液壓與氣動技術(shù)課件：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3.2齒輪泵3.3葉片泵3.4柱塞泵3.5液壓泵的選用3.6液壓馬達(dá)3.7液壓泵和液壓馬達(dá)的常見故障及排除方法3.8液壓泵的拆裝實訓(xùn)本章小結(jié)思考與練習(xí)

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)認(rèn)識液壓泵和液壓馬達(dá)的組成。

(2)了解液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點。

(3)學(xué)會正確選用液壓泵。

(4)了解液壓泵和液壓馬達(dá)的常見故障及排除方法。

(5)掌握拆裝液壓泵和液壓馬達(dá)的方法。

3.1液壓泵和液壓馬達(dá)概述

液壓泵和液壓馬達(dá)都是能量轉(zhuǎn)換元件。液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，它將原動機(jī)(電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī))輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能，為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液體。而液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動的機(jī)械能，來驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。

從原理上講，液壓泵和液壓馬達(dá)是可逆的，當(dāng)用原動機(jī)帶動其轉(zhuǎn)動時為液壓泵，反之，當(dāng)通入壓力油使其轉(zhuǎn)動時為液壓馬達(dá)。但由于功用不同，它們的實際結(jié)構(gòu)是有差別的。

3.1.1液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理

1.液壓泵的工作原理

常用的液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進(jìn)行工作的，故一般稱為容積式液壓泵。圖3.1所示是一單柱塞液壓泵的工作原理圖。圖中柱塞2裝在缸體3中形成一個密封

容積V，柱塞在彈簧4的作用下始終壓緊在偏心輪1上。原動機(jī)驅(qū)動偏心輪1旋轉(zhuǎn)使柱塞2作往復(fù)運動，使密封容積V的大小發(fā)生周期性的交替變化。當(dāng)V由小變大時就形成部分真空，使油箱中油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管頂開單向閥6進(jìn)入V腔而實現(xiàn)吸油；

反之，當(dāng)V由大變小時，

V腔中吸滿的油液將頂開單向閥5流入系統(tǒng)而實現(xiàn)壓油。這樣液壓泵就將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，原動機(jī)驅(qū)動偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油。圖3.1單柱塞液壓泵的工作原理圖

由上述泵的工作原理可知容積式液壓泵工作的三個必要條件是:

(1)液壓泵必須具有一個或若干個密封且又可以周期性變化的空間。液壓泵輸出流量與此空間的容積變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其他因素?zé)o關(guān)。這是容積式液壓泵的一個重要特性。

(2)在吸油過程中，油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。因此，為保證液壓泵正常吸油，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。在壓油過程中，油液的壓力取決于油液從單向閥5壓出時遇到的阻力，即泵的輸出壓力決定于外界負(fù)載。

(3)必須使泵在吸油時工作腔V與油箱相通，而與壓力管路不相通；在壓油時使工作腔V與油液流向系統(tǒng)的管道相通而與油箱切斷。圖3.1中的單向閥5、6就是用來完成這一任務(wù)的，因此單向閥5、6又稱為配流裝置。配流裝置是泵不可缺少的，且不同結(jié)構(gòu)形式的泵具有不同形式的配流裝置。

2.液壓馬達(dá)的工作原理

容積式液壓馬達(dá)的工作原理，從原理上講就是把容積式泵倒過來使用，即向馬達(dá)輸入液壓油，輸出的是轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩。但是由于功用的不同，在具體結(jié)構(gòu)上是有差異的。

3.1.2液壓泵和液壓馬達(dá)的分類

液壓泵和液壓馬達(dá)的類型很多。常用液壓泵和液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類，每一類還有多種不同形式。按輸出、輸入流量是否可調(diào)而分為定

量泵、定量馬達(dá)和變量泵、變量馬達(dá)兩大類。

液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號如圖3.2所示。圖3.2液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號

3.1.3液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力、排量與流量

1.液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力

(1)工作壓力p

。液壓泵的工作壓力是指泵工作時輸出油液的實際壓力，其值取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān);液壓馬達(dá)的工作壓力是

指輸入馬達(dá)的油液壓力，它也是由負(fù)載決定的。

(2)額定壓力pn

。液壓泵(液壓馬達(dá))的額定壓力是指泵(馬達(dá))在正常工作條件下按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。過載運行，泵(馬達(dá))

(3)最高允許壓力pm

。液壓泵的最高允許壓力是指根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許泵短暫運行的最高壓力值。

2.排量和流量

(1)排量V。液壓泵(液壓馬達(dá))的排量是指泵(馬達(dá))軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，由其密封油腔幾何尺寸變化計算而得出的輸出(輸入)液體的體積。對泵來說就是指在沒有泄漏的情況下，泵

軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所輸出的液體體積；對馬達(dá)來說就是指在沒有泄漏的情況下，馬達(dá)軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需輸入的液體體積。排量可調(diào)節(jié)的液壓泵(液壓馬達(dá))稱為變量泵(變量馬達(dá))；排量為常

數(shù)的液壓泵(液壓馬達(dá))則稱為定量泵(定量馬達(dá))。

(2)理論流量qt

。液壓泵(液壓馬達(dá))的理論流量是指在不考慮液壓泵(馬達(dá))的泄漏的情況下，單位時間內(nèi)所輸出(所需輸入)的液體體積。如果泵(馬達(dá))的排量為V，泵(馬達(dá))

的轉(zhuǎn)速為n

，則該泵(馬達(dá))的理論流量qt

為

(3)實際流量q

。液壓泵(液壓馬達(dá))的實際流量是指在某一具體工況下，單位時間內(nèi)所輸出(所需輸入)的液體體積，對于液壓泵來說實際流量q

等于理論流量qt

減去泄漏流量

Δq，即

對于液壓馬達(dá)來說，實際流量q等于理論流量qt

加上泄漏流量Δq，即

(4)額定流量qn

。液壓泵(液壓馬達(dá))的額定流量是指在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(如在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下)必須保證的流量。因泵和馬達(dá)存在內(nèi)漏，所以額定流量和理論流量是不同的。

3.1.4液壓泵和液壓馬達(dá)的功率和效率

1.液壓泵的功率和效率

(1)液壓泵的輸入功率Pi

。液壓泵的輸入功率是指作用在液壓泵主軸上的機(jī)械功率，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩為Ti，轉(zhuǎn)速為n時，有

Pi

=Ti2πn

(3.4)

由于電動機(jī)與油泵通常是用聯(lián)軸節(jié)或花鍵直接連接的，所以可以認(rèn)為液壓泵的輸入功率就是電動機(jī)的輸出功率。

(2)液壓泵的輸出功率Po

。液壓泵的輸出功率是指液壓泵實際輸出液體的壓力p與實際流量q

的乘積，即

(3)液壓泵的效率。如果不考慮泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，液壓泵的輸出功率Po

應(yīng)該等于輸入功率Pi

。但實際上，液壓泵在能量交換過程中是有損失的，因此輸出功率Po總是小于輸入功率Pi

。兩者的差值即功率損失，功率損失可分為容積損失和機(jī)械損失，它們的大小分別用容積效率和機(jī)械效率來表示。

①容積效率ηV

。由于液壓泵存在吸油時不能完全充滿密封工作腔以及泄漏，會造成液壓泵的實際輸出流量q總是小于其理論流量qt

。泵的容積效率ηV

為

②機(jī)械效率ηm

。由于液壓泵內(nèi)有各種摩擦損失(機(jī)械摩擦、液體摩擦)，泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩Ti

總是大于其理論轉(zhuǎn)矩Tt

。泵的機(jī)械效率ηm

為

③泵的總效率η。泵的輸出功率與輸入功率的比值稱為泵的總效率，即

式(3.8)說明，液壓泵的總效率等于容積效率和機(jī)械效率的乘積。

【例3.1】某液壓泵的輸出壓力

p=10MPa，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，排量V

=46.2mL/r，容積效率ηV

=0.95，總效率η=0.9。求液壓泵的輸出功率和驅(qū)動泵的電動機(jī)的功率各為多少。

解

(1)求液壓泵的輸出功率。

液壓泵輸出的實際流量為

液壓泵的輸出功率為

(2)電動機(jī)的功率為

2.液壓馬達(dá)的功率和效率

(1)液壓馬達(dá)的輸入功率PMi。液壓馬達(dá)的輸入功率是指輸入液壓馬達(dá)的液壓功率，當(dāng)輸入壓力為PM

，流量為qM

時，有

(2)液壓馬達(dá)的輸出功率PMo

。液壓馬達(dá)的輸出功率是指液壓馬達(dá)對外作功的機(jī)械功率，當(dāng)馬達(dá)的實際輸出轉(zhuǎn)矩為TM

，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為nM

時，有

(3)液壓馬達(dá)的效率。如果不考慮馬達(dá)在能量轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，馬達(dá)的理論輸入功率(液壓功率)應(yīng)無損耗地全部變換為泵的理論輸出功率(機(jī)械功率)，則有

于是

式中，

pM

為馬達(dá)的輸入壓力；VM

為馬達(dá)的排量；

nM

為馬達(dá)的實際轉(zhuǎn)速；TMt

為馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩。

①液壓馬達(dá)的容積效率和轉(zhuǎn)速。由于液壓馬達(dá)存在泄漏而造成流量上的損失，馬達(dá)的理論流量qMt

總是小于馬達(dá)的輸入流量qM。泵的容積效率ηMV

為

由式(3.1)和式(3.12)可導(dǎo)出液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速公式為

衡量液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速性能的一個重要指標(biāo)是最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，它是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下不出現(xiàn)爬行(抖動可時轉(zhuǎn)時停)現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式不同，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)

速也不同。實際工作中，一般都希望最低轉(zhuǎn)速越小越好，這樣就可以擴(kuò)大馬達(dá)的變速范圍。

②液壓馬達(dá)的機(jī)械效率和轉(zhuǎn)矩。由于液壓馬達(dá)內(nèi)有各種摩擦損失，馬達(dá)的實際輸出轉(zhuǎn)矩TMo總是小于其理論轉(zhuǎn)矩TMt

。液壓馬達(dá)的機(jī)械效率為

由式(3.11)和式(3.13)可導(dǎo)出液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩公式為

③液壓馬達(dá)的總效率。液壓馬達(dá)的輸出功率與輸入功率的比值稱為液壓馬達(dá)的總效率，即

式(3.16)說明，液壓馬達(dá)的總效率等于容積效率和機(jī)械效率的乘積。

【例3.2】

某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力p=10MPa，排量VM=200mL/r，總效率ηM

=0.75，機(jī)械效率ηMm

=0.9，試計算：

(1)該液壓馬達(dá)能輸出的理論轉(zhuǎn)矩為多少?

(2)若液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為nM

=500r/min，則輸入液壓馬達(dá)的實際流量應(yīng)為多少?

(3)若外負(fù)載為200N·m時，該液壓馬達(dá)的輸入功率和輸出功率各為多少?

解

(1)液壓馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩為

(2)液壓馬達(dá)的理論流量為

液壓馬達(dá)的容積效率為

液壓馬達(dá)的實際流量為

(3)液壓馬達(dá)的輸出功率為

液壓馬達(dá)的輸入功率為

3.2齒輪泵

齒輪泵是液壓系統(tǒng)中廣泛采用的一種液壓泵，其主要特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、體積小、重量輕、自吸性能好、對油液污染不敏感、工作可靠;其主要缺點是流量和壓力脈動大、噪聲大、排量不可調(diào)。齒輪泵在結(jié)構(gòu)上采取一定措施后，也可以達(dá)到較高的工作壓力，目前高壓齒輪泵的工作壓力可達(dá)14MPa~25MPa。齒輪泵一般做成定量泵，按結(jié)構(gòu)不同，齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，而外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣。本節(jié)主要介紹外嚙合齒輪泵。

3.2.1外嚙合齒輪泵的工作原理

圖3.3(a)所示為外嚙合齒輪泵的實物圖，圖3.3(b)所示外嚙合齒輪泵的工作原理圖。在泵的殼體內(nèi)有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)有端蓋蓋住(圖中未示出)。殼體、端蓋和齒輪齒間槽組成左右兩個密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔由于上下兩齒輪的齒間槽順次帶走液壓油，形成部分真空，油箱中的油液在大氣壓力的作用下被吸進(jìn)吸油腔。隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，上下兩齒輪的齒間槽順次把油液帶到左側(cè)壓油腔中。

左側(cè)壓油腔的液壓油會因多出來而被擠出壓油腔。吸油腔和壓油腔是由相互嚙合輪齒以及泵體分隔開的。在齒輪泵的工作過程中，輪齒嚙合點處的齒面接觸線一直分隔吸油腔和壓油腔，起著配油作用，因此在齒輪泵中不需要設(shè)置專門的配油機(jī)構(gòu)，這是齒輪泵和其他容積式泵的不同之處。圖3.3外嚙合齒輪泵

3.2.2外嚙合齒輪泵的排量和流量計算

1.齒輪泵的排量

齒輪泵的排量的計算公式為

式中，

z為齒輪的齒數(shù)，

m

為齒輪的模數(shù)，B為齒輪的寬度。

2.齒輪泵的理論流量

齒輪泵的理論流量的計算公式為

式中，

n

為齒輪泵的轉(zhuǎn)速。

3.齒輪泵的實際流量

齒輪泵的實際流量的計算公式為

式中，ηV為齒輪泵的容積效率。

實際上，外嚙合齒輪泵的輸出流量是有脈動的，式(3.19)所表示的是外嚙合齒輪泵的平均流量。設(shè)qmax

、qmin

分別表示最大、最小流量，則流量脈動率δ

為

理論研究表明，外嚙合齒輪泵齒數(shù)愈少，脈動率就愈大，其值最高可達(dá)20%以上，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動率要小得多。

3.2.3外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)

1.外嚙合齒輪泵的典型結(jié)構(gòu)

CBB齒輪泵是一種使用較多的中低壓外嚙合齒輪泵。其額定壓力為2.5MPa，排量為2.5~125mL/r，轉(zhuǎn)速為450r/min，主要用于機(jī)床作動力源以及各種補(bǔ)油、潤滑和冷卻系統(tǒng)。CBB齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示。一對齒輪6裝在泵體7中，由主動軸12帶動回轉(zhuǎn)。前端蓋8與后端蓋4裝在泵體7的兩側(cè)，用六個螺釘9連接，并用定位銷17定位。

帶有保持架的滾針軸承3分別裝在前后端蓋中，支承主動軸12和從動軸15。泄漏到軸承的油，通過泄漏通道14流回吸油腔。由側(cè)面泄漏的油液經(jīng)卸荷槽16流回吸油腔，這樣可降低泵體與端蓋接合面間泄漏油的壓力，以減小螺釘?shù)睦ΑD3.4

2.外嚙合齒輪泵在結(jié)構(gòu)上存在的幾個問題

1)困油現(xiàn)象

齒輪泵要能連續(xù)地供油，就要求齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε大于1，也就是當(dāng)一對齒輪尚未脫開嚙合時，另一對齒輪已進(jìn)入嚙合，這樣就出現(xiàn)同時有兩對齒輪嚙合的瞬間，在兩對

齒輪的嚙合線之間形成了一個封閉容積，一部分油液也就被困在這一封閉容積中，如圖3.5(a)所示。齒輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，這一封閉容積便逐漸減小，到兩嚙合點處于節(jié)點兩側(cè)的對

稱位置時，如圖3.5(b)所示，封閉容積最小。

齒輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，封閉容積又逐漸增大，直到圖3.5(c)所示位置時，容積又變?yōu)樽畲蟆Ｔ诜忾]容積減小時，被困油液受到擠壓從一切可能泄漏的縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很高的壓力，油液發(fā)熱，并使軸承上受到很大的沖擊載荷。當(dāng)封閉容積增大時，又會形成局部真空，使原來溶解于油液中的空氣分離出來，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。這些都將使泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和噪聲，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。圖3.5齒輪泵的困油現(xiàn)象

為了消除困油現(xiàn)象，一般采用在齒輪泵的端蓋上開卸荷槽的方法，如圖3.6所示。卸荷槽的位置應(yīng)該使困油腔由大變小時，能通過卸荷槽與壓油腔相通，而當(dāng)困油腔由小變大

時，能通過另一卸荷槽與吸油腔相通。兩卸荷槽之間的距離a必須保證在任何時候都不能使壓油腔和吸油腔互通。在很多齒輪泵中，兩槽并不對稱于齒輪中心線分布，而是向吸油

腔平移一段距離，實踐證明，這樣布置能取得更好的卸荷效果。圖3.6齒輪泵的困油卸荷槽

2)徑向不平衡力

齒輪泵工作時，作用在齒輪外圓的壓力是不均勻的，壓油腔和吸油腔齒輪外圓分別承受著系統(tǒng)的工作壓力和吸油壓力;在齒輪齒頂圓與泵體內(nèi)孔的徑向間隙中，可以認(rèn)為油液

壓力由高壓腔壓力逐級下降到吸油腔壓力，如圖3.7所示。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能使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂接觸泵體，產(chǎn)生摩擦;同時也加速軸承磨損，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，使高壓油僅作用在一個到兩個齒的范圍內(nèi)。圖3.7齒輪泵的徑向不平衡力

3)泄漏

在液壓泵中，運動件間是靠微小間隙密封的，這些微小

間隙從運動學(xué)上形成摩擦副，而高壓腔的油液通過間隙向低

壓腔泄漏是不可避免的。齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條

途徑泄漏到吸油腔中，一是通過齒輪嚙合線處的間隙；二是

通過泵體內(nèi)表面和齒頂圓間的徑向間隙；三是通過齒輪兩端面和端蓋間的間隙。在這三類間隙中，端面間隙的泄漏量最大，約占總泄漏量的70%~80%。壓力越高，間隙泄漏就愈

大。端面間隙是目前影響齒輪泵壓力提高的主要原因。

3.中高壓齒輪泵端面間隙的自動補(bǔ)償裝置

為了實現(xiàn)齒輪泵的高壓化，提高齒輪泵的工作壓力和容積效率，就需要從結(jié)構(gòu)上來采取措施，如盡量減小徑向不平衡力和提高軸與軸承的剛度；對泄漏量最大處的端面間隙采

用自動補(bǔ)償裝置等。下面對端面間隙的補(bǔ)償裝置作簡單介紹。

1)浮動軸套式

圖3.8(a)是浮動軸套式的間隙補(bǔ)償裝置。它利用特制的通道把泵內(nèi)壓油腔的壓力油引到齒輪軸上的浮動軸套1的外側(cè)A腔，產(chǎn)生液壓作用力，使軸套緊貼齒輪3的側(cè)面。因而可以消除間隙并可補(bǔ)償齒輪側(cè)面和軸套間的磨損量。在泵起動時，靠彈簧4來產(chǎn)生預(yù)緊力，保證了軸向間隙的密封。圖3.8端面間隙補(bǔ)償裝置示意圖

2)浮動側(cè)板式

浮動側(cè)板式補(bǔ)償裝置的工作原理與浮動軸套式基本相似，它也是把泵的出口壓力油引到浮動側(cè)板5的背面(見圖(3.8(b))，使之緊貼于齒輪3的端面來補(bǔ)償間隙。起動時，浮動

側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。

3)撓性側(cè)板式

圖3.8(c)是撓性側(cè)板式間隙補(bǔ)償裝置。它同樣是把泵的出口壓力油引到側(cè)板的背面后，靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙的，側(cè)板的厚度較薄，內(nèi)側(cè)面要耐磨(如燒結(jié)有0.5~0.7mm的磷青銅)。這種結(jié)構(gòu)采取一定措施后，易使側(cè)板外側(cè)面的壓力分布大體上和齒輪側(cè)面的壓力分布相適應(yīng)。

3.2.4內(nèi)嚙合齒輪泵簡介

內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵兩種。圖3.

9(a)所示為漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖，圖3.

9(b)所示為擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖。它們的工作原理和主要特點與外嚙合齒輪泵基本相同。在漸開線齒形的內(nèi)嚙合齒輪泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙形的隔板，以便于把吸油腔和壓油腔隔開，在擺線齒形的內(nèi)嚙合齒輪泵中，小齒輪和內(nèi)齒輪只相差一個齒，因而不需設(shè)置隔板。內(nèi)嚙合齒輪泵中的小齒輪為主動輪。圖3.9內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖

3.3葉片泵

葉片泵廣泛應(yīng)用于機(jī)床、工程機(jī)械、船舶等中低壓液壓系統(tǒng)中。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、運動平穩(wěn)、噪聲小、流量脈動小、壽命較長等;其缺點是吸油特性不太好，對油液的污染也比較敏感，轉(zhuǎn)速不能太高。

根據(jù)各密封工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸、壓油液次數(shù)的不同，葉片泵分為兩類，即完成一次吸、壓油液的單作用葉片泵和完成兩次吸、壓油液的雙作用葉片泵。單作用葉片泵

多為變量泵，雙作用葉片泵均為定量泵。一般葉片泵工作壓力為7.0MPa，高壓葉片泵最大的工作壓力可達(dá)16.0~28.0MPa

3.3.1單作用葉片泵

1.單作用葉片泵的工作原理

圖3.10(a)所示為單作用葉片泵的實物圖，圖3.10(b)所示為單作用葉片泵的工作原理圖。單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋(圖中未示)等部件組成的。定子內(nèi)表面是圓柱形，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使葉片緊貼在定子內(nèi)壁，這樣在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤間就形成若干個密封的工作腔，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示的方向回轉(zhuǎn)時，在圖的右部，葉片逐漸伸出，葉片間的工作腔逐漸增大，產(chǎn)生真空，于是通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入。

在圖的左部，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，工作腔逐漸縮小，密封腔的油液經(jīng)配油盤另一窗口和壓油口被壓出而輸出到系統(tǒng)中。這種葉片泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個工作腔完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和壓油。改變定子和轉(zhuǎn)子的偏心距，便可改變泵的排量，故這種泵都是變量泵。圖3.10單作用葉片泵

2.單作用葉片泵的排量和流量計算

單作用葉片泵的排量為各工作腔在主軸旋轉(zhuǎn)一周時所排出的液體體積的總和，如圖3.11所示，兩個葉片形成的一個工作腔V

近似地等于扇形體積V1

和V2

之差，即

式中，

R為定子的內(nèi)徑；e

為轉(zhuǎn)子與定子之間的偏心距；

B

為葉片寬度；β

為相鄰兩個葉片間的夾角，β=2π/z；z為葉片數(shù)。圖3.11單作用葉片泵排量計算簡圖

當(dāng)轉(zhuǎn)速為n

，泵的容積效率為ηV

時，泵的理論流量和實際流量分別為

單作用葉片泵的流量也是有脈動的，泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動率越小，此外，奇數(shù)葉片的泵的脈動率比偶數(shù)葉片的泵的脈動率小，所以單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或15片。

3.單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點

(1)改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距，便可改變流量。偏心反向時，吸油、壓油方向也相反。

(2)轉(zhuǎn)子和軸承受到不平衡的徑向液壓作用力，所以這種泵一般不宜用于高壓。

(3)為了減小葉片與定子間的磨損，葉片底部油槽采取在壓油區(qū)通壓力油，在吸油區(qū)與吸油腔相通的結(jié)構(gòu)形式。因而葉片的底部與頂部所受的液壓力是平衡的。葉片的向外運

動主要靠離心力。根據(jù)力學(xué)分析，使葉片有一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，所以轉(zhuǎn)子槽相對于旋轉(zhuǎn)方向是后傾的。

3.3.2雙作用葉片泵

1.雙作用葉片泵的工作原理

圖3.12(a)所示為雙作用葉片泵的實物圖，圖3.12(b)所示為雙作用葉片泵的工作原理圖。雙作用葉片泵也是由定子1、轉(zhuǎn)子3、葉片4和配油盤(圖中未示)等組成的。轉(zhuǎn)子和定子中心重合，定子內(nèi)表面近似為橢圓柱形，該橢圓形由兩段長半徑R、兩段短半徑r和四段過渡曲線八個部分組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片在離心力和根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作徑向移動而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間形成若干個密封工作腔。

在圖示轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)的情況下，密封工作腔的容積在左上角和右下角外逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸減小，為壓油區(qū)。吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)把它們隔開。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個密封空間完成吸油和壓油動作各兩次，所以稱為雙作用葉片泵。泵的兩個吸油區(qū)和壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡，所以雙葉片泵又稱為平衡式葉片泵。圖3.12雙作用葉片泵

2.雙作用葉片泵的排量和流量計算

經(jīng)推導(dǎo)可得出雙作用葉片泵的排量為

式中，

R、r分別為定子大圓弧半徑和小圓弧半徑；B

為葉片寬度。

轉(zhuǎn)速為n

，容積效率為ηV

時，雙作用葉片泵的理論流量和實際流量分別為

雙作用葉片泵的瞬時流量有微小的脈動，當(dāng)葉片數(shù)為4的整數(shù)倍時，脈動率最小，因此，雙作用葉片泵的葉片數(shù)一般為12或16片。

3.雙作用葉片泵的典型結(jié)構(gòu)

圖3.13所示為YB1葉片泵的結(jié)構(gòu)。它由前泵體7、后泵體6、左右配油盤1和5、定子4、轉(zhuǎn)子12、葉片11和傳動軸3等組成。為了方便裝配和使用，兩個配油盤與定子、轉(zhuǎn)子和葉片可組裝成一個部件。兩個長螺釘13為組件緊固螺釘，其頭部作為定位銷插入后泵體的定位孔內(nèi)，以保證配油盤上吸、壓油窗口的位置能與定子內(nèi)表面的過渡曲線相對應(yīng)。轉(zhuǎn)子上開有12條窄槽，葉片11安裝在槽內(nèi)，并可在槽內(nèi)自由滑動。轉(zhuǎn)子通過內(nèi)花鍵與傳動軸3相配合，傳動軸由兩個滾珠軸承2和8支承。骨架密封圈9安裝在蓋板10上，用來防止油液泄漏和空氣滲入。圖3.13YB1葉片泵的結(jié)構(gòu)

YB1葉片泵的主要結(jié)構(gòu)特點:

(1)配油盤。在配油盤上對應(yīng)葉片槽底部小孔的位置，開有一環(huán)形槽c(見圖3.14)，槽內(nèi)有兩個小孔d與配油盤另一側(cè)的壓油槽a相通，使壓力油能通過小孔進(jìn)入環(huán)形槽c，然后引入葉片根部，以保證葉片頂部和定子內(nèi)表面間的可靠密封。配油盤上的上、下缺口b為吸油槽口，兩個腰形孔為壓油孔。在腰形孔端部開有三角槽，其作用是使葉片間的密封空間逐步與高壓腔相連通，這樣不致產(chǎn)生液壓沖擊。配油盤5采用凸緣式，小直徑部分伸入前泵體內(nèi)，并合理布置O形密封圈。

這樣在配油盤右側(cè)受到液壓力作用時，能貼緊定子，并圖3.14葉片泵配油盤能使配油盤端面與前泵體相互分開時，仍能保證可靠的密封。配油盤本身的變形也有微小補(bǔ)償作用。圖3.14葉片泵配油盤

(2)定子曲線。定子曲線是由四段圓弧和四段過渡曲線組成的。過渡曲線采用等加速等減速曲線。這種曲線所允許的定子半徑比R/r比其他類型的曲線大，可使泵的結(jié)構(gòu)緊湊、輸油量大；而且葉片由槽中伸出和縮回的速度變化均勻，不會造成硬性沖擊。

(3)葉片傾角。為了減小葉片對轉(zhuǎn)子槽側(cè)面的壓緊力和磨損，將葉片槽相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向前傾13°

3.3.3外反饋限壓式變量葉片泵

1.外反饋限壓式變量葉片泵工作原理

外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖如圖3.15所示。外反饋限壓式變量葉片泵由單作用變量泵和變量活塞1、調(diào)壓彈簧2、調(diào)壓螺釘3和流量調(diào)節(jié)螺釘4組成。當(dāng)油壓較低，變量活塞對定子產(chǎn)生的推力不能克服彈簧2的作用力時，定子被彈簧推在最左邊的位置上，此時偏心距最大，泵輸出流量也最大。變量活塞1的一端緊貼定子，另一端則通高壓油。變量活塞對定子的推力隨油壓升高而加大，當(dāng)它大于調(diào)壓彈簧2的預(yù)緊力時，定子向右偏移，偏心距減小。

所以當(dāng)泵輸出壓力大于彈簧預(yù)緊力時，泵開始變量，隨著油壓升高，輸出流量減小。工作壓力達(dá)到某一極限值時，定子移到最右端位置，偏心量減至最小，使泵內(nèi)偏心所產(chǎn)生的流量全部只能用于補(bǔ)償泄漏，泵的輸出流量為零。此時，不管負(fù)載再怎么加大，泵的輸出壓力也不會再升高，所以這種泵被稱為限壓式變量葉片泵。

限壓式變量葉片泵的流量與壓力特性曲線如圖3.16所示。圖中

AB段表示工作壓力小于限定壓力pB

時，流量最大而且基本保持不變，只是因泄漏隨工作壓力的增加而增加，使實際輸出流量減小。pB

表示泵輸出最大流量時可達(dá)到的最高工作壓力，其大小可由調(diào)壓彈簧2來調(diào)節(jié)。圖中BC段表示工作壓力超過限定壓力

pB

后，輸出流量開始變化，即流量隨壓力升高而自動減小，直到C

點。這時，輸出流量為零，壓力為截止壓力pC

。

限壓式變量葉片泵對既要實現(xiàn)快速行程，又要實現(xiàn)工作進(jìn)給(慢速移動)的執(zhí)行元件來說是一種合適的油源：快速行程需要大的流量，負(fù)載壓力較低，正好使用特性曲線的AB

段，工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流量減少，正好使用其特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整拐點壓力pB是使用該泵的關(guān)鍵。目前這種泵被廣泛用于要求執(zhí)行元件有快速、慢速和保壓階段的中低壓系統(tǒng)中，有利于節(jié)能和簡化回路。

2.外反饋限壓式變量葉片泵典型結(jié)構(gòu)

圖3.17為YBX型限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)圖。轉(zhuǎn)子7固定在傳動軸2上，軸2支承在兩個滾針軸承1上作逆時針方向回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子7的中心是不變的，定子6可以上下移動?；?/p>

塊8用來支承定子6，并承受壓力油對定子的作用力。當(dāng)定子移動時，滑塊隨定子一起移動。為了提高定子對油壓變化時反應(yīng)的靈敏度，滑塊支承在滾針9上。在限壓彈簧4的作

用下，彈簧座5將定子推向下面，緊靠在變量活塞11上，使定子中心和轉(zhuǎn)子中心之間有一個偏心距e。偏心距的大小可用流量調(diào)節(jié)螺釘10來調(diào)節(jié)。

螺釘10調(diào)定后，在這一工作條件下，定子的偏心量為最大，則液壓泵輸出流量最大。液壓泵輸出的壓力油經(jīng)孔a引到活塞11的下端，使其產(chǎn)生一個改變偏心距的反饋力。通過調(diào)壓螺釘3可以調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧對定子的作用力，從而改變液壓泵的限定工作壓力pB

。這種泵的葉片也不是沿轉(zhuǎn)子的徑向放置的。葉片槽的傾斜方向與雙葉片泵葉片槽的方向相反，為后傾，傾角為24°。這是因為這種泵在吸油腔側(cè)的葉片根部不通壓力油，其葉片的伸出要靠離心力的作用，葉片后傾有利于葉片的甩出。圖3.17YBX型限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)圖

3.4柱塞泵

柱塞泵是利用柱塞在缸體的柱塞孔中作往復(fù)運動時產(chǎn)生的密封工作容積變化來實現(xiàn)吸油與壓油的。柱塞和柱塞孔均為圓柱形，加工方便，可得到較高的配合精度，密封性能好，高壓下工作仍有較高的容積效率；同時，只需改變柱塞的工作行程就能改變流量，易于實現(xiàn)變量。此外，柱塞泵中的主要零件均受壓應(yīng)力作用，材料強(qiáng)度性能可得到充分利用。因此柱塞泵具有壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點。柱塞泵的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、對油液的污染敏感。柱塞泵按柱塞排列方向的不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。

3.4.1徑向柱塞泵

1.徑向柱塞泵的工作原理

圖3.18(a)所示為徑向柱塞泵的實物圖，圖3.18(b)所示為徑向柱塞泵的工作原理圖。徑向柱塞泵的柱塞3徑向排列裝在轉(zhuǎn)子1上。配油襯套4和轉(zhuǎn)子緊密配合，并套在配油軸上，配油軸是固定不動的。轉(zhuǎn)子由原動機(jī)帶動連同柱塞一起旋轉(zhuǎn)。柱塞在離心力(或低壓油)的作用下抵緊定子2的內(nèi)壁，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時，由于定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距e，柱塞繞經(jīng)上半周時向外伸出，柱塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，因此便經(jīng)過襯套上的油孔從配油軸5上的吸油口a吸油；

當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)到下半周時，定子內(nèi)壁將柱塞向里推，柱塞底部的容積逐漸減小，通過配油軸的壓油口b把油液排出。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，每個柱塞各吸、壓油一次。若改變定子和轉(zhuǎn)子的偏心距e，則泵的輸出流量也改變，即為徑向柱塞變量泵；若偏心距從正值變?yōu)樨?fù)值，則進(jìn)油口和排油口互換，即為雙向徑向柱塞泵。圖3.18徑向柱塞泵

2.徑向柱塞泵的排量和流量計算

當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子之間的偏心距為e

時，柱塞在缸體孔中的行程為2e，設(shè)柱塞個數(shù)為z

，直徑為d

時，泵的排量為

設(shè)泵的轉(zhuǎn)數(shù)為n

，容積效率為ηV

，則泵的實際輸出流量為

3.4.2軸向柱塞泵

軸向柱塞泵是將多個柱塞配置在一個共同缸體的圓周上，并使柱塞中心線和缸體中心線平行的一種泵。軸向柱塞泵有兩種形式，即直軸式(斜盤式)和斜軸式(擺缸式)。

1.斜盤式軸向柱塞泵的工作原理

圖3.19(a)所示為斜盤式軸向柱塞泵的外形，圖3.19(b)所示為斜盤式軸向柱塞泵的工作原理圖。這種泵主要由柱塞5、缸體7、配油盤10和斜盤1等零件組成。柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)。斜盤軸線與缸體軸線的夾角為γ

。內(nèi)套筒4在彈簧6作用下通過壓板3而使柱塞頭部的滑履2和斜盤靠牢；同時，外套筒8則使缸體7和配油盤10緊密接觸，起密封作用。當(dāng)缸體轉(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，通過配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。

當(dāng)缸孔自最低位置如圖示方向轉(zhuǎn)動時，柱塞轉(zhuǎn)角在0~π范圍內(nèi)時，柱塞向左運動，柱塞端部和缸體形成的密封容積增大，通過配油盤吸油窗口進(jìn)行吸油；;當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)角在π~0范圍內(nèi)時，柱塞被斜盤逐步壓入缸體，柱塞端部容積減小，泵通過配油盤排油窗口排油。若改變斜盤傾角γ

的大小，則泵的輸出流量改變；若改變斜盤傾角γ

的方向，則進(jìn)油口和排油口互換，即為雙向軸向柱塞變量泵。圖3.19斜盤式軸向柱塞泵

2.斜盤式軸向柱塞泵的排量和流量計算

如圖3.19所示，柱塞的直徑為d

，柱塞分布圓直徑為D

，斜盤傾角為γ時，柱塞的行程為s=Dtanγ，所以當(dāng)柱塞數(shù)為z時，軸向柱塞泵的排量為

設(shè)泵的轉(zhuǎn)數(shù)為n

，容積效率為ηV

，則泵的實際輸出流量為

由于柱塞在缸體孔中運動的速度不是恒速的，因而輸出流量是有脈動的，當(dāng)柱塞數(shù)為奇數(shù)時，脈動較小，且柱塞數(shù)越多脈動越小，因而一般常用的柱塞泵的柱塞個數(shù)為7、9或11。

3.斜盤式軸向柱塞泵典型結(jié)構(gòu)

圖3.20為SCY141B型軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖。泵的右邊為主體部分，左邊為變量機(jī)構(gòu)。傳動軸9與缸體7用花鍵連接，帶動缸體轉(zhuǎn)動，使均勻分布于缸體上的七個柱塞11繞傳動軸中心線作旋轉(zhuǎn)運動。每個柱塞一端有一個滑履12，由彈簧6通過內(nèi)套4，經(jīng)鋼珠3及壓盤2將滑履壓緊在與軸線成一定斜角的斜盤1上。當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時，柱塞同時作軸線往復(fù)運動，完成吸油和壓油過程。

旋轉(zhuǎn)手輪23使絲桿20轉(zhuǎn)動時，變量活塞16沿軸向移動，通過軸銷15使斜盤1旋轉(zhuǎn)，從而使斜盤傾角改變，達(dá)到變量的目的。圖3.20SCY141B型軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖

4.斜軸式軸向柱塞泵的工作原理

圖3.21所示為斜軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖。缸體軸和傳動軸不在一條直線上，它們之間存在一個擺角β，柱塞3與傳動軸1之間通過連桿2連接，當(dāng)傳動軸旋轉(zhuǎn)時不是通過萬向鉸，而是通過連桿撥動缸體4旋轉(zhuǎn)。同時強(qiáng)制帶動柱塞在缸體內(nèi)往復(fù)運動，實現(xiàn)吸、壓油。這類泵的優(yōu)點是變量范圍大，泵的效率高，但和斜盤式軸向柱塞泵相比，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸和重量均較大。斜軸式軸向柱塞泵的排量公式與斜盤式軸向柱塞泵完全相同，用缸體擺角β代替斜盤傾角γ即可。圖3.21斜軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖

3.5液壓泵的選用

液壓泵是為液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力油液的動力元件，它是每個液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件，合理地選擇液壓泵對于降低液壓系統(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。選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。

表3.1為常用液壓泵的一般性能比較，可供選擇時參考。

一般負(fù)載小、功率小的液壓設(shè)備，可用齒輪泵或雙作用葉片泵；精度較高的中、小功率的液壓設(shè)備，可用雙作用葉片泵；負(fù)載較大并有快速和慢速工作行程的液壓設(shè)備，可選用限壓式變量葉片泵；負(fù)載大、功率大的液壓設(shè)備，選用徑向柱塞泵和軸向柱塞泵；機(jī)械設(shè)備輔助裝置的液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)，如送料、定位、夾緊、轉(zhuǎn)位等裝置的液壓系統(tǒng)，可選用價格較低的齒輪泵。

3.6液壓馬達(dá)

液壓馬達(dá)是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動機(jī)械能的液壓執(zhí)行元件。液壓馬達(dá)與液壓泵從理論上講是可逆的，即前面所講的齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等，都可以作為液壓馬達(dá)使用。但實際上除了個別型號的齒輪泵和柱塞泵可作為液壓馬達(dá)使用外，大多數(shù)泵由于結(jié)構(gòu)上的原因，是不能直接作為液壓馬達(dá)使用的。

按照轉(zhuǎn)速的不同，液壓馬達(dá)可分為高速和低速兩大類。一般認(rèn)為額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速馬達(dá)。按照排量可否調(diào)節(jié)，液壓馬達(dá)可分為定量馬達(dá)和變量馬達(dá)兩大類。變量馬達(dá)又可分為單向變量馬達(dá)和雙向變量馬達(dá)。

3.6.1齒輪式液壓馬達(dá)的工作原理

圖3.22(a)所示為齒輪式液壓馬達(dá)的實物圖，圖3.22(b)所示為齒輪式液壓馬達(dá)的工作原理圖。液壓油從進(jìn)油口進(jìn)入，作用于相互嚙合的兩個齒輪中的1、2、3和1'、2'、3'齒上，C點為嚙合點，

2、2'齒兩面作用力相等，由于嚙合點到齒頂?shù)木嚯x小于全齒高，作用于3、3'上的液壓力大于作用于1、1'上的液壓力，所以輪齒按圖示方向轉(zhuǎn)動，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪轉(zhuǎn)動的機(jī)械能。圖3.22齒輪式液壓馬達(dá)

齒輪式液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的要求，進(jìn)出油口相等，具有對稱性。由于其密封性差，容積效率較低，輸入油的壓力不能過高，不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，并且瞬時轉(zhuǎn)

速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點的位置變化而變化，因此齒輪式液壓馬達(dá)僅適合于高速小轉(zhuǎn)矩的場合，一般用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機(jī)械設(shè)備。

3.6.2葉片式液壓馬達(dá)的工作原理

圖3.23(a)所示為葉片式液壓馬達(dá)的實物圖，圖3.23(b)所示為葉片式液壓馬達(dá)的工作原理圖。

當(dāng)壓力油經(jīng)過配油窗口進(jìn)入葉片1、2、8(或葉片4、5、6)之間時，葉片2和葉片8一側(cè)作用高壓油，另一側(cè)作用低壓油，由于葉片2伸出的面積大于葉片8伸出的面積，因此使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)動的力矩。同時，葉片4和葉片6的壓力油作用面積之差也使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)矩，兩者之和即液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。在供油量一定的情況下，液壓馬達(dá)將以確定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。位于壓油腔的葉片1和葉片5兩面同時受壓力油作用，受力平衡，對轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。圖3.23葉片式液壓馬達(dá)

葉片式液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的要求，葉片沿轉(zhuǎn)子徑向放置，葉片的傾角等于零；為了保證起動時葉片與定子內(nèi)表面密封，轉(zhuǎn)子的兩側(cè)面開有環(huán)形槽，槽內(nèi)放有燕

式彈簧，使葉片始終壓向定子內(nèi)表面；為了獲得較高的容積效率，工作時葉片底部始終要與壓油腔連通。葉片式液壓馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動慣量小、動作靈敏，可適用于換向頻率較高

的場合，但泄漏量較大，低速工作時不穩(wěn)定，因此葉片式液壓馬達(dá)一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動作要求靈敏的場合。

3.6.3軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理

圖3.24(a)所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的實物圖，圖3.24(b)所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理圖。斜盤1和配油盤4固定不動，缸體3及其上的柱塞2可繞缸體的水平軸線旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力油經(jīng)配油盤通入缸孔進(jìn)入柱塞底部時，柱塞受油壓作用而向外頂出，緊緊壓在斜盤上，這時斜盤對柱塞的反作用力為F

，由于斜盤有一傾斜角γ

，所以

F分為兩個分力:一個是軸向分力Fx

，平行于柱塞軸線，并與柱塞底部油壓力平衡;另一個是徑向分力Fy

，垂直于柱塞軸線。徑向分力Fy

對缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動馬達(dá)軸轉(zhuǎn)動。圖3.24軸向柱塞式液壓馬達(dá)

設(shè)第i

個柱塞與回轉(zhuǎn)缸體垂直中心線的夾角為α

，柱塞在回轉(zhuǎn)缸體上分布圓的半徑為R

，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為

式中，

h

為Fy

與缸體軸心線的垂直距離。

軸向柱塞式液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩，應(yīng)等于處在壓油區(qū)內(nèi)各柱塞所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即

隨著α的變化，每個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的。

3.7液壓泵和液壓馬達(dá)的常見故障及排除方法

3.7.1液壓泵的常見故障及排除方法液壓泵的常見故障及排除方法見表3.2。

3.7.2液壓馬達(dá)的常見故障及排除方法

液壓馬達(dá)的常見故障及排除方法見表3.3。

3.8液壓泵的拆裝實訓(xùn)

一、實訓(xùn)目的

(1)熟悉常用液壓泵的外形、銘牌和結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步掌握其工作原理。

(2)通過親手拆裝，學(xué)會使用各種工具，掌握拆裝常用液壓泵的步驟和技巧。

(3)掌握常用液壓泵各零件的裝配關(guān)系。

(4)在拆裝的同時，分析和理解常用液壓泵易出現(xiàn)的故障及排除方法。

二、實訓(xùn)器材

(1)實物：齒輪泵(CBB型)、葉片泵(YBX型)和斜盤式柱塞泵(SCY14型)。

(2)工具：卡鉗、內(nèi)六角扳手、固定扳手、螺絲刀、游標(biāo)卡尺、油盆、耐油橡膠板和清洗油。

三、實訓(xùn)內(nèi)容與步驟

1.CBB型齒輪泵的拆裝(其結(jié)構(gòu)見圖3.4)

1)拆卸順序

松開緊固螺釘9，拆除定位銷17，分開泵蓋8和4，從泵體7中取出主動齒輪6及軸12、從動齒輪及軸15，分解泵蓋與軸承、齒輪與軸、端蓋與油封。

2)裝配順序

裝配前清洗、檢驗和分析各零件，然后按拆裝時的反向順序裝配。

3)主要零件分析

泵體的兩端面開有封油槽，此槽與吸油口相通，用來防止泵內(nèi)油液從泵體與泵蓋接合面外泄，泵體與齒頂圓的徑向間隙為0.13~0.16mm，泵蓋8與4前后端蓋內(nèi)側(cè)開有卸荷

槽，用來消除困油。泵蓋上吸油口大，壓油口小，用來減小作用在軸和軸承上的徑向不平衡力。兩個齒輪的齒數(shù)和模數(shù)都相等，齒輪與端蓋軸向間隙為0.03~0.04mm，軸向間隙

不可調(diào)節(jié)。

2.YBX型葉片泵的拆裝(其結(jié)構(gòu)見圖3.17)

1)拆卸順序

松開固定螺釘，拆下彈簧壓蓋，取出調(diào)壓彈簧4和彈簧座5。松開固定螺釘，拆下活壓蓋，取出變量活塞11。松開固定螺釘，拆下滑塊壓蓋，取出滑塊8和滾針9。松開固定螺釘，拆下傳動軸左右端蓋，取出左配油盤、定子6、轉(zhuǎn)子傳動軸組件和右配油盤。最后分解以上各部件。

2)裝配順序

清洗、檢驗和分析各零件，然后按拆裝時的反向順序裝配，先裝部件后總裝。

3)主要零件分析

定子的內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子的外表面是圓柱面，轉(zhuǎn)子中心固定，定子中心可以上下移動，轉(zhuǎn)子徑向開有可放置葉片的葉片槽;葉片數(shù)為15片，葉片有后傾角，有利于葉片在慣性力的作用下向外伸出；配油盤上有四個圓弧槽，分別為壓油窗口、吸油窗口、通葉片底部的油槽，這樣可保證壓油腔一側(cè)的葉片底部油槽和壓油腔相通，吸油腔一側(cè)油槽與吸油腔相通，保持葉片的底部和頂部所受的液壓力是平衡的；滑塊用來支持定子，并承受壓力油對定子的作用力；壓力調(diào)節(jié)裝置由調(diào)壓彈簧、調(diào)壓螺釘和彈簧座組成，調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量，

可以改變泵的限定壓力；最大流量調(diào)節(jié)螺釘可以改變活塞的原始位置，也改變了定子與轉(zhuǎn)子的原始偏心量，從而改變泵的最大流量；泵的出口壓力作用在活塞上，活塞對定子產(chǎn)生反饋力構(gòu)成壓力的反饋裝置。

3.SCY141B型斜盤式柱塞泵的拆裝(其結(jié)構(gòu)見圖3.20)

1)拆卸順序

松開固定螺釘，分開左端手動變量機(jī)構(gòu)、中間泵體和右端泵蓋三部件，最后分解以上各部件。

2)裝配順序

清洗、檢驗和分析各零件，然后按拆裝時的反向順序裝配，先裝部件后總裝。

3)主要零件分析

泵體用鋁青銅制成，它上面有七個與柱塞相配合的圓柱孔，其加工精度很高，以保證既能相對滑動，又有良好的密封性能。泵體中心開有花鍵孔，與傳動軸9相配合。泵體右

端與配油盤8相配合。柱塞11的球頭與滑履12鉸接，柱塞在泵體內(nèi)作往復(fù)運動，并隨泵體一起轉(zhuǎn)動?；碾S柱塞作軸向運動，并在斜盤1的作用下繞柱塞球頭中心擺動，使滑履

平面與斜盤斜面貼合。柱塞和滑履中心開有?1mm的小孔，壓力油可進(jìn)入柱塞和滑履、滑履和斜盤間的相對滑動表面，形成油膜，起靜壓支承作用，減小這些零件的磨損。

定心彈簧6通過內(nèi)套4、鋼珠3和壓盤2將滑履壓向斜盤1，使柱塞得到往復(fù)運動，產(chǎn)生吸壓油功能。同時，定心彈簧6又通過外套5使泵體緊貼配油盤，以保證起動時基本無泄漏。配油盤上開有兩條牙形的吸油窗口和壓油窗口，外圈開有環(huán)形卸荷槽，與回油腔相通，使直徑超過卸荷槽的配油端面上的壓力降低到零，保證配油盤端面可靠地貼合。兩個通孔起減少沖擊、降低噪聲的作用。四個小盲孔起儲油潤滑作用。配油盤下端的缺口，用來與泵蓋準(zhǔn)確定位。滾柱軸承13用來承受斜盤作用在泵上的徑向力