1、第三章液壓泵和液壓馬達3.1概念一. 液壓泵和液壓馬達的工作原理單作用柱塞泵為例所以稱為容積式泵。泵的輸油量原理：液壓泵是靠密封油圈容積的變化來進行工作的, 取決于密封工作油腔的數目以及容積變化的大小和頻率。二. 液壓泵和液壓馬達的分類定量泵變量泵齒輪泵.“外疋量螺桿螺桿泵高速葉片:定量葉片泵葉片定量徑向柱塞泵馬達變量徑向定量軸向柱塞泵軸向徑向柱塞式變量葉片泵低速軸向柱塞式變量徑向柱塞泵葉片馬達變量軸向柱塞泵擺線馬達，徑向，軸向三. 液壓泵和液壓馬達的基本性能要求性能要求：(1) 結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、維護方便、價格低廉、使用壽命長(2) 摩擦損失小、泄漏小、發熱小、效率高(3) 對

2、油污染不敏感(4) 自吸能力強(5) 輸出流量脈動小、運轉平穩、噪聲小主要向性能參數：1工作壓力和額定壓力額定壓力：在正常條件下按試驗標準規定能連續運轉的最高壓力。低壓中壓中咼壓高壓超高壓2.52.588161632> 32Mra2.液壓泵和液壓馬達的排量和流量排量vqt = v n理論流量qt泵q：=qt-qi=qt -ki p實際流量q馬達q =qt +q i =qt+kiP 其中：ki 泄漏系數或流量損失系數3液壓泵和液壓馬達的功率和效率Rpqt pvn理論功率:角速度馬達 R Tt2 nTt其中：Tt 理論轉矩容積效率:泵：v =:q q1蟲qt馬達：v =q1蟲q機械效率：泵：

3、m -八1衛TT轉矩損失馬達：m：_ T Tt1衛TT實際轉矩輸入功率：泵：PiTg2 nT馬達：R =pgq輸出功率：泵：Ropq馬達：Po2nT總效率：泵：Popqpqtg vpqt g gPi 2 nT2 n Ttmv mv m2 nTt馬達：Po2 nT2 nTtg m2 nTtvg mv mpqt其中：2 nTt 1pqtPipqpqt v馬達輸出轉矩：2 nT pqT匹2 npq vg2 n gpgvgngg m2 n12 PV m3.2齒輪泵齒輪泵的工作原理.齒輪泵的流量排量v流量q排量：vgDgig) 2 zgm2b通常取：v26.66zgm b實際流量：2Q qgn v 6.

4、66zgm cbgi v流量脈動：Qmax QminQQmax取大瞬時流量c曰，/l FI第口汁min最小瞬時流量Q -平均流量.低壓齒輪泵的結構特點1固油現象清除辦法：開卸荷槽2泄漏問題泄漏量大 齒頂端面 嚙合處容積效率低措施：浮性側板浮動軸套 使軸向間隙自動補償3徑向液壓不平衡措施：減小壓油口的尺寸開壓力平衡槽四齒輪泵的優缺點及應用優點：結構簡單，尺寸小，重量輕，制造方便，價格低廉，工作可靠，自吸能力強，對 油液污染不敏感。缺點:)應用:容積效率較低，流量脈動和壓力脈動大，噪聲大，零件磨損后不易修復，互換(1) 低壓：機床液壓系統，補油潤滑、冷卻裝置以及液壓系統中的控制油源。(2) 中高壓

5、：主要用于工程機械、農業機械、軋鋼設備、航空技術等。 五內嚙合齒輪泵漸開線齒輪泵、擺線齒輪泵(轉子泵)兩種。3-3葉片泵一雙作用葉片泵1雙作用葉片泵的工作原理 由轉子、定子、葉片、配流盤、泵體等組成。徑向載荷平衡一一卸荷式葉片泵2. 雙作用葉片泵的結構特點(1 )定子曲線兩段長半徑R圓弧、兩段外徑r圓弧、四段過渡曲線變加速曲線2( R-r) 22(1)變減速曲線2r4 (R-r)曲線的極徑過渡曲線的中心角極徑的坐標極角R、r長、外半徑設有角速度：t代入（1）后求導得：v=二4（R-r）qdt222dp 4 （R-r）丄a =二 2=costdt22dp 4 （R-r）4 （R-r）代入（2）后

6、得：v2qdt2d24 2（R-r）4a =2= costdt22（2）（徑向速度）（徑向加速度）由此可導出：葉片徑向速度是均勻變化的，不會產生剛性沖擊，但在過渡曲線中點C處,徑向加速度仍有突變。由于為有限值，故只產生柔性沖擊。（2 ）葉片傾角葉片在轉子槽中的安裝并不是沿半徑方向，而是將葉片頂部朝轉子旋轉方向向前傾斜 了一個角度 。壓力角定子內表面給葉片的作用力沿內表面的法線方向，該力與葉片移動方向的 夾角為壓力角前傾的目的是為了減小壓力角13。（3 ）配流盤的三角槽減小流量和壓力脈動、降低躁聲。3 雙作用葉片泵的流量（忽略葉片厚度的影響）排量 q 2 （R2 - r2） b2 2Q = qn

7、hv = 2p（ R - r ） bn v如考慮葉片厚度r rq 2 （R2 - r2） b 2bszcoss葉片厚度z葉片數目一葉片傾角22- rQ 2bn （R2-r2） - sz vcos（如果在葉片根部，在吸油區與吸油腔相連，在壓油區與壓油腔相連，則葉片厚度對流量沒 有影響。）4.高壓葉片泵的結構特點要提高葉片泵的壓力，則必須減小吸油區葉片對定子表面的壓緊力，減小定子曲線的磨損。措施：(1)雙葉片結構梯形葉片結構(2) 子母葉片結構二單作用葉片泵1 單作用葉片泵的工作原理由轉子、定子、葉片、配流盤、泵體等組成。轉子與定子不同心，存在一個偏心量e，改變e可改變共排量，故可作成變量泵。徑向

8、壓力不平衡非卸荷式葉片泵2. 單作用葉片泵的排量和流量D2d 2D2M= p(e)2- ()2b= (e)2D2d 2D2V2= P(- e)2 (-)2rb=e)22排量：q (V V2) z=2 beD所以：Q=qn v 2 beDn v改變偏心距e，即可改變流量 Q。由于偏心安置，其容積變化是不均勻的，故有流量脈動。葉片數為素數時，流量脈動率較小，一般z=13或15。3. 單作用葉片泵的結構要點(1) 為了調節泵的輸出流量需要移動定子位置，以改變偏心距e。(2 )徑向液壓作用力不平衡，故限制了工作壓力的提高。單作用葉片泵的額定壓力不超過7MPa。(3) 存在困油現象。通常在配流盤排油窗口

9、邊緣開三角形卸荷槽。(4) 葉片后傾。通常后傾角為 24，因為單作用葉片泵在吸油區葉片根部不通壓力油。為使葉片在吸油區能在離心力的作用下順利甩出一一后傾安放。e較小，故壓力角不大，不會卡死。三外反饋限壓式變量葉片泵1. 工作原理泵的流量可根據共出口壓力的大小自動調節。當pAx Fs時，彈簧把定子推向最右端，此時，偏心距為最大 emax，流量最大，當 pAx Fs時，反饋力將克服彈簧的預緊力把定子向左推移，ex減小，流量也相應的減小，壓力愈高，ex愈小，輸出流量亦愈小。當泵的偏心距減小后，所產生的流量只夠用來補償泄漏時，泵的輸出為零。這是，不管負載再怎樣增大,泵的出口壓力不會再升高，即泵的最大輸

10、出功率是受限制的，故稱為限壓式變量泵。2. 限壓式變量泵的優缺點和應用缺點：O結構復雜、尺寸大、相對運動的機件多徑向壓力不平衡，存在固油現象，故容積效率低，壓力脈動和噪聲大，工作壓 力的提高受限制。6.3 Mp a優點：流量可隨負載的大小自動調節，故功率損失小，可節省能源，減小發熱 應用：適合驅動快速推力小，慢速推力大的工作機構。女口：組合機床動力滑臺快進一進一快退3. 限壓式變量葉片泵的流量一壓力特性qkqex kipkq 單位偏心距新產生的理論流量kQ 2 Dbnkl 泄漏系數ex轉子與定子間的偏心距pAxFs 時，exemax故 QkQemaxkl p(1)pAxFs時，彈簧附加壓縮量X

11、emaxexFfpAxmFfks ( emaxex )滑塊支撐處的摩擦力。如令定子內壁承受液壓的投影面積為Ay ,摩擦系數f ,則 FfpAy fks 彈簧剛度1ex emax(pAx m pAy fksFs)1Qkqemax( pAx m pAy fFs)kski pkQ(Fsks emax )kskQ嚴嘰fksk方程1、2聯立解得:PcFsAz mAyfPmaxFsAx mAy fksklkQ由上式可得出:2)若更換彈簧，ks改變，可改變BC段斜率，ks值上升使BC段緩和Pmax值增大，ks值減小使BC段陡峭Pmax值減小3)調節emax可改變Qmax使AB段上下平移，但 BC段斜率不變，

12、故 Pc的位置可發生變化。emax值減小使Pc值增大，emax值減小使值增大、Pc值增大4)葉片泵的使用要點 轉速必須符合產品規定。太低，葉片不能壓緊定子表面；太高則會造成吸空 現象。粘度要合適。 注意過濾 葉片有安裝傾角，故不能反轉3.4柱塞泵一. 徑向柱塞泵1. 工作原理由定子、轉子、配流軸、襯套、柱塞等組成。2. 流量計算Q q n v d2 e z n Ve偏心距，Z柱塞數，一般為奇數時流量脈動小3. 結構特點；(1)徑向尺寸大，結構復雜，自吸能力差。(2 )配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用。易于磨損，因而限制了工作壓力的提高。(3) 移動定子改變偏心距 e,可改變流量的大小。當e從正

13、值變為負值時，則吸、壓油腔互換，因此可作為單向或雙向變量泵。(4 )存在困油現象。二. 軸向柱塞泵1.工作原理由斜盤、柱塞、轉子、配油盤等組成。2流量計算排量：q d2 d z tg2QqnV d D z nutgt柱塞的軸向位移4由于柱塞軸向移動速度是變化的，所以流量是脈動的。當缸體轉角量xD ,1coswt tg2dxD丄丄w tg sinwtdt2單個柱塞的瞬時流量Qzd2 V d2 D w tg sinwt48所以泵的瞬時流量Qp Qzi 12d D w tg8z0wt i 1-i 1zz為偶數時z -2Z為奇數時Zowt 0 zZowt因此可知，柱塞泵的瞬時流量是脈動的。實驗證明，當

14、常取z=7或9。3 結構要點(1 )缸體端面間隙自動補償一一靠彈簧和液壓力。(2 )滑履結構柱塞和滑履為球面接觸，滑履與斜盤為平面接觸，改善受力狀態。(3 )變量機構改變斜盤傾角以改變其排量一一變熱泵。z為奇數時，流量脈動率較小,3-5軸向柱塞式液壓馬達一.工作原理組成：斜盤、柱塞、缸體、傳動軸、配流盤等。 斜盤傾角r2 p2FyFx tg d p tg4Fy使處于壓油區的每個柱塞都對轉子中心產生一個轉矩，這些轉矩的總和使缸體帶動液壓馬達輸出軸作逆時針方向旋轉。若進出油口改變，貝y液壓馬達反轉。 二.液壓馬達的轉速和輸出轉距排量：q轉速：n2d D z tg 4QQ Vqd2 z D tg4D柱塞分布圓直徑z柱塞數Q實際流量1 1 2轉距：Tp q m d z D p m tg8p馬達的工作壓力(實際應為進出口壓差)機械效率實際上，液壓馬達的輸出轉矩是脈動的。因為垂直分力Fy所產生的使缸體旋轉的轉矩與柱塞在高壓區所產生處的位置有關，瞬時輸出轉矩 T 隨柱塞轉角 的變化而變化，其脈動 情況與軸向柱塞泵的流量脈動一樣。三 ZM 型軸向點接觸式軸向柱塞式液壓馬達的結構特點 （1） 轉子分成