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1、液压与气压传动液压与气压传动第第3 3章章 液压泵和液压泵和 马达马达泵和马达结构基本相同，因此放在一章中介绍。主要类型：齿轮式、叶片式、柱塞式主要内容主要内容3.1 概述3.2 齿轮泵3.3 叶片泵3.4 柱塞泵3.5 其他液压泵3.1 3.1 概述概述一、液压泵和液压马达的功用二、容积式泵的工作原理三、液压泵和液压马达的主要参数四、液压泵的效率五、液压马达的效率六、液压转矩公式一一 液压泵和液压马达的功用液压泵和液压马达的功用液压泵：将机械能转换为液压能； 液压马达：将液压能转换为机械能 。液压泵的作用（1）建立足够的压力以克服负载； （2）提供稳定的流量以满足执行元件运动速度的要求 。抓
2、住密封容积的形成和变化是研究了解 泵的结构特点和泵工作原理的关键。二二 容积式泵的工作原容积式泵的工作原 理理密封容积是如何形成的？结构工作过程密封容积是如何变化的？密封容积逐渐增大 形成真空 吸油过程密封容积逐渐减小 排出油液 压油过程结论（1）密封容积的形成是进行能量转换的必要条件； （2）密封容积的变化是吸油、排油的根本原因； （3）泵工作的两个条件：油箱要通大气或作用一定的压力；配油（配流）装置不可少。 （4）泵输出压力取决于油液流动时所遇到的阻力的大小； （5）流量的建立靠密封容积的变化量和变化速率。二 容积式泵的工作原 理吸油过程： 密封容积增大 排油过程： 密封容积减小必要条件
3、密封容积的形成 充分条件 密封容积的变化两个条件：油箱通大气配油装置三三 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 的主要参数的主要参数液压泵的性能参数主要 有压力、转速、排量、 流量、功率和效率在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许 的最高压力。指泵在短时间内所允许超载使用的极限压力。液压泵在实际工作时的输出压力，是指液压泵出口处 的实际压力，其大小取决于负载。当液压泵的安装高度太高或吸油阻力过大时，液压泵 的进口压力因为低于极限吸入压力而导致吸油不充分 ，在吸油腔产生气穴或气蚀，吸入压力的大小与泵的 结构型式有关。（常用的单位是Mpa）额定压力额定压力最高允许压力最高允许压力额定压力工作压
4、力额定压力吸入压力在额定压力下，根据实验结果推荐能长时间 连续运转并保持较高运行效率的转速。在额定压力下，为保证使用寿命和性能所允许 的短暂运行的最高转速。为保证液压泵可靠工作或运行效率不至于过低 所允许的最低转速。三三 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 的主要参数的主要参数额定压力额定转速额定压力最高转速额定压力最低转速在不考虑泄漏情况下，泵主轴每转一周时所能排出的油液体积。 排量的大小仅与液压泵的几何尺寸有关。实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的流量。在额定转速和额定压力下，按试验标准必须保证的输出 流量。三三 液压泵和液压马达液压泵和液压马达 的主要参数的主要参数额定压力排量额定压力理
5、论流量额定压力实际流量额定压力额定流量在不考虑泄漏情况下，单位时间内所排出的油液体积。 其大小与泵轴转速 和排量 有关，即 液压泵的泄漏量四四 液压泵的效率液压泵的效率机械损失容积损失产生机械损失的原因机械摩擦、粘性摩擦，转矩有 损失，与 有关。机械 效率产生容积损失的原因高压腔向低压腔的内泄漏，压力越高 ，泄漏量越大，与 有关。容积 效率总效率液压马达的效率液压马达的效率容积损失机械损失总效率容积 效率机械 效率五五 液压扭矩计液压扭矩计 算算液压参量与机械参量的关系液压功率=机械功率实际输出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举例举例已知液压泵输出油压 ，泵的机械效率 ，
6、容积效率 ，排量 ，转速 ，液压马 达的排量 ，机械效率 ，容积效率 ， 求： （1）液压泵的输出功率； （2）驱动液压泵的电动机功率； （3）液压马达输出转速； （4）液压马达输出转矩和功率。 解：不计管路中的流量损失， 马达的理论流量（4）马达的输出转矩 和功率（4）马达的输出转矩 和功率（3）马达的输出转速（3）马达的输出转速（2）电动机功率（1）液压泵的输出功率（1）液压泵的输出功率泵和马达 效率计算n按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵， 螺杆泵。n齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵n叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵n柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵
7、n按排量能否变量分定量泵和变量泵。n单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵n选用原则：n是否要求变量 要求变量选用变量泵。n工作压力 柱塞泵的额定压力最高。 n工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。n噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。n效率 轴向柱塞泵的总效率最高。液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用2.2 齿轮泵一一 齿轮泵的工作原齿轮泵的工作原 理理壳体、前后端盖和齿轮构成。齿顶与泵体内表面的间隙密封和两 个端盖将密封容积分为吸油腔和排腔。（2）密封容积的形成：（2）密封容积的形成：（2）密封容积的形成：（3）密封容积的变化：（2）密封容（1）结构构成：一对几何参数完全相同的齿
8、轮；泵体； 前后盖板；长短轴。齿轮泵是利用齿轮啮合原理 工作的，根据啮合形式不同 分为外啮合齿轮泵和内啮合 齿轮泵。齿轮泵是利用齿轮啮合原理 工作的，根据啮合形式不同 分为外啮合齿轮泵和内啮合 齿轮泵。轮齿脱开啮合 容积变大 吸油腔 吸油 轮齿投入啮合 容积减小 排油腔 排油（2）密封容积的形成：（4）配油方式 直接配油二二排量计算排量计算 和流量脉动和流量脉动流量脉动量在轮齿不同的啮合点，密封容积的变化率不一样， 因此，瞬时输出的流量是变化的。额定危害流量脉动造成压力脉动，影响执行元件的工作平稳性。流量流量 脉动脉动n 瞬态流量 正比于容积变化率n 流量脉动率齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的 ，
9、这是齿轮泵产生噪声的主要根源。 为减少脉动，可同轴安装两套齿轮， 每套齿轮之间错开半个齿距，组成供 压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵 。三三 结构分析：结构分析：密封问题密封问题泵体内表面与齿顶：泄漏量占15%35%齿轮表面与前后盖： 泄漏量占70%75%泄漏量占5%要提高容积效率、工作压力， 关键是减少断面间隙！采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间 增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板 ，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在 背面的液压力稍大于正面的液压力其差值由 一层很薄的油膜承受。围绕密封容积的形成 和密封容积的变化围绕密封容积的形成 和密封容积的变化径向泄径向泄 漏漏径向泄 漏径向泄径
10、向泄 漏漏端面泄 漏径向泄漏径向泄漏啮合处泄 漏浮动轴套；压力反馈自动补偿。产生：液压力。齿谷内的油液由吸油区的低压 逐步增大到压油区的高压，作用在 齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力 的合力构成了径向不平衡力。 齿轮泵的径向不平衡力 三三 结构分析：结构分析：径向不平衡力径向不平衡力危害：工作压力越高，径向不平衡 力也越大，直接影响轴承的寿命。 径向不平衡力很大时能使轴弯曲、 齿顶和壳体内表面产生摩擦。原因、危害、措施原因、危害、措施齿轮泵的压力平衡槽 1、2压力平衡槽 三三 结构分析：结构分析：径向不平衡力径向不平衡力u 开压力平衡槽，会使容积效率减小。u 增大泵体内表面和齿顶间隙；u 缩小压
11、油口，以减小压力油作用面积；改善措施：改善措施：改善措施：改善措施：注意：平衡径向力的措施都是以增 加径向泄漏为代价的。注意：平衡径向力的措施都是以增 加径向泄漏为代价的。三三 结构分析：结构分析：困油现象困油现象原因、过程、危害、措施困油现象产生的原因： 齿轮重 叠系数 1，在两对轮齿同时 啮合时，它们之间将形成一个与 吸、压油腔均不相同的封闭容积 ，此封闭容积随齿轮转动其大小 发生变化，先由大变小，后由小 变大。困油现象产生的原因： 齿轮重 叠系数 1，在两对轮齿同时 啮合时，它们之间将形成一个与 吸、压油腔均不相同的封闭容积 ，此封闭容积随齿轮转动其大小 发生变化，先由大变小，后由小 变
12、大。封闭容积由大变小时油液 受挤压，导致压力冲击和 油液发热。封闭容积由小变大时，会 引起气蚀和噪声。三三 结构分析：结构分析：困油现象困油现象在两侧端盖或浮动轴套上开卸荷槽两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由 大变小时与压油腔相通；闭死容积由小变大时与 吸油腔相通。密封容积最小，隔开吸压油。卸荷措施卸荷措施开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则外啮合齿轮泵的优缺点外啮合齿轮泵的优缺点n结构简单，制造方便， 价格低廉n结构紧凑，体积小，重 量轻n自吸性能好，对油污不 敏感n工作可靠，便于维护流量脉动大噪声大排量不可调卸荷措施优点卸荷措施缺点内啮合内啮合齿轮泵齿轮泵一对相互啮合的小齿轮和内齿轮 与
13、侧板所围成的密闭容积被齿啮合线 分割成两部分，当传动轴带动小齿轮 旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容 积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的 一侧密闭容积减小，为压油腔。n无困油现象n流量脉动小，噪声低 采取间隙补偿措施后，泵 的额定压力可达30 MPa。工作原理：工作原理：特点：特点：u 结构紧凑，尺寸小，质量轻；u 因齿轮同向旋转，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长；u 流量脉动小，因而压力脉动和噪声都较小；u 油液在离心力作用下易充满齿间槽，故允许高速旋转，容积效率高。u 摆线内啮合齿轮泵结构更简单，啮合重叠系数大，传动平稳， 吸油条件更为良好。 齿形复杂，加工精度要求高，因此造价较贵。 内啮合
14、齿轮泵的缺点内啮合齿轮泵的缺点内啮合齿轮泵的缺点内啮合齿轮泵的优点内啮合齿轮泵的优缺点内啮合齿轮泵的优缺点工作原理：螺杆泵螺杆泵相互啮合的螺杆与壳体之间 形成多个密闭容积。当传动轴带 动主螺杆顺时针旋转时，左端密 闭容积逐渐形成，容积增大为吸 油腔；右端密闭容积逐渐消失， 容积减小为压油腔。n 流量均匀，噪声低n 自吸性能好。特点：螺杆泵 n螺杆泵结构简单，紧凑，体积小，重量轻， 运转平稳，输油均匀，噪声小，容积效率高 ，允许采用高转速。n主要缺点是加工较困难，不易保证精度。螺杆泵的性能特点螺杆泵的性能特点：1、马达的排量V=250mL/r，入口压力p1=10MPa，出 口压力p2=0.5MPa，总效率=0.9，容积效率v=0.92， 当输入流量为22L/min 时，试求： （1）马达的实际转速； （2）马达的输出转矩。作业题一作业题一作业题二作业题二2、如图，已知液压泵的输出压力 =10 MPa，泵的排量 10mLr，泵的转速 1450rmin，容积效率 =0.9，机 械效率 =0.9；液压马达的排量 10mLr,容积效率 =0.92,机械效率 0.9,泵出口和马达进油管路间的压力 损失为0.5 Mpa，其它损失不计，试求： （1） 泵的输出功率； （2） 驱动泵的电机功率； （3） 马达的输出转矩； （4） 马达的输出转速；
