第3章 液壓與氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件

1、第第3 3章章 液壓與氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件液壓與氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件3.1 液壓泵的基本工作原理及分類液壓泵的基本工作原理及分類3.2 液壓泵的基本性能參數(shù)和特性曲線液壓泵的基本性能參數(shù)和特性曲線3.3 齒輪泵齒輪泵3.4 葉片泵葉片泵3.5 柱塞泵柱塞泵3.6 氣源裝置氣源裝置3.1 液壓泵的基本工作原理及分類液壓泵的基本工作原理及分類 液壓泵和液壓馬達(dá)都是靠密封容積的變化來工作的。圖3.1所示為液壓泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。當(dāng)偏心輪1由動(dòng)力裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2便在偏心輪1和彈簧4的作用下在泵體3內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。柱塞右移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變大，產(chǎn)生真空，油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過吸油（單向）閥5

2、吸入液壓泵內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吸油；柱塞左移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變小，油液受擠壓，通過壓油（單向）閥6輸?shù)较到y(tǒng)中去，實(shí)現(xiàn)壓油。由此可見，液壓泵是靠密封工作腔的容積變化來工作的。它具有一定的密封容積，而且其密封容積是變化的，同時(shí)還要有吸壓油部分。液壓泵輸出油液流量的大小，由密封工作腔的容積變化量和單位時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)決定。因此這類液壓泵又稱為容積式泵。 圖3.1 容積式液壓泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1偏心輪；2柱塞；3缸體；4彈簧；5吸油閥；6壓油閥液壓泵的工作原理歸納如下：（1）密閉的容積發(fā)生變化是吸油、壓油的根本原理， 容積變大時(shí)形成真空，油箱中的油液在大氣壓 力下進(jìn)入密閉的容積(吸油)，容積減小時(shí)油液 受壓排

3、出(壓油)； （2）油箱的液面與大氣相通是吸油的必要條件； （3）要有配流裝置將吸油、壓油的過程分開； (吸油口、排壓口不能相通) 常用的液壓泵及液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)形式可分為三大類： 齒輪式葉片式柱塞式齒輪式液壓泵齒輪式液壓馬達(dá)葉片式液壓泵葉片式液壓馬達(dá) 柱塞式液壓泵柱塞式液壓馬達(dá) 按輸出、輸入的流量是否可調(diào)又可分兩大類：定量液壓泵變量液壓泵定量變量定量液壓馬達(dá)變量液壓馬達(dá)按輸出、輸入液流的方向是否可調(diào)又分兩大類：?jiǎn)蜗蛞簤罕脝蜗蛞簤厚R達(dá)單向雙向雙向液壓泵雙向液壓馬達(dá)齒輪式液壓泵液壓馬達(dá)一般是定量泵一般是定量馬達(dá)葉片式液壓泵液壓馬達(dá) 一般是定量馬達(dá)定量泵變量泵柱塞式液壓泵液壓馬達(dá) 定量泵變量泵變量

4、馬達(dá)定量馬達(dá)在按結(jié)構(gòu)形式分為三大類中：額定轉(zhuǎn)速高于500rmin的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500rmin的則屬于低速液壓馬達(dá)。 對(duì)于液壓馬達(dá)，又可分為高速和低速兩大類。一般認(rèn)為： 而高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)和軸向柱塞馬達(dá)(螺桿式馬達(dá))，低速液壓馬達(dá)主要是徑向柱塞馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于起動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)節(jié)(調(diào)速和換向)靈敏度高。通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大，僅幾十Nm 到幾百Nm，又稱高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 低速液壓馬達(dá)的特點(diǎn)：排量大、體積小、轉(zhuǎn)速低，可低到每分鐘幾轉(zhuǎn)，能直接與工作機(jī)構(gòu)連接，不需減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。低速馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較

5、大，可達(dá)幾千Nm到幾萬Nm，又稱低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。 (一) 液壓泵的主要性能參數(shù)： 工作壓力 p 液壓泵工作時(shí)的輸出壓力，其大小 決定于負(fù)載； 額定壓力 ps 在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)連 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力 。1、壓力 工作壓力 p額定壓力ps吸入壓力 吸入壓力 液壓泵進(jìn)口處的壓力；3.2 液壓泵的基本性能參數(shù)和特性液壓泵的基本性能參數(shù)和特性國(guó)際單位：Pa( N/m2) 工程單位: bar (kgf/cm2) 換算關(guān)系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m2)=0.1MPa （一般液壓泵有一定的過載能力，允許的最大過載壓力為額定壓力的 1. 25倍） 壓力的單位: 排量V 是指

6、在沒有泄漏的理想情況下，液壓泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積。 國(guó)際單位：m3/rad 工程單位 ：cm3/r(mL/r) 2、排量 V排量的單位:換算關(guān)系 1mL/r= cm3/r = 10-6 m3/rad 213、流量 在不考慮泄漏的情況下，液壓泵在單位時(shí)間內(nèi)理論上輸出的油液體積。即 液壓泵工作時(shí)實(shí)際輸出的油液體積，其值為理論流量qt 減去泄漏量 q , 即(1) 平均理論流量 qtnVqt(2) 實(shí)際流量 q qqqt換算關(guān)系 L/min=16.6710-6m3/s (3) 瞬時(shí)(理論)流量 qsh 液壓泵任一瞬時(shí)理論輸出的流量，一般它是波動(dòng)的，即qsh q , (4) 額定流量 qs液壓泵在額

7、定壓力、額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運(yùn)行的流量。流量的單位：國(guó)際單位： m3/s 工程單位： L/min 液壓泵的實(shí)際流量與理論流量的比值，稱為泵的容積效率v 1)(tttvqqqqq即 4、容積效率vqqtqqqtvtqqqq,液壓泵 5、功率 （1）輸入功率Pr 驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械功率為泵的輸入功率，若輸入轉(zhuǎn)矩為T，角速度為，則TPr（2）輸出功率 P 液壓泵輸出的液壓功率，即實(shí)際流量q 和工作壓力p 的乘積為輸出功率。 P = pq國(guó)際單位、工程單位都為KW。功率的單位:2ttttPFpApqpVnTnT設(shè)T為實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩，Tt為理論輸入的轉(zhuǎn)矩，則 6、機(jī)械效率 m1TTtmqpTtTT 因?yàn)橛心?/p>

8、擦消耗能量，則實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩大于理論輸入的轉(zhuǎn)矩 液壓泵的輸出功率與輸入功率之比為泵的總效率。 7、總效率1mvrTpqPP8、轉(zhuǎn)速 (1) 額定轉(zhuǎn)速 ns 指在額定壓力下，能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。 (2)最高轉(zhuǎn)速nmax 指在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速 允許短時(shí)間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。 (3) 最低轉(zhuǎn)速nmin 指正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的液壓泵的最 低轉(zhuǎn)速。 (4)轉(zhuǎn)速范圍 最低轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速為 其轉(zhuǎn)速范圍。 （二）、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù) 1、壓力 額定壓力 按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能使馬達(dá)連續(xù)正常 運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱額定壓力 。 指在不考慮泄漏的情況下，馬達(dá)每轉(zhuǎn)一弧度所需輸入液體的體積。 工作壓

9、力 指馬達(dá)輸入油液的實(shí)際壓力，其大小 取決馬達(dá)的負(fù)載； 2、排量 V 3、流量 理論流量是在不考慮泄漏的情況下，馬達(dá)在單位時(shí)間內(nèi)所需輸入液體的體積。 實(shí)際流量是在考慮泄漏的情況下，馬達(dá)在單位 時(shí)間內(nèi)所需輸入液體的體積。(1) 理論流量 qMt (2) 實(shí)際流量 qM qqqMtM1M tMM tM vMqqqq即4、容積效率 Mv 液壓馬達(dá)也有容積效率，與液壓泵不同的是馬達(dá)的實(shí)際流量qM大于其理論的流量qMt 馬達(dá)的理論流量qMt與實(shí)際流量 qM之比為馬達(dá)的容積效率Mv ,1tvtqqqqqqtqqq液壓泵,1MtMMtM vMqqqq液壓馬達(dá)MqqMtqMtMqqq 5、功率 （1）輸入功率

10、PMi為馬達(dá)的進(jìn)出口的壓差 ，p（2）輸出功率PMonTTPMMoM2MiMpqP6、機(jī)械效率Mm 液壓馬達(dá)也有機(jī)械效率，與液壓泵不同的是實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩TM 小于其理論轉(zhuǎn)矩TMt1MMmMtTT 馬達(dá)的實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩TM與理論轉(zhuǎn)矩TMt之比稱為馬達(dá)的機(jī)械效率MmqpT液壓馬達(dá)1MMmMtTTMMtTTqpT液壓泵因?yàn)橛心Σ料哪芰縯TT 1TTtm馬達(dá)輸出功率PMo與輸入功率PMi之比稱馬達(dá)的總效率 。8、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 7、總效率 MmMvMiMoMMPP（1）理論輸出轉(zhuǎn)矩 TMt由能量守衡定理：pqTpVpqTMtM(2) 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TMmMmMtMMpVTT（3）轉(zhuǎn)速 n VqVqnvM

11、MtM常用的計(jì)算公式： 計(jì)算泵的輸入功率rvmpqPP 計(jì)算泵的輸出流量vvtVnqq計(jì)算馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩mMmMtMMpVTT計(jì)算馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速VqVqnvMMtM例 題 講 解 例1、某液壓泵的工作壓力為6.3MPa，理論流量為 63 Lmin，容積效率為0.9，機(jī)械效率為0.85， 試求 （1）液壓泵輸出流量； （2）液壓泵輸出功率； （3）液壓泵需輸入功率。（1）液壓泵輸出流量 解：tvqq根據(jù)公式63 0.956.7 /mintvqql（2 ）液壓泵輸出功率pqP 根據(jù)公式636.3 1056.7 10/605.95PpqKW（3 ）液壓泵需輸入功率mvrPP根據(jù)公式5.597

12、.780.9 0.85rvmPPKW 三、液壓泵的特性曲線 液壓泵的特性曲線由試驗(yàn)得到，它反映了液壓泵的性能。曲線的橫坐標(biāo)為液壓泵的工作壓力P，縱坐標(biāo)分別為液壓泵的流量q、容積效率v、總效率等。(它是液壓泵在特定的介質(zhì)、轉(zhuǎn)速和油溫下試驗(yàn)而得) 。液壓泵的性能曲線PqvrPp由圖示曲線可知1、液壓泵的實(shí)際流量和容積效率隨其工作壓力 升高而降低；2、泵的總效率隨著壓力升高而增大，在泵的額定 壓力下總效率最高，到達(dá)最高值后下降；3、液壓泵的輸入功率隨其工作壓力升高而增加。四、液壓泵的圖形符號(hào) constant displacement pump液壓泵的圖形符號(hào)variable pump五、液壓馬達(dá)的

13、圖形符號(hào) 單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá) constant displacement motor液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá) 由圖可見，液壓泵的理論流量不隨液壓泵的壓力變化。由于液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大，所以液壓泵的實(shí)際輸出流量q隨壓力的升高而降低，而容積效率也隨之降低。總效率開始隨壓力p的增大很快上升，達(dá)到最大值后，又逐步下降。由容積效率和總效率這兩條曲線的變化，可以看出2.液壓泵特性曲線 機(jī)械效率的變化情況。液壓泵在低壓時(shí)，機(jī)械摩擦損失在總損失中所占的比重較大，其機(jī)械效率很低。隨著工作壓力的提高，機(jī)械效率很快提高。在達(dá)到某一值后，機(jī)械效率大致保持不變，從而表現(xiàn)出總效率曲線幾乎

14、和容積效率曲線平行下降的變化規(guī)律。圖3.4 液壓泵特性曲線 3.3 齒輪泵齒輪泵1.齒輪泵的工作原理 外嚙合齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。泵體1內(nèi)有一對(duì)互相嚙合的外齒輪2和3，齒輪的兩端由端蓋密封。這樣由泵體、齒輪的各個(gè)齒槽和端蓋形成了多個(gè)密封工作腔，同時(shí)輪齒的嚙合線又將左右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。 當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒相繼脫離嚙合，密封工作腔容積不斷增大，形成部分真空，在大氣壓力作用下經(jīng)吸油管從油箱吸進(jìn)油液，并被旋轉(zhuǎn)的輪齒齒間槽帶入左側(cè)。左側(cè)壓油腔由于輪齒不斷進(jìn)入嚙合，使密封工作腔容積減小，油液受到擠壓被輸出送往系統(tǒng)。這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。在齒輪泵的

15、嚙合過程中，嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，這樣就把吸油區(qū)和壓油區(qū)分開。圖3.5 外嚙合齒輪泵工作原理1泵體；2主動(dòng)齒輪；3從動(dòng)齒輪 2.齒輪泵的排量和流量 外嚙合齒輪泵的排量可近似看作是兩個(gè)嚙合齒輪的齒槽容積之和。若假設(shè)齒槽容積等于輪齒體積，則當(dāng)齒輪齒數(shù)為z、模數(shù)為m、節(jié)圓直徑為d（其值等于mz）、有效齒高為h（其值等于2 m）、齒寬為b時(shí)，齒輪泵的排量近似值為 （3.13） 實(shí)際上，齒槽容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少差值越大，因此需用3.33 3.50來代替上式中的值（齒數(shù)少時(shí)，取大值），以補(bǔ)償誤差。即齒輪泵的排量為 （3.14） 由此得齒輪泵的輸出流量為 （3.15） Vdhbzm b22Vz

16、m b ( . )66672qzm bnv ( . )66672齒輪泵的排量和流量齒輪泵的排量和流量(2/2) 實(shí)際上，由于齒輪泵在工作過程中嚙合點(diǎn)沿嚙合線移動(dòng)，使其工作油腔的容積變化率是不均勻的。因此，齒輪泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。流量脈動(dòng)會(huì)直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動(dòng)，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。如果脈動(dòng)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致，還將引起共振，加劇振動(dòng)和噪聲。若用qmax和qmin表示最大、最小瞬時(shí)流量，q表示平均流量，則流量脈動(dòng)率可用下式表示 （3.16） 它是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動(dòng)最大，并且齒數(shù)愈少，脈動(dòng)率愈大。這是外嚙合齒輪泵的一個(gè)缺

17、點(diǎn)。所以，齒輪泵一般用于對(duì)工作平穩(wěn)性要求不高的場(chǎng)合，要求平穩(wěn)性高的高精度機(jī)械不宜采用齒輪泵。qqqmaxmin3.齒輪泵結(jié)構(gòu)分析 (1) 困油現(xiàn)象 齒輪泵要平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合的重合度必須大于1，即有兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合的時(shí)刻，因此，就會(huì)有一部分油液困在兩對(duì)輪齒所形成的封閉容積之內(nèi)，如圖3.8所示。這個(gè)封閉容積先隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸減?。ㄓ蓤D3.8（a）到圖3.8（b），然后又逐漸增大（由圖3.8（b）到圖3.8（c）。 圖3.8 齒輪泵困油現(xiàn)象及其消除措施 齒輪泵結(jié)構(gòu)分析齒輪泵結(jié)構(gòu)分析(2/5) 封閉容積減小，會(huì)使被困油液受擠壓而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡負(fù)載

18、作用；封閉容積的增大又會(huì)造成局部真空，使溶于油液中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲并引起振動(dòng)和氣蝕，降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性，縮短使用壽命。 消除困油的方法，通常是在兩端蓋板上開卸荷槽（圖3.8（d）中的虛線），使封閉容積減小時(shí)，通過右邊的卸荷槽與壓油腔相通；封閉容積增大時(shí)，通過左邊的卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽的間距必須確保在任何時(shí)候都不使吸油腔和壓油腔相通。 注:消除困油現(xiàn)象的卸荷槽非對(duì)稱分布，偏向吸油腔。 齒輪泵結(jié)構(gòu)分析齒輪泵結(jié)構(gòu)分析(3/5) (2) 徑向不平衡力 在齒輪泵中，液體作用在齒輪外緣的壓力是不均勻的，從低壓腔到高壓腔

19、，壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞增，因此齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用。工作壓力越高，徑向不平衡力也越大。徑向不平衡力很大時(shí)，能使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂接觸泵體，產(chǎn)生摩擦；同時(shí)也加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。為了減小徑向不平衡力的影響，常采取縮小壓油口的辦法，使壓油腔的壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)；同時(shí)適當(dāng)增大徑向間隙，使齒頂不和泵體接觸。 齒輪泵結(jié)構(gòu)分析齒輪泵結(jié)構(gòu)分析(4/5) 齒輪泵的泄漏比較大，其高壓腔的壓力油通過三條途徑泄漏到低壓腔：一是通過齒頂圓和泵內(nèi)孔間的徑向間隙；二是通過齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙；三是輪齒嚙合線處的接觸間隙，齒輪泵結(jié)構(gòu)分析齒輪泵結(jié)構(gòu)分析(5/5) 通常采用

20、的自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙裝置有浮動(dòng)軸套式和彈性側(cè)板式兩種。浮動(dòng)軸套式齒輪泵的浮動(dòng)軸套是浮動(dòng)安裝的，軸套外側(cè)的空腔與泵的壓油腔相通。所引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪側(cè)端面上，泵輸出的壓力愈高，貼得愈緊，因而自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。當(dāng)泵工作時(shí)，浮動(dòng)軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面，將齒輪兩側(cè)面壓緊，從而補(bǔ)償了端面間隙。 1殼體；2主動(dòng)齒輪；3從動(dòng)齒輪；4前端蓋；5后端蓋；6浮動(dòng)軸套；7壓力盤 3.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，其結(jié)構(gòu)示意可見圖3.9。這兩種內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理和主要特點(diǎn)皆同于外嚙合齒輪泵。在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙隔板，以便把

21、吸油腔和壓油腔隔開，如圖3.9（a）。擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵，在這種泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一齒，因而不需設(shè)置隔板，如圖3.9（b）。內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪是主動(dòng)輪。 圖3.9 內(nèi)嚙合齒輪泵1吸油腔；2壓油腔；3隔板 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵(2/2) 內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，在高轉(zhuǎn)速工作時(shí)有較高的容積效率。但在低速高壓下工作時(shí)，壓力脈動(dòng)大，容積效率低，所以一般用于中低壓系統(tǒng)。在閉式系統(tǒng)中，常用這種泵作為補(bǔ)油泵。內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)是：齒形復(fù)雜，加工困難，價(jià)格較貴。 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、 吸油腔、壓油腔是固定的， 吸油口(孔)大，壓油口(孔)??；

22、2、 消除困油現(xiàn)象的卸荷槽向吸油腔偏移 (非對(duì)稱分布)；3、 泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸， 減小螺釘拉力；4、 齒輪端面泄漏有潤(rùn)滑軸承后回吸油腔； （3和4同屬于內(nèi)泄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小(尺寸小)，重量輕，工藝性好，制造方便，價(jià)格低廉，自吸能力強(qiáng)(容許的吸油真空度大)，對(duì)油液污染不敏感，轉(zhuǎn)速范圍大，維修方便，工作可靠。 徑向不平衡力大，摩擦嚴(yán)重，泄漏大，流量脈動(dòng)大，工作壓力的提高受到限制，噪聲較大，不能作變量泵使用。齒輪泵(外嚙合)的主要優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：齒輪液壓馬達(dá) (簡(jiǎn)稱齒輪馬達(dá)gear motor) 當(dāng)壓力油進(jìn)入其進(jìn)油腔后，由于嚙合點(diǎn)的半徑x、y小于齒頂圓的

23、半徑，因此在齒1和2 的齒面上變形成如圖所示不平衡液壓力，該液壓力相對(duì)于軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。齒輪在此轉(zhuǎn)矩作用下，使齒輪馬達(dá)按圖示方向旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)外負(fù)載作功，當(dāng)改變進(jìn)壓力油的方向時(shí)，馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。1、工作原理4）端面漏油潤(rùn)滑軸承，有專門設(shè)置的回油口；(外泄) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）進(jìn)油口(孔)與回油口(孔)相同(因?yàn)轳R達(dá)要正反轉(zhuǎn))；2）消除困油的卸荷槽對(duì)稱分布；3）用O型密封圈防止油液外漏，減小螺釘拉力；3.4 葉片泵葉片泵1.雙作用葉片泵的工作原理 圖3.10所示為雙作用葉片泵的工作原理。定子的兩端裝有配流盤，定子3的內(nèi)表面曲線由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧以及四段過渡曲線組成。定子3和轉(zhuǎn)子2的中心重合。在轉(zhuǎn)子

24、2上沿圓周均布開有若干條（一般為12或16條）與徑向成一定角度（一般為13）的葉片槽，槽內(nèi)裝有可自由滑動(dòng)的葉片。在配流盤上，對(duì)應(yīng)于定子四段過渡曲線的位置開有四個(gè)腰形配流窗口，其中兩個(gè)與泵吸油口4連通的是吸油窗口；另外兩個(gè)與泵壓油口1連通的是壓油窗口。 圖3.10 雙作用葉片泵的工作原理1壓油窗口；2轉(zhuǎn)子；3定子；4吸油窗口 雙作用葉片泵的工作原理雙作用葉片泵的工作原理(2/2) 當(dāng)轉(zhuǎn)子2在傳動(dòng)軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和底部液壓力（葉片槽底部始終與壓油腔相通）的作用下壓向定子3的內(nèi)表面，在葉片、轉(zhuǎn)子、定子與配流盤之間構(gòu)成若干密封空間。當(dāng)葉片從小半徑曲線段向大半徑曲線滑動(dòng)時(shí)，葉片外伸，這時(shí)所構(gòu)

25、成的密封容積由小變大，形成部分真空，油液便經(jīng)吸油窗口吸入；而處于從大半徑曲線段向小半徑曲線滑動(dòng)的葉片縮回，所構(gòu)成的密封容積由大變小，其中的油液受到擠壓，經(jīng)過壓油窗口壓出。這種葉片泵每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)密封容腔完成兩次吸、壓油過程，故這種泵稱為雙作用葉片泵。同時(shí)，泵中兩吸油區(qū)和兩壓油區(qū)各自對(duì)稱，使作用在轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力互相平衡，所以這種泵又被稱為平衡式葉片泵或雙作用卸荷式葉片泵。這種泵的排量不可調(diào)，因此它是定量泵。 雙作用葉片泵工作原理1）定子的內(nèi)表面為橢圓柱面，轉(zhuǎn)子與定子同心；2）葉片前傾安裝，以減小壓力角，防止葉片卡住 或折斷；3）葉片底部(根部)全通壓力油，在壓油區(qū)作用 與單作用葉片泵相同，而

26、在吸油區(qū)造成葉片頂 部與定子內(nèi)表面的摩擦增大，可定期換面；4）內(nèi)泄結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由圖3.10可知，泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，從吸油窗口流向壓油窗口的液體體積為大半徑為R，小半徑為r，寬度為b的圓環(huán)的體積。因?yàn)槭请p作用泵，所以雙作用葉片泵的排量為 （3.17） 則泵的實(shí)際輸出流量為 （3.18） 式中 b葉片的寬度（m）。 葉片體積對(duì)排量無影響。因?yàn)樵趬河颓?，葉片縮回排出的液體體積補(bǔ)償了葉片在壓油腔所占的體積。 2.雙作用葉片泵排量和流量VRrb222()qVnRrbnvv222() 如不考慮葉片厚度，在一定的條件下，則理論上雙作用葉片泵無流量脈動(dòng)。這是因?yàn)樵趬河蛥^(qū)位于壓油窗口的葉片不會(huì)造成它前后兩個(gè)工作

27、腔之間的隔絕不通（圖3.10），此時(shí)，這兩個(gè)相鄰的工作腔已經(jīng)連成一體，形成了一個(gè)組合的密封工作腔。隨著轉(zhuǎn)子的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，位于大、小半徑圓弧處的葉片均在圓弧上滑動(dòng)，因此組合密封工作腔的容積變化率是均勻的。實(shí)際上，由于存在制造工藝誤差，兩圓弧有不圓度，也不可能完全同心；其次，葉片有一定的厚度，根部又連通壓油腔，葉片底槽在吸油區(qū)時(shí)，消耗壓力油，但在壓油區(qū)時(shí)，壓力油又被壓出，同樣會(huì)造成了流量脈動(dòng)。由理論分析和實(shí)驗(yàn)表明，雙作用葉片泵的脈動(dòng)率在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍且大于8時(shí)最小，故雙作用葉片泵的葉片數(shù)通常取為12或16。 雙作用葉片泵排量和流量雙作用葉片泵排量和流量(2/2) （a）定子過渡曲線 定子內(nèi)表面的

28、曲線由四段圓弧和四段過渡曲線組成（見圖3.10）。理想的過渡曲線不僅應(yīng)使葉片在槽中滑動(dòng)時(shí)的徑向速度和加速度變化均勻，而且應(yīng)使葉片轉(zhuǎn)到過渡曲線和圓弧交接點(diǎn)處的加速度突變不大，以減小沖擊和噪聲。目前雙作用葉片泵一般都使用綜合性能較好的等加速、等減速曲線或高次曲線作為過渡曲線。 3. 雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （b）葉片安放角 如圖3.11所示，葉片在壓油區(qū)工作時(shí)，它們均受定子內(nèi)表面推力的作用不斷縮回槽內(nèi)。當(dāng)葉片在轉(zhuǎn)子中徑向安放時(shí)，定子表面對(duì)葉片作用力的方向與葉片沿槽滑動(dòng)的方向所成的壓力角較大，因而葉片在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的摩擦力也較大，使葉片滑動(dòng)困難，甚至被卡住或折斷。為了解決這一矛盾，可以將葉片不按徑

29、向安放，而是順轉(zhuǎn)向前傾一個(gè)角度，這時(shí)的壓力角就是。壓力角的減小有利于葉片在槽內(nèi)的滑動(dòng)，所以雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子的葉片槽常做成向前傾斜一個(gè)安放角。在葉片前傾安放時(shí)，葉片泵的轉(zhuǎn)子就不允許反轉(zhuǎn)。 雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2/6)圖4-11 雙作用葉片泵葉片傾角 上述的葉片安放形式不是絕對(duì)的，實(shí)踐表明，通過配流孔道以后的壓力油引入到葉片根部后，其壓力值小于葉片頂部所受的壓油腔壓力，因此在壓油區(qū)推壓葉片縮回的力除了定子內(nèi)表面的推力之外，還有液壓力（由頂部壓力與根部壓力之差引起），所以上述壓力角過大使葉片難以縮回的推理就不十分確切。目前，有些葉片泵的葉片作徑向安放仍能正常工作。 （c）端面間

30、隙的自動(dòng)補(bǔ)償 葉片泵同樣存在著泄漏問題，特別是端面的泄漏。為了減少端面泄漏，采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將配流盤的外側(cè)與壓油腔連通，使配流盤在液壓推力作用下壓向定子。泵的工作壓力愈高，配流盤就會(huì)愈加貼緊定子。同時(shí)，配流盤在液壓力作用下發(fā)生變形，亦對(duì)轉(zhuǎn)子端面間隙進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。 雙作用葉片泵排量和流量雙作用葉片泵排量和流量(3/6) （d）提高工作壓力的主要措施 雙作用葉片泵轉(zhuǎn)子所承受的徑向力是平衡的，因此工作壓力的提高不會(huì)受到這方面的限制。同時(shí)泵采用配流盤對(duì)端面間隙進(jìn)行補(bǔ)償后，泵在高壓下工作也能保持較高的容積效率。雙作用葉片泵工作壓力的提高，主要受葉片與定子內(nèi)表面之間磨損的限制。 前面已經(jīng)提到，為了

31、保證葉片頂部與定子內(nèi)表面緊密接觸，所有葉片的根部都是與壓油腔相通的。當(dāng)葉片處于吸油區(qū)時(shí)，其根部作用著壓油腔的壓力，頂部卻作用著吸油腔的壓力，這一壓力差使葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面，加速了定子內(nèi)表面的磨損。當(dāng)泵的工作壓力提高時(shí)，這個(gè)問題就更顯突出，所以必須在結(jié)構(gòu)上采取措施，使吸油區(qū)葉片壓向定子的作用力減小。 雙作用葉片泵排量和流量雙作用葉片泵排量和流量(4/6) 可以采取的措施有多種，下面介紹在高壓葉片泵中常用的雙葉片結(jié)構(gòu)和子母葉片結(jié)構(gòu)。u雙葉片結(jié)構(gòu)。如圖3.12所示，在轉(zhuǎn)子2的每一槽內(nèi)裝有兩片葉片1，葉片的頂端和兩側(cè)面的倒角構(gòu)成V形通道，使根部壓力油經(jīng)過通道進(jìn)入頂部（圖中未標(biāo)出通油孔道），這

32、樣，葉片頂部和根部壓力相等，但承壓面積并不一樣，從而使葉片1壓向定子3的作用力不致過大。 雙作用葉片泵排量和流量雙作用葉片泵排量和流量(5/6) 圖3.12 雙葉片結(jié)構(gòu) 1葉片；2轉(zhuǎn)子；3定子 u 子母葉片結(jié)構(gòu)。子母葉片又稱復(fù)合葉片，如圖3.13所示。母葉片1的根部L腔經(jīng)轉(zhuǎn)子2上的油孔始終和頂部油腔相通，而子葉片4和母葉片1之間的小腔C通過配流盤經(jīng)K槽總是接通壓力油。當(dāng)葉片在吸油區(qū)工作時(shí)，推動(dòng)母葉片1壓向定子3的力僅為小腔C的油壓力，此力不大，但能使葉片與定子接觸良好，保證密封。 雙作用葉片泵排量和流量雙作用葉片泵排量和流量(6/6) 圖3.13 子母葉片結(jié)構(gòu)1母葉片；2轉(zhuǎn)子；3定子；4子葉片

33、 將兩個(gè)雙作用葉片泵的主要工作部件裝在一個(gè)泵體內(nèi)，同軸驅(qū)動(dòng)，并在油路上實(shí)現(xiàn)二泵并聯(lián)工作，就構(gòu)成雙聯(lián)葉片泵。雙聯(lián)葉片泵有兩個(gè)各自獨(dú)立的出油口，在使用時(shí)，兩泵的輸出流量可以分開工作，也可以合并使用。 雙聯(lián)葉片泵多用于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，這時(shí)的雙聯(lián)泵采用一小流量泵和一大流量泵進(jìn)行組合。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作部件作輕載快進(jìn)或快退時(shí)，可以使小流量和大流量?jī)杀猛瑫r(shí)供給低壓油；當(dāng)重載慢速工進(jìn)時(shí)，高壓小流量泵單獨(dú)供油，大流量泵輸出的油在極低的壓力下流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。系統(tǒng)中采用雙聯(lián)泵可以節(jié)省功率損耗，減少油液發(fā)熱。 3.雙聯(lián)葉片泵5.單作用葉片泵 (1) 單作用葉片泵的工作原理 圖3.14為單作用葉片泵工作原理圖。與雙

34、作用葉片泵明顯不同的是，單作用葉片泵的定子內(nèi)表面是一個(gè)圓形，轉(zhuǎn)子與定子間有一偏心量e，兩端的配流盤上只開有一個(gè)吸油窗口和一個(gè)壓油窗口。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，每一葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)一次，每相鄰兩葉片間的密封容腔容積發(fā)生一次增大和縮小的變化，容積增大時(shí)通過吸油窗口吸油，容積減小時(shí)通過壓油窗口將油擠出。 圖3.14 單作用葉片泵工作原理1壓油口；2轉(zhuǎn)子；3定子；4葉片；5吸油口單作用葉片泵單作用葉片泵(2/10) 由于這種泵在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周過程中，每個(gè)密封容腔容積吸油壓油各一次，故稱為單作用葉片泵。又因這種泵的轉(zhuǎn)子受有不平衡的液壓作用力，故又稱不平衡式葉片泵。由于軸和軸承上的不平衡負(fù)荷較大，因而使這種

35、泵工作壓力的提高受到了限制。改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e值，可以改變泵的排量，因此單作用葉片泵是變量泵。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5）徑向液壓力不平衡。1）定子為圓柱面，且與轉(zhuǎn)子偏心安置；2）葉片在轉(zhuǎn)子中安放有一定的傾角，葉片后傾， 防止葉片被卡住，改善葉片運(yùn)動(dòng)；3）壓油腔的葉片根部通壓力油，以利葉片在壓油 腔其頂端與定子內(nèi)表面相接觸，吸油腔的葉片 根部通低壓油(與吸油口通)；4）采用內(nèi)泄結(jié)構(gòu)；這種泵不宜用于高壓，其額定壓力7MPa單作用葉片泵單作用葉片泵(3/10) (2) 單作用葉片泵的排量和流量 單作用葉片泵的葉片轉(zhuǎn)到吸油區(qū)時(shí)，葉片根部與吸油窗口連通，轉(zhuǎn)到壓油區(qū)時(shí)，葉片根部與壓油窗口連通。因此，葉片的厚度

36、對(duì)排量計(jì)算無影響。 如圖3.15所示，當(dāng)單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，每?jī)上噜徣~片間的密封容積變化量為V1-V2。圖3.15 單作用葉片泵排量計(jì)算單作用葉片泵單作用葉片泵(4/10) 若近似把AB和CD看作是中心為O1的圓弧，當(dāng)定子內(nèi)徑為D時(shí)，此二圓弧的半徑即分別為（D/2+e）和（D/2-e）。設(shè)轉(zhuǎn)子直徑為d，葉片寬度為b，葉片數(shù)為z，則有 因排量V=(V1-V2)z，故將以上兩式代入排量公式，并加以整理，即得泵的排量近似表達(dá)式為 （3.19） 泵的實(shí)際流量為 （3.20） 上式也表明，只要改變偏心距e，即可改變泵的輸出流量。單作用葉片泵的定子內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子外徑都為圓柱面，由于偏心安置，其容積變

37、化是不均勻的，因此有流量脈動(dòng)。理論分析表明，葉片數(shù)為奇數(shù)時(shí)脈動(dòng)率較小，而且泵內(nèi)的葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率就越小?？紤]到上述原因和結(jié)構(gòu)上的限制，一般葉片數(shù)為13或15。 VDedbDedbz1222222222()()()()VDedbDedbz2222222222()()()()VbeD 22VqbeDn單作用葉片泵單作用葉片泵(5/10) (3) 單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （a）為了調(diào)節(jié)泵的輸出流量，需移動(dòng)定子位置，以改變偏心距e。 （b）徑向液壓作用力不平衡，因此限制了工作壓力的提高。單作用葉片泵的額定壓力一般不超過7 MPa； （c）存在困油現(xiàn)象。由于定子和轉(zhuǎn)子兩圓柱面偏心安置，當(dāng)相鄰兩葉片

38、同時(shí)在吸、壓油窗口之間的密封區(qū)內(nèi)工作時(shí)，封閉容腔會(huì)產(chǎn)生困油現(xiàn)象。為了消除困油現(xiàn)象帶來的危害，通常在配流盤壓油窗口邊緣開三角形卸荷槽。 （d）葉片后傾。單作用葉片泵葉片傾角安裝得主要矛盾不在壓油腔，而在吸油腔。因?yàn)閱巫饔萌~片泵在壓油區(qū)的葉片根部通壓力油而在吸油區(qū)的葉片根部不通壓力油而與吸油口連通，為了使吸油區(qū)的葉片能在離心力的作用下順利甩出，葉片采取后傾一個(gè)角度安放。通常后傾角為24。 (4) 限壓式變量葉片泵 （a）外反饋式變量葉片泵的工作原理。圖3.16為外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖。轉(zhuǎn)子2的中心O1是固定的，定子3可以左右移動(dòng)，在限壓彈簧5的作用下，定子3被推向左端，使定子中心O2和轉(zhuǎn)

39、子中心O1之間有一初始偏心量e0。它決定了泵的最大流量qmax。定子3的左側(cè)裝有反饋液壓缸6，其油腔與泵出口相通。單作用葉片泵單作用葉片泵(6/10)圖3.16 外反饋限壓式變量葉片泵工作原理1最大流量調(diào)節(jié)螺釘；2轉(zhuǎn)子；3定子；4限定壓力調(diào)節(jié)螺釘；5限壓彈簧；6反饋液壓缸 單作用葉片泵單作用葉片泵(7/10) 在泵工作過程中，液壓缸6的活塞對(duì)定子3施加向右的反饋力pA（A為液壓缸6活塞的有效作用面積）。若泵的工作壓力達(dá)到pB值時(shí)，定子所受的液壓力與彈簧力相平衡，有pBA=kx0（k為彈簧剛度，為彈簧的預(yù)壓縮量），這里pB稱為泵的限定壓力。當(dāng)泵的工作壓力ppB時(shí)， pApB時(shí)， pAkx0。限壓

40、彈簧被壓縮，定子右移，偏心距減小，泵的流量也隨之迅速減小。 （b）內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵的工作原理。內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵的工作原理與外反饋式相似，但是，泵的偏心距的改變不是依靠外反饋液壓缸，而是依靠?jī)?nèi)反饋液壓力的直接作用。內(nèi)反饋式變量葉片泵配流盤的吸、壓油窗口布置如圖3.17所示，由于存在偏角，壓油區(qū)的壓力油對(duì)定子3的作用力F在平行于轉(zhuǎn)子、定子中心連線O1O2的方向有一分力Fx。隨著液壓泵工作壓力p的升高，F(xiàn)x也增大。當(dāng)Fx大于限壓彈簧5的預(yù)緊力kx0時(shí)，定子3就向右移動(dòng)，減小了定子和轉(zhuǎn)子的偏心距，從而使流量相應(yīng)變小。 單作用葉片泵單作用葉片泵(8/10)圖3.17 內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵工作原理1最大

41、流量調(diào)節(jié)螺釘；2轉(zhuǎn)子；3定子；4限定壓力調(diào)節(jié)螺釘；5限壓彈簧 單作用葉片泵單作用葉片泵(9/10) （c）限壓式變量葉片泵的流量壓力特性。限壓式變量葉片泵的流量壓力特性曲線如圖3.18所示。曲線表示泵工作時(shí)流量隨壓力變化的關(guān)系。當(dāng)泵的工作壓力小于pB時(shí)，其流量變化用斜線表示，它和水平線（理論流量qt）的差值q為泄漏量。此階段的變量泵相當(dāng)于一個(gè)定量泵，AB稱定量段曲線。點(diǎn)B為特性曲線的拐點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的壓力pB就是限定壓力，它表示泵在原始偏心距e0時(shí)，可達(dá)到的最大工作壓力。當(dāng)泵的工作壓力超過pB以后，限壓彈簧被壓縮，偏心距被減小，流量隨壓力增加而急劇減小，其變化情況用變量段曲線BC表示。C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的

42、壓力pC為極限壓力（又稱截止壓力）。 圖3.18 限壓式變量葉片泵特性曲線單作用葉片泵單作用葉片泵(10/10) 泵的最大流量由最大流量調(diào)節(jié)螺釘1調(diào)節(jié)，它可改變限壓式變量葉片泵特性曲線中A點(diǎn)的位置，使AB線段上下平移。泵的限定壓力由限定壓力調(diào)節(jié)螺釘4調(diào)節(jié)，它可改變特性曲線中B點(diǎn)的位置，使BC線段左右平移。若改變彈簧剛度k，則可改變BC線段的斜率。為得到較好的動(dòng)作靈敏度，可配置不同的彈簧，以滿足實(shí)際需要。 限壓式變量葉片泵的特點(diǎn)是： 第一，流量可以自動(dòng)地改變來適應(yīng)于負(fù)載的實(shí)際需要，有利于系統(tǒng)節(jié)省能量； 第二，可降低系統(tǒng)的工作溫度，延長(zhǎng)液壓油液和密封圈的使用壽命； 第三，在系統(tǒng)中可以使用較小的油箱

43、，可不用溢流閥或單向閥，從而簡(jiǎn)化液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 限壓式變量葉片泵常用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快慢速要求的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中。 3.5 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵是依靠柱塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔容積發(fā)生變化來實(shí)現(xiàn)吸、壓油的。由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，因此加工方便，配合精度高，密封性能好。同時(shí)，柱塞泵主要零件處于受壓狀態(tài)，使材料強(qiáng)度性能得到充分利用，故柱塞泵常做成高壓泵。此外，只要改變柱塞的工作行程，就能改變泵的排量，易于實(shí)現(xiàn)單向或雙向變量。所以，柱塞泵具有壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高及流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，常用于需要高壓大流量和流量需要調(diào)節(jié)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、起重機(jī)械等設(shè)備的液壓

44、傳動(dòng)系統(tǒng)。 柱塞泵按柱塞排列方向的不同，可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩類。 1.軸向柱塞泵的工作原理 軸向柱塞泵的柱塞軸向安排在缸體中。軸向柱塞泵按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為斜盤式和斜軸式兩類。下面以圖3.19中的斜盤式為例來說明軸向柱塞泵的工作原理。 泵由斜盤1、柱塞2、缸體3、配流盤4等主要零件組成。斜盤和配流盤固定不動(dòng)。在缸體上有若干個(gè)沿圓周均布的軸向孔，孔內(nèi)裝有柱塞。傳動(dòng)軸5帶動(dòng)缸體3、柱塞2一起轉(zhuǎn)動(dòng)。柱塞2在機(jī)械裝置或低壓油的作用下，使柱塞頭部和斜盤1靠緊；同時(shí)缸體3和配流盤4也緊密接觸，起密封作用。當(dāng)缸體3按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使柱塞2在缸體3內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，各柱塞與缸體間的密封容積便發(fā)生增大或減

45、小的變化，通過配流盤4上的弧形吸油窗口a和壓油窗口b實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。 軸向柱塞泵的工作原理軸向柱塞泵的工作原理(2/2) 如果改變斜盤1傾角的大小，就能改變柱塞2的行程，這也就改變了軸向柱塞變量泵的排量。如果改變斜盤1傾角的方向，就能改變吸、壓油方向，這時(shí)就成為雙向變量軸向柱塞泵。 圖3.19 軸向柱塞泵工作原理1斜盤；2柱塞；3缸體；4配流盤；5傳動(dòng)軸 1）有一斜盤，斜盤軸線與轉(zhuǎn)軸有一傾角(夾角)；2）柱塞軸向排列，保持柱塞頂部與斜盤面接觸；3）配油盤不動(dòng)，其配油口相應(yīng)與吸、壓油管相通。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.軸向柱塞泵的排量和流量 若柱塞數(shù)目為z，柱塞直徑為d，柱塞孔的分布圓直徑為D，斜盤傾角為 （見

46、圖3.19），當(dāng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)時(shí)，泵的排量為 （3.21） 則泵的實(shí)際輸出流量為 （3.22） 實(shí)際上，柱塞泵的輸出流量是脈動(dòng)的。當(dāng)柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)，脈動(dòng)率較小。故柱塞泵的柱塞數(shù)一般都為奇數(shù)，從結(jié)構(gòu)和工藝性考慮，常取z = 7或z = 9。 Vd Dz42(tan )2(tan )4vqd Dzn3.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1) 缸體端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 由圖3.19可見，使缸體緊壓配流盤端面的作用力，除機(jī)械裝置或彈簧的推力外，還有柱塞孔底部臺(tái)階面上所受的液壓力，此液壓力比彈簧力大得多，而且隨泵的工作壓力增大而增大。由于缸體始終受力緊貼著配流盤，就使端面間隙得到了自動(dòng)補(bǔ)償。 (2) 滑履結(jié)構(gòu) 在斜盤

47、式軸向柱塞泵中，若各柱塞以球形頭部直接接觸斜盤而滑動(dòng)，這種泵稱為點(diǎn)接觸式軸向柱塞泵，點(diǎn)接觸式軸向柱塞泵在工作時(shí)由于柱塞球頭與斜盤平面理論上為點(diǎn)接觸，因而接觸應(yīng)力大，極易磨損，故只適用于低壓（ MPa）。一般軸向柱塞泵都在柱塞頭部裝一滑履（見圖3.20）?；氖前挫o壓支承原理設(shè)計(jì)的，缸體中的壓力油經(jīng)柱塞球頭中間小孔流入滑履油室，使滑履和斜盤間形成液體潤(rùn)滑，改善了柱塞頭部和斜盤的接觸情況。使用這種結(jié)構(gòu)的軸向柱塞泵壓力可達(dá)32 MPa以上，流量也可以很大。這樣，就有利于軸向柱塞泵在高壓下工作。 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2/3)圖3.20 滑履結(jié)構(gòu)p 10 (3) 變量結(jié)構(gòu) 在變量軸

48、向柱塞泵中均設(shè)有專門的變量機(jī)構(gòu)，用來改變斜盤傾角的大小，以調(diào)節(jié)泵的排量。軸向柱塞泵的變量方式有多種，其變量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式亦多種多樣。這里只簡(jiǎn)要介紹手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)的工作原理。 圖3.21所示的是手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。該機(jī)構(gòu)由缸筒1、活塞2和伺服閥組成。 圖3.21 手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)1缸筒；2活塞；3伺服閥 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(3/3) 圖3.22為斜軸式軸向柱塞泵工作原理圖。傳動(dòng)軸5相對(duì)于缸體3有一傾角，柱塞2與傳動(dòng)軸圓盤之間用相互鉸接的連桿4相連。當(dāng)傳動(dòng)軸5沿圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿4就帶動(dòng)柱塞2連同缸體3一起轉(zhuǎn)動(dòng)，柱塞2同時(shí)也在缸體孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使柱塞孔底部的密封腔容積

49、不斷發(fā)生增大和減小的變化，通過配流盤1上的窗口a和b實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。3.斜軸式軸向柱塞泵圖3.22 斜軸式軸向柱塞泵工作原理1配流盤；2柱塞；3缸體；4連桿；5傳動(dòng)軸a吸油窗口；b壓油窗口5.徑向柱塞泵 圖3.23是徑向柱塞泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。由圖可見，徑向柱塞泵的柱塞徑向安排在缸體轉(zhuǎn)子上。在轉(zhuǎn)子2（缸體）上徑向均勻分布著數(shù)個(gè)孔，孔中裝有柱塞5。轉(zhuǎn)子2的中心與定子1的中心之間有一個(gè)偏心量。在固定不動(dòng)的配流軸3上，相對(duì)于柱塞孔的部位有相互隔開的上、下兩個(gè)缺口，此兩缺口又分別通過所在部位的兩個(gè)軸向孔與泵的吸、壓油口連通。當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞5在離心力（或低壓油）作用下，它的頭部與定子1的內(nèi)表面緊緊接觸，

50、由于轉(zhuǎn)子2與定子1存在偏心，所以柱塞5在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，又在柱塞孔內(nèi)作徑向往復(fù)滑動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上半周的柱塞皆往外滑動(dòng)，柱塞底部的密封工作容腔容積增大，于是通過配流軸軸向孔和上部開口吸油；下半周的柱塞皆往里滑動(dòng)，柱塞孔內(nèi)的密封工作腔容積減小，于是通過配流軸軸向孔和下部開口壓油。 當(dāng)移動(dòng)定子改變偏心量e的大小時(shí)，泵的排量就得到改變；當(dāng)移動(dòng)定子使偏心量從正值變?yōu)樨?fù)值時(shí)，泵的吸、壓油腔就互換。因此徑向柱塞泵可以做成單向或雙向變量泵。為使流量脈動(dòng)率盡可能小，通常采用奇數(shù)柱塞數(shù)。 徑向柱塞泵的徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差，并且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，這些都限制了

51、它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。 徑向柱塞泵徑向柱塞泵(2/2)圖3.23 徑向柱塞泵工作原理1定子；2轉(zhuǎn)子；3配流軸；4襯套；5柱塞；a吸油腔；b壓油腔 柱塞泵也有流量波動(dòng)，奇數(shù)柱塞比偶數(shù)柱塞脈動(dòng)較小，所以一般柱塞泵的柱塞數(shù)取7、9或11，工作壓力高(常用壓力2040MPa，最高可達(dá)80MPa)。柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)：在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)；主要零件承受壓應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。柱塞泵的缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、自吸能力差、 使用與維護(hù)要求高。 螺桿泵實(shí)質(zhì)上是一種外嚙合式擺線齒輪泵。在螺桿泵內(nèi)的螺桿可以有兩根，也可以有三根。圖3.24是三螺桿泵的工作原理。在泵體內(nèi)安裝三根螺桿，中間的主動(dòng)螺桿3是右旋凸

52、螺桿，兩側(cè)的從動(dòng)螺桿1是左旋凹螺桿。三根螺桿的外圓與泵體的對(duì)應(yīng)弧面保持著良好的配合，螺桿的嚙合線把主動(dòng)螺桿3和從動(dòng)螺桿1的螺旋槽分割成多個(gè)相互隔離的密封工作腔。隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，密封工作腔可以一個(gè)接一個(gè)地在左端形成，不斷從左向右移動(dòng)。但其容積不變，因此可以形成均勻而平穩(wěn)的輸出流量。3.6 螺桿泵螺桿泵圖3.24 螺桿泵1從動(dòng)螺桿；2吸油口；3主動(dòng)螺桿；4壓油口螺桿泵螺桿泵(2/2) 主動(dòng)螺桿每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)密封工作腔便移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程。最左面的一個(gè)密封工作容腔容積逐漸增大，因而吸油；最右面的容積逐漸減小，則將油壓出。螺桿直徑愈大，螺旋槽愈深，泵的排量就愈大；螺桿愈長(zhǎng)，吸油口和壓油口之間的密封層次愈多，

53、泵的額定壓力就愈高。 螺桿泵主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小，質(zhì)量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸油量均勻，噪聲小，容許采用高轉(zhuǎn)速，容積效率較高（可達(dá)0.95），對(duì)油液的污染不敏感。因此，螺桿泵在精密機(jī)床等設(shè)備中應(yīng)用日趨廣泛。螺桿泵的主要缺點(diǎn)是：螺桿齒形復(fù)雜，加工較困難，不易保證精度。 3.7 各類液壓泵的性能比較及應(yīng)用各類液壓泵的性能比較及應(yīng)用 一般在負(fù)載小、功率小的機(jī)械設(shè)備中，可用齒輪泵、雙作用葉片泵；精度較高的機(jī)械設(shè)備（如磨床）可用螺桿泵、雙作用葉片泵；在負(fù)載較大并有快速和慢速工作行程的機(jī)械設(shè)備（如組合機(jī)床）中可使用限壓式變量葉片泵；對(duì)負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床、拉床），可使用柱塞泵；而在機(jī)械

54、設(shè)備的輔助裝置（如送料、夾緊等不重要的地方）可使用價(jià)廉的齒輪泵。3.8 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上基本相同，并且也是靠密封容積的變化來工作的。常見的液壓馬達(dá)也有齒輪式、葉片式和柱塞式等幾種主要形式。馬達(dá)和泵在工作原理上是互逆的，當(dāng)向泵輸入壓力油時(shí)，其軸輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩則成為馬達(dá)。但由于二者的功能和要求有所不同，而實(shí)際結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)也有所差異，故有少數(shù)泵能直接做馬達(dá)使用。如圖3.25所示，當(dāng)壓力油輸入液壓馬達(dá)時(shí)，處于壓力腔（進(jìn)油腔）的柱塞2被頂出，壓在斜盤1上。設(shè)斜盤1作用在柱塞2上的反力為FN，可分解為兩個(gè)分力，F(xiàn)和FT。圖3.25 軸向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理1斜盤；2柱塞；3缸體1.

55、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù) (1) 工作壓力和額定壓力 馬達(dá)入口油液的實(shí)際壓力稱為馬達(dá)的工作壓力。馬達(dá)入口壓力和出口壓力的差值稱為馬達(dá)的工作壓差。在馬達(dá)出口直接連接油箱的情況下，為便于定性分析問題，通常近似認(rèn)為馬達(dá)的工作壓力就等于工作壓差。 馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為馬達(dá)的額定壓力。與泵相同，馬達(dá)的額定壓力亦受泄漏和零件強(qiáng)度的制約，超過此值時(shí)就會(huì)過載。 (2) 流量和排量 馬達(dá)軸每轉(zhuǎn)一周，由其密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得的液體體積稱為馬達(dá)的排量。 馬達(dá)密封容腔容積變化所需要的流量稱為馬達(dá)的理論流量。馬達(dá)入口處所需的流量稱為馬達(dá)的實(shí)際流量。實(shí)際流量和理論流量之差即為馬

56、達(dá)的泄漏量。 (3) 轉(zhuǎn)速和容積效率 馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)速n等于輸入馬達(dá)的流量qt與排量V的比值，即 （3.23） 因馬達(dá)實(shí)際存在泄漏，由實(shí)際流量q計(jì)算轉(zhuǎn)速n時(shí) ，應(yīng)考慮到馬達(dá)的容積效率v。當(dāng)液壓馬達(dá)的泄漏流量為ql時(shí)，則馬達(dá)的實(shí)際流量為q=qt+ql 。這時(shí)，液壓馬達(dá)的容積效率為： 則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為： （3.24）tllv1qqqqqqq vqnV液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(2/5)nqVt (4) 轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率 設(shè)馬達(dá)的出口壓力為零，入口壓力即工作壓力為p，排量為V，則馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt有與泵相同的表達(dá)形式 ，即 （3.25） 因馬達(dá)實(shí)際上存在著機(jī)械摩擦，故在計(jì)

57、算實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮機(jī)械效率m。當(dāng)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩?fù)p失為Tl，則馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為T=Tt-Tl。這時(shí)，液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為 則馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為： （3.26）t2pVTtllmttt1TTTTTTT tmm2pVTT液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(3/5) (5) 功率和總效率 馬達(dá)的輸入功率Pi為： （3.27） 馬達(dá)的輸出功率Po為： （3.28） 馬達(dá)的總效率即為： iPpqo2PnToivvmv222PnTnTVnPpqpTpV 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(4/5) 由上式可見，液壓馬達(dá)的總效率等于機(jī)械效率與容積效率的乘積，在這一點(diǎn)上與液壓泵類同。圖3

58、.26是液壓馬達(dá)的特性曲線。 從式（3.24）和式（3.26）可以看出，對(duì)于定量液壓馬達(dá)，排量V為定值，在流量q和壓力p不變的情況下，輸出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T皆不可變；對(duì)于變量液壓馬達(dá)，排量V的大小可以調(diào)節(jié)，因而它的輸出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T是可以改變的，在流量q和壓力p不變的情況下，若使排量V增大，則轉(zhuǎn)速n減小，轉(zhuǎn)矩T增大。 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(5/5)圖3.26 液壓馬達(dá)的特性曲線3.高速液壓馬達(dá) 一般來說，額定轉(zhuǎn)速高于500 r/min的馬達(dá)屬于高速馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500 r/min的馬達(dá)屬于低速馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式等，它們的主要特點(diǎn)是

59、轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向。通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大。 如圖3.25所示，當(dāng)壓力油輸入液壓馬達(dá)后，所產(chǎn)生的軸向分力F為 所產(chǎn)生的垂直于軸向的分力FT為 由此可知，一個(gè)柱塞產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩為： （3.29）Fd p 24/2Ttantan4FFd p2iTTsintansin4TF rF Rd Rp3.低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá) 低速液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩通常都較大（可達(dá)數(shù)千至數(shù)萬牛頓米），所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大，低速穩(wěn)定性好（一般可在10 r/min以下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，有的可低到0.5 r/min以下），因此可以直接與工作機(jī)構(gòu)連接（如直接驅(qū)動(dòng)車輪或

60、絞車軸），不需要減速裝置，使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)廣泛用于工程、運(yùn)輸、建筑和船舶（如行走機(jī)械、卷?yè)P(yáng)機(jī)、攪拌機(jī)）等機(jī)械上。 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)是徑向柱塞式，通常分為兩種類型，即單作用曲軸型和多作用內(nèi)曲線型。低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)(2/4) 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞式液壓馬達(dá) 圖3.27為內(nèi)曲線馬達(dá)的工作原理圖。定子1的內(nèi)表面由x段形狀相同且均勻分布的曲面組成，曲面的數(shù)目x就是馬達(dá)的作用次數(shù)（本圖中x = 6）。每一曲面在凹部的頂點(diǎn)處分為對(duì)稱的兩半，一半為進(jìn)油區(qū)段（即工作區(qū)段），另一區(qū)段為回油區(qū)段。缸體2有z個(gè)（本圖為8個(gè)）徑向柱塞孔沿圓周均布，柱塞孔中裝有柱塞6