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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。
第三章液压泵和液压马达一.判断题.1. 因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量.( )2．液压泵的容积效率与液压泵的泄漏量有关，而与液压泵的转速无关.（）3. 流量可改变的液压泵称为变量泵.( )4. 定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵.( )5. 当液压泵的进、出口压力差为零时，泵、输出的流量即为理论流量.( )6. 齿轮泵的吸油腔就是轮齿不断进入啮合的那个腔.（）7. 齿轮泵多采用变位修正齿轮是为了减小齿轮重合度，消除困油现象.( )8. 双作用叶片泵每转一周，每个密封容积就完成二次吸油和压油.（）9. 单作用叶片泵转子与定子中心重合时，可获稳定大流量的输油.（）10.对于限压式变量叶片泵，当泵的压力达到最大时，泵的输出流量为零.（）11.双作用叶片泵既可作为定量泵使用，又可作为变量泵使用.（）12.双作用叶片泵因两个吸油窗口、两个压油窗口是对称布置，因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受径向力小、寿命长.( )13.双作用叶片泵的转子叶片槽根部全部通压力油是为了保证叶片紧贴定子内环.( )14.配流轴式径向柱塞泵的排量q与定子相对转子的偏心成正比，改变偏心即可改变排量.( )15.液压泵产生困油现象的充分且必要的条件是：存在闭死容积且容积大小发生变化.( )16.液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的，因此所有的液压泵均可以用来做马达使用.( )17. 液压泵输油量的大小取决于密封容积的大小.( )18. 外啮合齿轮泵中，轮齿不断进入啮合的那一侧油腔是吸油腔.( )??二.选择题.1．对于液压泵来说，在正常工作条件下，按实验标准规定连续运转的最高压力称之为泵的 ( ）。
( A )额定压力； ( B )最高允许压力； ( C )工作压力。
2．液压泵的理论输入功率( ??)它的实际输山功率；而液压马达的理论输山功率( )其输入功率。
第三章液压泵和液压马达3.1概念一．液压泵和液压马达的工作原理 单作用柱塞泵为例原理：液压泵是靠密封油圈容积的变化来进行工作的，所以称为容积式泵。
泵的输油量取决于密封工作油腔的数目以及容积变化的大小和频率。
二．液压泵和液压马达的分类⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩内齿轮泵外螺杆泵定量泵定量叶片泵定量径向柱塞泵泵定量轴向柱塞泵变量叶片泵变量泵变量径向柱塞泵变量轴向柱塞泵 ⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎨⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎩齿轮定量螺杆叶片，径向，轴向高速叶片变量径向马达轴向径向柱塞式轴向柱塞式低速叶片马达摆线马达三．液压泵和液压马达的基本性能要求性能要求：（1）结构简单、紧凑、体积小、重量轻、维护方便、价格低廉、使用寿命长 （2）摩擦损失小、泄漏小、发热小、效率高 （3）对油污染不敏感 （4）自吸能力强（5）输出流量脉动小、运转平稳、噪声小 主要向性能参数： 1.工作压力和额定压力额定压力：在正常条件下按试验标准规定能连续运转的最高压力。
低压 中压 中高压 高压 超高压5.2≤ 2.5~8 8~16 16~32 〉32 aMp2.液压泵和液压马达的排量和流量 排量v t q =vn理论流量tq 泵t l t l q =q -q =q -k p实际流量q 马达t l t l q =q +q =q +k p其中：lk —泄漏系数或流量损失系数3.液压泵和液压马达的功率和效率理论功率： 泵 t t P pq pvn== 马达2t t t P T nT ωπ== 其中：tT —理论转矩 ω—角速度容积效率：泵：1l v t t q q=q q η=-马达：1t l v q q =q q η=-机械效率：泵：1t l m l T T =T T T η=--转矩损失马达：1l m t tT T=T T T η=--实际转矩输入功率： 泵： 2i p T nTωπ==马达：i P =p q输出功率： 泵： qp P o ⋅= 马达： 2o p nTπ=总效率：泵：222o t v t v m v m i t m tp pq pq pq p nT nT nT ηηηηηηππηπ=====马达：222o t m t v m v m i t v t p nT nT nT p pq pq pq πηππηηηηηη===== 其中：21ttnT pq π=马达输出转矩： 2nT pq πη=12222t v m mpq pq p v n T pv n n n ηηηηηππππ====3.2齿轮泵一．齿轮泵的工作原理二．齿轮泵的流量 排量v 流量q排量：22v D h b z m b ππ==通常取：26.66v z m b = 实际流量：26.66v vQ q n z m b n ηη==流量脉动：max minQ Q Q σ⋅=maxQ ——最大瞬时流量min Q ——最小瞬时流量 Q——平均流量三．低压齿轮泵的结构特点1 固油现象清除办法：开卸荷槽 2 泄漏问题 泄漏量大 ○1齿顶 ○2端面 ○3啮合处 容积效率低 措施： ○1浮性侧板 ○2浮动轴套 使轴向间隙自动补偿 3 径向液压不平衡 措施： ○1减小压油口的尺寸 ○2开压力平衡槽四 齿轮泵的优缺点及应用优点：结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感。
缺点：容积效率较低，流量脉动和压力脉动大，噪声大，零件磨损后不易修复，互换性差。
应用：（1）低压：机床液压系统，补油润滑、冷却装置以及液压系统中的控制油源。
（2）中高压：主要用于工程机械、农业机械、轧钢设备、航空技术等。
五 内啮合齿轮泵渐开线齿轮泵、摆线齿轮泵（转子泵）两种。
3-3 叶片泵一．双作用叶片泵1．双作用叶片泵的工作原理由转子、定子、叶片、配流盘、泵体等组成。
径向载荷平衡——卸荷式叶片泵 2．双作用叶片泵的结构特点 （1）定子曲线两段长半径R 圆弧、两段外径r 圆弧、四段过渡曲线变加速曲线222r ρθα=+（R-r ）02αθ⎛⎫≤≤ ⎪⎝⎭ （1）变减速曲线2r R θρθαα=-+24（R-r ）（-）2 2αθα⎛⎫≤≤ ⎪⎝⎭ （2） ρ——曲线的极径α——过渡曲线的中心角θ——极径的坐标极角R 、r ——长、外半径设ω有角速度： t θω=代入（1）后求导得：2dp 4R -r v ==q dt ωα（）（径向速度）2222d p 4R -r a ===cost dt ωα（） （径向加速度）代入（2）后得：24-4-dp R r R r v q dt ωωαα==-（）（）2222d 4R -r a ===cost dt ρωα-（）由此可导出：叶片径向速度是均匀变化的，不会产生刚性冲击，但在过渡曲线中点C 处，径向加速度仍有突变。
由于α为有限值，故只产生柔性冲击。
（2）叶片倾角叶片在转子槽中的安装并不是沿半径方向，而是将叶片顶部朝转子旋转方向向前倾斜了一个角度θ。
压力角——定子内表面给叶片的作用力沿内表面的法线方向，该力与叶片移动方向的夹角为压力角α前倾的目的是为了减小压力角αβθ=-，一般13θ=︒。
（3）配流盘的三角槽减小流量和压力脉动、降低躁声。
3．双作用叶片泵的流量排量222q R -r b π=（） （忽略叶片厚度的影响）22v vQ =qnh =2p R -r bn η（）如考虑叶片厚度22cos 2R rq R -r b bszπθ-=-2（）s —叶片厚度 z —叶片数目 θ—叶片倾角2[]22vR -rQ bn R -r sz πηθ=（）-cos（如果在叶片根部，在吸油区与吸油腔相连，在压油区与压油腔相连，则叶片厚度对流量没有影响。
） 4．高压叶片泵的结构特点要提高叶片泵的压力，则必须减小吸油区叶片对定子表面的压紧力，减小定子曲线的磨损。
措施：（1）双叶片结构 梯形叶片结构（2）子母叶片结构二 单作用叶片泵1．单作用叶片泵的工作原理由转子、定子、叶片、配流盘、泵体等组成。
转子与定子不同心，存在一个偏心量e ，改变e 可 改变共排量，故可作成变量泵。
径向压力不平衡——非卸荷式叶片泵 2．单作用叶片泵的排量和流量12222D d D d b V =p[e ]b =[e ]22222z βππ++-（）-（）（）（） 22222D d D d b V =p[e ]b =[e ]22222z βππ----（）（）（）（） 2z πβ=排量： 12q V V π=-（）z=2beD所以：ηπη=v vQ=qn 2beDn改变偏心距e ，即可改变流量Q 。
由于偏心安置，其容积变化是不均匀的，故有流量脉动。
叶片数为素数时，流量脉动率较小，一般z=13或15。
3． 单作用叶片泵的结构要点（1）为了调节泵的输出流量需要移动定子位置，以改变偏心距e 。
（2）径向液压作用力不平衡，故限制了工作压力的提高。
单作用叶片泵的额定压力不超过7MPa 。
（3）存在困油现象。
通常在配流盘排油窗口边缘开三角形卸荷槽。
（4）叶片后倾。
通常后倾角为24︒，因为单作用叶片泵在吸油区叶片根部不通压力油。
为使叶片在吸油区能在离心力的作用下顺利甩出——后倾安放。
e 较小，故压力角不大，不会卡死。
三 外反馈限压式变量叶片泵 1．工作原理泵的流量可根据共出口压力的大小自动调节。
当x spA F <时，弹簧把定子推向最右端，此时，偏心距为最大maxe ，流量最大，当x spA F >时,反馈力将克服弹簧的预紧力把定子向左推移，xe 减小，流量也相应的减小，压力愈高，xe 愈小，输出流量亦愈小。
当泵的偏心距减小后，所产生的流量只够用来补偿泄漏时，泵的输出为零。
这是，不管负载再怎样增大，泵的出口压力不会再升高，即泵的最大输出功率是受限制的，故称为限压式变量泵。
2．限压式变量泵的优缺点和应用缺点：○1结构复杂、尺寸大、相对运动的机件多 ○2径向压力不平衡，存在固油现象，故容积效率低，压力脉动和噪声大，工作压力的提高受限制。
6.3aMp优点：流量可随负载的大小自动调节，故功率损失小，可节省能源，减小发热 应用：适合驱动快速推力小，慢速推力大的工作机构。
如：组合机床动力滑台 快进—进—快退3． 限压式变量叶片泵的流量—压力特性p k e k q l x Q -=qk ——单位偏心距新产生的理论流量 2Q k Dbnπ=l k ——泄漏系数xe ——转子与定子间的偏心距当s x F pA <时，maxe e x = 故pk e k Q l Q -=max （1）当sx F pA >时，弹簧附加压缩量xe e x -=maxmax ()x f S s x pA F F k e e =+-fF ——滑块支撑处的摩擦力。
如令定子内壁承受液压的投影面积为yA ，摩擦系数f ，则fpA F y f ⋅=sk ——弹簧刚度max 1()x x y s se e pA pAf F k =--max max 1[()]()()q x y s l sQQ s ls s xy ssQQ k e pA pA f F k p k k k k k F k e A A f p k k k =---+⋅-⋅+（2）方程1、2联立解得：sC z y F p A A f=maxmax s s s lx y QF k e p k kA A f k +=+由上式可得出：1) 调节sF ，可调节m axp p c ，使BC 段曲线左右平移2) 若更换弹簧，sk 改变，可改变BC 段斜率，sk 值上升使BC 段缓和maxp 值增大，sk 值减小使BC 段陡峭maxp 值减小3) 调节m axe 可改变maxQ 使AB 段上下平移，但BC 段斜率不变，故cp 的位置可发生变化。
m axe 值减小使cp 值增大，m axe 值减小使sF 值增大、cp 值增大4) 叶片泵的使用要点○1转速必须符合产品规定。
太低，叶片不能压紧定子表面；太高则会造成吸空现象。
粘度要合适。
○2注意过滤 ○3叶片有安装倾角，故不能反转3.4柱塞泵一．径向柱塞泵 1．工作原理由定子、转子、配流轴、衬套、柱塞等组成。
2. 流量计算22V VQ q n d e z n πηη=⋅⋅=⋅⋅⋅⋅e ——偏心距， Z ——柱塞数，一般为奇数时流量脉动小 3．结构特点；（1）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。
（2）配流轴受到径向不平衡液压力的作用。
易于磨损，因而限制了工作压力的提高。
（3）移动定子改变偏心距e ，可改变流量的大小。
当e 从正值变为负值时，则吸、压油腔互换，因此可作为单向或双向变量泵。
