汽車液壓與液力傳動(第二章)

1、 chapter two 第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 hydraulic pump、hydraulic motor and hydraulic cylinder 1液壓泵的分類2齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理3 34 4液壓馬達(dá)的工作原理6 contents 液壓泵的工作原理與性能參數(shù) 7液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理5第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù) 液壓泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤合到y(tǒng)的液體壓能動力元件動力元件圖3-1 液壓泵工作原理1- 凸輪；2-柱塞；3-彈簧；4-密

2、封工作腔5-單向閥1；6-單向閥2vedio1 吸油過程吸油過程2 壓油過程壓油過程密封工作腔容積變大，形成局部真空度密封工作腔容積減小，壓力增加，產(chǎn)生高壓油l 液壓泵基本原理液壓泵基本原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)u 具有密封的容積；u 密封容積的大小可以交替變化；u 吸油與壓油時應(yīng)有配流裝置，保證泵油的順利完成u 吸油過程油箱必須與大氣相通。 液壓泵是依靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換 ，容積式液壓泵必須具備4個基本條件：l 液壓泵基本原理液壓泵基本原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.

3、1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)1 1、額定壓力（強(qiáng)）、額定壓力（強(qiáng)）2 2、流量、流量q q與排量與排量v vtqvn根據(jù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，稱為額定壓力。 排量v：液壓泵的泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過程中，密封容積的變化量。 或者說，是在無泄漏的的情況下，泵軸轉(zhuǎn)一周所能排出的液體體積。單位為m3/r。 理論流量qt：無泄漏的情況下，單位時間內(nèi)排出的液體體積。單位是m3/s泵的轉(zhuǎn)速，r/s第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)3 3、實(shí)際流量與容積效率、實(shí)際流量與容積

4、效率 由于存在泄漏，實(shí)際流量q小于理論流量qt，定義實(shí)際流量與理論流量的比值，為容積效率。vtqq1tqq 泵的泄漏量p 容積效率與工作壓力的關(guān)系 空載流量 = 理論流量qt4 4、功率與總效率、功率與總效率第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)p 輸出功率 液壓泵的輸出壓力與輸出流量的乘積yppqp 輸入功率mmptp 總效率mpqtttttmpqtqqttvm 1tmmmtttt 泵的機(jī)械效率第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.2 液壓泵的分類齒輪泵葉片泵柱塞泵結(jié)構(gòu)形

5、式排量可變定量泵變量泵圖3-2 液壓泵的分類第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.2 液壓泵的分類圖3-3 液壓泵的圖形符號（a) 單向定量液壓泵（b) 雙向定量液壓泵（c) 單向變量液壓泵（d) 雙向變量液壓泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵圖3-4 外嚙合齒輪泵圖3-5 外嚙合齒輪泵工作原理1 吸油腔吸油腔2 排油腔排油腔vedio 容積由小變大，形成一定的真空度 齒輪逐漸進(jìn)入嚙合，容積由大變小第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 排量2.3 齒輪泵的

6、結(jié)構(gòu)與工作原理l 流量計算與流量脈動流量計算與流量脈動排量近似等于兩個齒輪的齒間槽容積之和22vzm b26.66vzm b外嚙合齒輪泵的實(shí)際輸出流量為26.66vqzm bn第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 流量計算與流量脈動流量計算與流量脈動 輸出的流量隨轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)角按拋物線規(guī)律變化2221111212220.52()(1)srrqbr hhhhfrr脈動率：maxminqqq圖3-6 外嚙合齒輪泵瞬時流量 隨著齒數(shù)的增加，脈動率會降低第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l

7、 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-7 內(nèi)嚙合齒輪泵（a） 漸開線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-8 內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖（a） 漸開線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-9 漸開線齒輪泵實(shí)物圖圖3-10 漸開線齒輪泵結(jié)構(gòu)圖vedio第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒

8、輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-11 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-12 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵vedio圖3-13 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)p 結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，質(zhì)量輕p 齒輪轉(zhuǎn)向相同，相對滑動速度小，磨損小，壽命長p

9、 流量脈動比外嚙合齒輪小p 工作轉(zhuǎn)速較高，高轉(zhuǎn)速時離心力有利于油液充入工作腔p 容積效率較高第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 單作用葉片泵單作用葉片泵圖3-14 單作用葉片泵p 定子與轉(zhuǎn)子偏心安裝p 非平衡泵改變e的大小，可以改變泵的排量l 流量流量2vqbern改變e的正負(fù)，可以改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-15 雙作用葉片泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

10、l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與

11、工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵

12、的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4

13、 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸

14、 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙葉片泵的流量計算雙葉片泵的流量計算其中 r、r 定子圓弧部分的長短半徑； 葉片按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜的角度

15、，10-14； s 葉片厚度； z 葉片數(shù)量。222 ()cosvrrqbrrsz n第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 葉片泵的流量脈動葉片泵的流量脈動葉片數(shù)量越多，流量脈動率越小p 單作用葉片泵p 雙作用葉片泵奇數(shù)葉片的泵脈動率比偶數(shù)葉片的泵的脈動率要小13片或15片葉片的數(shù)量為4的倍數(shù)時，泵的脈動率最小12片或16片第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實(shí)現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點(diǎn)；廣泛應(yīng)用在起重運(yùn)

16、輸車輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域。p 軸向柱塞泵p 徑向柱塞泵u 斜盤式軸向柱塞泵u 斜軸式軸向柱塞泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實(shí)現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點(diǎn)；廣泛應(yīng)用在起重運(yùn)輸車輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域。p 軸向柱塞泵p 徑向柱塞泵u 斜盤式軸向柱塞泵u 斜軸式軸向柱塞泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉(zhuǎn)過程中每個柱塞往復(fù)運(yùn)動一次， 柱塞伸出時密封工作腔容積增大，產(chǎn)

17、生局部真空從a口中吸入低壓油 ，柱塞向里推入時將高壓油從b口泵出。p 斜盤式柱塞泵流量2tan4vqd dz n 改變斜盤的傾角，即可以改變柱塞泵的排量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉(zhuǎn)過程中每個柱塞往復(fù)運(yùn)動一次， 柱塞伸出時密封工作腔容積增大，產(chǎn)生局部真空從a口中吸入低壓油 ，柱塞向里推入時將高壓油從b口泵出。改變斜盤的傾角，即可以改變柱塞泵的排量vedio第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由

18、外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、柱塞、襯套和配油軸等組成，配油軸與襯套之間形成吸油腔與壓油腔。柱塞在離心力的作用下伸出，然后被定子壓回第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、柱塞、襯套和配油軸等組成，配油軸與襯套之間形成吸油腔與壓油腔。p 流量計算22vqd ez nu 改變e的大小改變泵的排量u 改變e的正負(fù)改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的工作原理l 液壓馬達(dá)的作用液壓馬達(dá)的作用圖3-17 液壓馬達(dá)工作原理vedio液壓馬達(dá)與液壓缸

19、同是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓缸：直線運(yùn)動液壓馬達(dá)：回轉(zhuǎn)運(yùn)動l 液壓馬達(dá)的工作原理液壓馬達(dá)的工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓馬達(dá)的性能參數(shù)液壓馬達(dá)的性能參數(shù)p 容積效率：實(shí)際所需的流量q =理論流量+泄漏量ttvtqqqqqp 轉(zhuǎn)速：p 力矩：vqnvtttpq2tpvt2mpvttmtttt第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓馬達(dá)的分類液壓馬達(dá)的分類圖3-18 液壓馬達(dá)圖形符號(a) 單向定量液壓馬達(dá)(b) 單向變量液壓馬達(dá)(c) 雙向定量液壓

20、馬達(dá)(d) 雙向變量液壓馬達(dá)第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓缸的分類液壓缸的分類(a) 單活塞桿液壓缸(b) 雙活塞桿液壓缸活塞式液壓缸柱塞式液壓缸伸縮式液壓缸（多級缸）組合式液壓缸 單作用液壓缸 雙作用液壓缸第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 活塞式液壓缸活塞式液壓缸單活塞桿液壓缸圖3-19 單活塞桿液壓缸p 單作用缸vedio只能在一個方向運(yùn)作重力復(fù)位圖3-20 單作用單活塞桿液壓缸圖形符號彈簧復(fù)位虛線表示內(nèi)部泄露： 通過回油管回油箱第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與

21、液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 活塞式液壓缸活塞式液壓缸單活塞桿液壓缸p 雙作用缸有2個進(jìn)油口可以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動圖3-21 雙作用單活塞桿液壓缸圖形符號圖3-22 雙作用液壓缸簡圖vedio1112221221()()mmfp ap afp ap a12aa大小大小大小1122v av al 連續(xù)性方程qva流量：第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理圖3-22 雙作用液壓缸簡圖1122vvqvaqva單活塞桿液壓缸12ff輸入功率1inpp q輸出功率outpfvl 活塞式液壓缸活塞式液壓缸2121 11()mvap qp qfva 112222()mvap qp qf va 功率平衡關(guān)系第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理圖3-23