第三章液壓傳動及氣壓傳動

1、第三章 液壓泵及液壓馬達(dá)教學(xué)內(nèi)容n液壓泵與液壓馬達(dá)的工作原理及分類（重點(diǎn)）n液壓泵與馬達(dá)的主要性能參數(shù)（難點(diǎn)）n液壓泵的結(jié)構(gòu)n液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用液壓泵液壓泵液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)3.1 液壓泵及液壓馬達(dá)概述n液壓泵及液壓馬達(dá)的基本工作原理與分類n液壓泵及液壓馬達(dá)的性能參數(shù)3.1.1 液壓泵及液壓馬達(dá)的基本工作原理與分類n原理n分類n兩者關(guān)系n職能符號一、一、 液壓泵及液壓馬達(dá)的基本工作原理液壓泵及液壓馬達(dá)的基本工作原理根據(jù)密閉工作腔的容積變化而進(jìn)行吸油和排油是液壓泵的共同特點(diǎn)，因而液壓泵也稱為容積泵。容積式液壓泵的基本工作原理可由圖3-1所示的單柱塞泵來說明。吸油：密封容積增大， 產(chǎn)生真空 壓

2、油：密封容積減小， 油液被迫壓出 s= 2eeoo1o1o1a6543217圖 3-1 單 柱 塞 泵 工 作 原 理 圖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(2) 密封容積變化(3) 吸壓油腔隔開（配流裝置）二、二、 液壓泵及液壓馬達(dá)的分類液壓泵及液壓馬達(dá)的分類(1) 按其結(jié)構(gòu)形式：齒輪式、葉片式、柱塞式等。(2) 按輸出(入)流量能否調(diào)節(jié)：定量，變量(3) 按輸油方向能否改變：雙向，單向(4) 按工作壓力：低壓 中壓 中高壓 高壓(5) 按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。 額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于50

3、0r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。 通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十N.m到幾百N.m），所以又稱為高速小扭矩液壓馬達(dá)。 低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩大(可達(dá)幾千N.m到幾萬N.m),所以又稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。三、液壓馬達(dá)與液壓泵的關(guān)系三、液壓馬達(dá)與液壓泵的關(guān)系功用上 相反液壓泵: 將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能,向系統(tǒng)供油。液壓馬達(dá)：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對負(fù)載做功。結(jié)構(gòu)上 相似原理上 互逆 四、液壓泵和液壓馬達(dá)一般圖形符號四、液壓泵和液壓馬達(dá)一般圖形符號液壓泵和液壓馬達(dá)一般圖形符號如圖3-2所示。 (a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)圖3-2 液壓泵及

4、液壓馬達(dá)圖形符號3.1.2 液壓泵及液壓馬達(dá)的性能參數(shù)n壓力n轉(zhuǎn)速n排量和流量n功率和效率一、壓力一、壓力1. 工作壓力p ：指泵（或馬達(dá)）實(shí)際工作時(shí)輸出（或輸入） 油液的壓力，其值取決于外負(fù)載與壓力損失。2. 額定壓力pn （公稱壓力、銘牌壓力） ： 液壓泵和馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能 連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高壓力。當(dāng)p pn即泵過載。 3. 最高允許壓力pmax 泵（或馬達(dá)）在短時(shí)間內(nèi)允許超載使用的極限壓力。 p p n p max 二、額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速二、額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速 1、額定轉(zhuǎn)速ns（r/min）：液壓泵或馬達(dá)在額定壓力下，能長時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。 2、最高轉(zhuǎn)速n

5、max（r/min）：液壓泵或馬達(dá)在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速允許短時(shí)間運(yùn)行時(shí)的最高轉(zhuǎn)速。三、排量和流量三、排量和流量1. 排量V（m3/rad）：液壓泵（或馬達(dá)）每轉(zhuǎn)一弧度，由其幾何尺寸計(jì)算而得到的排出（或吸入）液體的體積 ，或在沒有泄漏的情況下，泵（或馬達(dá)）每轉(zhuǎn)一周所排出（或吸入）的液體的體積（m3/r） 。2、 理論流量qt（m3/s）：在不考慮泄漏的情況下，液壓泵（或馬達(dá)）在單位時(shí)間內(nèi)排出（或輸入）的液體體積。 3. 實(shí)際流量：液壓泵工作時(shí)實(shí)際排出的流量，稱為液壓泵的實(shí)際流量。它等于液壓泵的理論流量減去泄漏量。實(shí)際輸入給液壓馬達(dá)的流量稱為液壓馬達(dá)的實(shí)際流量。它等于液壓馬達(dá)的理論流量加上因

6、泄漏等而損失的流量。4. 額定流量qn（m3/s）：在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下，液壓泵（或液壓馬達(dá)）輸出（或輸入）的實(shí)際流量。 5. 瞬時(shí)流量：泵在某一瞬時(shí)的幾何流量。 四、功率四、功率1. 實(shí)際輸入功率 2. 理論輸出功率 3.實(shí)際輸出功率pwTp ,pmpvmvmmmwTm ,tpQtmQ五、效率五、效率 1. 機(jī)械效率 2. 容積效率 3. 總效率pwTp ,pmpvmvmmmwTm ,tpQtmQ液壓泵及液壓馬達(dá)的能量轉(zhuǎn)換圖1. 實(shí)際輸入功率 2. 理論輸出功率 3.實(shí)際輸出功率4. 機(jī)械效率 5. 容積效率6. 總效率7. 理論流量8. 實(shí)際流量mvmmmmmvmmmvmmmmmmmmm

7、mmmvpvpppmmmvpvpmpPmmmmvpvpppmvpvpmpPpvppppvpmpPnqnqwTpnqpnqwTpnqpnqwTpnqwT/ pwTp ,pmpvmvmmmwTm ,tpQtmQpvpppppvpmpvpmpvpppvpmpPpppmppppnqnqpnqwTpnqwTwT液壓泵及液壓馬達(dá)的性能參數(shù)例題一液壓泵與液壓馬達(dá)組成的閉式回路，液壓泵的輸出油壓 pp=10MPa, 其機(jī)械效率和容積效率分別為 其排量液壓馬達(dá)的機(jī)械效率和容積效率分別為 馬達(dá)排量 若不計(jì)液壓馬達(dá)的出口壓力和管路的一切壓力損失，且當(dāng)液壓泵轉(zhuǎn)速為 時(shí)，試求下列各項(xiàng)：(1)液壓泵的輸出功率；(2)電動

8、機(jī)所需功率；(3)液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩；(4)馬達(dá)的輸出功率；(5)馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速。, 9 . 0pv,95. 0pmmin/1500r,/10rmlqp,/10rmlqp,95. 0mm, 9 . 0mv3.2 齒輪泵及齒輪馬達(dá)n齒輪泵的分類n外嚙合齒輪泵n內(nèi)嚙合齒輪泵n齒輪馬達(dá)3.2.1 齒輪泵的分類外嚙合外嚙合內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合3.2.2 外嚙合齒輪泵n結(jié)構(gòu)組成n工作原理n排量和流量的計(jì)算n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及改進(jìn)措施n外嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用一、結(jié)構(gòu)組成一、結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成: 前、后泵蓋，泵體，一對齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開線外嚙合齒輪。二、工作原理二、工作原理密封容積形成：齒輪、泵體內(nèi)表面、前后

9、泵蓋圍成 齒輪退出嚙合,容積吸油密封容積變化 齒輪進(jìn)入嚙合,容積壓油吸壓油口隔開：兩齒輪嚙合線、泵體及泵蓋 NpabcdefghabcdefghA-AAA排 油10102RpRe吸 油2345圖 3-4 外 嚙 合 齒 輪 泵 工 作 原 理 圖三、排量和流量的計(jì)算三、排量和流量的計(jì)算 在計(jì)算齒輪泵排量時(shí)，假設(shè)齒間的容積等于輪齒的體積，因此齒輪每轉(zhuǎn)一周，排出的液體的體積等于其中一個(gè)齒輪的所有齒間工作容積及其所有輪齒有效體積之和，即等于其中一個(gè)齒輪齒頂圓與齒底圓之間環(huán)形圓柱的體積（2Rf hoB=2Zm2B），所以齒輪泵的排量為： V=Rf hoB=Zm2B 實(shí)際上，齒間容積比輪齒體積稍大，而且

10、齒數(shù)越少差值越大；另外，對修正齒輪而言，輪齒變薄，齒間容積也增大。為此，在上式中乘以系數(shù)1.06 1.12（齒數(shù)多時(shí)取小值，齒數(shù)少時(shí)取大值）來加以修正。修正后的齒輪泵排量為：V=(1.061.12)Zm2B 齒輪泵的實(shí)際流量為Q=Vpv=(1.061.12)Zm2Bpv 上式計(jì)算的是外嚙合齒輪泵的平均流量。實(shí)際上，由于齒輪泵在工作過程中，嚙合點(diǎn)位置發(fā)生周期性的變化，其瞬時(shí)流量qsh是脈動的，流量qsh的脈動大小用流量不均勻系數(shù)q表示： 式中，(qsh)max、(qsh)min 齒輪泵最大和最小瞬時(shí)流量 齒數(shù)越少，q越大。當(dāng)Z=6時(shí)，q值高達(dá)34.7%。流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起

11、壓力脈動，使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲。 %100minmaxtshshqqqq四、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及改進(jìn)措施四、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及改進(jìn)措施n困油現(xiàn)象及其消除措施n泄漏n徑向作用力不平衡1、困油現(xiàn)象及消除辦法（1）困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因 為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使吸壓油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的重合度必須大于1 會出現(xiàn)兩對輪齒同時(shí)嚙合的情況，在齒向嚙合線間形成一個(gè)封閉容積主 動(a )BA主 動主 動(b )(c )圖 3 - 5 齒 輪 泵 的 困 油 現(xiàn) 象 ab 容積縮小 b c 容積增大（2）困油引起的結(jié)果ab 容積縮小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時(shí)無功損耗

12、增大，油液發(fā)熱。bc 容積增大 p 形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等?？傊河捎诶в同F(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。（3）消除困油的方法 原則： ab 密封容積減小，使之通壓油口 bc 密封容積增大，使之通吸油口 在b點(diǎn)密封容積最小，隔開吸壓油 方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困油，CB-B形泵將卸荷槽整個(gè)向吸油腔側(cè)平移一段距離，效果更好CCminKKA2B2hKK圖3-6 消除困油現(xiàn)象的措施b=a/2a主動toPDC 2、泄漏與間隙補(bǔ)償措施（1）泄漏的途徑端面間隙泄漏：約占齒輪泵總泄漏量的 75%80%徑向間隙泄漏：約占齒輪泵總泄漏量的

13、 15%20%齒面嚙合處泄漏：約占齒輪泵總泄漏量的 5%總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。（2）齒輪泵的間隙補(bǔ)償齒輪泵的間隙補(bǔ)償包括端面間隙自動補(bǔ)償和徑向間隙自動補(bǔ)償兩種方式。 端面間隙補(bǔ)償 通常采用的端面間隙自動補(bǔ)償?shù)姆绞接懈虞S套式和彈性側(cè)板式兩種。其工作原理是通過引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，來自動補(bǔ)償端面磨損和減小端面間隙。 AASA-Ap吸油口排油口FfFfF1F1軸承套軸承套圖3-7 軸向間隙補(bǔ)償原理圖徑向間隙補(bǔ)償 如圖3-9所示，在齒輪泵的排油腔安裝了徑向間隙補(bǔ)償塊1，在泵體2上，將吸油腔沿齒頂擴(kuò)大到補(bǔ)償環(huán)的外側(cè)。徑向間隙補(bǔ)償環(huán)被排油壓力適當(dāng)壓緊在齒頂上，將吸、排油腔隔開。2

14、3吸 油 口排 油 口1圖 3 - 9 徑 向 間 隙 補(bǔ) 償 示 意 圖3、徑向力及減小徑向力的措施（1）齒輪泵的徑向力A.沿齒輪圓周液體產(chǎn)生的徑向力F1B.由齒輪嚙合產(chǎn)生的徑向力F2C.徑向力的合成 由此可見，從動齒輪軸承比主動齒輪軸承所受徑向力的合力要大。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，被動齒輪軸承比主動齒輪軸承會較早磨損。圖 3 - 1 0 齒 輪 泵 徑 向 受 力 分 析F2排 油01F1F102F2吸 油F2F F2F1（2）減小徑向力的措施縮小壓油口，使排油腔作用在齒輪上的面積減小到只作用在12個(gè)齒的范圍內(nèi)，以減小徑向力。將排油腔擴(kuò)大到吸油腔側(cè)，在工作過程中只有12個(gè)齒起密封作用，使對稱區(qū)

15、域的徑向力得到平衡，從而減小作用在軸承上的徑向力。 將吸油腔擴(kuò)大到接近排油腔側(cè)，只留12個(gè)齒起密封作用，并在排油區(qū)設(shè)置徑向間隙補(bǔ)償塊，如圖3-9所示。這種結(jié)構(gòu)既減小了徑向力，又使容積效率提高。開液壓平衡槽23吸 油 口排 油 口1圖 3 - 9 徑 向 間 隙 補(bǔ) 償 示 意 圖AB排 油吸 油BA圖 3 - 1 1 液 壓 平 衡 槽 示 意 圖五、外嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用五、外嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，價(jià)格便宜，自吸能力較 好， 抗污染能力強(qiáng)，維護(hù)方便，工作可靠。缺點(diǎn)：徑向不平衡力大，泄漏大，流量脈動大，噪聲大，效 率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)，不能作

16、變 量泵使用。應(yīng)用：用于環(huán)境差、對壓力、流量特性要求不高的場合， 通常p10MPa（中低壓），如工程機(jī)械、建筑機(jī)械、 農(nóng)用機(jī)械等。3.2.3 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合擺線齒輪泵（又稱轉(zhuǎn)子泵）兩種。 12345CPR1R20102Re1Re2圖 3 - 1 2 漸 開 線 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 泵 工 作 原 理排 油 口吸 油 口排 油 腔CBAGFE4321De吸 油 腔圖 3 - 1 3 內(nèi) 嚙 合 擺 線 齒 輪 泵0102內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，流量、壓力脈動小，噪聲較小，使用壽命長。內(nèi)嚙合擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡單，嚙合重疊系

17、數(shù)大，傳動平穩(wěn)，吸油條件更為良好。其缺點(diǎn)是齒形復(fù)雜，加工精度要求高，因此價(jià)格較高。3.2.4 齒輪馬達(dá)n 齒輪馬達(dá)的工作原理n 齒輪馬達(dá)與齒輪泵的區(qū)別n 應(yīng)用特點(diǎn)一、齒輪馬達(dá)的工作原理一、齒輪馬達(dá)的工作原理齒輪馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與齒輪泵基本相同，其工作原理如圖3-14所示。01r1r2123123進(jìn) 油 口出 油 口圖 3-14 齒 輪 馬 達(dá) 的 工 作 原 理 圖02二、齒輪馬達(dá)與齒輪泵的區(qū)別二、齒輪馬達(dá)與齒輪泵的區(qū)別雖然齒輪馬達(dá)和齒輪泵的結(jié)構(gòu)基本相同，但由于功用不同，在結(jié)構(gòu)上和齒輪泵還是有差別的。其主要區(qū)別有： 1. 齒輪馬達(dá)有正反轉(zhuǎn)的要求，因而其結(jié)構(gòu)對稱。 2齒輪馬達(dá)殼體上設(shè)有單獨(dú)的外泄漏油口

18、。因?yàn)轳R達(dá)回油有背壓，若采用內(nèi)部泄油，在馬達(dá)正反轉(zhuǎn)時(shí)容易將軸端密封沖壞。 齒輪馬達(dá)的齒數(shù)一般比齒輪泵的齒數(shù)多。齒數(shù)多，有好的起動性能，運(yùn)動平穩(wěn)。齒輪泵提供壓力和流量，強(qiáng)調(diào)的是容積效率；而齒輪馬達(dá)產(chǎn)生輸出扭矩，強(qiáng)調(diào)的是機(jī)械效率，并力圖因此，一般齒輪馬達(dá)的齒數(shù)14，且多采用滾針軸承。三、齒輪馬達(dá)的應(yīng)用特點(diǎn)三、齒輪馬達(dá)的應(yīng)用特點(diǎn)與齒輪泵相似容積效率低只能用于中低壓場合適合于高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)3.3 葉片泵及葉片馬達(dá)n雙作用葉片泵n單作用葉片泵n葉片式液壓馬達(dá)3.3.1 雙作用葉片泵n結(jié)構(gòu)組成n工作原理n排量和流量的計(jì)算n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)組成一、結(jié)構(gòu)組成雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)如圖所示:定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左

19、右配油盤、傳動軸、殼體等組成.雙作用葉片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，葉片在槽內(nèi)往復(fù)運(yùn)動兩次，完成兩次吸油、排油過程，故稱為雙作用葉片泵。 雙作用葉片泵由于具有兩個(gè)吸油腔和兩個(gè)排油腔，并且各自的中心夾角是對稱的，其密閉工作容積數(shù)（等于葉片數(shù)）為偶數(shù)，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡，因此這種泵又稱為卸荷式葉片泵。二、工作原理二、工作原理V密 形成：定子、轉(zhuǎn)子和相鄰兩葉片、配流盤圍成 左上、右下腔，葉片伸出，V密吸油V密 變化：轉(zhuǎn)子順轉(zhuǎn) 右上、左下腔，葉片縮回，V密壓油 吸壓油口隔開： 配油盤上封油區(qū)及葉片排 油吸 油1234rR圖 3-15 雙 作 用 葉 片 泵 工 作 原 理 圖三、排量和流量的計(jì)算

20、三、排量和流量的計(jì)算 如圖3-16所示，V1為吸油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，V2為排油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，考慮到葉片厚度及葉片傾角對吸油和排油時(shí)油液體積的影響，泵的排量為: cos2/221ZrRrRbZVVVrRV1V2r0圖 3 - 1 6 雙 作 用 葉 片 泵 的 流 量 計(jì) 算泵的實(shí)際輸出流量為: 雙作用葉片泵也存在著流量脈動，但比其它型式的泵要小得多，且在葉片數(shù)為4的倍數(shù)時(shí)最小，葉片數(shù)一般取12或16。 并且，雙作用葉片泵是定量泵。 cospvpvZrRrRbVq四、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1定子曲線 定子曲線是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成，如圖3-17（a）所示。

21、長、短半徑之差Rr越大，泵的排量也越大。但差值過大，葉片從轉(zhuǎn)子葉片槽中滑出的長度越大，受液壓力所產(chǎn)生的彎矩越大，會引起葉片折斷、卡死等現(xiàn)象；另外，差值越大，過渡曲線的斜率也越大，使葉片的離心力不足以將葉片緊貼在定子的過渡曲線上，即產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。一般Rr值不超過7.3 mm。 過渡曲線應(yīng)保證葉片貼緊在定子內(nèi)表面上，保證葉片在轉(zhuǎn)子葉片槽中徑向運(yùn)動時(shí)速度和加速度的變化均勻，葉片對定子內(nèi)表面的沖擊要盡可能小。 定子曲線所用的過渡曲線有阿基米德螺線、正弦加速曲線、等加速等減速曲線和高次曲線等。其中等加速等減速曲線用得較為廣泛。 2配流盤 如圖3-18所示，雙作用葉片泵的配流盤上有兩個(gè)吸油窗口2、4和兩個(gè)

22、排油窗口1、3，窗口之間為封油區(qū)。AAb1234排油腔排油腔A -Ab圖 3-18 配 流 盤 結(jié) 構(gòu)3葉片的傾角 葉片泵在工作過程中，葉片受離心力和底部液壓力的作用，使葉片頂緊在定子內(nèi)表面上。為減小側(cè)向力，將葉片順著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向向前傾一個(gè)角，這樣可使壓力角減小為（=）。雙作用葉片泵葉片傾角一般取10 14。MFTFNFPMFTFNFP9 0 RrO圖 3 - 2 3 葉 片 的 傾 角 3.3.2 單作用葉片泵一、工作原理一、工作原理如圖3-24所示。單作用葉片泵是由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、泵體4以及配流盤5等零件組成。泵的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，葉片在槽中往復(fù)滑動一次，密閉工作腔的容積增大和縮小各

23、一次，完成一次吸油和排油，故稱單作用葉片泵。 12345排 油吸 油e圖 3-24 單 作 用 葉 片 泵 工 作 原 理二、排量和流量的計(jì)算二、排量和流量的計(jì)算 單作用葉片泵排量的計(jì)算如圖3-25所示。兩個(gè)相鄰葉片形成的工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周后所排出的油液體積V為: 單作用葉片泵的排量等于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周后各密封工作容積所排出的油液體積之和除以2，即 RBeZeReRBVVV4212221 22RBeZVVeR+eR-eR01V1V2圖 - 2 5 單 作 用 葉 片 泵 排 量 計(jì) 算 簡 圖當(dāng)單作用葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度為時(shí)，其實(shí)際流量為: qp=Vpv=2RBepv 單作用葉片泵的流量也是有

24、脈動的。分析表明，葉片數(shù)越多，流量脈動率越小，且奇數(shù)個(gè)葉片比偶數(shù)個(gè)葉片的泵的流量脈動率要小，因此，單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或15片。 由上式可見，改變轉(zhuǎn)子和定子的偏心距 e 的大小和方向，能夠改變單作用葉片泵的排量，因此，這種泵常用作變量泵。 三、限壓式變量葉片泵三、限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵有內(nèi)反饋式和外反饋式兩種變量形式。在此僅介紹內(nèi)反饋式變量葉片泵。 1結(jié)構(gòu)組成與工作原理組成：是由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、泵體、流量調(diào)節(jié)螺釘、壓力調(diào)節(jié)螺釘以及配流盤等零件組成。內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的變量原理如圖3-26所示。 51234FF1F20102e排油腔吸油腔圖3-26 變量原理2

25、限壓式變量葉片泵的壓力流量特性內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的壓力流量特性如圖3-27所示。調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘，可改變qmax，使AB段上下平移調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)螺釘，可改變pB ，使BC段左右平移 改變彈簧剛度，使BC段斜率 k大，曲線平緩 變化 k小，曲線較陡ABCpqpB0圖 3 - 2 7 壓 力 流 量 特 性pC51234FF1F20102e排 油 腔吸 油 腔圖 3-26 變 量 原 理四、單作用葉片泵結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（與雙作用相比）四、單作用葉片泵結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（與雙作用相比）n定子形狀：圓環(huán)n徑向力：存在n葉片數(shù)目：13或15，以減少流量脈動n轉(zhuǎn)子與定子位置關(guān)系：存在偏心距，變量泵 五、葉片泵的優(yōu)缺點(diǎn)及其

26、應(yīng)用五、葉片泵的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，流量、壓力脈動小，噪聲小。缺點(diǎn)：與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對油液要求高，如油液中有雜質(zhì)，則葉片容易卡死；通常只能單方向旋轉(zhuǎn)，如果旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤，會造成葉片折斷。 應(yīng)用：它廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造中的專用機(jī)床、自動線等 中低壓、要求較高的液壓系統(tǒng)中。3.3.3 葉片式液壓馬達(dá)葉片式液壓馬達(dá)一般為雙作用式，其工作原理如圖3-28所示。12345678p圖 3 - 2 8 雙 作 用 葉 片 式 馬 達(dá) 工 作 原 理 圖圖3-29所示為雙作用葉片式馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)。它與雙作用葉片泵相比，具有如下特點(diǎn)： 1葉片底部裝有燕式彈簧，其作用是保證馬達(dá)在起動時(shí)，葉片能緊貼

27、定子內(nèi)表面，形成密閉容積。 2馬達(dá)的殼體內(nèi)裝有兩個(gè)單向閥，不論馬達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，它都能保證葉片底部始終通入高壓油，從而使葉片與定子緊密接觸，保證密封。 3由于液壓馬達(dá)要作雙向旋轉(zhuǎn)，葉片槽呈徑向布置。 21通葉片底部AAAA圖3-29分別與馬達(dá)進(jìn)、出油腔相通n提問：根據(jù)工作原理圖判斷：作泵使用或作馬達(dá)使用時(shí)的進(jìn)出油口位置12345678p圖 3 - 2 8 雙 作 用 葉 片 式 馬 達(dá) 工 作 原 理 圖3.4 軸向柱塞泵及軸向柱塞馬達(dá) 根據(jù)柱塞相對缸體的分布情況有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是軸向柱塞泵，另一種是徑向柱塞泵。柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞沿軸向布置的泵稱為軸向柱塞泵。3.4.1

28、斜盤式軸向柱塞泵一、工作原理一、工作原理 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理如圖3-30所示。缸體每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動一次，完成一次吸、排油過程。x12345678zBAba0R02023y圖3-30y 二、排量和流量的計(jì)算二、排量和流量的計(jì)算 當(dāng)柱塞從=轉(zhuǎn)到2時(shí)，柱塞的行程為: L=2Rtg 缸體每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油和排油各一次，則泵的排量V 和流量q 分別為： 實(shí)際上，泵的瞬時(shí)流量qsh是脈動的，其流量不均勻系數(shù)與柱塞數(shù)及其奇偶性有關(guān)。柱塞數(shù)越多，流量不均勻系數(shù)越??；奇數(shù)柱塞比偶數(shù)柱塞的流量不均勻系數(shù)要小。因此，柱塞泵中的柱塞多采用Z=7或9。 從上式中可以看出，改變斜盤傾角的大小和方

29、向就可以改變其輸出流量的大小和方向，因此，某些軸向柱塞泵可用作雙向變量泵。 tg412/422ZRdZdLV tg412pvZRdq三、斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)三、斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu) 圖3-31所示為國產(chǎn) SCY14-1B 型斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)。該泵是由主體結(jié)構(gòu)和變量機(jī)構(gòu)兩部分組成。123 4567891011121314151617181920123 4567891011121314151617181920 2、特點(diǎn) 1）變量機(jī)構(gòu) 軸向柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，有手動變量機(jī)構(gòu)、伺服變量機(jī)構(gòu)等。圖3-31所示為手動變量機(jī)構(gòu)，圖3-34所示為伺服變量機(jī)構(gòu)。 7圖

30、3 - 3 48ye1h23gf4d56p(a )(b ) (2) 摩擦副 在斜盤式軸向柱塞泵中，柱塞與柱塞孔、缸體與配流盤、滑靴與斜盤構(gòu)成三對運(yùn)動摩擦副，這三對運(yùn)動摩擦副的工作狀態(tài)直接影響泵的密封性能、效率和使用壽命等。 滑靴與斜盤 如圖3-32所示，作用在柱塞底部的液壓力F1為: 421pdF pabc斜盤pFthF1FfFN F1在柱塞頭部分解成的法向力FN為 油膜在滑靴底部產(chǎn)生的反推力Ff為 當(dāng)FN=Ff，即柱塞頭部作用在滑靴上的法向力FN 和油膜作用在滑靴上的反力Ff 完全相等，稱為全平衡狀態(tài)。此時(shí)滑靴與斜盤脫離接觸，不存在金屬摩擦，只有油液的粘性摩擦。這種狀態(tài)機(jī)械效率較高，但泄漏較

31、大，容積效率較低。當(dāng)FNFf ，稱為過平衡狀態(tài)。此時(shí)油膜剛度大，泄漏量也大，此種方案很少采用。當(dāng)FNFf ，稱為部分平衡狀態(tài)。即滑靴始終壓在斜盤上，兩者的剩余壓緊力F=FNFf不大，通常取壓緊系數(shù) 這樣，既可以保證泄漏小，又不至于滑靴與斜盤之間壓得太緊而加速磨損。 cos4cos21pdFFN 2121APAPFf101051.FFmfN缸體與配流盤 如圖3-33所示，缸體1內(nèi)有七個(gè)均布的柱塞孔，柱塞孔底部開有腰圓形的進(jìn)出油口，腰形孔的通流面積比柱塞孔小，因此當(dāng)柱塞排油時(shí)，油液壓力對缸體產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，加上彈簧的預(yù)壓緊力，構(gòu)成了缸體對配流盤2的總壓緊力。為了減少缸體與配流盤之間的摩擦、磨損，

32、在它們之間也采用了剩余壓緊力的方法。如圖3-33（a）、（b）所示。如圖3-33（c）所示，為了防止吸油腔與排油腔相通，在配流盤上封油區(qū)的周向長度L要大于缸體上腰形孔的周向長度L。由于缸體柱塞孔底部的腰形孔道在配流盤上、下死點(diǎn)前后一小段行程（L-Lo）內(nèi)，既不與排油腔相通，也不與吸油腔相通，而此時(shí)柱塞仍有微小行程，使柱塞底部出現(xiàn)變大或變小的閉死容積，由此產(chǎn)生困油現(xiàn)象。解決辦法是在配流盤吸油窗口與排油窗口的兩端各開小三角油槽，使兩尖端之間的距離等于或略小于柱塞底部腰形孔的長度L0，如圖3-33（d）所示。這種辦法既使吸、排油窗口之間有足夠的密封長度而不致泄漏過多，又可以在閉死容積變化時(shí)能通過小三

33、角油槽吸、排油，以消除困油現(xiàn)象。1D5L0345D2D5D4D3D1 5(a )(d )(c )(b )圖 3 - 3 3 配 流 盤 與 缸 體 之 間 的 配 合AABB2D1D2D3D4pA -Ae -e展 開B -BeeL0L 柱塞與缸體內(nèi)柱塞孔 這一對摩擦副為圓柱面，工藝性能較好，易保證密封性。但由于斜盤傾角的影響，柱塞上作用有側(cè)向力Ft ，如圖3-32所示。側(cè)向力Ft通過柱塞作用于缸體上，它可以使缸體傾斜，造成缸體和配流盤之間出現(xiàn)楔形間隙，使泄漏增大，并且使密封表面產(chǎn)生局部接觸，柱塞與缸體之間的磨損加劇。為了減小側(cè)向力，斜盤的傾角不宜過大（通常20）；增加柱塞在缸體內(nèi)柱塞孔中的接觸

34、長度，在柱塞上開均壓槽，合理選擇柱塞和缸體的材料及熱處理工藝，都有利于提高耐磨性能，減小泄漏。四、柱塞泵的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用四、柱塞泵的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：工作壓力高， p2040MPa，Pmax可達(dá)到100MPa；容積效率高，95%，流量大，易于實(shí)現(xiàn)變量。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格高，對油液要求高，使用、維修要求嚴(yán)格。應(yīng)用：該泵適用于高壓、大流量、大功率的場合。3.4.3 軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基本上與同類型的液壓泵相似，除采用閥式配流的液壓泵不能作為液壓馬達(dá)用之外，其它形式的液壓泵基本上都能作液壓馬達(dá)使用。圖3-36所示為斜盤式軸向柱塞馬達(dá)的工作原理圖。TNFTRTT圖3-36AAAA

35、3.4.2 斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵的主軸與缸體的旋轉(zhuǎn)軸線不在同一直線上，而是成一個(gè)角度。圖3-35所示斜軸式軸向柱塞泵是由主軸1、軸承組2、連桿柱塞副3、缸體4、配流盤6、殼體5等零件組成。斜軸式軸向柱塞泵中主軸與缸體軸線夾角較大，一般為25，最大可達(dá)40，由于傾角大，變量范圍大，所需的擺動空間也大，故做成雙向變量泵時(shí)體積大而且笨重。 圖3-35123456789 3.5 液壓泵及液壓馬達(dá)的性能比較和選用原則液壓泵及液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的核心元件。合理地選擇液壓泵及液壓馬達(dá)對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。一、液壓泵的選擇一

36、、液壓泵的選擇選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和液壓系統(tǒng)對工作性能的要求，首先應(yīng)決定選用變量泵還是定量泵。變量泵的價(jià)格高，但能達(dá)到提高工作效率、節(jié)能及壓力恒定等要求。然后，再根據(jù)各類泵的性能、特點(diǎn)及成本等確定選用何種結(jié)構(gòu)類型的液壓泵。最后，按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。表3-1列出了常用液壓泵的技術(shù)性能。齒 輪 泵 葉 片 泵 柱 塞 泵 內(nèi) 嚙 合 軸 向 式 外嚙合 漸開線 擺 線 單作用 雙作用 斜盤式 斜軸式 徑 向 式 螺桿泵 壓力范圍(MPa) 2.525 10 6 6.310 6.328 740 1640 2.510 排量范圍(mL/r) 2.5210 1

37、.7663.6 16 10125 2.5237 2.51616 9.4915 0.161463 轉(zhuǎn)速范圍(r/min) 14504000 20003000 15002000 6001800 6002800 10003600 9707500 1001800 最大功率(kW) 187.2 16.8 4 53 49 148 583 290 容積效率(%) 7095 90 90 6090 8595 9097 9097 7095 總效率(%) 6590 85 85 5585 6585 8090 8090 7085 功率重量比 中 中 中 小 中 大 中 小 流量脈動(%) 1127 13 3 15 14

38、 1 對污染敏感性 小 小 小 中 中 大 大 小 最高自吸能力(kPa) 50 33.5 33.5 16.5 16.5 63.5 價(jià) 格 最低 低 低 中 中低 高 高 100 0.25188 1500 46 95 90 小 2 中 16.5 高 高 類 型 性 能 類 型 適 用 工 況 應(yīng) 用 實(shí) 例 外嚙合 一般適合于中低壓(8 MPa 以下)的工況，在高壓(25 MPa 以下)時(shí)要選用高壓齒輪泵。自吸能力好，抗污染能力強(qiáng)，但噪聲大，流量脈動大。 漸開 線式 適合于中低壓工況，轉(zhuǎn)速較高，流量脈動相對較小，抗污染能力強(qiáng)，噪聲較小。 齒 輪 泵 內(nèi) 嚙 合 擺線 轉(zhuǎn)子式 使用壓力一般不超過

39、 6 MPa， 排量范圍較小， 流量脈動相對較小，抗污染能力強(qiáng)，噪聲較小。 用于機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、航空、船舶以及一般機(jī)械的潤滑系統(tǒng)中。外嚙合齒輪泵還用于礦山機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。內(nèi)嚙合齒輪泵還用于高壓作用設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。擺線轉(zhuǎn)子泵還用于大、中型車輛的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)中。 單作用 使用壓力不超過 10 MPa， 可以變量， 自吸能力一般，噪聲較低，對油液污染較敏感，壽命較低。 葉 片 泵 雙作用 一般適合于中低壓(8 MPa)以下，在中高壓(816 MPa)時(shí)要選用高壓葉片泵，自吸能力一般，噪聲較低，對油液污染較敏感。 用于機(jī)床、注塑機(jī)、液壓機(jī)、起重機(jī)、工程機(jī)械、飛機(jī)、船舶、壓鑄機(jī)、冶金機(jī)械等設(shè)備的液壓系統(tǒng)。 螺 桿 泵 適合于中低壓的工況，排量范圍大，流量脈動小，抗污染能力強(qiáng)，噪聲低，自吸能力好。 用于精密機(jī)床、精密機(jī)械、食品、化工、石油、紡織等機(jī)械，還可用于潛艇、液壓電梯、汽輪機(jī)、水電站調(diào)速系統(tǒng)中。 斜盤端 面配流 適合于中高壓(832 MPa)的工況，容積效率高，有多種變量形式，自吸能力差，對油液污染敏感，噪聲較大。 軸 向 斜軸端 面配流 適合于中高壓的工況，最低轉(zhuǎn)速不低于 50 r/min，其定量泵自吸能力好，效率高。作變量泵時(shí)響應(yīng)慢，對油液污染敏感，噪聲較