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1、 第三章第三章 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 液压泵和液压马达的工作原理液压泵和液压马达的工作原理 齿轮泵和齿轮马达齿轮泵和齿轮马达 叶片泵和叶片式马达叶片泵和叶片式马达 柱塞泵和柱塞式液压马达柱塞泵和柱塞式液压马达 3-13-1液压泵和液压马达的基本工作原理液压泵和液压马达的基本工作原理 泵的分类泵的分类 马达的分类马达的分类 一、液压泵的基本工作原理一、液压泵的基本工作原理 图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机带 动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体 形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经 单向阀排到需要的地方去。 当凸轮旋转至曲线的下降 部位时，弹簧迫使柱塞向 下，形
2、成一定真空度，油 箱中的油液在大气压力的 作用下进入密封容积。凸 轮使柱塞不断地升降，密 封容积周期性地减小和增 大，泵就不断吸油和排油。 （1）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密 封容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积变 大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。密 封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。 （2）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽 然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式 泵中是必不可少的。 容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所 受到的负载。 容积式液压泵的共同工作原理如下： 二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数 泵的流量是指泵在单位时间内排
3、出液流的体积 。其有理论流量和实际流量之分。 泵的理论流量 QT=qn ，对于前图所示单柱塞泵， 有 q=d2H/4 ,则QT=d2Hn/4。 泵的实际流量 Q=QT-Q Q是泵的泄露流量。 泵的实际流量和理论流量 之比称为 容积效率，即 ： PV=Q/QT=(QT-Q)/QT =1-Q/QT 且 Q=QTPV 1、流量和容积效率 工作压力是指泵的输出压力，其数值决定于外 负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负 载压力之和；如果负载是并联的，则泵的工作压力 决定于并联负载中最小的负载压力。 额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使 用的最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭牌 上所标的压
4、力）。在额定压力下运行时，泵有足够 的流量输出，并且能保证较高的效率和寿命。 最高压力比额定压力稍高，可看作是泵的能力 极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。 2、压力 泵的理论功率为pQT。输入功率2MTn。不考虑 损失，根据能量守恒，有 pQT=2MTn。 p泵的出口压力； MT驱动泵所需理论扭矩。 将QT=nq代入上式，消去n得 MT=pq/2. 总效率p为泵的实际输出功率pQ与实际驱动泵 所需的功率2MPn之比，即 P=pQ/2MPn MP驱动泵所需实际扭矩。 将Q=QTPv及QT=nq代入上式得： P=pq.Pv/2Mp 又因为泵的机械效率Pm=pq/2MP 故总功率可表 示为：
5、P=Pm.PV 3、功率、机械效率和总效率 设定马达的排量为q，转速为n，泄露量Q 则流量Q为： Q=nq+Q 容积效率 mv=理论流量/实际流量 =nq/Q=nq/(nq+Q) 或 n=(Q/q)mv 可见，q和是mv决定液压马达转速的主要参数 。 三、液压马达的主要性能参数三、液压马达的主要性能参数 1、流量、排量和转速 2、扭矩 理论输出扭矩MT=pq/2 实际输出扭矩MM=MT-M 因机械效率Mm=MM/MT=1-M/MT 故MM=MT.Mm=(pq/2).Mm 可见液压马达的排量q是决定其输出扭矩 的主要参数。 有时采用液压马达得每弧度排量 DM=q/2来代替其每转排量q作为主要参
6、数，这样有： =2n=Q.mv/DM 及 MM=pDMMm 液压马达总功率： M=2MMn/pQ=mvMm 可见，容积效率和机械效率是液压泵 和马达的重要性能指标。因总功率为它们 二者的乘积，故液压传动系统效率低下。 总功率过低将使能耗增加并因此引起系统 发热，因此提高泵和马达的效率有其重要 意义。 3、总功率 按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式 按排量分：定量和变量 按调节方式分：手动式和自动式，自动 式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒 流式等。 按自吸能力分：自吸式合非自吸式 四、液压泵和液压马达的类型四、液压泵和液压马达的类型 液压泵和液压马达的图形符号液压泵和液压马达的图形符号 结束 3
7、-23-2 齿轮泵和齿轮马达齿轮泵和齿轮马达 一、概述 二、外啮合齿轮泵工作原理 三、外啮合齿轮泵的几个问题 四、内啮合齿轮泵 五、齿轮马达 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的 抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效 率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。齿轮 泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声水 平较高，在高压下运行时尤为突出。齿轮泵主要用 于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润 滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。 从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类 ，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛。 一、概述 二、外啮合齿轮泵工作原理 外啮合齿轮泵由一对完全相同的齿轮
8、啮合，由 于1，产生上下 体积变化，这就 形成了吸油区和 压油区。同时在 啮合过程中啮合 点沿啮合线移动， 把这两区分开， 起配流作用。 吸油 压油 图为外啮合齿轮泵实物结构 下面分析一下泵的排量。泵每转一周 把两个齿轮上齿谷中的存油排出。如果 泵中采用标准齿轮，并取齿谷的容积等 于齿部的体积，则齿轮每转一周排出的 体积可近似等于外径为(mZ+2m)，内径 为（mZ-2m)，厚度为B的圆环体积，即 q=/4(mZ+2m)2-(mZ-2m)2B=2m2ZB 由于齿谷的体积大于齿部，实际几何排 量还要大一些，故以3.33代替上式中的 较接近实际情况。得 q=6.66m2ZB 即泵的实际流量为：Q=
9、6.66m2ZBPV.n 3、困油 三、外啮合齿轮泵的几个问题 1、泄漏 2、径向力 四、内啮合齿轮泵 如图所示为摆线泵工作原理图。内转子1为齿 轮，有6个齿。外转子2为内齿轮，有7个齿。内外 转子的偏心距为e。当内转子绕中心01旋转时外转 子绕02同时旋转，内外转 子能自动形成几个独立的 密封容积，摆线泵按图示 方向旋转时，右半部分的 封闭容积增大，形成局部 真空,并通过配油窗口B从 油箱吸油(b图)。当转子转 到图c位置时,封闭容积为 最大。在图d，油从A输出。 图示为内啮合齿轮泵结构图。摆线泵由于采用 摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵比 较，结构更为简单，紧凑。泵的轴向配油，配
10、油窗 口很大，吸排油很充分。内啮合的一对转子 同向旋转，并且只 相差一个齿，两转 子齿部处的相对 滑动速度 很小，所 以运 动平 稳，噪声小寿命 长。摆线泵的缺点 是转子齿数少，流量 脉动大，在高压低速的情况下，容积效率较低。 图中为内啮合齿轮泵实物结构 五、齿轮马达 1、齿轮马达的工作原理 图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中P 点为两齿轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达 时,压力油分别作用在个 齿面上。由图可知，在 两个齿轮上各有一个使 其产生转矩的作用力， 两齿轮便按图示方向旋 转，齿轮马达输出轴上 也就输出旋转力矩。 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下 ：（1）齿轮泵一般只需一个方向
11、旋转，为了减 小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小 。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进 油口大小相等。 （2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接 引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体 外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油 直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分 都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失 效。 2、结构特点 （3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低 最低稳定转速，一般采用滚针轴承和其他改 善轴承润滑冷却条件等措施。 齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简 单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯 性小等优点。因此，在矿山、工程机械及农 业机械上广泛使用
12、。但由于压力油作用在液 压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩 较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。 结束 3-33-3 叶片泵和叶片式马达叶片泵和叶片式马达 一、双作用叶片泵 叶片泵有两类：双作用和单作用叶片 泵，双作用叶片泵是定量泵，单作用泵往 往做成变量泵。而马达只有双作用式。 二、双作用叶片式液压马达 三、单作用叶片泵 1、结构和工作原理 一、双作用叶片泵 图中为双作用叶片泵结构。它主要由壳体1、7 ，转子3，定子4，叶片5，配流盘2、6和主轴9等组 成。 图中为泵的转子和定子实物 双作用叶片泵工作原理可由下图说明。当转子 3和叶片5一起按图示方向旋转时，由于离心力的作 用，叶片紧贴在定子4的内表面，把定子内表面、 转子外表面和两个配流盘形成的空间分割成八块密 封容积。随着转子的旋转，每一块密封容积会周期 性地变大和缩小。一转 内密封容积变化两个循环。 所以密封容积每转内吸油、 压油两次，称为双作用泵。 双作用使流量增加一倍， 流量也相应增加。 2.流量 先计算处于大半径r1处的叶片a在旋转时排出流量 Qa。微小面积dA以速度v运动时排出的流
