液壓與氣壓傳動(dòng) 第章液壓泵與液壓馬達(dá)

1、第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.1 液壓泵與液壓馬達(dá)概述 3.1.1 液壓泵的工作原理 3.1.2 液壓泵的分類 3.1.3 液壓泵的主要性能參數(shù) 3.2 齒輪泵 3.2.1 齒輪泵工作原理 3.2.2 外嚙合齒輪泵的排量和流量 3.2.3 KCB型齒輪油泵 3.2.4 齒輪泵存在問題 3.3 葉片泵 3.3.1 單作用葉片泵 3.3.2 雙作用葉片泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.4 柱塞泵 3.4.1 徑向柱塞泵 3.4.2 軸向柱塞泵 3.5 液壓泵的類型選用 3.6 液壓泵常見故障及排除方法 3.6.1 液壓泵的安裝要求 3.6.2 液壓泵的使用注意事項(xiàng) 3.6.3 液壓泵故障分析及排除

2、 3.7 液壓馬達(dá) 3.7.1 液壓馬達(dá)的分類 3.7.2 液壓馬達(dá)的工作原理及圖形符號(hào) 3.7.3 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.1 液壓泵與液壓馬達(dá)概述,液壓泵和液壓馬達(dá)在液壓系統(tǒng)中都屬于能量轉(zhuǎn)換裝置。 液壓泵是動(dòng)力裝置，它將電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體 的壓力能，為系統(tǒng)提供一定流量和壓力的液體。 液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件，它將液體的壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能， 使執(zhí)行元件輸出一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理單柱塞液壓泵的工作原理如圖3-1所示。吸油閥6和排油閥 7均是單向閥，柱塞2和泵體5之間是間隙配合密封，它

3、們組成了一個(gè)密封可變的工作容積4。柱塞2依靠彈簧3壓在偏心輪1上，偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞向右移動(dòng)時(shí)，密封可變的工作容積 4逐漸增大，形成真空，油箱的油液在大氣壓力作用下通過吸油閥 6進(jìn)入工作容積4，此時(shí)排油閥7關(guān)閉，以防系統(tǒng)油液回流，從而完成一個(gè)吸油過程；當(dāng)柱塞向左移動(dòng)時(shí)，密封可變的工作容積 4逐漸減小，油液受擠壓，壓力增大，工作容積 4內(nèi)的液體通過排油閥 7壓出，進(jìn)入液壓系統(tǒng)，此時(shí)吸油閥 6關(guān)閉，防止油流回油箱，從而完成了一個(gè)壓油過程。由于液壓泵是靠密封工作容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和排油的，故稱其為容積式泵。,3.1.1 液壓泵的工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),a） b）

4、c） d） 圖3-1 液壓泵的工作原理及圖形符號(hào) a）液壓泵的工作原理 b）一般符號(hào) c）定量泵 d）變量泵 1偏心輪 2柱塞 3彈簧 4工作容積 5泵體 6、7單向閥,容積式泵的工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.構(gòu)成液壓泵的必備條件 從液壓泵的工作原理可知，構(gòu)成液壓泵必須具備下列條件： 1)容積式液壓泵必須具備密封可變的工作容積，吸油和壓油過程是依靠工作容積的變化來實(shí)現(xiàn)的； 2)必須具備配油裝置。泵在吸油時(shí)密封可變的工作容積必須與油箱相通，排油口關(guān)閉；在壓油時(shí)密封可變的工作容積與排油口相通，而與油箱不通，由吸油到壓油或由壓油到吸油的轉(zhuǎn)換稱為配流。圖3-1中分別

5、由單向閥6、7來實(shí)現(xiàn)的，閥6和7稱為配流裝置； 3)油箱壓力應(yīng)大于泵吸油口的壓力。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.按輸出流量是否可變分類 液壓泵分為定量泵和變量泵。定量泵是指泵的輸出流量是不能調(diào)節(jié)的，變量泵是指泵的輸出流量是可以調(diào)節(jié) 的。 2.按輸出油液的方向是否可變分類 液壓泵分為單向液壓泵和雙向液壓泵。單向液壓泵是指泵的輸出油液方向是不能變化的，雙向液壓泵是指泵的輸出油液方向是可以變化的。 3.按結(jié)構(gòu)形式分類 液壓泵可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等。,3.1.2 液壓泵的分類,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),液壓泵的主要性能參數(shù)是指泵的壓力、流量、功率和效率。 1.壓力液壓泵的壓力主要指工

6、作壓力和額定壓力。 液壓泵的工作壓力是指泵工作時(shí)實(shí)際輸出壓力，用符號(hào) p表示，單位為Pa。其大小取決于外負(fù)載，隨外負(fù)載增大而升高，與泵的流量無關(guān)。 液壓泵的額定壓力是指泵正常工作連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高工作壓力。正常工作時(shí)不允許超過此值，超過此值即為過載，使泵的效率明顯下降、壽命降低。實(shí)際上泵的額定壓力是由泵本身結(jié)構(gòu)和壽命決定的。通常將其標(biāo)在液壓泵的銘牌上。 2.排量液壓泵的排量是指泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出液體的幾何體積，用符號(hào)V 表示，其單位為 m3/r，工程上通常用 ml/r。,3.1.3 液壓泵的主要性能參數(shù),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),式中 V液壓泵的排量； n液壓泵的轉(zhuǎn)速。 實(shí)際流量是指泵在實(shí)際工作壓力

7、下單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的體積， 用符號(hào)q 表示。實(shí)際流量與壓力有關(guān)，壓力越高，泄漏越大，實(shí)際 流量越小。所以實(shí)際流量、理論流量和泄漏量的關(guān)系，即,（3-1）,3.流量液壓泵的流量有理論流量、實(shí)際流量、額定流量三種。 理論流量是指單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的幾何體積，用符號(hào)qth表示。排量和理論流量的關(guān)系，即,式中 q泵的泄漏量。 額定流量是指泵在額定壓力下輸出的流量，其值標(biāo)在液壓泵銘牌上。,（3-2）,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),4.功率液壓泵是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。液壓系統(tǒng)中液體的壓力能可用實(shí)際工作壓力和實(shí)際流量之積表示，故液壓泵的實(shí)際輸出功率為,（3-3）,式中 P0液壓泵的實(shí)際輸出

8、功率； p 液壓泵的出口工作壓力； q 液壓泵的實(shí)際輸出流量； 液壓泵的實(shí)際輸入功率，即,（3-4）,式中 Pi液壓泵的實(shí)際輸入功率（電機(jī)輸出功率）； T 液壓泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩； 液壓泵的角速度=2n； n 液壓泵的轉(zhuǎn)速。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),5.效率液壓泵實(shí)際工作時(shí)總是有能量損失的，主要功率損失表現(xiàn)為容積損失和機(jī)械損失。 容積損失主要是液壓泵泄漏造成的。通常液壓泵的實(shí)際流量q 與理論流量qth的比值稱為容積效率，用符號(hào)v表示,（3-5）,式中 q液壓泵的泄漏量。 由于液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大，故其容積效率隨壓力升高而降低。 機(jī)械損失是由于零件之間摩擦以及流動(dòng)液體內(nèi)摩擦造成的。主要

9、表現(xiàn)為摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失，因此泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩大于理論轉(zhuǎn)矩。通常機(jī)械效率是指驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值，用符號(hào)m表示,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),則電機(jī)的輸入功率為,根據(jù)能量守恒定律，若不計(jì)泵的能量損失，則泵的理論輸入功率與理論輸出功率應(yīng)相等，即 2nTth=pqth 則：理論扭矩為,機(jī)械效率為,（3-6）,泵的總效率等于泵的輸出功率和輸入功率的比值，即,（3-7）,因此，液壓泵的總效率等于容積效率和機(jī)械效率的乘積。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-2 泵的能量轉(zhuǎn)換示意圖,6.泵的能量轉(zhuǎn)換示意圖為了看清楚泵在能量轉(zhuǎn)換中的情況，現(xiàn)將以上分析內(nèi)容繪制成圖3-2。由此可以得到泵的常用計(jì)算公式：,機(jī)

10、械效率：,理論功率： Tth=pqth 容積效率：,輸出功率：,總 效 率：,輸入功率：,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),例1 某液壓泵的額定流量為32Lmin，額定壓力為2.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450 rmin，泵的機(jī)械效率m=0.85。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵的出口壓力近似為零時(shí)。其流量為35.6 Lmin。求泵的容積效率和總效率是多少? 如果在額定壓力下，泵的轉(zhuǎn)速為500 rmin時(shí)，估算泵的流量為多少?該轉(zhuǎn)速下泵的容積效率為多少?兩種轉(zhuǎn)速下，泵的驅(qū)動(dòng)功率又是多少? 解：1.泵的容積效率和總效率液壓泵出口壓力為零時(shí)的流量為理論流量，即qth=35.6 Lmin。 液壓泵的容積效率,液壓泵的總效率,

11、第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.液壓泵的流量和容積效率液壓泵的排量：,于是液壓泵的額定轉(zhuǎn)速n2=500rmin時(shí)，其理論流量: qth= Vn2 =O.025500 =12.5 Lmin 因?yàn)轭~定壓力不變，所以液壓泵的容積效率不變，故液壓泵的輸出流量: q2 = qth v =12.50.9 =11.25 Lmin,0.025 Lr,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率 當(dāng)n1=1450 r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率:,當(dāng)n2=500 r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率:,1743W=1.74 kW,612.7W0.6 kW,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理如圖3-3所示。圖

12、3-3a為漸開線齒輪，圖3-3b為擺線齒輪，外嚙合齒輪泵的工作原理如圖3-4所示。齒輪泵的結(jié)構(gòu)主要由一對(duì)相互嚙合的齒輪、泵體和前后端蓋等組成。,圖3-3 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理 a）漸開線齒輪 b）擺線齒輪,3.2.1 齒輪泵工作原理,3.2齒輪泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),齒輪泵是依靠一對(duì)互相嚙合的輪齒工作的，嚙合線把工作容腔分為吸油區(qū)和壓油區(qū)，工作密封容積由齒輪齒槽、泵體和前后端蓋構(gòu)成，按圖示方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)兩齒逐漸退出嚙合時(shí)，輪齒的體積讓出齒槽，齒槽的工作密封容積逐漸增大，形成真空，將油從油箱中吸入齒間槽容積，隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入齒間槽的液體被帶到壓油區(qū)。當(dāng)兩齒逐漸進(jìn)入嚙合時(shí)，齒間槽容積被輪齒

13、占有，工作容積逐漸變小，油液受擠壓，液體被排出。,圖3-4 外嚙合齒輪泵的工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),齒輪泵的排量是按排出齒間槽的容積近似計(jì)算的，即,(3-8),式中 m 齒輪的模數(shù)； 齒輪的齒數(shù)； 齒輪的寬度。 實(shí)際輸出流量 q 考慮到容積效率的影響，則為,(3-9),式中 n 齒輪泵的轉(zhuǎn)速； v容積效率，一般為0.70.9。,3.2.2 外嚙合齒輪泵的排量和流量,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),由式可知：齒輪泵流量主要取決于齒輪轉(zhuǎn)速、模數(shù)、齒數(shù)和齒寬。轉(zhuǎn)速越高，流量越大，但轉(zhuǎn)速過高，離心力太大，會(huì)使齒谷中不能充滿液體，形成吸空。在外形尺寸一定時(shí)，齒數(shù)越少，模數(shù)越

14、大，流量也越大。因此，齒輪泵模數(shù)都較大。通常齒數(shù)在 814范圍內(nèi)，以避免齒數(shù)少、模數(shù)大，流量脈動(dòng)大的現(xiàn)象。齒寬越大，軸承所承受負(fù)荷亦越高，使泵尺寸增大，壽命縮短。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),KCB型齒輪油泵如圖3-5所示。主要由泵體、主、從動(dòng)齒輪、機(jī)械密封、安全閥和端蓋等組成。采用由前端蓋、后端蓋和泵體組成的三片式結(jié)構(gòu)，泵體內(nèi)裝有一對(duì)齒數(shù)相同、寬度和泵體寬度相等的相互嚙合的齒輪，這對(duì)齒輪與泵體等組成若干個(gè)密封工作腔，并由齒輪的嚙合線把這些密封工作容腔分成吸油腔和壓油腔兩部分。兩齒輪分別用鍵固定在由軸承支承的主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上，主動(dòng)軸由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，完成吸油和壓油過程。 泵的前后蓋和泵體由兩個(gè)定

15、位銷定位，用六個(gè)螺釘緊固。為了盡量減少泄漏，對(duì)泵的端面間隙和徑向間隙嚴(yán)格控制。為了防止排出管堵塞等原因使排出壓力過高，產(chǎn)生事故，泵殼上裝有安全閥，在排出壓力過高時(shí)，高壓液體頂開安全閥，使部分液體從通道回流到吸入口，以降低出口壓力，起到保護(hù)作用。安全壓力的太小，可通過改變彈簧壓縮量進(jìn)行調(diào)整。,3.2.3KCB型齒輪油泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-5 KCB型齒輪油泵 1端蓋 2機(jī)械密封 3泵體 4主動(dòng)齒輪 5安全閥 6從動(dòng)齒輪 7軸承,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),=0.8696=87,例2 某齒輪泵的齒輪模數(shù)為4 mm，齒數(shù)9個(gè)，齒寬為18 mm，在額定壓力下，轉(zhuǎn)數(shù)為2000 rmin時(shí)，泵

16、的實(shí)際輸出流量為 30Lmin，泵的最大工作壓力為 2.5MPa，機(jī)械效率為0.9。求:1.泵的容積效率?2.齒輪泵的輸入功率；3.齒輪泵輸入理論轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)矩。 解：1.泵的容積效率 泵的理論流量,泵的容積效率,=34.5Lmin,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),KW,2. 齒輪泵的輸入功率,3. 齒輪泵輸入理論轉(zhuǎn)矩和實(shí)際轉(zhuǎn)矩,Nm,W=1.6kW,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),齒輪泵主要存在著困油、徑向力不平衡和泄漏等問題。 1.困油現(xiàn)象為保證齒輪連續(xù)傳動(dòng)，必須要求前一對(duì)輪齒尚未脫開前，后一對(duì)輪齒就要進(jìn)入嚙合，即重疊系數(shù)大于1，因此有一部分液體被困在兩對(duì)齒輪、嚙合線及前后端蓋之間形成的密封容積內(nèi)。如

17、圖3-6a所示，當(dāng)齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封容積變小，如圖3-6b所示，隨齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)這一容積又逐漸增大，如圖3-6c所示，直到第一對(duì)嚙合齒輪脫開時(shí)容積增到最大。,圖3-6 齒輪泵的困油現(xiàn)象 a)進(jìn)入嚙合 b)嚙合中位 c)退出嚙合,3.2.4 齒輪泵存在問題,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),當(dāng)密封容積由大變小時(shí)，被困在容積內(nèi)的液體受到擠壓，壓力急劇升高。于是被困液體從一切可以泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，這時(shí)齒輪和軸承受到很大的脈沖徑向力，功率損失增加，磨損加劇。當(dāng)密封容積由小變大時(shí)，剩余的被困液體壓力下降，形成局部真空，使溶解在液體中氣體析出或液體本身汽化形成汽蝕，使泵產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。這種現(xiàn)象被稱為“困油”現(xiàn)象

18、，困液現(xiàn)象對(duì)齒輪泵工作性能及壽命的危害很大。 為消除困油現(xiàn)象，可以采取一些卸荷措施，使密封容積及時(shí)與吸油或壓油腔連通。即在軸套或者是在前后端蓋上開兩個(gè)卸荷槽，見圖3-7a所示的虛線位置，當(dāng)困油區(qū)由大變小，油液受到擠壓時(shí)，能與壓油腔相通；當(dāng)困油區(qū)由小變大，產(chǎn)生局部真空時(shí)，能與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離a，必須保證在任何時(shí)候都不能使吸油腔和壓油腔互通。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),a）對(duì)稱布置 b）非對(duì)稱布置,圖3-7 齒輪泵困油卸荷槽,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.徑向力不平衡齒輪泵的徑向液壓力如圖3-8a所示。齒輪軸上主要受到齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的力和油液壓力產(chǎn)生的徑向液壓力。后者要比前者大得多，

19、對(duì)軸承受力起主要作用。從低壓的吸油腔到高壓的壓油腔，壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)方向逐齒遞增，因此齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用。工作壓力越高，徑向不平衡力越大。其結(jié)果加速了軸承磨損，降低了軸承的壽命，甚至使軸變形，造成齒頂與泵體內(nèi)壁的摩擦等。 為了解決徑向力不平衡問題，可在齒輪泵的泵體上開均壓槽即 A腔和B腔，如圖3-8b所示。A腔和高壓腔相通，用來和高壓腔形成壓力平衡。B 腔與低壓腔相通，使高壓油卸壓。此方法可以平衡徑向力，但引起泄漏和降低泵的容積效率。齒輪泵也可以采用縮小排油口的直徑，以減少液壓力對(duì)齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),a） b） 圖3-8 齒輪泵的液壓徑向

20、力和均壓槽 a）齒輪泵的徑向液壓力 b）齒輪泵的均壓槽,3.泄漏齒輪泵的泄漏是一個(gè)較大的問題。為保證密封來減少泄漏，應(yīng)選擇盡可能小的間隙。齒輪泵的間隙主要有嚙合線間隙、齒輪端面與前后端蓋間的軸向間隙、齒頂與泵體內(nèi)壁間的徑向間隙，其中軸向間隙泄漏占70%左右，因此要嚴(yán)格控制軸向間隙。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩種型式，單作用葉片泵可以作成變量泵，雙作用葉片泵為定量泵。葉片泵屬于中壓泵。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、壽命長等。因此，葉片泵常用于中壓、中高壓的液壓系統(tǒng)。,3.3 葉片泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理單作

21、用葉片泵的工作原理如圖3-9所示。其主要由轉(zhuǎn)子3、定子4、葉片5、前后側(cè)面兩個(gè)配油盤1、傳動(dòng)軸2和機(jī)殼6等組成。定子4的內(nèi)表面是圓形，轉(zhuǎn)子3和定子4偏心安裝，偏心量為e，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子徑向槽中的葉片在離心力作用下甩出，使葉片緊頂在定子內(nèi)表面上。在兩側(cè)配油盤上開有吸油和壓油窗口，分別與吸、壓油口連通。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)子、定子、葉片和配油盤形成了若干個(gè)密封工作容積。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右邊密封工作腔的容積逐漸增大，形成局部真空，將油液吸入，而左邊密封工作容腔的容積逐漸減小，油液受到擠壓使壓力增大，將油液壓出泵外進(jìn)入液壓系統(tǒng)。由于轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每兩葉片間的密封工作容腔實(shí)現(xiàn)一次吸油和一次壓油

22、過程，故稱為單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子承受壓油腔的單向液壓作用力，使轉(zhuǎn)子軸承承受很大的徑向載荷，所以也稱為不平衡式葉片泵。,3.3.1 單作用葉片泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-9 單作用葉片泵的工作原理 1配油盤 2傳動(dòng)軸 3轉(zhuǎn)子 4定子 5葉片 6機(jī)殼,單作用葉片泵的流量可以通過改變轉(zhuǎn)子和定子之間的偏心距 e來調(diào)節(jié)，當(dāng)e加大時(shí)，密封工作容腔的容積變化大，因而輸出流量增大；隨著 e的減小，輸出流量相應(yīng)減小，當(dāng)減小到零時(shí)，轉(zhuǎn)子和定子同心，密封容積不產(chǎn)生變化，因而輸出流量為零。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.排量單作用葉片泵的排量可近似用園環(huán)的體積來計(jì)算，即,3.流量 實(shí)際

23、流量計(jì)算公式,（3-10 ）,（3-11）,式中 R 定子內(nèi)半徑； e 定子與轉(zhuǎn)子的偏心距； b 定子的寬度； n 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； v泵的容積效率。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),4.變量原理變量泵分單向變量泵和雙向變量泵，單向變量泵只能改變泵的流量，而雙向變量泵即能改變泵的流量又能改變泵輸出液體流動(dòng)的方向。單向變量泵的流量通過改變轉(zhuǎn)子和定子之間的偏心距 e 來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。限壓式變量泵是利用工作壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的，它分為外反饋式、內(nèi)反饋式兩種。,外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理如圖3-10所示。轉(zhuǎn)子2的中心01是固定的，定子3可以左右移動(dòng)，在限壓彈簧 5的作用下，定子靠在左端

24、與反饋柱塞7右端面接觸，轉(zhuǎn)子中心01與定子中心02之間有一個(gè)初始偏心距e0，由螺釘l調(diào)節(jié)。其決定了最大流量。配油盤對(duì)稱布置在定子和轉(zhuǎn)子兩側(cè)。止推滑塊 6是用來支承定子，承受作用于定子上的液壓力。泵的出口壓力，經(jīng)泵體內(nèi)通道作用在反饋柱塞7的左端面上。工作時(shí)，出口壓力通過柱塞對(duì)定子產(chǎn)生反饋力，用來平衡彈簧 5的預(yù)緊力。負(fù)載變化時(shí)，反饋力就變化，定子相對(duì)轉(zhuǎn)子移動(dòng)，從而改變偏心距和流量。這種泵是把泵的出口壓力反饋到柱塞上來壓到定子上，故稱外反饋式變量葉片泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-10 外反饋限壓式變量葉片泵工作原理 1、4調(diào)節(jié)螺釘 2轉(zhuǎn)子 3定子 5彈簧 6止推滑塊 7反饋柱塞,當(dāng)泵的工作

25、壓力 p小于限定壓力時(shí)，當(dāng)定子受到的反饋力小于等于彈簧作用力時(shí)，定子不動(dòng)，偏心距e0最大流量也最大，此時(shí)壓力稱為限定壓力。反饋力大于限定壓力時(shí)。彈簧被壓縮，定子右移，偏心距e 減小，流量輸出也隨之減小。當(dāng)工作壓力繼續(xù)升高到某一數(shù)值時(shí)，彈簧壓縮到最短，定子移動(dòng)至最右端，偏心距e 最小，實(shí)際流量接近零，輸出少量的流量來補(bǔ)償泄漏。此時(shí)無論外負(fù)載怎樣增大，泵的輸出壓力也不會(huì)增加，所以稱為限壓式變量葉片泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的工作原理如圖3-11所示。這種泵的工作原理與外反饋式相似?？扛淖兤木?e 來改變泵的排量。配油盤的吸、壓油口對(duì)y 軸不對(duì)稱布置，工作時(shí)偏心量的改變

26、是靠液壓合力F 對(duì)定子內(nèi)表面產(chǎn)生一個(gè)軸向分力Fx，當(dāng) Fx 超過彈簧的限定壓力時(shí)，定子向右移動(dòng)，減小定子和轉(zhuǎn)子的偏心量e，從而使流量改變。調(diào)節(jié)螺釘6可調(diào)節(jié)泵的最大流量，調(diào)節(jié)螺釘 4可以改變泵的限定壓力大小。,圖3-11 內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3彈簧 4、6調(diào)節(jié)螺栓,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理雙作用式葉片泵的工作原理如圖3-12所示。該泵由泵體l、定子2、轉(zhuǎn)子3、葉片4、前后配油盤和傳動(dòng)軸組成。定子與轉(zhuǎn)子中心重合。定子2與泵體1固定在一起，其定子內(nèi)表面是由四段圓弧和四段過渡曲線組成。定子兩側(cè)配油盤上開有四個(gè)對(duì)稱布置的腰形孔 I、，配置位置是四段過渡曲線處。I

27、、 相通為吸油窗口，通過管道與油箱相通。、為壓油窗口向系統(tǒng)供油。葉片、定子、轉(zhuǎn)子及配油盤組成了若干個(gè)密封容積。,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力及底部油壓作用下，向外伸出并壓緊在定子內(nèi)表面上。當(dāng)葉片由小半徑向大半徑移動(dòng)時(shí)，相隔兩葉片間密封容積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，通過吸油窗口從油箱吸入泵內(nèi)，當(dāng)葉片由大半徑向小半徑移動(dòng)時(shí)，葉片縮回，相隔兩葉片間密封容積逐漸減小，油液受擠壓，壓力上升，將油液從壓油窗口排出。當(dāng)泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，重復(fù)吸、壓油過程從而不斷向液壓系統(tǒng)供油。,3.3.2 雙作用葉片泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-12 雙作用葉片泵的工作原理 1泵體 2定子 3轉(zhuǎn)子 4葉片,由于雙作用葉片泵有兩

28、個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，葉片泵便完成兩次吸油、兩次排油過程，故稱為雙作用式葉片泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.葉片泵的結(jié)構(gòu)YB1 型雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)如圖3-13所示。該泵為分離式結(jié)構(gòu)，泵體分為前泵體7和后泵體l，泵體內(nèi)安有左配油盤2、右配油盤6、定子4、轉(zhuǎn)子 3、葉片 5。為使裝配方便，將泵體內(nèi)元件用兩個(gè)長螺釘13連為一個(gè)整體部件，并用螺釘頭部作定位銷，它與后泵體上定位孔定位，保證了安裝相對(duì)位置精度。從圖上看出，吸油口開在后泵體上，壓油口開在前泵體上，傳動(dòng)軸 9與轉(zhuǎn)子用花鍵相聯(lián)，并依靠兩個(gè)滾動(dòng)軸承11、12支承。密封圈10可以防止油的泄漏和空氣、灰塵的

29、侵入。 結(jié)構(gòu)上，配油盤腰形孔端開有卸荷三角槽，以消除沖擊現(xiàn)象；葉片前傾 角1014。，以減少壓力角，防止葉片產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；為使葉片與定子內(nèi)表面緊密接觸，在配油盤對(duì)應(yīng)于葉片根部位置開有環(huán)形槽，槽內(nèi)的小孔與壓力油相通；右配油盤的右側(cè)面與壓油腔相通，液壓力壓緊配油盤，從而減少了端面間隙，因此，葉片泵可制成中壓、中高壓泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-13 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)圖 1后泵體 2、6前、后配油盤 3轉(zhuǎn)子 4定子 5葉片 7前泵體 8端蓋 9轉(zhuǎn)動(dòng)軸 10密封圈 11、12滾動(dòng)軸承 13緊固螺釘,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.排量雙作用葉片泵的排量可用園環(huán)體積去除葉片影響的兩倍來近似計(jì)算，

30、即,（3-12）,4.流量雙作用葉片泵實(shí)際流量,式中 b 轉(zhuǎn)子的寬度； z 葉片數(shù)； R 定子長半徑； r 定子短半徑； 葉片厚度； 葉片傾角； v 容積效率； n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。,（3-13）,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),柱塞泵是依靠柱塞在缸體柱塞孔內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使密封容積產(chǎn)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的過程。按柱塞軸線與驅(qū)動(dòng)軸線的排列方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。柱塞泵均可以作成變量泵。 柱塞泵密封性能好，效率高，流量可調(diào)，使用壽命長。一般在 2040 MPa，最高可達(dá)100 MPa。常用于高壓大流量的液壓系統(tǒng)，,3.4 柱塞泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理徑向柱塞泵的工

31、作原理如圖3-14 所示。轉(zhuǎn)子3上圓周均勻分布的徑向柱塞孔，柱塞1可在柱塞孔里滑動(dòng)，襯套4過盈配合在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，定子 2和配油軸5固定。轉(zhuǎn)子、柱塞和配油軸形成了可變的密封容積，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在離心力作用下壓緊在定子 2的內(nèi)表面上。由于轉(zhuǎn)子和定子間有一偏心距 e，故當(dāng)柱塞隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到上半周時(shí)向外伸出，柱塞底部的密封容積逐漸增大而產(chǎn)生局部真空，經(jīng)固定配油軸上的 a腔吸油；柱塞隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到下半周時(shí)，柱塞被向里壓入，柱塞底部的密封容積逐漸變小，油壓升高，經(jīng)固定配油軸上的 b腔壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各實(shí)現(xiàn)吸油和壓油一次。這就是徑向柱塞泵的工作原理。,3.4.1 徑向柱塞泵,

32、第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1柱塞 2定子 3轉(zhuǎn)子 4襯套 5配油軸,移動(dòng)定子改變偏心距e的大小，泵的排量就得到改變。移動(dòng)定子使偏心距e從正值到負(fù)值時(shí)，泵的吸、壓油口便可互換，從而可以實(shí)現(xiàn)雙向變量，故這種泵亦可作成雙向變量泵。,圖3-14 徑向柱塞泵工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.流量 泵的實(shí)際流量計(jì)算公式為,2.排量泵的排量計(jì)算公式為,（3-14）,（3-15）,式中 d柱塞的直徑； e偏心距； z柱塞數(shù)目； n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； v容積效率。,由于徑向柱塞泵中的柱塞在缸體中瞬時(shí)移動(dòng)速度是變化的，因此泵的輸出流量是脈動(dòng)的，當(dāng)柱塞數(shù)較多并為單數(shù)時(shí)，流量脈動(dòng)較小。徑向柱塞泵的徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，

33、自吸能力差，且配油軸受到徑向不平衡液壓力作用易磨損，這些均限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。因此，近年來徑向柱塞泵已逐漸被軸向柱塞泵所代替。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理軸向柱塞泵的工作原理如圖 3-15所示。其結(jié)構(gòu)主要由斜盤 1、缸體2、柱塞3、配油盤4、傳動(dòng)軸5、彈簧6等組成。缸體 2 圓周均勻分布著軸向柱塞孔，柱塞 3可在孔內(nèi)滑動(dòng)。柱塞底部的彈簧保持其頭部與斜盤緊密接觸。斜盤的法線與傳動(dòng)軸線成角。斜盤和配油盤固定不動(dòng)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)缸體和柱塞一起轉(zhuǎn)動(dòng)。缸體、柱塞和配油盤形成了可變的密封容積，當(dāng)軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在 (3/2/2 )半周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞逐漸向外伸出，使柱塞底部可變密封容

34、積不斷增大，產(chǎn)生局部真空，經(jīng)配油盤上的吸油窗口進(jìn)行吸油；柱塞在 (/23/2)半周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞被斜盤逐漸壓回，使可變密封容積不斷減小，通過配油盤上的壓油窗口進(jìn)行壓油。,3.4.2 軸向柱塞泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-15 軸向柱塞泵的工作原理 1斜盤 2缸體 3柱塞 4配油盤 5傳動(dòng)軸 6彈簧,工作中，缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞各完成一次吸油和壓油的過程。缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)，柱塞泵不斷地吸油和壓油。改變斜盤的傾角，則改變柱塞的行程，從而使泵的流量發(fā)生改變，所以柱塞泵常作成變量泵。若改變斜盤的傾角方向或傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向，則改變了吸油、壓油的方向，該泵可作成雙向變量軸向柱塞泵。,第3章 液壓泵與液

35、壓馬達(dá),3.流量 泵的實(shí)際流量計(jì)算公式為,2.排量 泵的排量計(jì)算公式為,（3-16）,（3-17）,式中 d柱塞的直徑； D柱塞分布圓直徑； z柱塞數(shù)目； v容積效率； n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。,柱塞泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的且隨柱塞數(shù)而變化，柱塞數(shù)越多且為單數(shù)時(shí)，流量脈動(dòng)小，故柱塞泵的柱塞數(shù)為單數(shù)，從結(jié)構(gòu)和工藝上考慮，常取7或9個(gè)柱塞。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),4.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖3-16為 CY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵。其結(jié)構(gòu)由主體部分和變量機(jī)構(gòu)兩部分組成。主體部分的缸體5 裝在中間泵體1和前泵體7內(nèi)，由傳動(dòng)軸8通過花鍵帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在缸體5上分布有7個(gè)柱塞孔，柱塞9球形頭部裝在滑履12內(nèi)并可作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)

36、。由傳動(dòng)軸的定心彈簧3通過內(nèi)套2、鋼球14和回程盤13將滑靴壓在斜盤16上，使泵具有一定的自吸能力。為了減少滑靴和斜盤之間的摩擦，壓力油經(jīng)柱塞中心孔和滑靴中心孔進(jìn)入滑靴與斜盤之間，形成靜壓油墊，減少了磨損，提高了壽命。缸體外鑲有鋼套 4支承在軸承11上，軸承承受斜盤對(duì)缸體的徑向分力，從而消除了傳動(dòng)軸和缸體的彎矩，保證缸體和配油盤的貼合。定心彈簧 3通過外套筒10壓向缸體 5，從而消除缸體和配油盤的間隙，減少泄漏。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),l中間泵體 2內(nèi)套筒 3定心彈簧 4鋼套 5缸體 6配油盤 7前泵體 8傳動(dòng)軸 9柱塞 10外套筒 l1滾子軸承 12滑靴 13回程盤 14鋼球 15銷軸

37、16斜盤 17活塞 18鍵 19螺桿 20手輪 21螺帽,圖3-16 CY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),變量機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪20使螺桿19轉(zhuǎn)動(dòng)，在鍵的作用下，變量活塞17只能上下移動(dòng)，帶動(dòng)斜盤的軸銷15移動(dòng)，從而使斜盤繞鋼球中心轉(zhuǎn)動(dòng)。改變斜盤的傾角，則改變了泵的排量。調(diào)節(jié)流量后用鎖緊螺帽21將螺桿鎖緊。這種變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，通常只能在停機(jī)或工作壓力較低的情況下操縱。 軸向柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)形式較多，主要有手動(dòng)、液壓和伺服變量方式。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),液壓泵的選用主要從壓力、流量考慮，其次從自吸能力、抗污染能力、效率和價(jià)格方面等考慮，常用的液壓泵性能比較見

38、表3-1。 從壓力上考慮，低壓液壓系統(tǒng)2.5MPa以下時(shí)宜采用齒輪泵，中壓液壓系統(tǒng)6.3MPa以下時(shí)宜采用葉片泵，高壓液壓系統(tǒng)10 MPa以上時(shí)宜采用柱塞泵。 從流量上考慮，首先考慮是否需要變量，其次看機(jī)械設(shè)備的特性，有快速和慢速工作行程的設(shè)備，如組合機(jī)床，可采用限壓式變量葉片泵、雙聯(lián)葉片泵。在特殊精密設(shè)備上，如鏡面磨床、注塑機(jī)等，可采用雙作用葉片泵、螺桿泵。,3.5 液壓泵的類型選用,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),表3-1 常用的液壓泵性能比較,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),從負(fù)載特性考慮，負(fù)載小、功率小的液壓設(shè)備，可用齒輪泵、雙作用葉片泵。負(fù)載大、功率大的液壓設(shè)備，如龍門刨床、液壓機(jī)、工程機(jī)械和軋

39、鋼機(jī)械等，可采用柱塞泵。 對(duì)有些平穩(wěn)性、脈動(dòng)性及噪聲要求不高的場(chǎng)合，可采用中高壓、高壓齒輪泵。機(jī)械輔助裝置如送料、夾緊、潤滑等可采用價(jià)格低的齒輪泵。 從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、自吸能力、抗污染能力和價(jià)格方面比較，齒輪泵最好，柱塞泵最差。從使用性能上排為是柱塞泵、葉片泵和齒輪泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),為了使液壓泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長使用壽命，應(yīng)從安裝、使用、日常維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)著手，掌握正確合理的安裝、使用和故章分析等方面的知識(shí)。,液壓泵安裝不當(dāng)會(huì)引起噪聲、振動(dòng)、影響工作性能和降低壽命。因此在安裝時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 1)泵的支座或法蘭和電動(dòng)機(jī)應(yīng)有共同的安裝基礎(chǔ)?；A(chǔ)、法蘭或支座都必須有足夠的剛度。在底座下面

40、及法蘭和支架之間裝上橡膠的隔振墊，以降低噪聲。,3.6.1 液壓泵的安裝要求,3.6 液壓泵常見故障及排除方法,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2)液壓泵一般不允許承受徑向負(fù)載，因此常用電動(dòng)機(jī)直接通過彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)。安裝時(shí)要求電動(dòng)機(jī)與液壓泵的軸應(yīng)有較高的同軸度，其偏差應(yīng)在0.1mm以下，傾斜角不得大于 1o，以避免增加泵軸的額外負(fù)載并引起噪聲。 3)對(duì)于安裝在油箱上的自吸泵，通常泵中心至油箱液面的距離不大于0.5m；對(duì)于安裝在油箱下面或旁邊的泵，為了便于檢修，吸入管道上應(yīng)安裝截止閥。 4)液壓泵的進(jìn)口、出口位置和旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)符合泵上標(biāo)明的要求，不得搞錯(cuò)接反。 5)要擰緊油口管接頭連接螺釘，密封裝置要可

41、靠，以免引起吸空、漏油，影響泵的工作性能。 6)在齒輪泵和葉片泵的吸入管道上可裝有粗濾油器，但在柱塞泵的吸入口一般不裝濾油器。 7)安裝聯(lián)軸器時(shí)，不要用力敲打泵軸，以免損傷泵的轉(zhuǎn)子。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),要想使液壓泵獲得滿意的使用效果，單靠產(chǎn)品本身的高質(zhì)量是不能完全保證的，還必須正確地使用和維護(hù)，其注意事項(xiàng)如下： 1)泵的使用轉(zhuǎn)速和壓力都不能超過規(guī)定值。 2)若泵有轉(zhuǎn)向要求時(shí)，不得反向旋轉(zhuǎn)。 3)泵的自吸真空度應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，否則吸油不足會(huì)引起氣蝕、噪聲和振動(dòng)。 4)若泵的入口規(guī)定有供油壓力時(shí)，應(yīng)當(dāng)給予保證。 5)了解泵承受徑向力的能力，不能承受徑向力的泵，不得將帶輪和齒輪等傳動(dòng)件直接裝

42、在輸出軸上。,3.6.2 液壓泵的使用注意事項(xiàng),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),6)泵的泄漏油管要通暢。 7)停機(jī)時(shí)間較長的泵，不應(yīng)滿載起動(dòng)，待空轉(zhuǎn)一段時(shí)間后再進(jìn)行正常使用。 8)檢查濾油器的情況，了解堵塞附著物的質(zhì)、量與大小等情況，并定期清除。 9)檢查液壓油的變化，油液面的變化，調(diào)查油的粘度變化、污染度及變色的程度，并定期更換液壓油或補(bǔ)油。 10)檢查油的溫度，一般情況下，工作溫度不超過50，最高不要超過65，短時(shí)間內(nèi)最高油溫不要超過8090。 11)檢查各密封點(diǎn)的情況，防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)，或油泄漏到泵外。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),在使用中，液壓泵出現(xiàn)故障和造成故障的原因是多種多樣的?？偟目磥恚?/p>

43、造成故障的原因有兩方面： 1.液壓泵本身故障液壓泵是由許多零件裝配而成。當(dāng)泵經(jīng)過一段時(shí)間使用，有些加工精度、表面粗糙度、配合間隙、形位公差和接觸剛度等質(zhì)量問題暴露出來，突出的表現(xiàn)是技術(shù)要求遭到破壞。 2.外界因素引起故障外界因素是指對(duì)液壓泵的操作不正確，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。 1)油液粘度，粘度過高會(huì)增加吸油阻力，易出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，使壓力和流量不足；粘度過低會(huì)增加泄漏，降低容積效率，并容易吸入空氣，造成沖擊或爬行。,3.6.3 液壓泵故障分析及排除,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2)環(huán)境，環(huán)境雜質(zhì)、鐵屑和灰塵等混入油液，輕者影響系統(tǒng)正常工作，重者影響泵的壽命。 3)泵的安裝，泵軸與電機(jī)軸同軸度超差，可能引起不規(guī)則的噪聲和運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞