第四章液壓泵和液壓馬達

1、第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 第二節(jié)第二節(jié) 齒輪泵齒輪泵 第三節(jié)第三節(jié) 葉片泵葉片泵 第四章第四章 液壓泵和液壓馬達液壓泵和液壓馬達 第四節(jié)第四節(jié) 柱塞泵柱塞泵 第七節(jié)第七節(jié) 液壓泵中的氣穴現象液壓泵中的氣穴現象 第八節(jié)第八節(jié) 液壓泵的噪聲液壓泵的噪聲 第五節(jié)第五節(jié) 液壓馬達液壓馬達 第六節(jié)第六節(jié) 擺動液壓馬達擺動液壓馬達 第九節(jié)第九節(jié) 液壓泵的選用液壓泵的選用 液壓泵液壓泵是一種能量轉換裝置能量轉換裝置，它把驅動電機的機械機械 能能轉換成輸到系統(tǒng)中去的油液的壓力能油液的壓力能，供液壓系 統(tǒng)使用。 液壓馬達液壓馬達也是一種能量轉換裝置能量轉換裝置，它把輸入油液的油液的 壓力能壓力能轉換成機械能機械

2、能，使主機的工作部件克服負載克服負載 及阻力而產生運動及阻力而產生運動。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、作用和分類一、作用和分類 液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵液壓泵和液壓馬達液壓馬達都是容容 積式積式的。圖4-1所示為容積式泵的工作原理。 凸輪凸輪柱塞柱塞彈簧彈簧工作腔工作腔 吸油閥吸油閥 壓油閥壓油閥 液壓泵基本工作條件（必要條件）液壓泵基本工作條件（必要條件） 1、形成密封容積、形成密封容積 2、密封容積變化、密封容積變化 3、吸壓油腔隔開（配流裝置）、吸壓油腔隔開（配流裝置） 按輸油方向能否改變：按輸油方向能否改變： 單向單向 雙向雙向 按使用壓力：按使用壓力： 低壓低壓 中壓中壓 中高壓

3、中高壓 高壓高壓 泵職能符號：泵職能符號： 馬達職能符號：馬達職能符號： 單向定量馬達單向定量馬達 單向變量馬達單向變量馬達 雙向定量馬達雙向定量馬達雙向變量馬達雙向變量馬達 單向定量泵單向定量泵 單向變量泵單向變量泵雙向定量泵雙向定量泵雙向變量泵雙向變量泵 液壓泵或液壓馬達的工作壓力工作壓力是指泵（馬達）實際實際 工作時的壓力工作時的壓力。 液壓泵或液壓馬達的額定壓力額定壓力是指泵（馬達）在正常 工作條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉最高壓力按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉最高壓力。 液壓泵（液壓馬達）的幾何排量幾何排量（用V V 表示，以下 簡稱排量）是指泵（馬達）軸每轉一轉每轉一轉，由其密封密封 容

4、腔幾何尺寸變化容腔幾何尺寸變化所算得的排出（輸入）液體的體排出（輸入）液體的體 積積，數值上等于在無泄漏無泄漏的情況下，其軸轉一轉所轉一轉所 能排出（所需輸入）的液體體積能排出（所需輸入）的液體體積。 二、壓力、排量和流量二、壓力、排量和流量 液壓泵（液壓馬達）的幾何流量幾何流量（用qt表示）是指 泵（馬達）在單位時間內單位時間內由其密封容腔幾何尺寸變密封容腔幾何尺寸變 化計算而得的排出（輸入）的液體體積化計算而得的排出（輸入）的液體體積，數值上等 于在無泄漏的情況下單位時間內所能排出（所需輸 入）的液體體積。 t qVn 液壓泵（液壓馬達）的轉速為n時，幾何流量為 液壓泵或液壓馬達的額定流量

5、額定流量是指泵（馬達）在正 常工作條件下按試驗標準必須保證的流量，即在額按試驗標準必須保證的流量，即在額 定壓力下由泵輸出的流量定壓力下由泵輸出的流量。 因泵或馬達存在內泄漏，所以額定流量和幾何流量 是不同的。 r/minr/s m3/r m3/s 對于對于液壓泵液壓泵，泵工作時實際排出的流量泵工作時實際排出的流量q。它等。它等 于泵的幾何流量于泵的幾何流量qt減去泄漏流量，即減去泄漏流量，即 q = qtql 對于對于馬達馬達，實際輸入流量，實際輸入流量q必大于幾何流量必大于幾何流量qt： q = qt + ql ql為為容積流失容積流失，它與工作油液的粘度、泵的密封，它與工作油液的粘度、泵

6、的密封 性及工作壓力性及工作壓力p等因素有關。等因素有關。 液壓泵液壓泵由電機控制輸入量輸入量是轉矩和轉速（角速度）轉矩和轉速（角速度）， 輸出量輸出量是液體的壓力和流量壓力和流量，液壓馬達液壓馬達剛好相反相反。 如果不考慮液壓泵（液壓馬達）在能量轉換過程中的 損失，則輸出功率等于輸入功率輸出功率等于輸入功率，也就是它們的幾何 功率是 三、功率和效率三、功率和效率 2ttttPpqpVnTTn 式中 Tt液壓泵（液壓馬達）的幾何轉矩； 液壓泵（液壓馬達）的角速度。 F實際上，液壓泵和液壓馬達在能量轉換過程中是 有損失的，因此輸出功率小于輸入功率輸出功率小于輸入功率。 注意這里注意這里 的單位的

7、單位 液壓泵和液壓馬達在能量轉換過程中是液壓泵和液壓馬達在能量轉換過程中是有損失有損失的，的， 因此，輸出功率小于輸入功率，因此，輸出功率小于輸入功率，兩者之間的差值即為兩者之間的差值即為 功率損失功率損失，功率損失可以分為，功率損失可以分為容積損失容積損失和和機械損失機械損失兩兩 部分。部分。 容積損失容積損失是因泄漏、氣穴和油液在高壓下壓縮等是因泄漏、氣穴和油液在高壓下壓縮等 造成的造成的流量損失流量損失。對液壓泵來說，。對液壓泵來說，輸出壓力增大時，輸出壓力增大時， 泵實際輸出的流量泵實際輸出的流量q減小減小，泵的流量損失可用，泵的流量損失可用容積效容積效 率率來表示：來表示： tt t

8、 t V q q q qq q q 1 液壓泵液壓泵 對液壓馬達來說，輸入液壓馬達的實際流量對液壓馬達來說，輸入液壓馬達的實際流量q 必然大于它的幾何流量必然大于它的幾何流量qt，其，其容積效率容積效率可表示為：可表示為： 式中式中 v液壓泵、馬達的容積效率；液壓泵、馬達的容積效率； q液壓泵、馬達的泄漏流量液壓泵、馬達的泄漏流量(m3s)； q液壓泵、馬達的實際流量液壓泵、馬達的實際流量(m3s)。 q q q qq q qt V 1 液壓馬達液壓馬達 比較一下，液壓泵比較一下，液壓泵 tt t t V q q q qq q q 1 減去損失減去損失 流量與輸流量與輸 入實際流入實際流 量的

9、比值量的比值 減去損失流量與輸減去損失流量與輸 出實際流量的比值出實際流量的比值 對于液壓馬達來說，由于摩擦損失，使液壓馬達對于液壓馬達來說，由于摩擦損失，使液壓馬達實實 際輸出轉矩際輸出轉矩T小于其小于其幾何轉矩幾何轉矩Tt；它的機械效率為；它的機械效率為： 機械損失是指因機械損失是指因摩擦摩擦而造成的而造成的轉矩損失轉矩損失。對液壓泵。對液壓泵 來說，泵的來說，泵的實際驅動轉矩實際驅動轉矩T總是大于其理論上需要的總是大于其理論上需要的幾幾 何驅動轉矩何驅動轉矩Tt，機械損失用機械損失用機械效率機械效率來表征：來表征： t t m T T T T 1 1 式中式中 m液壓泵、馬達的機械效率；

10、液壓泵、馬達的機械效率； T 液壓泵、馬達的損失轉矩液壓泵、馬達的損失轉矩(Nm)； T液壓泵、馬達的實際轉矩液壓泵、馬達的實際轉矩(Nm)。 tt t t m T T T TT T T 1 液壓泵液壓泵 液壓馬達液壓馬達 實際上這里主要實際上這里主要 理解理解實際驅動轉實際驅動轉 矩矩和和幾何驅動轉幾何驅動轉 矩矩哪個是哪個是輸出輸出哪哪 個是個是輸入輸入的問題的問題 液壓泵液壓泵的總效率是其輸出功率和輸入功率之比：的總效率是其輸出功率和輸入功率之比： mV P P 入 出 式中式中 液壓泵、馬達的總效率。液壓泵、馬達的總效率。 液壓馬達液壓馬達的總效率同樣也是其輸出功率和輸入功率之比。的總

11、效率同樣也是其輸出功率和輸入功率之比。 這就是說，液壓泵或液壓馬達的這就是說，液壓泵或液壓馬達的總效率都等于各自容積效率與總效率都等于各自容積效率與 機械效率的乘積。機械效率的乘積。 第二節(jié)第二節(jié) 齒齒 輪輪 泵泵 一、外嚙合齒輪泵的工作原理一、外嚙合齒輪泵的工作原理 外嚙合齒輪泵的工作原理如下所示。 齒輪泵是一種常用的液壓泵。按照嚙合形式分為齒輪泵是一種常用的液壓泵。按照嚙合形式分為外嚙合外嚙合和和內內 嚙合嚙合兩種，其中兩種，其中外嚙合泵應用較廣外嚙合泵應用較廣，而內嚙合泵則多為輔助泵。，而內嚙合泵則多為輔助泵。 主 動 齒 輪 被 動 齒 輪 泵 體 吸 油 腔 壓 油 腔 工作原理：工

12、作原理： 齒輪、泵體內表面、齒輪、泵體內表面、 前后泵蓋圍成前后泵蓋圍成 密封容積密封容積 齒輪退出嚙合齒輪退出嚙合, ,容容 積積吸油吸油 齒輪進入嚙合齒輪進入嚙合, ,容容 積積壓油，密壓油，密 封容積變化封容積變化 吸、壓油口隔開吸、壓油口隔開 兩齒輪嚙合線兩齒輪嚙合線 及泵蓋及泵蓋 二、排量計算和流量脈動二、排量計算和流量脈動 設齒間槽的容積等于輪齒的體積，則當齒輪齒數為齒數為z、 分度圓直徑為分度圓直徑為D、模數為模數為m、工作齒高為hw （hw=2m）、齒寬為齒寬為b時，泵的排量為泵的排量為 2 2wVDh bzm b 考慮到齒間槽容積比輪齒的體積稍大些，所以通常 按下式計算 2

13、2VCzm b 式中 C-修正系數，z=1320時，取C=1.06； z=612時，取C=1.115。 由于齒輪嚙合過程中壓油腔的容積變化率容積變化率是不均不均 勻勻的，因此齒輪泵的瞬時流量是脈動的。設qmax、 qmin表示最大、最小瞬時流量，q表示平均流量。 流量脈動率脈動率可用下式表示 maxminqq q 外嚙合齒輪泵的齒數愈少齒數愈少，脈動率脈動率就愈大就愈大，其值 最高可達0.20以上，內嚙合齒輪泵的流量脈動率就 小得多。 三、外嚙合齒輪泵的結構特點和優(yōu)缺點三、外嚙合齒輪泵的結構特點和優(yōu)缺點 （一）困油（一）困油 齒輪泵要平穩(wěn)工作，齒輪嚙合的齒輪泵要平穩(wěn)工作，齒輪嚙合的重合度必須大

14、于重合度必須大于1，于是總有，于是總有 兩對輪齒同時嚙合，并有兩對輪齒同時嚙合，并有一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成 的封閉容腔的封閉容腔之間，如圖之間，如圖4-4所示。所示。 在工作過程中，就有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的在工作過程中，就有一部分油液困在兩對輪齒嚙合時所形成的 封閉油腔之內，如圖所示，這個密封容積的大小隨齒輪轉動而封閉油腔之內，如圖所示，這個密封容積的大小隨齒輪轉動而 變化。變化。 從圖從圖 a)到圖到圖 b)，密封容積逐漸減小；，密封容積逐漸減??； 從圖從圖 b)到圖到圖 c)，密封容積逐漸增大；，密封容積逐漸增大； 如此產生了密封容

15、積周期性的增大減小。如此產生了密封容積周期性的增大減小。 受受困油困油液受到擠壓而產生液受到擠壓而產生瞬間高壓瞬間高壓，密封空腔的受困油液若，密封空腔的受困油液若 無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導致無油道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導致油液發(fā)油液發(fā) 熱熱，軸承等零件也受到，軸承等零件也受到附加沖擊載荷附加沖擊載荷的作用；若密封容積增的作用；若密封容積增 大時，無油液補充，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣大時，無油液補充，又會造成局部真空，使溶于油液中的氣 體分離出來，體分離出來，產生氣穴產生氣穴，這就是齒輪泵的困油現象。，這就是齒輪泵的困油現象。 卸荷槽與壓油腔相通卸荷槽

16、與壓油腔相通 卸荷槽與吸油腔相通卸荷槽與吸油腔相通 圖4-5所示為幾種異形卸荷槽異形卸荷槽，其消除困油現象的效果更佳。 困油現象使齒輪泵產生強烈的噪聲，并引起振動和汽蝕，同 時降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。 消除困油現象的方法：消除困油現象的方法： 通常是在兩端蓋板上開卸荷槽卸荷槽，當封閉容積減小時，通過卸 荷槽與壓油腔相通。而封閉容積增大時，通過卸荷槽與吸油腔相 通，兩卸荷槽的間距必須確保在任何時候都不使吸、排油相通兩卸荷槽的間距必須確保在任何時候都不使吸、排油相通。 產生徑向力的原因產生徑向力的原因: （a）吸油腔側壓力低于壓油腔側壓力；）吸油腔側壓力低于壓油腔側壓力； （

17、b）齒輪的嚙合力。）齒輪的嚙合力。 在齒輪泵中，油液作用在齒輪外緣的壓力是在齒輪泵中，油液作用在齒輪外緣的壓力是不均勻不均勻的，從的，從 低壓腔到高壓腔，低壓腔到高壓腔，壓力沿齒輪旋轉的方向逐齒遞增壓力沿齒輪旋轉的方向逐齒遞增，因此，齒，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，力越大，徑向不平衡力很大時，能使泵軸彎曲徑向不平衡力很大時，能使泵軸彎曲，導致齒頂壓向，導致齒頂壓向 定子的低壓端，使定子偏磨，同時也加速軸承的磨損，降低軸定子的低壓端，使定子偏磨，同時也加速軸承的磨損，降低軸 承使用壽命。承使用壽命

18、。 （二）徑向不平衡力徑向不平衡力 徑向不平衡力徑向不平衡力 減小徑向力偏載的措施：減小徑向力偏載的措施： a）減小壓油口直徑；減小壓油口直徑；使壓油腔的壓力僅作用在一個齒使壓油腔的壓力僅作用在一個齒 到兩個齒的范圍內到兩個齒的范圍內; b）增大掃膛處徑向間隙；增大掃膛處徑向間隙；使齒頂不與定子內表面產生使齒頂不與定子內表面產生 金屬接觸，并在支撐上多采用金屬接觸，并在支撐上多采用滾針軸承或滑動軸承滾針軸承或滑動軸承; c）采用滾針軸承或滑動軸承；采用滾針軸承或滑動軸承； d）開減載槽，開減載槽，即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口，即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口， 齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口

19、；齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口； e）過渡區(qū)連通。過渡區(qū)連通。 壓力平衡槽壓力平衡槽 嚙合線間隙泄漏嚙合線間隙泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 5% 徑向間隙泄漏徑向間隙泄漏約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 20%25% 軸向間隙泄漏軸向間隙泄漏*約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 泵壓力愈高，泄漏愈大泵壓力愈高，泄漏愈大。 （三）泄泄 漏漏 問題：齒輪泵存在間隙問題：齒輪泵存在間隙 ， p q v 徑向不平衡力也徑向不平衡力也p p 徑向力徑向力 提高齒輪泵壓力的方法：提高齒輪泵壓力的方法： 浮動軸套補償原理：浮動軸套補償原理：將壓力油引入軸套背面，

20、使之緊貼齒將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒 輪端面，補償磨損，減小間隙。輪端面，補償磨損，減小間隙。 彈性側板式補償原理：彈性側板式補償原理：將泵出口壓力油引至側板背面，靠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。側板自身的變形來補償端面間隙。 提高外嚙合齒輪泵壓力措施提高外嚙合齒輪泵壓力措施 在高、中壓齒輪泵中，一般采用軸向間隙自動補償的辦法。在高、中壓齒輪泵中，一般采用軸向間隙自動補償的辦法。 其原理是其原理是把與齒輪端面相接觸的部件制作成軸向可移動的軸向可移動的， 并將壓油腔的壓力油經專門的通道引入到這個可動部件背 面一定形狀的油腔中，使該部件始終受到一個與工作壓力該

21、部件始終受到一個與工作壓力 成比例的軸向力壓向齒輪端面成比例的軸向力壓向齒輪端面，從而保證泵的軸向間隙能 與工作壓力自動適應且長期穩(wěn)定。 四、四、提高外嚙合齒輪泵壓力的措施提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 這個可動部件可以是能整體移動的，如浮動軸套浮動軸套 （見圖4-6）或浮動側板浮動側板（見圖4-7），也可以是 能產生一定撓度的彈性側板。 （一）螺桿泵（一）螺桿泵 五、螺桿泵和內嚙合齒輪泵 （二）（二）內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵 F內嚙合齒輪泵有漸開線齒漸開線齒 輪泵輪泵和擺線齒輪泵擺線齒輪泵（又名轉 子泵）兩種。 F螺桿泵結構緊湊、運行平穩(wěn)，轉速螺桿泵結構緊湊、運行平穩(wěn)，轉速 高、效率高，多應用于

22、精密場合，但高、效率高，多應用于精密場合，但 加工困難不易保證精度。加工困難不易保證精度。 F內嚙合齒輪泵，結構緊湊、同向轉動內嚙合齒輪泵，結構緊湊、同向轉動 磨損小、脈動小、轉速高、效率高，但磨損小、脈動小、轉速高、效率高，但 齒形復雜、精度要求高，造價貴齒形復雜、精度要求高，造價貴 葉片泵是一種葉片泵是一種小功率泵小功率泵，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，它是，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，它是 一種一種單向運轉、單向排油單向運轉、單向排油的油泵。的油泵。 葉片泵分為葉片泵分為單作用葉片泵單作用葉片泵和和雙作用葉片泵雙作用葉片泵。 當轉子轉一圈時，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為當轉子轉一圈

23、時，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為單單 作用作用葉片泵。葉片泵。 當轉子轉一圈，油泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱為當轉子轉一圈，油泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱為雙作雙作 用用葉片泵。葉片泵。 第三節(jié)第三節(jié) 葉葉 片片 泵泵 一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結構。雙作用一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結構。雙作用 葉片泵則只能做成定量泵結構。葉片泵則只能做成定量泵結構。 圖4-11所示為單作用葉片泵的工作原理。 一、單作用葉片泵一、單作用葉片泵 （一）（一）工作原理工作原理 單作用葉片泵主要由配油盤單作用葉片泵主要由配油盤1、 軸軸2、轉子轉子3、定子定子4、葉片葉片5、殼、殼

24、體體6等零件組成。葉片泵的定子具等零件組成。葉片泵的定子具 有圓柱形的內表面，轉子上有均有圓柱形的內表面，轉子上有均 布槽，矩形葉片安放在轉子槽內，布槽，矩形葉片安放在轉子槽內， 并可在槽內滑動。并可在槽內滑動。轉子中心與定轉子中心與定 子中心不重合子中心不重合，有一個偏心距，有一個偏心距e。 若在結構上轉子和定子的偏心距若在結構上轉子和定子的偏心距e可變，就成為變量葉片泵?？勺儯统蔀樽兞咳~片泵。 結構工藝簡單，可以實現各種形式的變量。結構工藝簡單，可以實現各種形式的變量。 作用在轉子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命作用在轉子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命。 轉子轉

25、子 定子定子 葉片葉片 單作用葉片泵的工作原理單作用葉片泵的工作原理 v密 密形成：定子、轉子、葉片、配流盤圍成 形成：定子、轉子、葉片、配流盤圍成 右半周，葉片伸出，右半周，葉片伸出，v密 密，吸油 ，吸油 左半周，葉片縮回，左半周，葉片縮回，v密 密，壓油 ，壓油 吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片 （二）排量計算（二）排量計算 單作用葉片泵的排量近似為 FV=2beD 式中 b轉子寬度； e轉子和定子間的偏心距； D定子內圓直徑。 結結 論：論： (1) e=0,V=0 (2) e不變，定量 (2) e大小變化，流量大小變化,變量泵 （三）特點（三）特點

26、 下圖為雙作用葉片泵的工作原理圖，它的作用原理和單作下圖為雙作用葉片泵的工作原理圖，它的作用原理和單作 用葉片泵相似，用葉片泵相似，不同之處只在于不同之處只在于定子內表面定子內表面是由是由兩段長半徑兩段長半徑 圓弧圓弧、兩段短半徑圓弧兩段短半徑圓弧和和四段過渡曲線組四段過渡曲線組成，且成，且定子和轉子定子和轉子 是同心是同心的，的，當轉子逆時針方向旋轉時，密封工作腔的容積在當轉子逆時針方向旋轉時，密封工作腔的容積在 左上角和右下角左上角和右下角處逐漸減小，為處逐漸減小，為壓油區(qū)壓油區(qū)；在；在左下角和右上角左下角和右上角 處逐漸增大，為處逐漸增大，為吸油區(qū)吸油區(qū)。 吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一吸油區(qū)和

27、壓油區(qū)之間有一 段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開。 這種泵的轉子每轉一周，每個這種泵的轉子每轉一周，每個 密封工作腔完成吸油和壓油動密封工作腔完成吸油和壓油動 作各兩次，所以稱為雙作用葉作各兩次，所以稱為雙作用葉 片泵。片泵。 由于雙作用葉片泵有兩個吸由于雙作用葉片泵有兩個吸 油區(qū)和兩個排油區(qū)，并且各油區(qū)和兩個排油區(qū)，并且各 自的中心夾角是對稱的，所自的中心夾角是對稱的，所 以以作用在轉子上的油壓作用作用在轉子上的油壓作用 力互相平衡力互相平衡。因此，這種油。因此，這種油 泵也稱為泵也稱為平衡式葉片泵平衡式葉片泵。 二、雙作用葉片泵二、雙作用葉片泵 （一）工作原理一）工作原理

28、 雙作用葉片泵工作原理雙作用葉片泵工作原理 V密 密形成：定子、轉子和相鄰兩葉片、配流 形成：定子、轉子和相鄰兩葉片、配流 盤圍成盤圍成 右上、左下，葉片伸出，右上、左下，葉片伸出，V密 密吸油 吸油 左上、右下，葉片縮回，左上、右下，葉片縮回，V密 密壓油 壓油 吸壓油口隔開：吸壓油口隔開： 配油盤上封油區(qū)及葉片配油盤上封油區(qū)及葉片 雙作用葉片泵脈動小，且葉片數為雙作用葉片泵脈動小，且葉片數為4的倍數時最小，的倍數時最小， 一般去一般去12或或16片。片。 提高雙作用葉片泵壓力的措施提高雙作用葉片泵壓力的措施 由于一般雙作用葉片泵的由于一般雙作用葉片泵的葉片底部葉片底部通壓力油通壓力油, ,

29、就使得處于就使得處于吸油吸油 區(qū)的葉片頂部和底部的區(qū)的葉片頂部和底部的液壓液壓作用力不平衡作用力不平衡, ,葉片頂部以很大的壓葉片頂部以很大的壓 緊力抵在定子吸油區(qū)的內表面上緊力抵在定子吸油區(qū)的內表面上, ,使磨損加劇使磨損加劇, ,影響葉片泵的使用影響葉片泵的使用 壽命壽命, ,尤其是工作壓力較高時尤其是工作壓力較高時, ,磨損更嚴重磨損更嚴重, ,因此吸油區(qū)葉片兩端因此吸油區(qū)葉片兩端 壓力不平衡壓力不平衡, ,限制了雙作用葉片泵工作壓力的提高。限制了雙作用葉片泵工作壓力的提高。 (1)減小作用在葉片底部的油液壓力減小作用在葉片底部的油液壓力 將泵的壓油腔的油通過阻尼槽或內裝式小減壓閥通到吸

30、油區(qū)將泵的壓油腔的油通過阻尼槽或內裝式小減壓閥通到吸油區(qū) 的葉片底部的葉片底部,使葉片經過吸油腔時使葉片經過吸油腔時,葉片壓向定子內表面的作用葉片壓向定子內表面的作用 力不致過大。力不致過大。 (3)使葉片頂端和底部的液壓作用力平衡使葉片頂端和底部的液壓作用力平衡 雙葉片、葉片加彈簧結構雙葉片、葉片加彈簧結構 (2)減小葉片底部承受壓力油作用的面積減小葉片底部承受壓力油作用的面積 葉片底部受壓面積為葉片的寬度和葉片厚度的乘積葉片底部受壓面積為葉片的寬度和葉片厚度的乘積,因此減小因此減小 葉片的實際受力寬度和厚度葉片的實際受力寬度和厚度,就可減小葉片受壓面積。子母葉片、就可減小葉片受壓面積。子母

31、葉片、 階梯葉片階梯葉片 t 子葉片 母葉片 壓力油道 中間壓力腔 壓力平衡孔 轉子 定子 B p 1 p 1 p2 1 子母葉片結構 階梯形葉片 柱銷葉片結構 雙葉片結構示意圖 彈簧式葉片 單作用葉片泵的結構類型有很多。單作用葉片泵的結構類型有很多。 按改變偏心方向的不同而分為按改變偏心方向的不同而分為單向變量泵單向變量泵和和雙向變量泵雙向變量泵 兩種，雙向變量泵能在工作中變換進、出油口，使液壓執(zhí)行元兩種，雙向變量泵能在工作中變換進、出油口，使液壓執(zhí)行元 件的運動反向；件的運動反向； 按改變偏心方式的不同分為按改變偏心方式的不同分為手調式手調式和和自動調節(jié)自動調節(jié)式變量泵；式變量泵； 自動調

32、節(jié)式變量泵又有自動調節(jié)式變量泵又有限壓式變量泵限壓式變量泵、穩(wěn)流式變量泵穩(wěn)流式變量泵等多等多 種形式。種形式。 限壓式變量泵又可分為限壓式變量泵又可分為外反饋式外反饋式和和內反饋式內反饋式。 三、限壓式變量葉片泵三、限壓式變量葉片泵 外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉片泵 Fs pAx 限壓式變量葉片泵是單作用葉片泵限壓式變量葉片泵是單作用葉片泵,根據前面介紹的單作用根據前面介紹的單作用 葉片泵的工作原理葉片泵的工作原理,改變定子和轉子間的偏心距改變定子和轉子間的偏心距e,就能改變泵的輸就能改變泵的輸 出流量出流量,限壓式變量葉片泵能借助限壓式變量葉片泵能借助輸出壓力的大小自動改變偏心輸

33、出壓力的大小自動改變偏心 距距e的大小的大小來改變輸出流量。當壓力低于某一可調節(jié)的限定壓力來改變輸出流量。當壓力低于某一可調節(jié)的限定壓力 時時,泵的輸出流量最大泵的輸出流量最大; 壓力高于限定壓力時壓力高于限定壓力時,隨著壓力增加隨著壓力增加,泵的泵的 輸出流量線性地減少。輸出流量線性地減少。 彈簧彈簧 反饋反饋 柱塞柱塞 滑塊滑塊 滾針滾針 轉子轉子定子定子 Fs PAX 外反饋限壓式變量葉片泵的靜態(tài)特性曲線外反饋限壓式變量葉片泵的靜態(tài)特性曲線 AB段：段： FspAx p增大，增大，q不變（泄漏）不變（泄漏） BC段：段： FspAx p增大，增大，q迅速減小迅速減小 p增大到一定值時，增

34、大到一定值時，q0 注意各量對特性的影響：注意各量對特性的影響： 調節(jié)定子右邊的螺釘，改變調節(jié)定子右邊的螺釘，改變emax ， AB線上下平移線上下平移 調節(jié)壓力調節(jié)螺釘的預壓縮量調節(jié)壓力調節(jié)螺釘的預壓縮量x0 ， BC線左右平移線左右平移 更換彈簧更換彈簧 BC線斜率變化線斜率變化 限壓式變量葉片泵的應用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，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、快退等如：組合機床進給系統(tǒng)實現快進、工進、快退等 快進或快退：大流量負載低快進或快退：大流量負載低 用用AB段段 工進：負載高小流量工進：負載高小流量 用用BC段

35、段 定位夾緊：定位夾緊：用用AB段段 夾緊結束保壓：用夾緊結束保壓：用BC點點 或定位夾緊系統(tǒng)或定位夾緊系統(tǒng) 第四節(jié)第四節(jié) 柱柱 塞塞 泵泵 柱塞泵是依靠柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內作往復運動柱塞在缸體孔內作往復運動時產生的時產生的 容積變化進行吸油和壓油的。由于柱塞和缸體內空都容積變化進行吸油和壓油的。由于柱塞和缸體內空都 是是圓柱表面圓柱表面，容易得到，容易得到高精度的配合，密封性能好高精度的配合，密封性能好， 在在高壓下高壓下工作仍能保持工作仍能保持較高的容積效率和總效率較高的容積效率和總效率。 柱塞泵形式眾多，性能各異，應用非常廣泛。柱塞泵形式眾多，性能各異，應用非常廣泛。 根據柱塞的布

36、置和運動方向與傳動軸相對位置的不根據柱塞的布置和運動方向與傳動軸相對位置的不 同，柱塞泵可分為同，柱塞泵可分為軸向柱塞泵軸向柱塞泵和和徑向柱塞泵徑向柱塞泵兩類。兩類。 （一）直軸式軸向柱塞泵（一）直軸式軸向柱塞泵 一、軸向柱塞泵一、軸向柱塞泵 斜盤斜盤和和配油盤配油盤固定固定不動不動，柱塞在彈簧或者液壓油的，柱塞在彈簧或者液壓油的 壓力作用下壓緊在斜盤上。壓力作用下壓緊在斜盤上。傳動軸帶動缸體轉動傳動軸帶動缸體轉動，柱塞，柱塞 與斜盤作用在依次伸縮改變容積。與斜盤作用在依次伸縮改變容積。 軸向柱塞泵工作原理軸向柱塞泵工作原理 大小變化，流量大小變化大小變化，流量大小變化 方向變化，輸油方向變化

37、方向變化，輸油方向變化 斜盤式軸向柱塞泵變量原理斜盤式軸向柱塞泵變量原理 斜盤與缸體中心線的夾角斜盤與缸體中心線的夾角 = 0 ， q = 0 斜盤式軸向柱塞泵可作斜盤式軸向柱塞泵可作 （二）（二）斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵 這種軸向柱塞泵的傳動軸中心線與缸體中心線傾斜一個 角度，故稱斜軸式軸向柱塞泵，目前應用比較廣泛的 是無鉸斜軸式柱塞泵。圖4-17所示為該泵的工作原理。 （三）（三）變量控制機構變量控制機構 1.手動控制手動控制 2.恒壓、恒流量、恒功率控制恒壓、恒流量、恒功率控制 其由其由帶動帶動旋轉，使旋轉，使 上下移動并通過上下移動并通過 使使繞其回轉中心繞其回轉中心O擺動，擺

38、動， 從而改變從而改變的大小，達到調的大小，達到調 節(jié)流量的目的。節(jié)流量的目的。 這種變量機構結構簡單，但操這種變量機構結構簡單，但操 縱費力，僅適用于中小功率的縱費力，僅適用于中小功率的 液壓泵。液壓泵。 二、徑向柱塞泵 （一）閥配油式徑向柱塞泵（一）閥配油式徑向柱塞泵 （二）（二）軸配油式徑向柱塞泵軸配油式徑向柱塞泵 1.結構特點： 定子1不動 缸體（轉子2）轉動 偏心距e 配油軸3（不動） 襯套4（與缸體緊配合） 調節(jié)e的大小變量泵 改變e的方向雙向泵 徑向柱塞變量泵一般都徑向柱塞變量泵一般都 是將是將定子沿水平方向移定子沿水平方向移 動動來調節(jié)偏心距來調節(jié)偏心距e。 第五節(jié)第五節(jié) 液液

39、 壓壓 馬馬 達達 一、工作原理 圖4-21所示為軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。 1.軸向柱塞式液壓馬達軸向柱塞式液壓馬達 液壓馬達分為液壓馬達分為高速小轉矩高速小轉矩和和低速大轉矩低速大轉矩兩大類，額定轉速高于兩大類，額定轉速高于 500r/min為高度，低于則為低速。為高度，低于則為低速。高速馬達高速馬達有有齒輪式、葉片式和齒輪式、葉片式和 軸向柱塞式軸向柱塞式等，等，低速馬達低速馬達基本結構是基本結構是徑向柱塞式徑向柱塞式 輸入的高壓油通過柱塞作輸入的高壓油通過柱塞作 用在斜盤上。斜盤給柱塞的用在斜盤上。斜盤給柱塞的 反作用力的徑向分力反作用力的徑向分力，使

40、缸，使缸 體產生轉矩。通過輸出軸帶體產生轉矩。通過輸出軸帶 動負載做功。動負載做功。 n改變供油方向改變供油方向馬達反轉。馬達反轉。雙向馬達雙向馬達 n改變斜盤傾角改變斜盤傾角排量變，轉速變。排量變，轉速變。變量馬達變量馬達 應用：應用：高轉速、較大扭矩的場合。高轉速、較大扭矩的場合。 固定固定固定固定轉動轉動 圖4-22所示為多作 用內曲線徑向柱塞 液壓馬達的結構原 理圖。 2.徑向柱塞式液壓馬達徑向柱塞式液壓馬達 缸體 壓油口 配油軸 定子 柱塞 回油口 l構造構造 缸體缸體 柱塞柱塞 滾輪滾輪 配油軸配油軸 進口進口 出口出口 多曲軌面多曲軌面 壓力油經壓力油經配油軸窗口配油軸窗口進入缸

41、體進入缸體 的的柱塞孔中柱塞孔中推動推動滾輪滾輪在軌道曲在軌道曲 面內旋轉。面內旋轉。 l特點特點 u低速穩(wěn)定性好低速穩(wěn)定性好 u工作安全可靠工作安全可靠 u內曲面軌道制造難度大內曲面軌道制造難度大 u徑向力平衡徑向力平衡 l工作原理工作原理 Fig. 4-5 曲柄連桿馬達工作原理曲柄連桿馬達工作原理 二、主要參數 1 2 tTpV 1 2 mTpV v q n V 設液壓馬達的進、回油腔的壓差為p，輸入的流 量為q，而液壓馬達的排量為V，容積效率為V， 機械效率為m，則液壓馬達的幾何轉矩 F實際轉矩為 F液壓馬達的轉速為 2ttttPpqpVnTTn q qt V t m T T 例例 題題

42、 【例【例1】如圖所示為定量泵和定量馬達系統(tǒng)，已知泵的輸出壓力如圖所示為定量泵和定量馬達系統(tǒng)，已知泵的輸出壓力 pp 10MPa，排量，排量 Vp10mL/r，轉速，轉速 np1450r/min，容積效率，容積效率pv 0.9，機械效率，機械效率pm0.9，液壓馬達排量，液壓馬達排量 Vm10mL/r， 容積效容積效 率率mv0.9，機械效率，機械效率mm0.9，泵出口與馬達進口間管道壓力，泵出口與馬達進口間管道壓力 損失為損失為0.5MPa，其它損失不計，試求：，其它損失不計，試求： pmpv pvppp op pp ip Vnpqp P （1）液壓泵的驅動功率）液壓泵的驅動功率 Pip；

43、（2）液壓泵的輸出功率）液壓泵的輸出功率 Pop； （3）液壓馬達的輸出轉速）液壓馬達的輸出轉速 nM、 輸出轉矩輸出轉矩 TM和輸出功率和輸出功率 Pom。 1 2 mTpV v q n V 1 2 tTpV 解：解： （1）液壓泵驅動功率液壓泵驅動功率 Pip （2）液壓泵輸出功率液壓泵輸出功率 Pop （3）液壓馬達輸出轉速液壓馬達輸出轉速 nM W Vnpqp P pmpv pvppp op pp ip 2685 609 . 09 . 0 10109 . 014501010 66 WqpP ppop 2175609 . 0101014501010 66 )(5 .1174 1010 9

44、 .09 .010101450 6 6 rpm V q n m mvp M 液壓馬達輸出轉矩液壓馬達輸出轉矩TM 液壓馬達輸出功率液壓馬達輸出功率Pom mN pV T mmm M 6 .13 2 9 . 0105 . 0101010 2 66 )1674 6 .13 60 5 .1174 22 W TnP MMom （ 【例【例2】圖示系統(tǒng)中，已知泵的排量圖示系統(tǒng)中，已知泵的排量Vp40 mL/ /r，轉，轉 速速 np=1450 r/ /min，機械效率和容積效率均為，機械效率和容積效率均為 0.9；變量馬達的排量范圍為；變量馬達的排量范圍為 Vm40 100 mL/ /r，機械效率和容積效率為，機械效率和容積效率為0.9，馬達的負，馬達的負 載扭矩載扭矩 Tm 40 Nm。不計管。不計管 道損失，試求：道損失，試求： 1 泵的輸出流量泵的輸出流量 q p； 2 馬達最大進口壓力馬達最大進口壓力 p m； 3 馬達轉速馬達轉速 n m 的范圍；的范圍； 4 液壓系統(tǒng)的最大輸入功率液壓系統(tǒng)的最大輸入功率 P i。 解解：1 泵的輸出流量泵的輸出流量 qp= npVppv = 1450 604010 - -60.9 = 8.710- -4（m3/ /s）= 52