下载文档原格式
第三章 液压泵和液压马达 液压泵和液压马达的工作原理 齿轮泵和齿轮马达 叶片泵和叶片式马达 柱塞泵和柱塞式液压马达超颖工作室 金沐灶§3-1液压泵和液压马达的基本工作原理泵的分类定量泵 齿轮泵 叶片泵泵 变量泵 叶片泵 轴向柱塞泵径向柱塞泵 轴向柱塞泵超颖工作室 金沐灶马达的分类马达定量马达 齿轮马达 径向柱塞马达 轴向柱塞马达 低速液压马达变量马达 轴向柱塞马达超颖工作室 金沐灶一、液压泵的基本工作原理图中为单柱塞泵的工作原理。
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， 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， 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。
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， 部位时，弹簧迫使柱塞向 形成一定真空度， 下，形成一定真空度，油 箱中的油液在大气压力的 作用下进入密封容积。
作用下进入密封容积。
凸 轮使柱塞不断地升降， 轮使柱塞不断地升降，密 封容积周期性地减小和增 超颖工作室 金沐灶 泵就不断吸油和排油。
大，泵就不断吸油和排油。
容积式液压泵的共同工作原理如下： 容积式液压泵的共同工作原理如下： （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， 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。
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。
封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。
配流装置。
（2）合适的配流装置。
不同形式泵的配流装置虽 合适的配流装置 然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式 然结构形式不同，但所起作用相同， 泵中是必不可少的。
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。
第三章液压泵§1概论液压泵的分类§2齿轮泵特点：结构简单、紧凑，体积小，重量轻，转速范围大，自吸性能好，对油液的污染不敏感，不容易咬死，容易加工制造，成本低廉。
容积效率低，流量脉动和噪音大，由于齿轮轴径向的一平衡力使轴承的载荷加大，所以压力提高受到了限制。
一、外啮合齿轮泵1.排量和流量排量公式q＝2πm2zb（厘米3/转）式中：m——齿轮模数（厘米）z——齿数b——齿宽（厘米）设齿轮转速为n，容积效率为η，则齿轮泵流量Q0为vQ0＝n q0＝2πn m2zbηv（厘米3/转）2.齿轮泵的结构问题1)齿轮参数对流量特性的影响齿轮的齿数、齿宽和模数都对液压泵的流量有影响，但增加齿数会使液压泵的结构庞大，增加齿宽会增加齿轮的径向不平衡力。
加大模数是增加液压泵流量的最有效的方法。
另外，齿轮泵的瞬时流量不均匀，齿数多，流量脉动就小，齿数少则流量脉动大。
齿轮形式有直齿轮、斜齿轮和人字齿轮。
斜齿轮运动平稳，但会出现轴向力，人字齿轮运动平稳，没有轴向力，但加工较困难。
2)困油问题困油问题严重，需开设卸荷槽。
3)径向力不平衡问题由于进出油口压力不同，分布在齿轮外径和泵体内腔的压力是不平衡的。
为解决这个问题，可开设压力平衡槽，但这样使高压油腔与低压油腔接近，增加了泄漏。
另外，还可以采用缩小压油口直径的方法，减小压力油作用在齿轮上的面积，也可减小径向的不平衡力。
4)转速问题转速不能过高或过低。
转速过高则油液在离心力作用下不能充满整个工作油腔，且增加了吸油的阻力，易发生空穴现象，一般最大圆周速度不超过5~6米／秒。
转速过低会相对降低容积效率，最小圆周速度可按下式计算v＝0.17p/（米／秒）最小式中：p——液压泵工作压力（公斤力／厘米2）0E——油液在50℃时的相对粘度50二、楔块式内啮合齿轮泵1.流量计算排量计算q 0＝πm2b[2z＋(1－i)(1－1/12·π2cos2α)]（厘米3/转）式中：b——齿宽（厘米）m——齿轮模数（厘米）z——主动小齿轮轴齿数i——主动小齿轮轴与从动齿轮齿数比α——齿轮压力角当压力角α为20°时，上式为q＝πm2b[2z＋0.274(1－i)]（厘米3/转）流量按下式计算Q 0＝πnηvm2b[2z＋(1－i)(1－1/12·π2cos2α)]（厘米3/转）三、摆线转子泵1.流量计算排量计算q 0＝πb(D12－D22)（厘米3/转）式中：b——转子宽度（厘米）D1——内转子长径（厘米）D2——内转子短径（厘米）流量计算Q 0＝nπηvb(D12－D22)（厘米3/转）§3叶片泵特点：运转平稳，流量均匀，排量大，噪音小，结构紧凑，体积小，工作压力一般为70~105 公斤力／厘米2，流量为4~200升／分，容积效率可达95%以上，结构较复杂，零件要求精度高，吸油条件和油液清洁度要求比较严格。
一、单作用叶片泵1.这种叶片泵每转一圈，完成一次吸油和压油的工作。
缺点是轴承受到较大载荷。
可变量。
2.流量计算当叶片沿转子径向安装时，排量为q＝2eb(πD-δz)（厘米3/转）式中：e——定子与转子偏心距（厘米）D——定子内径（厘米）δ——叶片厚度（厘米）z——叶片数b——叶片宽度（厘米）流量为Q 0＝2ebnηv(πD-δz)（厘米3/转）当叶片相对于转子径向偏斜θ角时，排量为q＝2eb(πD-δz/cosθ)（厘米3/转）流量为Q 0＝2ebnηv(πD-δz/cosθ)（厘米3/转）二、双作用叶片泵1.这种叶片泵每转一圈，每个工作空间完成两次吸油和压油。
这种泵作用在转子上的液压作用力互相平衡。
叶片为双数。
2.流量计算排量计算q＝2b(R－r)[π(R＋r)－δz/cosθ]（厘米3/转）式中：R——定子内腔的大半径（厘米）r——定子内腔的小半径（厘米）流量计算Q 0＝2bnηv(R－r)[π(R＋r)－δz/cosθ]（厘米3/转）三、叶片泵的结构问题1.双作用叶片泵的定子曲线问题窗口之间的为工作曲线，窗口上的为过渡曲线。
工作曲线包括两条大半径为R和两条小半径为r的圆弧。
为保证吸油窗口与压油窗口彼此封闭，工作曲线对应的圆心角必须大于或等于相邻两叶片的夹角。
工作曲线的半径差(R-r)直接影响泵的流量，其值越大，流量越大。
但差值过大，叶片伸出部分越长，越容易折断。
且使过渡曲线斜度变大，叶片因离心力不够，不能贴紧定子内腔而产生脱空。
一般(R-r)值应小于7.3毫米。
过渡曲线必须使得叶片径向运动速度近似于常量，且斜度不能太大。
过渡曲线与工作曲线的连接点上必须有公切线，以防叶片经过该点时产生跳跃、冲击而产生噪音和过度磨损。
一般有阿基米德螺线、正弦曲线、余弦曲线、等加速曲线。
2.叶片问题1)叶片的倾角双作用叶片泵中叶片倾斜方向与转子转动的方向相同，单作用叶片泵中叶片倾斜方向与转子转动的方向相反。
2)叶片的数量叶片数目必须大于6且为4的倍数。
一般为8，12，16等。
3)叶片的厚度叶片过厚，则叶片底部的油压力和离心力变大，且会增加流量脉动；如果叶片过薄，则强度和刚度不够，叶片易折断和变形，且难于加工。
一般取2~2.5毫米。
4)叶片的卸荷一般采用双叶片、弹簧叶片、阶梯叶片、复合叶片等方法。
§4轴向柱塞泵一、概论1.原理轴向柱塞泵柱塞的数目对流量脉动影响很大，柱塞数目多，流量脉动小，采用奇数柱塞比采用偶数柱塞脉动小。
该泵属于高压和超高压泵，压力一般为100~320公斤力/厘米2。
结构紧凑径向尺寸小，转动惯量小，容积效率高，能在高压和高速条件下工作。
轴向尺寸大，结构比较复杂，制造困难，价格较高。
2.分类1)直轴式与斜轴式样驱动轴与缸体轴线一致的轴向柱塞泵称为直轴式，它依靠传动盘的倾斜角度调整流量，也称斜盘式。
驱动轴与缸体倾斜一定的角度的轴向柱塞泵称为斜轴式，它依靠缸体倾斜的角度调整流量，又称摆缸式。
直轴式（斜盘式）的结构简单、紧凑、效率高，能用于较高的压力，允许的转速也较高，但柱塞端部与传动斜盘的接触部位薄弱，不耐冲击振动；吸油性好，但对油液过滤精度要求较高。
斜轴式（摆缸式）耐冲击振动性能好，缸体摆角可达25°，对油液过滤精度要求较低，但结构复杂，外形尺寸大，在大流量时允许较低的转速。
2)点接触式与滑履式是指柱塞与传动盘的接触方式。
点接触式结构简单，但接触应力很大，一般用于100公斤力/厘米2之内，不适用于更高的压力。
滑履式结构较复杂，但接触应力较小。
3)阀配流与端面配流阀配流即是在泵的进出油口设两个单向阀，它结构简单，密封可靠，但结构较大，自吸能力差，且影响泵与马达的可逆性。
端面配流结构简单，压力和转速范围较大，自吸能力较好，磨损后能自动补偿，但对油液纯净度要求较高，不影响泵与马达的可逆性。
4)通轴式与非通轴式通轴式即缸体的传动轴穿过斜盘。
它的轴承在传动轴两端，径向载荷由传动轴支承，轴径较大，缸体孔分布圆直径也较大，滑履滑动速度高，但重量轻，体积小，零件少，可串联辅助液压泵。
非通轴式传动轴不穿过斜盘，缸体装在泵体的轴承上，限制缸体倾斜，轴径较小。
5)单铰式、双铰式和无铰式单铰式流量脉动较大，不宜高速旋转。
双铰式流量脉动比单铰式小，可提高转速。
无铰式结构强度高，能承受冲击载荷。
3.流量计算直轴式（斜盘式）流量Q=π/4·nd2zD0tgγ1 (厘米3/分)斜轴式（摆缸式）流量Q=π/4·nd2zD0sinγ2 (厘米3/分)式中：Q——流量n——液压泵转速（转/分）d——柱塞直径（厘米）z——柱塞数D——柱塞分布直径（厘米）——斜盘倾角γ1γ——缸体倾角2§5径向柱塞泵一、概论1.原理该泵的缸体和柱塞呈径向星形均布状态。
分曲轴式径向柱塞泵和缸体旋转式径向柱塞泵两种结构。
曲轴式采用阀式配流，密封性很好，可产生很高的压力，一般在200公斤力/厘米2以上，但变量困难，一般只用定量泵用。
缸体旋转式流量大，轴向尺寸小，径向尺寸和转动惯量大，运动副摩擦表面的速度高，因而转速受到限制。
配流轴封油区小，易泄漏，受单边径向力大，直径较大，压力一般为100~200公斤力/厘米2。
2.流量计算Q=π/2·nd2ze (厘米3/分)式中：d——柱塞直径（厘米）e——偏心距（厘米）z——柱塞数目n——转速（转/分）§6直列柱塞泵柱塞并排地布在传动曲轴的一侧或对称地布在曲轴两侧的柱塞泵称作直列式柱塞泵。
其承载能力大，寿命长，结构紧凑，工作可靠，密封性好，容积效率高。
§7螺杆泵1.原理螺杆泵无困油现象，噪音小，运转平稳，损耗小，效率高，寿命长，自吸能力强，工作可靠，可输送粘性大或有颗粒的油液，它的零件少，结构紧凑，但轴向尺寸较大，螺杆的螺旋面加工很复杂，因此产量较低。
为使吸压油口不会经螺旋槽相通，螺杆根数与螺纹头数应保持一定关系，即z 1=k(z2-1)式中：z1——主动螺杆螺纹头数z2——从动螺杆螺纹头数k——从动螺杆根数2.流量计算一般情况下螺杆导程取10/3d p，因而流量可按下式计算Q=4.143d p3n （厘米3/分）式中：d p——节圆直径（厘米）§7液压泵的使用一、各种液压泵的性能及应用范围液压泵的技术性能与应用二、液压泵压力的选择一般80公斤力/厘米2以下的中低压泵，适用于以下几种情况：1.液压缸、液压马达出力较小，并需要精确控制正确位置的场合。
2.要求液压缸有足够刚性的情况下。
3.油压传递距离较短的场合。
4.功率小的场合。
5.由于成本的要求，需要采用价格便宜的泵如齿轮泵或叶片泵的情况下。
200公斤力/厘米2以上的高压泵，适用于以下几种情况：1.液压缸、液压马达等出力大，并要求很高速度的情况下。
2.需要将长配管之间动力损失控制在某种程度的场合。
3.功率大的场合。
4.由于使用高压，使液压缸、阀、配管、机械装置的体积、重量变小，并使综合成本降低的情况下。
在液压缸力和功率一定的条件下，提高泵压力相应减轻了泵的流量，从而使得缸、阀、蓄能器、油箱、管接头、配管的体积减小，相应减轻了重量。
但当压力达到某值，体积和重量的减少达到了极限时，若继续提高液压泵压力，因为强度的需要，各元件的壁厚及其它尺寸需加大，使体积和重量增大。
液压系统的温升与压力成正比。
压力与液压缸的挠曲成正比。
另外泵压力的大小与系统的可靠性，寿命亦有一定的关系。
三、液压泵流量形式的选择定量泵主要用于中低压和功率较小的系统，或作为高压系统的辅助泵。
适用于动力、速度变化较小，或运转时间较短的液压装置。
它的功率损失较大，必须与安全溢流阀配合使用。
变量泵主要用于大功率和精密机械或机床的液压系统，特别是动力、速度变化较大，长时间工作的液压系统。
它可以提高系统效率，减少温升。
液压系统还常常采用高低压组合泵和定变量组合泵以适应各种液压装置的动力需要。
