請(qǐng)繼續(xù)學(xué)習(xí)第四章1請(qǐng)繼續(xù)學(xué)習(xí)第四章1

第四章

液壓泵和液壓馬達(dá)

2第四章

液壓泵和液壓馬達(dá)2§4-1概述一、作用和分類〈一〉、液壓泵的作用和分類

1、作用：

把驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。2、工作原理

原理圖如圖4-1所示。

1〉、工程過程：3§4-1概述一、作用和分類344當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)→柱塞和彈簧右移→密封工作腔體積↗→產(chǎn)生真空→油液便通過吸油閥吸入；當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)→柱塞和彈簧左移

→密封工作腔體積↘→已吸入的油液通過壓油閥輸出到系統(tǒng)中去。2〉、泵輸出流量的大小由密封工作腔體積變化量確定。5當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)→柱塞和彈簧右移→密封工作腔體積3、分類1〉、按流量是否可調(diào)分為：

定量泵變量泵2〉、按結(jié)構(gòu)形式分為：齒輪泵葉片泵柱塞泵定量泵變量泵63、分類定量泵變量泵6〈二〉、液壓馬達(dá)1、作用：把輸來油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使主機(jī)的工作部件克服負(fù)載及阻力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。2、工作原理

從原理上說：向容積式泵中輸入壓力油，使其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，就成為液壓馬達(dá)。大部分容積式泵都可作液壓馬達(dá)使用，但在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上有一些不同。3、分類：按輸入流量是否可調(diào)分為定量馬達(dá)變量馬達(dá)7〈二〉、液壓馬達(dá)7液壓馬達(dá)的職能符號(hào)定量馬達(dá)變量馬達(dá)8液壓馬達(dá)的職能符號(hào)定量馬達(dá)變量馬達(dá)8二、壓力、排量和流量

1、壓力1〉、液壓泵的工作壓力：是指泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力。2〉、液壓馬達(dá)的工作壓力：是指馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)的輸入壓力。3〉、液壓泵（液壓馬達(dá)）的額定壓力：是指泵（馬達(dá)）在正常工作條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。9二、壓力、排量和流量92、排量v：指在不考慮泄漏的情況下，軸轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)時(shí)所能輸出（或所需輸入）的油液體積。3、流量q

1〉、液壓泵（液壓馬達(dá)）的油液流量qt:

指在不考慮泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所能輸出（或所需輸入）的油液體積。

設(shè)液壓泵（液壓馬達(dá)）的轉(zhuǎn)速為nqt=vn102、排量v：指在不考慮泄漏的情況下，軸轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)時(shí)所能2〉、液壓泵（液壓馬達(dá)）的額定流量：指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下液壓泵輸出（或輸入馬達(dá)）的流量。注意

實(shí)際中液壓泵和液壓馬達(dá)存在內(nèi)泄漏，所以額定流量與理論流量不同。112〉、液壓泵（液壓馬達(dá)）的額定流量：指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下三、功率和效率

〈一〉、功率

液壓泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是液體的壓力和流量；馬達(dá)則剛好相反。1、若不考慮能量損失：

輸出功率=輸入功率

Pt=pqt=pvn=TtΩ=2πTtn式中：Tt—理論轉(zhuǎn)矩；Ω—液壓泵（馬達(dá)）的角速度。12三、功率和效率

〈一〉、功率122、若考慮能量損失

能量在轉(zhuǎn)換過程中是有損失的。因此輸出功率小于輸入功率，兩者之差稱為功率損失。即：

功率損失ΔP=P入－P出

1〉、容積損失：因內(nèi)泄漏而造成的流量上的損失。

2〉、機(jī)械損失：因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。132、若考慮能量損失13〈二〉、效率1、液壓泵的效率

1〉、容積效率ηv

qηv=qt

式中：qt

--理論流量。2〉、機(jī)械效率ηm

Ttηm=T式中：Tt

--理論轉(zhuǎn)矩。14〈二〉、效率14

2、液壓馬達(dá)的效率

1〉、容積效率ηv

qtηv

=q

2〉、機(jī)械效率ηm

Tηm=Tt3、液壓泵（馬達(dá)）的總效率

輸出功率P出η===ηvηm

輸入功率P入15

§4-2齒輪泵齒輪泵可分為內(nèi)嚙合式和外嚙合式兩類

一、外嚙合式齒輪泵的工作原理

如圖4-3所示外嚙合齒輪泵的工作原理1、配油系統(tǒng)：存在配油盤（在端蓋上）2、密封容積：殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成。16§4-2齒輪泵齒輪泵可分為內(nèi)嚙合式和外嚙17173、密封容積是可變的

1〉、當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)→相互嚙合的齒輪逐漸脫開（右側(cè)）→密封容積↗→形成部分真空→油箱中的油液被吸進(jìn)來。2〉、當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)→齒輪逐漸進(jìn)入嚙合→密封容積↘→油液被擠出去。二、流量計(jì)算和流量脈動(dòng)1

、

流量計(jì)算排量的精確計(jì)算根據(jù)齒輪嚙合原理。近似計(jì)算可認(rèn)為“排量=兩個(gè)齒輪的齒間槽容積之和”，而“齒間槽的容積≈輪齒的體積”。183、密封容積是可變的18

所以：

v=πDhb=2πzm2b

考慮齒間槽容積比輪齒的體積稍大些，通常取

v=6.66zm2b

齒輪泵的實(shí)際輸出流量：q=6.66zm2bnηv

式中：z—齒輪系數(shù)；

D—節(jié)圓直徑；

h—齒高；

m—模數(shù)；

b—齒寬。19所以：v=πDhb=2π2、

流量脈動(dòng)

qmax–qminσ=q1)、外嚙合齒輪泵的z→σ

(σ

max=0.2以上)2)、內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)小于外嚙合的流量脈動(dòng)。zσ外嚙合內(nèi)嚙合202、流量脈動(dòng)zσ外嚙合內(nèi)嚙合20、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)〈一〉、困油現(xiàn)象1、齒輪泵的困油現(xiàn)象

齒輪泵要平穩(wěn)工作，齒輪嚙合的重疊系數(shù)ε>1，于是總有兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合，并有一部分油液被圍困在兩對(duì)輪齒所形成的封閉空腔之間，如圖所示：21、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)齒輪泵要平穩(wěn)當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)這個(gè)封閉腔的容積以后又逐漸22當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)221〉、封閉腔容積的減少會(huì)使被困油液受擠壓并從縫隙中擠出而產(chǎn)生很高的壓力，油液發(fā)熱，并使機(jī)件（例如；軸承等）受到額外的負(fù)載；2〉、封閉腔容積的增大又會(huì)造成局部真空使油液中溶解的氣體分離，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

上述這些都將使泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。231〉、封閉腔容積的減少會(huì)使被困油液受擠壓并從縫隙中擠出而產(chǎn)生2、消除困油的方法

通常是在兩側(cè)蓋板上開卸荷槽使封閉腔容積減少時(shí)通過左邊的卸荷槽與壓油腔相通；容積增大時(shí)通過右邊的卸荷槽與吸油腔相通?！炊怠⑿孤?/p>

高壓腔的壓力油通過如下三條途徑泄漏到低壓腔中去：1、通過齒輪嚙合處的間隙；242、消除困油的方法242、通過泵體內(nèi)孔和齒頂園間的徑向間隙；3、通過齒輪兩側(cè)面和側(cè)蓋板間的端面間隙。（通過端面間隙的泄漏量最大，可占總泄漏量的75%-80%。）

結(jié)論普通齒輪泵的容積效率較低，輸出壓力也不易提高。要提高齒輪泵的壓力，首要的問題是減小端面間隙。252、通過泵體內(nèi)孔和齒頂園間的徑向間隙；結(jié)論〈三〉、徑向不平衡力

齒輪與殼體內(nèi)孔的徑向間隙中，可認(rèn)為壓力由高壓腔壓力逐漸分級(jí)下降到吸油腔的壓力，綜合作用的結(jié)果，相當(dāng)于給齒輪一個(gè)徑向作用力，使齒輪和軸承受載。1、徑向不平衡力產(chǎn)生的后果1）、使得齒輪與殼體接觸，同時(shí)加速軸承的磨損，降低軸承的壽命。

26〈三〉、徑向不平衡力26解決的方法：改為帶保護(hù)架的滾針軸承（設(shè)計(jì)壽命為2000h）；采用滑動(dòng)軸承；采用SF型復(fù)合材料作為潤滑材料。2）、使軸彎曲。2、減小F徑的辦法

1〉、縮小壓油口；2〉、增大徑向間隙。27解決的方法：27

〈四〉、優(yōu)缺點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、制造方便、價(jià)格低、工作可靠、自吸能力強(qiáng)、對(duì)油液污染不敏感、維護(hù)容易，壽命較長（設(shè)計(jì)壽命5000h）。2、缺點(diǎn)一些機(jī)件承受不平衡徑向力，磨損嚴(yán)重，泄漏大，工作壓力的提高受到限制，流量脈動(dòng)大。28

四、提高外嚙合齒輪泵壓力的措施若想提高齒輪泵的壓力，必須減小端面泄漏。29四、提高外嚙合齒輪泵壓力的措施若想提高齒輪泵的壓力，必須減

利用特制的通道將泵內(nèi)壓油腔的壓力油引到軸套外側(cè)作用在一定形狀和大小的面積上，產(chǎn)生液壓力，使軸套壓向齒輪端面，這個(gè)力必須大于齒輪端面作用在軸套內(nèi)側(cè)的作用力，才能保證在各種壓力下，軸套始終自動(dòng)貼緊齒輪端面，減小泵的端面泄漏，達(dá)到提高壓力的目的。工作原理30工作原理30§4－3葉片泵

葉片泵分為單作用葉片泵（變量泵）和雙作用葉片泵（定量泵）。在中高壓系統(tǒng)中廣泛使用。優(yōu)點(diǎn)：輸出流量均勻，流量脈動(dòng)小，噪聲小。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)油液污染較敏感等。一、單作用葉片泵1、工作原理31§4－3葉片泵

葉片泵分為單作32321）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋等部件組成；定子的內(nèi)表面是園柱形孔；轉(zhuǎn)子和定子之間存在偏心；葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動(dòng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力以及通過葉片根部壓力油的作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上。331）、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)332）、工作原理⑴、配油盤⑵、密封的工作腔：由兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子形成。⑶、密封的工作腔是可變的當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→葉片向外伸→密封的工作腔容積↑→產(chǎn)生局部真空→通過吸油口和配油盤上窗口將油吸入；當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→葉片縮進(jìn)→密封的工作腔容積↓→油液進(jìn)入配油盤另一個(gè)窗口和壓油口被壓出而輸?shù)较到y(tǒng)中去。342）、工作原理342、流量計(jì)算1）、流量

單作用葉片泵的實(shí)際輸出流量：

q=2πbeDnηv式中：b—葉片寬度；e—轉(zhuǎn)子與定子間的偏心；D—定子內(nèi)徑。352、流量計(jì)算352）、流量脈動(dòng)⑴、當(dāng)葉片為奇數(shù)時(shí)：σ≈1.25/z2⑵、當(dāng)葉片為偶數(shù)時(shí)：σ≈5/z2式中：z—葉片數(shù)。

結(jié)論單作用葉片泵的葉片數(shù)總?cè)∑鏀?shù)，一般為13或15。362）、流量脈動(dòng)結(jié)論單作用葉片泵的葉片數(shù)總?cè)∑鏀?shù)，一3、特點(diǎn)1）、改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距便可改變流量。偏心反向時(shí)，吸油壓油方向也相反；2）、通過特殊結(jié)構(gòu)，保證葉片與頂部相接觸；3）、不宜用于高壓。（因?yàn)檗D(zhuǎn)子受不平衡徑向力的作用）373、特點(diǎn)37二、雙作用葉片泵38二、雙作用葉片泵381、工作原理

雙作用葉片泵的工作原理與單作用葉片泵相似，不同之處在于：①、定子內(nèi)表面是由兩段長半徑園弧、兩段短半徑園弧和四段過渡曲線八部分組成；②、定子和轉(zhuǎn)子同心。1）、配油盤；2）、密封的工作腔：由兩相鄰的葉片、定子、轉(zhuǎn)子、配油盤形成；391、工作原理393）、密封的工作腔容積是可改變的當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→密封工作腔的容積（在左上角和右下角處）↑→吸油；當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→密封工作腔的容積（在左下角和右上角處）↓→壓油。403）、密封的工作腔容積是可改變的402、流量計(jì)算1）、流量：雙作用葉片泵的實(shí)際輸出流量計(jì)算：

q=2b[π(R2-r2)–sz(R-r)/cosθ]nηv式中：R和r—定子圓弧的長短半徑；θ—葉片的傾角；

s—葉片的厚度；z—葉片數(shù)。412、流量計(jì)算412）、流量脈動(dòng)：

雙作用葉片泵若不考慮葉片的厚度，則瞬時(shí)流量是均勻的。但實(shí)際上葉片是有厚度的，且R和r也不可能完全同心，尤其葉片底部槽設(shè)計(jì)成與壓油腔相通時(shí)，泵的瞬時(shí)流量仍將出現(xiàn)微小的脈動(dòng)。但脈動(dòng)率較其他泵（螺桿泵除外）小得多，且在葉片數(shù)為4得倍數(shù)時(shí)最小，一般取12和16片。422）、流量脈動(dòng)：42§4－4柱塞泵

依靠柱賽在其缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。工作原理特點(diǎn)泄漏小、容積效率ηv高，可在高壓下工作。43§4－4柱塞泵一、軸向柱塞泵44一、軸向柱塞泵441、工作原理1）、工作原理：①、配油盤②、密封容積：由缸體內(nèi)孔與柱塞形成。③、密封容積可變的：當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)→缸體和柱塞旋轉(zhuǎn)→下柱塞從下向上的半周內(nèi)逐漸向外伸出→密封容積↑→從a口吸油；當(dāng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)→缸體和柱塞旋轉(zhuǎn)→上柱塞從上向下的半周內(nèi)逐漸向里推入→密封容積↓→從b油口壓油。451、工作原理452）、為何為變量泵：改變斜盤的傾角δ，可以改變柱塞往復(fù)行程的大小，因而改變流量q。2、流量的計(jì)算1）、流量：

軸向柱塞泵的實(shí)際輸出流量：

q=π/4d2Dtgδznηv式中：z—柱塞數(shù)；d—柱塞直徑；D—柱塞分布園直徑；δ—斜盤與缸體軸線間的夾角。462）、為何為變量泵：改變斜盤的傾角δ，可以改變柱塞往復(fù)行程的2）、流量脈動(dòng)：

軸向柱塞泵的輸出流量是脈動(dòng)，當(dāng)柱塞數(shù)為單數(shù)時(shí)流量脈動(dòng)較小，一般取7、9或11。3、優(yōu)缺點(diǎn)1）、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小、易實(shí)現(xiàn)變量，壓力可以很高（可達(dá)30Mpa以上）。2）、缺點(diǎn)：對(duì)油液污染較敏感。472）、流量脈動(dòng)：47二、徑向柱塞泵48二、徑向柱塞泵481、工作原理1）、工作原理：

襯套緊配在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，而配油軸不動(dòng)。①、配油系統(tǒng)②、密封容積：柱塞和轉(zhuǎn)子（缸體）組成。③、密封容積可變的：當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→柱塞和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)→上半周柱塞向外伸出→密閉容積↑

→從a腔吸油；當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)→柱塞和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)→下半周柱塞向里推入→密閉容積↓→從b腔壓油。491、工作原理492）、為何為變量泵：改變偏心距e時(shí)，就可改變流量q。2、流量計(jì)算徑向柱塞泵的實(shí)際輸出流量：q=π/2d2eznηv注意：流量脈動(dòng)情況與軸向柱塞泵相近（也選單數(shù)）3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自吸能力強(qiáng)。但配油軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，故限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。502）、為何為變量泵：改變偏心距e時(shí)，就可改變流量q。50§4－5液壓馬達(dá)

功能：把液壓能機(jī)械能。分類：按結(jié)構(gòu)可以分為齒輪式；葉片式；柱塞式。51§4－5液壓馬達(dá)

功能：把液壓能一、工作原理以軸向柱塞式液壓馬達(dá)為例說明：52一、工作原理52當(dāng)壓力油輸入時(shí)→柱塞（處在高壓腔）被頂出→壓在斜盤上→斜盤作用在柱塞上的反作用力為FN（FN分為軸向力F和切向力FT）→F與液壓力平衡，F(xiàn)T使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩→缸體旋轉(zhuǎn)。二、主要參數(shù)設(shè)液壓馬達(dá)的進(jìn)、回油腔的壓差為Δp，輸入的流量為q，排量為V。則液壓馬達(dá)產(chǎn)生的理論轉(zhuǎn)矩：Tt=（1/2π）Δpv實(shí)際轉(zhuǎn)矩：T=（1/2π）Δpvηm液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：n=qηv/v53當(dāng)壓力油輸入時(shí)→柱塞（處在高壓腔）被頂出→壓在斜盤上→斜盤作4-1、某機(jī)床液壓系統(tǒng)采用一限壓式變量泵，泵的流量－壓力特性曲線如圖所示。泵的總效率為0.7。如機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)泵的壓力p=45×105Pa，輸出流量q=2.5L/min；在快速移動(dòng)時(shí)泵的壓力P=20×105Pa，輸出流量q＝20L/min，問限壓式變量泵的流量－壓力特性曲線應(yīng)調(diào)成何種圖形？泵所需的最大驅(qū)動(dòng)功率為多少？544-1、某機(jī)床液壓系統(tǒng)采用一限壓式變量泵，泵的流量－壓力特性解：⑴、如上圖⑵、拐點(diǎn)時(shí)功率最大：pq32.5×105×19.5×10-3Pmax＝==1.5kwη60×0.710305070P(105Pa)51525q(L/min)63ABC32.519.555解：⑴、如上圖10305070P(105Pa)51525q(4-2、圖示一變量泵和液壓馬達(dá)組成的液壓系統(tǒng)，低壓輔助泵使泵的吸油管和馬達(dá)的出油管壓力保持為4×105Pa，變量泵的最大排量Vp=100mL/r，泵的轉(zhuǎn)速np=1000r/min,ηvp＝0.94，ηmp=0.85，液壓馬達(dá)排量Vm＝50mL/r，ηvm=0.95，ηmm=0.82，管路損失忽略不計(jì)，當(dāng)馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)距為40Nm，輸出轉(zhuǎn)速為60r/min時(shí)，試求變量泵的輸出流量、輸出壓力及泵的輸入功率？564-2、圖示一變量泵和液壓馬達(dá)組成的液壓系統(tǒng)，低壓輔助泵使泵解：1）、qm入=Vmnm/ηvm=50×60/0.95=3158mL/min∴qp=qm入=3158mL/min2)、Pm出=2πnmTm=2×3.14×60×40/60=251.2w∴Pm入=Pm出/ηm=251.2/0.95×0.82=322.5w∵△pm=pm入-pm出