液壓傳動第3章

1、3.1 3.1 液液壓泵壓泵和液和液壓馬達(dá)概壓馬達(dá)概述述 3.2 3.2 齒輪泵齒輪泵 3.3 3.3 葉片葉片泵泵 3.4 3.4 柱塞柱塞泵泵 3.5 3.5 液液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 第第3 3章液壓泵和液壓馬達(dá)章液壓泵和液壓馬達(dá) 第第3 3章章 液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá) 3.1 液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，它可以將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，為液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的液體。液壓馬達(dá)是一種執(zhí)行元件，它將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。液壓泵和液壓馬達(dá)均是系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換裝置，從原理上講液壓泵和液壓馬達(dá)是可逆的，結(jié)構(gòu)上來看二者也基本相同，但由于功用不

2、同，它們的實際結(jié)構(gòu)是有差別的。3.1.1 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理如圖3.1所示，泵體3和柱塞2構(gòu)成一個密封容積，偏心輪1由原動機帶動旋轉(zhuǎn)，當(dāng)偏心輪由圖示位置向下轉(zhuǎn)半周時，柱塞在彈簧6的作用下向下移動，密封容積逐漸增大，形成局部真空，油箱內(nèi)的油液在大氣壓作用下，頂開單向閥4進入密封腔中，實現(xiàn)吸油；當(dāng)偏心輪繼續(xù)再轉(zhuǎn)半周時，它推動柱塞向上移動，密封容積逐漸減小，油液受柱塞擠壓而產(chǎn)生壓力，使單向閥4關(guān)閉，油液頂開單向閥5而輸入系統(tǒng)，這就是壓油，液壓泵的供油壓力為p，供油流量為q。上述液壓泵是通過密封容積的變化來完成吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化值，因而這種

3、液壓泵又稱為容積泵。 3.1.2 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)3.1.3 液壓馬達(dá)的性能參數(shù)液壓馬達(dá)的性能參數(shù) 3.1.4 液壓泵和液壓馬達(dá)的種類液壓泵和液壓馬達(dá)的種類液壓泵和液壓馬達(dá)的種類很多，按結(jié)構(gòu)形式不同可分為齒輪式、葉片式、柱塞式等；按流量能否改變可分為定量式和變量式；按液流方向能否改變可分為單向式和雙向式等。液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號見表3-2。 3.2 齒齒 輪輪 泵泵齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點是： 抗油液污染能力強，體積小，價格低廉；內(nèi)部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動大，排量不能調(diào)節(jié)。齒輪泵通常用于工作環(huán)境比較惡劣的各種中、低壓系統(tǒng)中。尤其是低壓系統(tǒng)。齒輪泵中齒輪的齒

4、形以漸開線為多。在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛。3.2.1 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵1. 工作原理外嚙合齒輪泵是由前、后泵蓋，泵體，一對齒數(shù)、 模數(shù)完全相同的漸開線外嚙合齒輪組成。其工作原理如圖3.2所示。在泵體內(nèi)有一對齒輪，當(dāng)吸油口和壓油口各用油管與油箱和系統(tǒng)接通后，齒輪各齒槽和泵體、以及齒輪前后端面貼合的前后端蓋間形成密封工作腔，而嚙合齒輪的接觸線又把它們分隔為兩個互不串通的吸油腔和壓油腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，泵的右側(cè)(吸油腔)輪齒脫開嚙合，使密封容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下被吸入吸油腔內(nèi)，并充滿齒間。隨著齒輪的回轉(zhuǎn)，吸入到輪

5、齒間的油液便被帶到左側(cè)(壓油腔)。當(dāng)左側(cè)齒與齒進入嚙合時，使密封容積不斷減小，油液從齒間被擠出而輸送到系統(tǒng)。4. 應(yīng)用特點應(yīng)用特點一般外嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、重量輕、自吸性能好、價格低廉、對油液污染不敏感等特點；但由于徑向力不平衡及泄漏的影響，一般使用的工作壓力較低，另外其流量脈動也較大，噪聲也大，因而常用于負(fù)載小、功率小的機床設(shè)備及機床輔助裝置如送料、夾緊等不重要的場合，在工作環(huán)境較差的工程機械上也廣泛應(yīng)用。外嚙合齒輪泵主要用于小于2.5MPa的低壓液壓系統(tǒng)，而高壓齒輪泵則針對一般齒輪泵的泄漏大、存在徑向不平衡力等限制壓力提高的問題作了改進，如盡量減小徑向不平衡力，提高軸與軸承的

6、剛度，對泄漏量最大處的端面間隙采用自動補償裝置等。3.2.2 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其工作原理如圖3.5所示。當(dāng)小齒輪按如圖3.5所示方向旋轉(zhuǎn)時，輪齒退出嚙合時容積增大而吸油，進入嚙合時容積減小而壓油。在如圖3.5(a)所示的漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵中，主動小齒輪1和從動外齒圈2之間要裝一塊月牙隔板5，以便把吸油腔3和壓油腔4隔開。如圖3.5(b)所示的擺線齒形內(nèi)嚙合泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵，由于小齒輪和內(nèi)齒輪相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。內(nèi)嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，在高轉(zhuǎn)速下工作有較高的容積效率。其缺點是制造工藝較復(fù)雜，價格較貴。

7、3.3 葉葉 片片 泵泵葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量均勻、噪聲小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點， 因而被廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)中。但它也存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜，吸油能力差，對油液污染比較敏感等缺點。葉片泵按結(jié)構(gòu)可分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用式主要作變量泵，雙作用式作定量泵。3.3.1 雙作用葉片泵雙作用葉片泵1. 工作原理工作原理如圖3.6所示為雙作用葉片泵的工作原理圖。它主要由定子1、轉(zhuǎn)子2、葉片3、配油盤4、轉(zhuǎn)動軸5和泵體等組成。定子內(nèi)表面由四段圓弧和四段過渡曲線組成，形似橢圓，且定子和轉(zhuǎn)子是同心安裝的，泵的供油流量無法調(diào)節(jié)，所以屬于定量泵。 2) 葉片傾角從圖3.6中可以看到葉片頂部隨同轉(zhuǎn)子上的葉片槽順

8、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一角度，即前傾一個角度，其目的是減小葉片和定子內(nèi)表面接觸時的壓力角，從而減少葉片和定子間的摩擦磨損。當(dāng)葉片以前傾角安裝時，葉片泵不允許反轉(zhuǎn)。3) 端面間隙為了使轉(zhuǎn)子和葉片能自由旋轉(zhuǎn)，它們與配油盤兩端面間應(yīng)保持一定間隙。但間隙過大將使泵的內(nèi)泄漏增加，容積效率降低。為了提高壓力，減少端面泄漏，采取的間隙自動補償措施是將配油盤的外側(cè)與壓油腔連通，使配油盤在液壓推力作用下壓向轉(zhuǎn)子。泵的工作壓力愈高，配油盤就愈加貼緊轉(zhuǎn)子，對轉(zhuǎn)子端面間隙進行自動補償。4. 應(yīng)用特點應(yīng)用特點雙作用葉片泵不僅作用在轉(zhuǎn)子上的徑向力平衡，且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸油量均勻、噪聲小。但它的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，吸油特性差，對油液的污染較

9、敏感，一般用于中壓液壓系統(tǒng)。3.3.2 單作用葉片泵單作用葉片泵1. 工作原理工作原理 單作用葉片泵工作原理如圖3.9所示，它與雙作用泵的主要差別在于它的定子是一個與轉(zhuǎn)子偏心放置的內(nèi)圓柱面，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個密封工作腔吸油、壓油各一次，故稱單作用葉片泵。泵只有一個吸油區(qū)和一個壓油區(qū)，因而作用在轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力不平衡，所以又稱為非平衡式葉片泵。由于轉(zhuǎn)子與定子偏心距e和偏心方向可調(diào)，所以單作用葉片泵可作雙向變量泵使用。2. 變量特性變量特性如圖3.10(a)所示表示限壓式變量葉片泵的工作原理，如圖3.10(b)所示則表示其變量特性曲線。轉(zhuǎn)子的中心O1是固定的，定子2可以左右移動，在限壓彈簧3的作

10、用下，定子被推向右端，使定子中心O2和轉(zhuǎn)子中心O1之間有一初始偏心量eo，它決定了泵的最大流量。eo的大小可用螺釘6調(diào)節(jié)。泵的出口壓力p，經(jīng)泵體內(nèi)通道作用于有效面積為A 的柱塞6上，使柱塞對定子2產(chǎn)生一作用力pA。泵的限定壓力pB可通過調(diào)節(jié)螺釘4，改變彈簧3的壓縮量來獲得，設(shè)彈簧3的預(yù)緊力為Fs。當(dāng)泵的工作壓力小于限定壓力pB時，則pAFs，此時定子不作移動，最大偏心量eo保持不變，泵輸出流量基本上維持最大，如圖3.10(b)所示中曲線AB段稍有下降是泵的泄漏所引起；當(dāng)泵的工作壓力升高而大于限定壓力pB時，pAFs，定子左移，偏心量減小，泵的流量也減小。4. 結(jié)構(gòu)問題結(jié)構(gòu)問題1) 葉片底部單作

11、用葉片泵葉片底部的油液是自動切換的，即當(dāng)葉片在壓油區(qū)時，其底部通壓力油；在吸油區(qū)時則與吸油腔通。所以，葉片上、下的液壓力是平衡的，有利于減少葉片與定子間的磨損。2) 葉片傾角葉片傾斜方向與雙作用葉片泵相反，由于葉片上、下的液壓力是平衡的，葉片的向外運動主要依靠其旋轉(zhuǎn)時所受到的慣性力，因此葉片后傾一個角度更有利于葉片在離心慣性力作用下向外伸出。5. 應(yīng)用特點應(yīng)用特點單作用式葉片泵易于實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，常用于快慢速運動的液壓系統(tǒng)，可降低功率損耗，減少油液發(fā)熱，簡化油路，節(jié)省液壓元件。3.4 柱柱 塞塞 泵泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體內(nèi)往復(fù)運動，使密封容積產(chǎn)生變化，來實現(xiàn)吸油和壓油的。由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為

12、圓柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好，容積效率高。同時，柱塞處于受壓狀態(tài)，能使材料的強度得到充分發(fā)揮。另外，只要改變柱塞的工作行程就能改變泵的排量。所以柱塞泵具有壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、流量能調(diào)節(jié)等優(yōu)點。根據(jù)柱塞排列方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。3.4.1 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 3.4.2 軸向柱塞泵軸向柱塞泵1. 工作原理工作原理軸向柱塞泵的柱塞平行于缸體軸心線，泵的工作原理見圖3.13，它主要由斜盤1、柱塞2、缸體3、配油盤4、軸5和彈簧6等零件組成。斜盤1和配油盤4固定不動，斜盤法線和缸體軸線間的交角為。缸體3由軸5帶動旋轉(zhuǎn)，缸體上均勻分布了若干個軸向柱塞孔，孔內(nèi)裝

13、有柱塞2，柱塞在彈簧力作用下，頭部和斜盤靠牢。當(dāng)缸體按如圖3.9所示方向轉(zhuǎn)動時，由于斜盤和壓板的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運動，使各柱塞與缸體間的密封容積作增大或縮小變化，通過配油盤的吸油窗口和壓油窗口進行吸油和壓油。當(dāng)缸孔自最低位置向前上方轉(zhuǎn)動(前面半周)時，柱塞在轉(zhuǎn)角0范圍內(nèi)逐漸向右壓入缸體，柱塞與缸體內(nèi)孔形成的密封容積減小，經(jīng)配油盤壓油窗口而壓油；4. 優(yōu)缺點及其應(yīng)用優(yōu)缺點及其應(yīng)用軸向柱塞泵的柱塞與缸體柱塞孔之間為圓柱面配合，其優(yōu)點是加工工藝性好，易于獲得很高的配合精度，因此密封性能好，泄漏少，能在高壓下工作，且容積效率高，流量容易調(diào)節(jié)。但不足之處是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，對油液污染敏感

14、。一般用于高壓、大流量及流量需要調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)中，多用在礦山、冶金機械設(shè)備上。 3.5 液液 壓壓 馬馬 達(dá)達(dá)液壓馬達(dá)屬于液壓系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件之一，它以轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的形式輸出，下面以軸向柱塞式液壓馬達(dá)為例，對其工作原理作簡單介紹。 圖3.15中，當(dāng)壓力為p的壓力油輸入時，處在高壓腔中的柱塞2被頂出，壓在斜盤1上。設(shè)斜盤作用在柱塞上的反力為Fn，可分解為兩個分力，軸向分力F和作用在柱塞上的液壓作用力相平衡，另一個分力Fr使缸體3產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。設(shè)柱塞直徑為d，柱塞在缸體中的分布圓半徑為R，斜盤傾角為，柱塞和缸體的垂直中心線成角，則此柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：習(xí)習(xí) 題題一、填空題1. 液壓泵是將電動機輸出的_轉(zhuǎn)換為_的能量轉(zhuǎn)換裝置。2. 外嚙合齒輪泵的嚙合線把密封容積分成_和_兩部分，一般_油口較大，為了減小_的影響。3. 液壓泵正常工作的必備條件是：應(yīng)具備能交替變化的_，應(yīng)有_，吸油過程中，油箱必須和_相通。4. 輸出流量不能調(diào)節(jié)的液壓泵稱為_泵，可調(diào)節(jié)的液壓泵稱為_泵。外嚙合齒輪泵屬于_泵。5. 按工作方式不同，葉片泵分為_和_兩種。二、判斷題1. 液壓泵輸油量的大小取決于密封容積的大小。 ( )2. 外嚙合齒輪泵中，輪齒不斷進入嚙合的那一側(cè)油腔是吸油腔。 ( )3. 單作用式葉