汽車液壓及液力傳動(第二章)

1、 Chapter Two 第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 Hydraulic pump、hydraulic motor and hydraulic cylinder 1液壓泵的分類2齒輪泵的結構與工作原理3 34 4液壓馬達的工作原理6 Contents 液壓泵的工作原理與性能參數 7液壓缸的結構與工作原理葉片泵的結構與工作原理柱塞泵的結構與工作原理5第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數 液壓泵：將機械能轉變?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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數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行能量轉換 ，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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.

3、1 液壓泵的工作原理與性能參數l 液壓泵的性能參數液壓泵的性能參數1 1、額定壓力（強）、額定壓力（強）2 2、流量、流量q q與排量與排量V VtqVn根據實驗標準能夠連續(xù)運轉的最高壓力，稱為額定壓力。 排量V：液壓泵的泵軸轉一轉的過程中，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，單位時間內排出的液體體積。單位是m3/s泵的轉速，r/s第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數l 液壓泵的性能參數液壓泵的性能參數3 3、實際流量與容積效率、實際流量與容積

4、效率 由于存在泄漏，實際流量q小于理論流量qt，定義實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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數l 液壓泵的性能參數液壓泵的性能參數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 泵的機械效率第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.2 液壓泵的分類齒輪泵葉片泵柱塞泵結構形

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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理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 齒輪逐漸進入嚙合，容積由大變小第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 排量2.3 齒輪泵的

6、結構與工作原理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外嚙合齒輪泵的實際輸出流量為26.66Vqzm bn第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 流量計算與流量脈動流量計算與流量脈動 輸出的流量隨轉動軸的轉角按拋物線規(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 隨著齒數的增加，脈動率會降低第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l

7、 內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵圖3-7 內嚙合齒輪泵（a） 漸開線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 內嚙合齒輪泵內嚙合齒輪泵圖3-8 內嚙合齒輪泵結構圖（a） 漸開線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 漸開線內嚙合齒輪泵漸開線內嚙合齒輪泵圖3-9 漸開線齒輪泵實物圖圖3-10 漸開線齒輪泵結構圖Vedio第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 擺線內嚙合齒

8、輪泵擺線內嚙合齒輪泵圖3-11 擺線內嚙合齒輪泵結構圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 擺線內嚙合齒輪泵擺線內嚙合齒輪泵圖3-12 擺線內嚙合齒輪泵結構圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 擺線內嚙合齒輪泵擺線內嚙合齒輪泵Vedio圖3-13 擺線內嚙合齒輪泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.3 齒輪泵的結構與工作原理l 內嚙合齒輪泵的優(yōu)點內嚙合齒輪泵的優(yōu)點p 結構緊湊、尺寸小，質量輕p 齒輪轉向相同，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 工作轉速較高，高轉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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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，可以改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理

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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與

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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵

12、的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4

13、 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸

14、 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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； 葉片按轉子旋轉方向向前傾斜的角度

15、，10-14； s 葉片厚度； z 葉片數量。222 ()cosVRrqbRrsz n第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.4 葉片泵的結構與工作原理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 雙作用葉片泵奇數葉片的泵脈動率比偶數葉片的泵的脈動率要小13片或15片葉片的數量為4的倍數時，泵的脈動率最小12片或16片第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結構緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點；廣泛應用在起重運

16、輸車輛、工程機械等領域。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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結構緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點；廣泛應用在起重運輸車輛、工程機械等領域。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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉過程中每個柱塞往復運動一次， 柱塞伸出時密封工作腔容積增大，產

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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉過程中每個柱塞往復運動一次， 柱塞伸出時密封工作腔容積增大，產生局部真空從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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由

18、外定子、內轉子、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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.5 柱塞泵的結構與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由外定子、內轉子、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的正負改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.6 液壓馬達的工作原理l 液壓馬達的作用液壓馬達的作用圖3-17 液壓馬達工作原理Vedio液壓馬達與液壓缸

19、同是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓缸：直線運動液壓馬達：回轉運動l 液壓馬達的工作原理液壓馬達的工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.6 液壓馬達的結構與工作原理l 液壓馬達的性能參數液壓馬達的性能參數p 容積效率：實際所需的流量q =理論流量+泄漏量ttVtqqqqq p 轉速：p 力矩：VqnVttTpq2tpVT2mpVTtmtTTT第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.6 液壓馬達的結構與工作原理l 液壓馬達的分類液壓馬達的分類圖3-18 液壓馬達圖形符號(a) 單向定量液壓馬達(b) 單向變量液壓馬達(c) 雙向定量液

20、壓馬達(d) 雙向變量液壓馬達第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.7 液壓缸的結構與工作原理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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.7 液壓缸的結構與工作原理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只能在一個方向運作重力復位圖3-20 單作用單活塞桿液壓缸圖形符號彈簧復位虛線表示內部泄露： 通過回油管回油箱第第2章章 液壓泵、液壓馬達

21、與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.7 液壓缸的結構與工作原理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個進油口可以實現(xiàn)雙向運動圖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、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.7 液壓缸的結構與工作原理圖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 功率平衡關系第第2章章 液壓泵、液壓馬達與液壓缸液壓泵、液壓馬達與液壓缸 2.7 液壓缸的結構與工作原理圖3-23 雙