液壓與氣壓傳動(dòng)第二章

液壓與氣壓傳動(dòng)第二章第一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、液壓泵、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)；2、液壓泵、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)的計(jì)算；3、液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)。本章重點(diǎn)1、液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理；2、液壓泵、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)及計(jì)算；3、液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及圖形符號。本章難點(diǎn)第二章第二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§2—1

液壓泵和液壓馬達(dá)概述p38

液壓泵(displacementpump)是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。其作用是將原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)等)輸入的機(jī)械能(轉(zhuǎn)矩和角速度)轉(zhuǎn)換為壓力能(壓力和流量)輸出，供給系統(tǒng)壓力油，即為執(zhí)行元件提供壓力油。

液壓馬達(dá)(displacementmotor)是依靠輸入的壓力油使輸出軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而作功的液壓執(zhí)行元件，其作用是將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。液壓馬達(dá)輸出軸與工作機(jī)構(gòu)連接。承受來自工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載扭矩。第二章第三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

從工作原理上講，液壓傳動(dòng)中的液壓泵和液壓馬達(dá)都是靠工作積的容積變化而工作的。因此說泵可以作馬達(dá)用，馬達(dá)可作泵用。實(shí)際上由于兩者工作狀態(tài)不一樣，為了更好發(fā)揮各自工作性能，在結(jié)構(gòu)上存在差別，所以不能通用。

同學(xué)們把這一章學(xué)完了，液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)弄清楚了，也就可以知道為什么液壓泵和液壓馬達(dá)不能互逆通用。第二章第四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、液壓泵、液壓馬達(dá)的工作原理及分類：偏心輪1柱塞2彈簧3缸體4單向閥5、6油箱7圖2—1單柱塞泵的工作原理圖(一)工作原理

第五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、泵的工作原理

如圖所示，單柱塞泵由偏心輪1、柱塞2、彈簧3、缸體4和單向閥5、6等組成，柱塞與缸體孔之間形成密封容積。當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)偏心輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在彈簧的作用下向下運(yùn)動(dòng)，柱塞與缸體孔組成的密封容積增大，形成真空。油箱中的油液在大氣壓的作用下經(jīng)單向閥5進(jìn)入其內(nèi)(此時(shí)單向閥6關(guān)閉)，這一過程稱為吸油;第二章第六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

在偏心輪的幾何中心轉(zhuǎn)到最下點(diǎn)時(shí)終止，吸油完成，偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，柱塞隨偏心輪向上運(yùn)動(dòng)，密封容積由大變小，油液受壓頂開單向閥6排出(單向閥5關(guān)閉),這一過程稱為排油。當(dāng)偏心輪的幾何中心轉(zhuǎn)到最上點(diǎn)時(shí)終止，實(shí)現(xiàn)排油（完成壓油），偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，泵就不斷吸油和壓油。第二章第七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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)第二章第八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、液壓馬達(dá)的工作原理：

液壓馬達(dá)是把輸入液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的裝置。就液壓系統(tǒng)來說，液壓馬達(dá)是一個(gè)執(zhí)行元件，輸出的是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，對于不同類型的液壓馬達(dá)其具體的工作原理有所不同，具體在后面說明。第二章第九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（二）分類

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)第二章第十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日按輸出、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：單向液壓泵單向液壓馬達(dá)單向雙向雙向液壓泵雙向液壓馬達(dá)第十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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)

定量泵變量泵變量馬達(dá)定量馬達(dá)第二章在按結(jié)構(gòu)形式分為三大類中：第十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日額定轉(zhuǎn)速高于500r／min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r／min的則屬于低速液壓馬達(dá)。

對于液壓馬達(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)。

第二章第十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

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N·m到幾百N·m，∴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)大大簡化。低速馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，可達(dá)幾千N·m到幾萬N·m，∴又稱低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。第二章第十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、液壓泵、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)：(一)液壓泵的主要性能參數(shù)：p40

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；第二章第十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日國際單位：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:第十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

排量V

是指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

第二章第十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、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Δq,即(1)平均理論流量qt(2)

實(shí)際流量

q

第二章第十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日換算關(guān)系

L/min=16.67×10-6m3/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：國際單位：

m3/s

工程單位：

L/min

第二章第十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

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ηv

即

4、容積效率ηv液壓泵第二章第二十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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ω，則第二章第二十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（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國際單位、工程單位都為KW。功率的單位:第二章第二十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日設(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ηm

因?yàn)橛心Σ料哪芰?，則實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩大于理論輸入的轉(zhuǎn)矩第二章第二十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

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η第二章第二十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日8、轉(zhuǎn)速

額定轉(zhuǎn)速

ns

指在額定壓力下，能連續(xù)長時(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。第二章第二十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（二）、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)

p611、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

第二章第二十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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

P61(3—1)第二章第二十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、容積效率ηMv

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(3—2)P61

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ηMv

第二章第二十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日液壓泵液壓馬達(dá)第二十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日5、功率

（1）輸入功率PMi

為馬達(dá)的進(jìn)出口的壓差，（2）輸出功率PMo(3—9)(3—8)P62第二章第三十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日6、機(jī)械效率ηMm

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TMt(3—5)P62

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ηMm第二章第三十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日液壓馬達(dá)液壓泵因?yàn)橛心Σ料哪芰康谌?，共一百五十一頁?022年，8月28日馬達(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ηM(3—10)P62（1）理論輸出轉(zhuǎn)矩TMt由能量守衡定理：(3—6)P62第二章第三十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(2)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩TM（3）轉(zhuǎn)速

n

(3—3)P62第二章第三十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日常用的計(jì)算公式：

計(jì)算泵的輸入功率計(jì)算泵的輸出流量計(jì)算馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速第二章第三十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例題講解

例1、某液壓泵的工作壓力為6.3MPa，理論流量為63L∕min，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：根據(jù)公式第二章第三十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）液壓泵輸出功率根據(jù)公式（3）液壓泵需輸入功率根據(jù)公式第二章第三十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例2、某液壓馬達(dá)排量為250mL/r，入口壓力為10MPa，

出口壓力為0.5MPa，容積效率和機(jī)械效率均為0.9，

若輸入流量為100L/min，試求(1)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩；

(2)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速。

(1)液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩

TM解根據(jù)公式第三十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(2)液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速

n根據(jù)公式答：(1)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為340N.m；

(2)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為360r/min。

第二章第三十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

例3、某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為10MPa，排量為200×10-3L/r，總效率為0.75，機(jī)械效率為0.9，試求

(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩；(2)

若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min，則輸入馬達(dá)的流量為多少?(3)若外負(fù)載為200N·m（n=500r/min）時(shí)馬達(dá)的輸入功率和輸出功率各為多少?解:(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式由題意可知第四十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(2)n=500r/min

時(shí)馬達(dá)的理論流量即輸入馬達(dá)的流量為120L/min。第四十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日(3)當(dāng)壓力為10MPa時(shí)，它輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為當(dāng)外負(fù)載為200N·m，壓力差(即馬達(dá)進(jìn)口壓力)將下降，不是10MPa，而是∴馬達(dá)的輸入功率為:第四十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日馬達(dá)的輸出功率答：(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為318.3N.m；(2)

若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min，則輸入馬達(dá)的流量為120L/min；(3)若外負(fù)載為200N·m（n=500r/min）時(shí)馬達(dá)的輸入功率為14KW,輸出功率為10.5KW。

第四十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日三、液壓泵的特性曲線p41

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ηv、總效率η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)。第二章第四十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日液壓泵的性能曲線第四十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日由圖示曲線可知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η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。第二章第四十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日四、液壓泵的圖形符號constantdisplacementpump第二章第四十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日液壓泵的圖形符號variablepump第二章第四十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日五、液壓馬達(dá)的圖形符號單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá)constantdisplacementmotor第二章第四十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日液壓馬達(dá)的圖形符號雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)第二章第五十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日高壓齒輪泵（p≥16～32MPa）§2—2齒輪式液壓泵與齒輪式液壓馬達(dá)

按結(jié)構(gòu)分，齒輪泵可分為內(nèi)嚙合和外嚙合兩種，外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛，我們主要講它，簡稱為齒輪泵。齒輪泵的種類很多，按工作壓力大致可分為：齒輪式液壓泵低壓齒輪泵（p≤2.5MPa）中壓齒輪泵（p≥2.5～8MPa）中高壓齒輪泵（p≥8～16MPa）第五十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、齒輪泵(gearpump)的工作原理p54齒輪泵的殼內(nèi)裝有一對相同的外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)靠端蓋封閉，殼體、端蓋(上、下端蓋)和齒輪的各個(gè)齒間槽組成若干密封的工作腔，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸油腔由于嚙合著的輪齒退出嚙合點(diǎn)，密封工作腔的容積逐漸增大，因而形成部分真空。油箱里的油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)油液到達(dá)壓油區(qū)時(shí)，由于齒輪逐漸進(jìn)入嚙合區(qū)，密封工作腔的容積不斷減小，因而油液被壓出去，液壓泵不斷地旋轉(zhuǎn)，不斷地完成吸油、壓油過程。第二章第五十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日齒輪泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)是由相互嚙合的輪齒、齒頂與泵殼內(nèi)壁的粘合而隔開的，相當(dāng)于配流機(jī)構(gòu)。第五十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、困油現(xiàn)象及消除措施為保證齒輪泵流量連續(xù)及高低壓腔嚴(yán)格密封，必須使齒輪重合系數(shù)ε>1，一般取1.05～1.1，既總有兩對齒輪同時(shí)嚙合，因此就有一部分油液被困在兩對齒輪所形成的密封腔之內(nèi)，隨著先困油區(qū)逐漸減小，后又逐漸增大，密封容積減小會使被困油液受擠而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到很大的額外負(fù)載作用，封閉容積增大又會造成局部真空，形成氣穴，無論是前者還是后者，都會產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，對泵工作不利，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。困油現(xiàn)象第二章第五十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二章第五十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二章第五十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第五十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日在齒輪兩端蓋板上開卸荷槽，即當(dāng)封閉容積由大變小時(shí)，通過一個(gè)卸荷槽使其與壓油腔相通；而當(dāng)封閉容積由小變大時(shí)，通過另一個(gè)卸荷槽使其與吸油腔相通。注:消除困油現(xiàn)象的卸荷槽非對稱分布，偏向吸油腔。

消除措施困油現(xiàn)象動(dòng)畫第二章第五十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第五十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日三、泄漏及徑向受力平衡問題

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，第二章第六十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

其中對泄漏影響最大的是途徑二，即齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙，通過軸向間隙的泄漏量可占總泄漏量的75℅～80℅。因?yàn)檫@里泄漏途徑短，泄漏面積大。軸向間隙過大、泄漏量多，會使容積效率降低；但間隙過小，齒輪端面和端蓋之間的機(jī)械摩擦損失增加，會使泵的機(jī)械效率降低。一般，普通齒輪泵的容積效率降低，輸出壓力也不易提高。在高壓齒輪泵中，一般都使用軸向間隙補(bǔ)償裝置以減少軸向泄漏，提高其容積效率。第二章第六十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

齒輪泵的一側(cè)是壓油腔，另一側(cè)是吸油腔。兩腔的壓力是不平衡，因此齒輪受到了來自壓油腔高壓油的壓力作用，使齒輪泵的上、下齒輪及其軸承都受到一個(gè)徑向不平衡力的作用。油壓力越大，這個(gè)徑向不平衡力越大。其結(jié)果會加速軸承的磨損，降低軸承的壽命，甚至使軸承彎曲變形，造成齒頂與泵體內(nèi)孔的摩擦。為解決此問題，可采用開壓力平衡槽的辦法或采用縮小壓油腔的辦法減小徑向不平衡力。第二章第六十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日四、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)??；2、

消除困油現(xiàn)象的卸荷槽向吸油腔偏移(非對稱分布)；3、

泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸，減小螺釘拉力；4、

齒輪端面泄漏有潤滑軸承后回吸油腔；（3和4同屬于內(nèi)泄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）第二章第六十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日五、齒輪泵的排量、流量及流量脈動(dòng)

1、排量

(泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積)

外嚙合齒輪泵的理論排量應(yīng)為兩齒輪間槽工作容積之總和，若近似認(rèn)為齒間容積等于輪齒的體積，設(shè)齒輪齒數(shù)為Z，模數(shù)為m，齒寬為B，節(jié)圓直徑為D，(D=mZ)，齒高為h

(h=2m)，則齒輪泵的排量V為：第二章第六十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日實(shí)際上齒間容積比輪齒體積稍大一點(diǎn)，工程上也用下面式計(jì)算排量：（2—8）P55

B——齒寬。式中

m——齒輪模數(shù)；

Z——齒數(shù)；第二章第六十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日常用轉(zhuǎn)速750r/min～1500r/min或（75～150rad/s）2、理論平均流量

(泵在單位時(shí)間內(nèi)的排油體積)可見：①理論平均流量與泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)；②轉(zhuǎn)速過高，產(chǎn)生空吸現(xiàn)象，會下降，∴需限定在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)工作。轉(zhuǎn)速過低，流量減小，泄漏與流量的比值增加，也降低。第二章第六十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

用上式計(jì)算的實(shí)際流量是平均流量，實(shí)際上隨著嚙合點(diǎn)位置的改變，吸、排油腔的每一瞬時(shí)的容積變化率是不均勻的，因此瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。3、實(shí)際流量q或4、流量脈動(dòng)第二章第六十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日研究表明：外嚙合齒輪泵其脈動(dòng)功率隨齒數(shù)增多而減小，其值最高可達(dá)20℅以上，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)功率要小得多。評價(jià)瞬時(shí)流量的品質(zhì)通常用流量脈動(dòng)率表示。即式中——瞬時(shí)最大流量；——瞬時(shí)最小流量；——實(shí)際（平均）流量。第二章第六十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日六、齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用

結(jié)構(gòu)簡單，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)：第二章第六十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日七、齒輪液壓馬達(dá)(簡稱齒輪馬達(dá)gearmotor)

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、工作原理第七十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日齒輪馬達(dá)工作原理動(dòng)畫第二章第七十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4）端面漏油潤滑軸承，有專門設(shè)置的回油口；(外泄)

2、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稱分布；3）用O型密封圈防止油液外漏，減小螺釘拉力；第二章第七十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、齒輪馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率

與一般齒輪泵一樣，齒輪馬達(dá)由于密封性差，容積效率低，所以輸入的油壓不能過高，因而不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，且它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都隨著齒輪嚙合情況而脈動(dòng)，齒輪馬達(dá)多用于高速低轉(zhuǎn)矩的液壓系統(tǒng)中。第二章第七十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

§2—3

葉片液壓泵及葉片液壓馬達(dá)

葉片泵(slidingvanepump)是各類泵中，應(yīng)用較大、生產(chǎn)量較大的一種泵，在中、低壓液壓系統(tǒng)，尤其在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用最多。

與齒輪泵相比，葉片泵的優(yōu)點(diǎn):1、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、噪聲?。?、壽命長、輪廓尺寸較小，結(jié)構(gòu)較緊湊等。故在精密機(jī)床中應(yīng)用較多，

缺點(diǎn)：1、自吸能力差、調(diào)速范圍小、最高轉(zhuǎn)數(shù)較低、葉片容易死、2、工作可靠性較差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、對油液污染較敏感等。故在工作環(huán)境較污穢、速度范圍變化大的機(jī)械上應(yīng)用相對較少，在工作可靠性要求很高的地方，如飛機(jī)上，也很少應(yīng)用。第七十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

葉片泵按其每個(gè)密封工作腔在泵每轉(zhuǎn)一周時(shí)吸油排油的次數(shù)，分為單作用式和雙作用式兩大類。雙作用式只能作定量泵使用，其額定壓力可達(dá)14～21MPa。在各類機(jī)床(尤其是精密機(jī)床)設(shè)備中，如：注塑機(jī)、運(yùn)輸裝卸機(jī)械及工程機(jī)械等中壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。單作用式常作變量泵使用，其額定壓力較低(6.3MPa),常用于組合機(jī)床、壓力機(jī)械等。葉片液壓馬達(dá)只有雙作用式結(jié)構(gòu)。第七十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、單作用非卸荷式葉片泵

p51單作用葉片泵的工作原理圖1、工作原理1—配流盤2—軸3—轉(zhuǎn)子4—定子5—葉片第七十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

如圖所示，葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和端蓋、配油盤等件組成。定子的內(nèi)表面是個(gè)圓柱面，轉(zhuǎn)子與定子偏心地安裝在軸上，轉(zhuǎn)子上開有槽，葉片裝在槽內(nèi)并可在槽中滑落。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，葉片從槽中伸出，其頂部緊貼在定子的內(nèi)表面。這樣，在定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面，相鄰的兩個(gè)葉片表面及兩側(cè)配油盤表面之間就形成了若干個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)(定子、配油盤不動(dòng))，右半部分葉片逐漸從槽中伸出，密封工作腔的容積逐漸變大，產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，由泵的吸油口進(jìn)入這些密封腔，這就是吸油過程。第七十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

與此同時(shí)，左半部的葉片隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)被定子內(nèi)表面逐漸推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，密封工作腔的容積逐漸減少，腔內(nèi)油液經(jīng)配油盤的壓油窗口壓出泵外，這就是壓油過程。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，泵的每個(gè)密封的工作腔吸油和壓油各一次，所以稱單作用葉片泵(singleactionvanepump)，這種泵的壓油區(qū)和吸油區(qū)的油壓力不平衡，其轉(zhuǎn)子受到單向徑向不平衡力的作用，故又稱這種泵為非平衡式或非卸荷式葉片泵。單作用葉片泵工作原理動(dòng)畫第二章第七十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、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第二章第七十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、排量和流量

單作用葉片泵的排量為各工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)所排出的液體總和。即或請同學(xué)注意：這與教材中P52(2—6)式不同，應(yīng)按此式計(jì)算排量，而不按(2—6)式。第二章第八十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日理論平均流量或或?qū)嶋H流量第二章第八十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

單作用葉片泵的流量是有脈動(dòng)的，理論分析表明，1）泵內(nèi)葉片數(shù)越少，流量脈動(dòng)率越??；2）奇數(shù)葉片的泵其脈動(dòng)率比偶數(shù)的小；單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或15片。式中D——定子內(nèi)圓直徑；

B——葉片寬度；

e——定子與轉(zhuǎn)子的偏心距。第二章第八十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、限壓式變量葉片泵

p52（pressure-limitingvariabledisplacementvanepump）對于單作用葉片泵改變偏心量e可改變流量。變量泵的分類：單向變量泵雙向變量泵第二章第八十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日時(shí)間有限，主要講限壓式變量葉片泵。（實(shí)驗(yàn)室看到的為YBN型內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵）單向變量泵：只改變泵的流量大小,不改變供油的方向。單向變量泵手調(diào)式限壓式穩(wěn)流量式內(nèi)反饋外反饋雙向變量泵：除改變泵的流量大小,還改變供油的方向。

（改變e的方向可達(dá)到）第二章第八十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1、限壓式變量泵的工作原理

P52

如圖所示，YBN型內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、壓力調(diào)節(jié)螺釘、調(diào)壓彈簧(限)和流量調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。工作特性是將泵(出口)工作壓力與一個(gè)調(diào)定的壓力相比較，當(dāng)工作壓力小于調(diào)定壓力時(shí)，泵的流量為最大，且不變；當(dāng)工作壓力超過調(diào)定壓力時(shí)，偏心量e就減小，工作壓力越高，偏心量e就越小，即泵的輸出流量越小，直到為零。

工作原理動(dòng)畫第二章第八十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1壓力調(diào)節(jié)螺釘2彈簧3葉片4定子5轉(zhuǎn)子6流量調(diào)節(jié)螺釘內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖第八十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1）進(jìn)出油口在配油盤上非對稱分布，(配油盤上壓油窗口的位置偏向限壓彈簧一邊，所以壓油腔中作用于定子內(nèi)表面的合力S不對稱，分力Sx推動(dòng)定子向左移動(dòng)，變e)；2、YBN型內(nèi)反饋限壓式變量泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）流量調(diào)節(jié)螺釘可調(diào)節(jié)泵的最大流量為要求值，壓力調(diào)節(jié)螺釘可調(diào)節(jié)限定壓力的大小，有限壓彈簧(定子不定，能滑動(dòng)，所以可調(diào)節(jié)e)；3）壓油腔葉片底部(根部)通壓力油，吸油腔葉片底部為低壓油；第二章第八十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4）葉片后傾，其轉(zhuǎn)子葉片槽相對旋轉(zhuǎn)方向往后傾斜一個(gè)角度，有利葉片拋出；5）內(nèi)泄結(jié)構(gòu)。第八十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、偏心量與工作壓力的關(guān)系

如圖所示，壓油腔中作用于定子內(nèi)表面的液壓力S的水平分力為；

式中

p—泵的工作壓力；F—指在x

方向的投影面積；彈簧調(diào)定(限定)壓力為：式中

K——彈簧剛度（彈性系數(shù)）N/m；xo——最大偏心量的彈簧壓縮量，pt——預(yù)調(diào)的限定壓力；第二章第八十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日泵能維持調(diào)定的偏心量eo，即能得到需要的最大流量；設(shè)x為彈簧增加的壓縮量，則偏心距變?yōu)閑=eo-x即輸出流量減小，列定子受力平衡方程：1）當(dāng)Sx≤PtF,即P≤Pt(Kxo)時(shí)；2）當(dāng)Sx>PtF,即P

>Pt時(shí)第二章第九十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日由此可見，e與P的關(guān)系：當(dāng)P

<Pt,后一項(xiàng)為負(fù)，限壓彈簧把定子壓緊在流量調(diào)節(jié)螺釘上，泵輸出的流量不變，e=eo

不可能再大；第二章第九十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日當(dāng)，后一項(xiàng)即，流量不變；當(dāng)，后一項(xiàng)為正，減小，，流量減?。患串?dāng)工作壓力大于調(diào)定壓力時(shí)流量自動(dòng)減小，直到為零。e與K

的關(guān)系：當(dāng)P

>Pt

的某一值，如K增加，e變化小，流量變小的速度慢些；如K減小，e變化大，流量變小的速度快些。第二章第九十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日4、

限壓式變量泵的特性曲線

1）當(dāng)，不變，不變，但

增加，增加，流量

減小，(AB段)pt對應(yīng)與原始偏心距eo

的最大工作壓力第二章第九十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2）

當(dāng)，不變(B點(diǎn)),

AB段相當(dāng)于一個(gè)定量泵。當(dāng)時(shí)，限壓彈簧把定子壓緊在流量調(diào)節(jié)螺釘上，泵輸出流量不變，若改變流量調(diào)節(jié)螺釘，可改變其輸油量，即曲線AB上下平移。3）當(dāng)p>pt時(shí),限壓彈簧被壓縮，e減小、q減小(BC段),

C點(diǎn)的壓力為泵的“極限工作壓力”（或截止壓力）。第九十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日討論：

*調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘,可改變eo大小,使AB段上下平移；

*改變壓力調(diào)節(jié)螺釘,可改變

pt

的大小,使BC段左右平移；

*改變彈簧剛度K

，可改變BC的斜率；K增加（彈簧變硬），e變化小，流量下降得慢些，即BC段變化平坦；K減?。◤椈勺冘洠?，e變化大，流量下降得快些，即BC段變化變陡。第二章第九十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日pt對應(yīng)與原始偏心距eo的最大工作壓力第二章第九十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日三、雙作用(卸荷式)葉片泵

p48雙作用葉片泵(doubleactionvanepump)由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左右配油盤等組成，定子與轉(zhuǎn)子中心重合(同心)。定子內(nèi)表面為近似橢圓柱形，由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線所組成。1、工作原理（如圖）當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和葉片根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)向外移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間就形成若干個(gè)密封容積。第二章第九十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

當(dāng)葉片由小半徑處向大半徑移動(dòng)時(shí)，兩葉片間密封容積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下通過吸油口從油箱吸入泵內(nèi)；當(dāng)葉片從大半徑向小半徑移動(dòng)時(shí)，葉片后縮，容積逐漸減小，壓力上升，將油從壓油口壓出，泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷吸油、壓油而連續(xù)供油。雙作用泵有兩個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油、壓油兩次，故稱作雙作用，且兩對吸、壓油腔是對稱于轉(zhuǎn)子分布，所以徑向液壓力平衡，故又稱此泵為卸荷(平衡)式葉片泵。此泵流量(排量)不可調(diào)，所以為定量泵。第九十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日雙作用葉片泵工作原理第九十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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)。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二章第一百頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日式中R、r——定子圓弧段的大、小半徑；

B——轉(zhuǎn)子和葉片的寬度；

S——葉片的厚度；

z——葉片數(shù)；——葉片的傾斜角。3、排量和流量考慮葉片厚度及傾角時(shí)，雙作用葉片泵的排量為：P49(2—4)或第二章第一百零一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

雙作用葉片泵的流量脈動(dòng)很小，其脈動(dòng)率較其它形式(螺桿泵除外)小得多。且在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍時(shí)最小。故一般該泵的葉片數(shù)為12或16。若不考慮葉片厚度及傾角時(shí)，排量為：或理論平均流量實(shí)際流量第二章第一百零二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例1

某變量葉片泵轉(zhuǎn)子半徑r=41.5mm，定子半徑

R=44.5mm，葉片寬度B=30mm，轉(zhuǎn)子與定子間的最小間隙=0.5mm，試求：（1）排量為時(shí)，其偏心量為多少？（2）泵的最大排量是多少？解：（1）偏心量由公式:第一百零三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）最大的偏心距為：最大排量答（1）排量為16×10-3L/r時(shí)，其偏心量為0.956mm。（2）泵的最大排量是41.94×10-3L/r.第二章第一百零四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例2

齒輪泵轉(zhuǎn)速為1200rpm，理論流量為16.286L/min，齒數(shù)z=8，齒寬B=30mm，機(jī)械效率和容積效率均為0.9，工作壓力為50×105Pa，試求：（1）模數(shù)m；（2）輸出功率；（3）輸入功率。解：（1）求模數(shù)m

根據(jù)公式：第一百零五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日（2）求輸出功率根據(jù)公式：（3）求輸入功率根據(jù)公式：第二章第一百零六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日四、葉片液壓馬達(dá)

p631、

工作原理

如圖所示，當(dāng)高壓油p從右邊進(jìn)入時(shí)，葉片5兩側(cè)均受壓力油p作用不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，葉片1和4一側(cè)受高壓油的作用，另一側(cè)受低壓油的作用。而葉片1

伸出面積大于葉片4伸出面積，故產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。同理，葉片3和2之間也產(chǎn)生順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩。如改變進(jìn)油方向，高壓油p進(jìn)入葉片3和4之間容積及1和2之間容積時(shí)，葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。第二章第一百零七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1）葉片徑向安裝（以便馬達(dá)雙向旋轉(zhuǎn)）；2）葉片底部有燕尾彈簧，啟動(dòng)前葉片在彈簧力作用下緊貼定子內(nèi)表面，以保證馬達(dá)有足夠起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出；3）殼體中裝有兩個(gè)單向閥，以使馬達(dá)正反轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)葉片底部都通壓力油；4）外泄結(jié)構(gòu)。2、

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二章第一百零八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、

輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速注：式中排量V要用雙作用泵的排量V公式求。第二章第一百零九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

葉片馬達(dá)一般是雙作用式的定量馬達(dá)，其最大特點(diǎn)是體積小，慣性小，動(dòng)作靈敏，允許換向頻率很高，甚至可在幾毫秒內(nèi)換向。其最大弱點(diǎn)是泄漏較大，機(jī)械特性較軟，不能在低速下工作，調(diào)速范圍不能很大。因此適用于低轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速以及對慣性要求較小，對機(jī)械特性要不嚴(yán)的場合。第二章第一百一十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§2—4柱塞液壓泵、柱塞液壓馬達(dá)柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由于構(gòu)成密封工作腔的構(gòu)件——柱塞和缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，加工方便，容易得到較高的配合精度，密封性能好，容積效率高。故可以達(dá)到很高的工作壓力。第二章第一百一十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日同時(shí)，這種泵只要改變柱塞的工作行程就可以很方便地改變其流量，易于實(shí)現(xiàn)變量。因此，在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如在龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶機(jī)械等等上面得到廣泛應(yīng)用。柱塞泵(馬達(dá))按其柱塞的排列方式和運(yùn)動(dòng)方向的不同，可分為軸向柱塞泵(馬達(dá))和徑向柱塞泵(馬達(dá))兩大類。柱塞泵(馬達(dá))軸向柱塞泵(馬達(dá))徑向柱塞泵(馬達(dá))斜盤式斜軸式第一百一十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日一、

斜盤式軸向柱塞泵

p441、工作原理動(dòng)畫

該泵由傳動(dòng)軸、斜盤、柱塞、缸體、配油盤等零件組成。傳動(dòng)軸和缸體固連在一起，缸體上在直徑為D的圓周上均勻地排列著若干個(gè)軸向孔，柱塞沿軸向均勻布置，可在孔內(nèi)滑動(dòng)。斜盤的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸呈角。第二章第一百一十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日斜盤式軸向柱塞泵工作原理斜盤柱塞缸體配油盤傳動(dòng)軸柱塞泵結(jié)構(gòu)第二章第一百一十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日柱塞靠彈簧或底部的低壓油作用，使其球形端部緊壓在斜盤上，當(dāng)傳動(dòng)軸按圖示方向帶動(dòng)缸體一起回轉(zhuǎn)時(shí)(斜盤和配油盤不動(dòng))，柱塞會從缸體孔中逐漸向外伸出，柱塞密封工作腔(由柱塞端面與缸體內(nèi)孔圍成的容腔)的容積不斷擴(kuò)大，形成部分真空，將液壓油從油箱經(jīng)油管、進(jìn)油窗口a吸進(jìn)來，隨著旋轉(zhuǎn)柱塞又會向缸體孔內(nèi)逐漸縮回，使密封工作腔的容積不斷減小，壓力增大，油液從配油窗口b向外壓出，缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油、壓油一次，當(dāng)缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不斷輸出壓力油。第一百一十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日改變斜盤傾角，可改變柱塞往復(fù)行程的大小，也就改變了排量，改變斜盤傾角的傾斜方向(泵的轉(zhuǎn)向不變)，可使泵的進(jìn)、出油口互換，成為雙向變量泵。第二章第一百一十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日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。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二章第一百一十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、排量和流量排量（2—2）理論流量實(shí)際流量第二章第一百一十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日

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20~40MPa，最高可達(dá)80MPa)。柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)：①在結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)；②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。第二章第一百一十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例1

某軸向柱塞泵有7個(gè)柱塞，柱塞直徑為23mm，

柱塞分布圓直徑為71.5mm，當(dāng)斜盤傾角為20°時(shí)，

液壓泵的排量為多少？當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500rpm

時(shí)，容積效率為0.93，試求液壓泵的流量為多少？解：求排量，根據(jù)公式第一百二十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日求流量，根據(jù)公式答：液壓泵的排量為

75.68×10-6m3/r(75.68×10-3L/r)

當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500rpm

時(shí)，容積效率為0.93，液壓泵的流量為1.759×10-3m3/s(105.5L/min).第二章第一百二十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日二、軸向柱塞液壓馬達(dá)p641、工作原理

軸向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與軸向柱塞泵基本相同，斜盤和配油盤固定不動(dòng)，缸體(轉(zhuǎn)子)和馬達(dá)傳動(dòng)軸用鍵相連，并一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓力油通過配油盤窗口輸入到缸體柱塞孔中時(shí)，壓力油對柱塞產(chǎn)生作用力，將柱塞頂出，緊緊頂在斜盤端面上，斜盤給每個(gè)柱塞的反作用力F是垂直于斜盤端面的，壓力分解為軸向分力Fx和徑向分力Fy。第二章第一百二十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日1斜盤2缸體3柱塞4配油盤5馬達(dá)軸第二章第一百二十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日軸向分力Fx與柱塞上液壓推力相平衡，而徑向分力Fy與柱塞軸線垂直，且對缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。改變進(jìn)油方向，可改變其轉(zhuǎn)向；改變傾角(斜盤與轉(zhuǎn)軸的夾角)就可以改變排量，成為變量馬達(dá)。第一百二十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速式中排量徑向柱塞泵動(dòng)畫（自閱）螺桿泵動(dòng)畫單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)動(dòng)畫多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)動(dòng)畫第二章第一百二十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日例2有一軸向柱塞馬達(dá)，其輸出轉(zhuǎn)矩為25N·m，工作

壓力為50×105Pa，最小轉(zhuǎn)速2rpm，最大轉(zhuǎn)速300

rpm，其總效率為0.9，試求所需最大流量和最小流量為多少？解：由功率關(guān)系由題意，所需最小流量為：第一百二十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日所需最大流量為：作業(yè)：教材p280，3-1，3-2，3-3第二章第一百二十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日第二章小結(jié)

1、液壓泵的分類液壓泵定量泵變量泵齒輪泵葉片泵柱塞泵螺桿泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵單作用葉片泵內(nèi)嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵單作用葉片泵雙作用葉片泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵第二章第一百二十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日2、液壓馬達(dá)的種類液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá)葉片馬達(dá)柱塞馬達(dá)內(nèi)嚙合齒輪馬達(dá)外嚙合齒輪馬達(dá)雙作用葉泵馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)徑向柱塞馬達(dá)斜盤式斜軸式(定量)(定量)(定量，變量)(低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá))第二章第一百二十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日3、液壓泵與液壓馬達(dá)的異同①

各種液壓泵和液壓馬達(dá)均是利用“密封容積(腔)”的周期性變化來工作的。工作中均需要有配流盤等裝置輔助，而且，“密封容積”分為高壓區(qū)和低壓區(qū)兩個(gè)獨(dú)立部分。②二者在工作中均會產(chǎn)生困油現(xiàn)象和徑向力不平衡，液壓沖擊、流量脈動(dòng)和液體泄漏等一些共同的物理現(xiàn)象。（1）相同點(diǎn)第二章第一百三十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日③

液壓泵和馬達(dá)是機(jī)械能和壓力能互相轉(zhuǎn)換的動(dòng)力裝置，轉(zhuǎn)換過程中均有能量損失，所以均有容積效率、機(jī)械效率和總效率，三者效率之間關(guān)系也相同，計(jì)算效率時(shí)，要清楚輸入量與輸出量的關(guān)系。④

液壓泵和馬達(dá)工作原理是可逆的，理論上輸入與輸出量有相同的數(shù)學(xué)關(guān)系；液壓泵

液壓馬達(dá)第一百三十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日⑤

液壓泵和液壓馬達(dá)最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)都是排量，排量的大小反映了液壓泵和液壓馬達(dá)的性能。液壓泵

液壓馬達(dá)第二章第一百三十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日①

動(dòng)力不同

液壓馬達(dá)是靠輸入液體壓力來啟動(dòng)工作的，而液壓泵是由電動(dòng)機(jī)等其他動(dòng)力裝置直接帶動(dòng)的，因此結(jié)構(gòu)上有所不同。馬達(dá)容積密封必須可靠，為此，葉片式馬達(dá)葉片根部裝有燕尾彈簧，使其始終貼緊定子，以便馬達(dá)順利起動(dòng)。（2）

差異②

配流機(jī)構(gòu)進(jìn)出油口的不同

液壓馬達(dá)有正、反轉(zhuǎn)要求，所以配流機(jī)構(gòu)是對稱的，進(jìn)出油口孔徑相同；而液壓泵一般為單向旋轉(zhuǎn)，其配流機(jī)構(gòu)及卸荷槽不對稱，進(jìn)出油口孔徑不同。第二章第一百三十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日③

自吸性的差異

液壓馬達(dá)依靠壓力油工作，不需要有自吸性；而液壓泵必須有自吸能力。④防止泄漏形式不同

液壓泵采用內(nèi)泄漏形式，內(nèi)部泄漏口直接與液壓泵吸油口相通；而馬達(dá)是雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，高低壓油口互相變換，所以采用外泄漏式結(jié)構(gòu)。(故泵、馬達(dá)不能互逆通用)液壓馬達(dá)容積效率比泵低由可知，

越小，越小，∴液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速不宜過低，即供油的流量不能太低。第一百三十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日⑥

液壓馬