葉片泵的結構,認識組成零件。

2.能按正確的步驟進行液壓泵的拆裝。

2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵和液壓馬達功用液壓泵：電動機或其它原動機輸入的機械能轉換為液體的壓力能，向系統(tǒng)供油。液壓馬達：將泵輸入的液壓能轉換為機械能而對負載做功。

2024/5/28河南機電職業(yè)學院第2章液壓泵和液壓馬達第一節(jié)液壓泵概述第二節(jié)齒輪泵第三節(jié)葉片泵第四節(jié)柱塞泵第五節(jié)液壓泵的選用第六節(jié)液壓馬達2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵與液壓馬達的關系

功用上—

相反

結構上—相似原理上—互逆2024/5/28河南機電職業(yè)學院第一節(jié)液壓泵概述重點：液壓泵工作原理液壓泵工作必備條件液壓泵的主要工作參數

難點：液壓泵的主要工作參數的計算2024/5/28河南機電職業(yè)學院

容積式液壓泵的基本原理

吸油：密封容積增大，產生真空

壓油：密封容積減小，油液被迫壓出2024/5/28河南機電職業(yè)學院第一節(jié)液壓泵概述一、液壓泵的工作原理及分類1．液壓泵的工作原理圖示為液壓泵的工作原理圖

工作原理動圖2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵正常工作必備的條件（1）具有密封容積；（2）密封容積能交替變化；（3）應有配油裝置，吸壓油腔隔開；（4）吸油時油箱表面與大氣相通。2024/5/28河南機電職業(yè)學院

2．液壓泵的類型和圖形符號

按輸出流量能否調節(jié)：定量變量按結構形式：齒輪式葉片式柱塞式按輸油方向能否改變：單向雙向按使用壓力：低壓中壓中高壓高壓2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵的圖形符號a)單向定量泵b)單向變向泵c)雙向變向泵2024/5/28河南機電職業(yè)學院二、液壓泵的主要工作參數1．工作壓力和額定壓力

工作壓力是指泵實際工作時輸出油液的壓力。

額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高工作壓力。額定壓力又稱為公稱壓力、銘牌壓力。2024/5/28河南機電職業(yè)學院

2．排量和流量

什么是排量？

液壓泵的排量（用V表示）是指在無泄漏的情況下，其每轉一轉所能輸出的液體體積。常用單位為cm3

/r。2024/5/28河南機電職業(yè)學院理論流量不考慮泄露的情況下，單位時間內由其密封油腔幾何尺寸變化計算而得出的所出的液體的體積。

2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵的額定流量

是指在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定必須保證的流量。即在額定轉速和額定壓力下由泵輸出的流量。2024/5/28河南機電職業(yè)學院液壓泵的有效流量

液壓泵的有效流量就是工作時實際輸的流量。

由于泵存在內泄漏，所以有效流量小于理論流量。流量單位為L/min或m3/s。2024/5/28河南機電職業(yè)學院3．功率和效率

液壓泵的理論功率

液壓泵由電機驅動，輸入量是轉矩和轉速，輸出量是液體的壓力和流量。如果不考慮液壓泵在能量轉換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率，也就是它們的理論功率

2024/5/28河南機電職業(yè)學院

液壓泵的實際輸出功率液壓泵的實際輸出功率等于工作壓力與實輸出的有效流量乘積公式中的單位

－輸出功率W

p－工作壓力Pa

－有效流量m3/s2024/5/28河南機電職業(yè)學院容積效率液壓泵在能量轉換過程中是有損失的。輸出功率小于輸入功率。兩者之差值即是功率損失，功率損失可以分為容積損失和機械損失兩部分，容積損失是因為內泄漏造成的流量上的損失。

容積效率為：

2024/5/28河南機電職業(yè)學院機械效率機械損失是指因摩擦而造成的轉矩上的損失，驅動泵的實際轉矩總是大于其理論上需要的轉矩。機械效率為：

2024/5/28河南機電職業(yè)學院總效率液壓泵總效率是輸出功率與輸入功率之比液壓泵的總效率等于容積效率和機械效率乘積2024/5/28河南機電職業(yè)學院

例2-1某液壓系統(tǒng)，泵的排量V＝15mL/r，電機轉速n＝1450r/min，泵的輸出壓力p=10MPa,泵容積效率＝0.95，總效率

＝0.9，求：（1）泵的有效流量；（2）泵的輸出功率；（3）電機的驅動功率。2024/5/28河南機電職業(yè)學院解：（1）泵的實際流量

=

（2）泵的輸出功率

=107×0.344×10-6=3.44kw

（3）電機驅動功率

2024/5/28河南機電職業(yè)學院思考題：液壓泵的壓力為p，通過節(jié)流閥的壓力損失為△p，圖示工況泵的工作壓力各為多少？2024/5/28河南機電職業(yè)學院

小節(jié)習題

1．圖2-1中的密封容積V增大泵吸油，密封容積V

減小泵壓油。2．液壓泵按結構式可分為齒輪式、葉片式、柱塞式三大類。3．液壓泵由電機驅動，輸入量是轉速和轉矩，輸出量是液體的壓力和流量。4．液壓泵的實際輸出功率等于壓力p與流量

的乘積。5．液壓泵的總效率都等于機械效率和容積效率的乘積。6．液壓泵正常工作必備的條件是具有密封容積；

密封容積能交替變化；

應有配油裝置；吸油時油箱表面與大氣相通。

2024/5/28河南機電職業(yè)學院第二節(jié)齒輪泵2024/5/28重點和難點重點

齒輪泵的原理和結構齒輪泵的三大問題難點

齒輪泵的三大問題

2024/5/28河南機電職業(yè)學院齒輪泵的分類內嚙合外嚙合2024/5/28河南機電職業(yè)學院

一、外嚙合齒輪泵

1．齒輪泵的工作原理在齒輪泵的泵體內有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側有端蓋。泵體、端蓋和齒輪的各個齒間組成了許多密封工作腔。當齒輪按圖示方向旋轉時，右側吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作腔容積增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸進來，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉，把油液帶到左側壓油腔去。在壓油區(qū)一側，由于輪齒逐漸進入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去。2024/5/28河南機電職業(yè)學院

工作原理

密封容積形成—齒輪、泵體內表面、前后泵蓋圍成齒輪退出嚙合,容積↑吸油密封容積變化

齒輪進入嚙合,容積↓壓油吸壓油口隔開—兩齒輪嚙合線及泵蓋(配油)

原理動畫

2024/5/28河南機電職業(yè)學院外嚙合齒輪泵2024/5/28河南機電職業(yè)學院2.CB-B型齒輪泵的結構一對幾何參數完全相同的齒輪，泵體，前后泵蓋，主、從動軸結構原理動畫2024/5/28河南機電職業(yè)學院3.齒輪泵的流量計算齒輪泵流量的精確計算比較麻煩，實際計算如下：假設：齒槽容積=輪齒體積則排量=齒槽容積+輪齒體積即相當于有效齒高和齒寬所構成的平面所掃過的環(huán)形體積，則V=πDhb=2πzm2b實際上∵齒槽容積>輪齒體積∴取V=6.66zm2b2024/5/28河南機電職業(yè)學院2024/5/28河南機電職業(yè)學院理論流量：有效輸出流量：結論1齒輪泵的理論流量是齒輪幾何參數和轉速的函數。2∵轉速等于常數，流量等于常數。

∴定量泵3理論流量與出口壓力無關。4.外嚙合齒輪泵的三大問題

（1）泄漏

一般齒輪泵泄漏大，要提高齒輪泵的壓力，就必需解決泄漏問題。齒輪泵泄漏的三條路途:端面泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的75%~80%徑向泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的20%~25%齒側泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的5%總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。2024/5/28河南機電職業(yè)學院提高外嚙合齒輪泵壓力措施

問題：

齒輪泵存在間隙p↑△q↑ηv↓提高齒輪泵壓力的方法：浮動軸套補償原理：將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒端面，補償磨損，減小間隙。彈性側板式補償原理：將泵出口壓力油引至側板背面，靠側板自身的變形來補償端面間隙。2024/5/28河南機電職業(yè)學院浮動軸套式2024/5/28河南機電職業(yè)學院浮動軸套浮動軸套（2）徑向力不平衡為什么產生徑向不平衡力?

因為齒輪受到的徑向液壓力沿圓周從高壓腔到低壓腔，壓力沿齒輪外圓逐齒降低。徑向不平衡力增大齒輪和軸承受到很大的沖擊載荷，產生振動和噪聲。改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。增大泵體內表面和齒頂間隙開壓力平衡槽，會使容積效率減小。2024/5/28河南機電職業(yè)學院徑向不平衡力圖示2024/5/28河南機電職業(yè)學院（3）困油現象

困油現象

產生原因引起結果消除的方法2024/5/28河南機電職業(yè)學院困油現象產生原因∵

為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運轉，又能夠使吸壓油口隔開，齒輪嚙合時的重疊系數必須大于1?！嗫傆袃蓪嘄X同時嚙合，在齒向嚙合線間形成一個封閉容積。封閉容積內充滿液體。2024/5/28河南機電職業(yè)學院困油現象產生原因

a→b容積縮小

2024/5/28河南機電職業(yè)學院困油現象產生原因

b→c容積增大2024/5/28河南機電職業(yè)學院困油引起的結果a→b容積縮小

p↑高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。b→c容積增大p↓形成局部真空，產生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕?？傊河捎诶в同F象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。2024/5/28河南機電職業(yè)學院消除困油的方法

原則：a→b密封容積減小，使之通壓油口

b→c密封容積增大，使之通吸油口

d密封容積最小，隔開吸壓油方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困油。2024/5/28河南機電職業(yè)學院消除困油的方法2024/5/28河南機電職業(yè)學院二、內嚙合齒輪泵2024/5/28河南機電職業(yè)學院2024/5/28河南機電職業(yè)學院

內嚙合齒輪泵類型和原理

1．漸開線齒形在漸開線齒形內嚙合齒輪泵腔中，小齒輪和內齒輪之間要裝一塊月牙形隔板，把吸油腔和壓油腔隔開。

動畫２．擺線齒形擺線齒形內嚙合泵又稱擺線轉子泵，由于小齒輪和內齒輪相差一齒，因而不需設置隔板。2024/5/28河南機電職業(yè)學院內嚙合齒輪泵特點

內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵具有結構緊湊、體積小、運轉平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，在高速下工作有較高的容積效率。其缺點是制造工藝較復雜，價格較貴。2024/5/28河南機電職業(yè)學院

第三節(jié)

葉片泵

2024/5/28重點難點重點：1雙作用葉片泵的工作原理

2限壓式變量葉片泵的工作原理難點：限壓式變量葉片泵的特性曲線和應用2024/5/28河南機電職業(yè)學院葉片泵

雙作用卸荷式—定量泵分類

單作用非卸荷式—變量泵

2024/5/28河南機電職業(yè)學院一、定量葉片泵

1.定量葉片泵的工作原理

2024/5/28河南機電職業(yè)學院雙作用葉片泵結構

定子、轉子、葉片、配油盤、傳動軸、泵體等

2024/5/28河南機電職業(yè)學院雙作用葉片泵工作原理V密形成：定子、轉子和相鄰兩葉片、配油盤圍成

左下、右上，葉片伸出，V密↑吸油

V密變化：

原理動畫(當轉子順時轉)

左上、右下，葉片縮回，V密↓壓油吸壓油口隔開：配油盤上封油區(qū)及葉片2024/5/28河南機電職業(yè)學院雙作用葉片泵特點1）轉子轉一轉，吸、壓油各兩次。

稱雙作用式。

2）吸、壓油口對稱，徑向力平衡。

稱卸荷式。2024/5/28河南機電職業(yè)學院2．YB1型葉片泵的結構2024/5/28河南機電職業(yè)學院3.雙作用葉片泵的流量為兩倍的環(huán)形體積

即Vt

=2π(R2-r2)B∵葉片有一定厚度δ、葉片的傾角為θ∴葉片所占體積為

雙作用葉片泵的實際排量為

2024/5/28河南機電職業(yè)學院2024/5/28河南機電職業(yè)學院雙作用葉片泵的理論流量為：

雙作用葉片泵的有效輸出流量為：

4．雙聯葉片泵

2024/5/28河南機電職業(yè)學院二、變量葉片泵1.變量葉片泵的工作原理單作用葉片泵的結構定子、轉子、葉片、∨(偏心安裝)配油盤、傳動軸、殼體等原理動畫2024/5/28河南機電職業(yè)學院單作用葉片泵的工作原理v密形成：定子、轉子、葉片、配油盤圍成右半周，葉片伸出，v密↑，吸油v密變化:

(轉子逆時轉)

左半周，葉片縮回，v密↓，壓油

吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片2024/5/28河南機電職業(yè)學院2024/5/28河南機電職業(yè)學院2.單作用葉片泵有效輸出流量

D為定子內徑，e為定子與轉子間的偏心距。單作用葉片泵密封容積的變化是不均勻的，故它的瞬時流量是脈動的，泵內葉片數越多，流量脈動越小。此外奇數葉片的脈動率比偶數葉片脈動率小，所以單作用葉片泵的葉片數一般為13或者15片。單作用葉片泵特點1.轉子轉一轉，吸壓油各一次，稱單作用式。

2.吸壓油口各半，徑向力不平衡，稱非卸荷式。2024/5/28河南機電職業(yè)學院2.限壓式變量葉片泵的工作原理

限壓式變量泵利用壓力反饋作用實現變量限壓式變量葉片泵的分類

外反饋

內反饋2024/5/28河南機電職業(yè)學院外反饋限壓式變量葉片泵結構變量泵主體、限壓彈簧、調節(jié)機構（螺釘）、反饋液壓缸。2024/5/28河南機電職業(yè)學院外反饋限壓式變量葉片泵工作原理當pA<ksx0時，定子不動，e=e0，q=

qmax當pA=ksx0時，定子即將移動。

當

p=pB，即為設定壓力。當pA>ksx0時，定子右移，e↓，q↓2024/5/28河南機電職業(yè)學院限壓式變量葉片泵的特性曲線當p<pB時，pA<ksx0

相當于定量泵當p>pB時，pA=ks（x0+x）

開始變量

2024/5/28河南機電職業(yè)學院限壓式變量葉片泵的調節(jié)過程調節(jié)螺釘7，可改變qmax，使AB段上下平移調節(jié)螺釘4，可改變pB，使BC段左右平移更換彈簧，可改變彈簧剛度，使BC段斜率

k大，曲線平緩變化

k小，曲線較陡2024/5/28河南機電職業(yè)學院限壓式變量葉片泵的應用

執(zhí)行機構需要有快、慢速運動的場合，如：組合機床進給系統(tǒng)實現快進、工進、快退等

快進或快退：用AB段

工進：用BC段

2024/5/28河南機電職業(yè)學院第四節(jié)柱塞泵2024/5/28重點難點重點

軸向柱塞泵、液壓馬達工作原理。難點

軸向柱塞泵的結構和原理。2024/5/28河南機電職業(yè)學院柱塞泵和液壓馬達分類

柱塞泵按柱塞排列分為

徑向柱塞泵：柱塞徑向排列在轉子中軸向柱塞泵：柱塞軸線平行或傾斜于缸體的軸線

2024/5/28河南機電職業(yè)學院

一、

徑向柱塞泵

1．徑向柱塞泵的工作原理

2024/5/28河南機電職業(yè)學院

2．徑向柱塞泵特點

徑向柱塞泵的性能穩(wěn)定，耐沖擊性能好，工作可靠；但其徑向尺寸大，結構復雜，自吸能力差，且配油軸受到不平衡液壓力的作用，容易磨損，這些都限制了它的轉速和壓力的提高。2024/5/28河南機電職業(yè)學院二、

軸向柱塞泵

1.軸向柱塞泵的工作原理

2.軸向柱塞泵的結構

2024/5/28河南機電職業(yè)學院1.軸向柱塞泵工作原理

靠柱塞在缸體內的往復運動，使密封容積變化實現吸壓油。動畫2024/5/28河南機電職業(yè)學院

1.軸向柱塞泵工作原理

V密形成—柱塞和缸體配合而成右半周，V密增大，吸油

V密變化

(缸體逆轉)

左半周，V密減小，壓油

吸壓油口隔開—配油盤上的封油區(qū)及缸體底部的通油孔

2024/5/28河南機電職業(yè)學院

軸向柱塞泵變量原理

γ=0=0

大小變化，流量大小變γ

方向變化，輸油方向變化

斜盤式軸向柱塞泵可作雙向變量泵2024/5/28河南機電職業(yè)學院結論

1)

=f(

n、γ)

2)

n=c，γ=0，=0

大小變化，流量大小變化

γ

方向變化，輸油方向變化軸向柱塞泵可作雙向變量泵

2024/5/28河南機電職業(yè)學院2.軸向柱塞泵的結構下圖所示為SCY14-1型軸向柱塞泵，由

主體部分和變量機構兩部分組成。2024/5/28河南機電職業(yè)學院2.4.3斜盤式軸向柱塞泵的結構2024/5/28河南機電職業(yè)學院結構原理動畫缸體端面間隙的自動補償除中心彈簧使缸體緊壓配油盤外，柱塞孔底部的液壓力也使缸體緊貼配油盤，補償端面間隙，提高了容積效率。

2024/5/28河南機電職業(yè)學院

CY14—1軸向柱塞泵變量機構

手動

變量機構

自動2024/5/28河南機電職業(yè)學院3.斜盤式軸向柱塞泵的流量斜盤式軸向柱塞泵的實際輸出流量d為柱塞直徑；D為柱塞分布圓直徑；Z為柱塞數；γ為斜盤的傾角；其余符號同前。

由于柱塞在缸體孔中運動的速度不是恒速的，所以輸出流量是脈動的，并隨柱塞數的增加而下降。當柱塞數為奇數時，脈動率較小。因此一般常用的柱塞泵的柱塞個數取7