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1、液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述1第三章第三章 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述一、液壓泵和液壓馬達的工作原理及分類一、液壓泵和液壓馬達的工作原理及分類1 1、液壓泵的工作原理、液壓泵的工作原理 液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進行工作的，故一般稱為容積式液壓泵，如圖所示的是一單柱塞液壓泵的工作原理圖，圖中柱塞裝在缸體中形成一個密封容積，柱塞在彈簧的作用下始終壓緊在偏心輪上。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述2容積泵容積泵液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述3容積式液壓泵的基本特點：(1)具有若干個密封且又可以周期性變化空間。液壓泵輸出流量與此空間的容積變化量和單

2、位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其他因素無關(guān)。這是容積式液壓泵的一個重要特性。(2)油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。因此，為保證液壓泵正常吸油，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。(3)具有相應(yīng)的配流機構(gòu).將吸油腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸、排液體。液壓泵的結(jié)構(gòu)原理不同，其配油機構(gòu)也不相同。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述42 2、液壓泵分類、液壓泵分類 液壓泵按其在單位時間內(nèi)所能輸出的油液的體積是否可調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三類。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概

3、述5二、液壓泵和液壓馬達的主要工作參數(shù)二、液壓泵和液壓馬達的主要工作參數(shù)1 1、壓力、壓力(1)工作壓力 液壓泵實際工作時的輸出壓力稱為工作壓力。工作壓力的大小取決于外負載的大小和排油管路上的壓力損失,而與液壓泵的流量無關(guān)。(2)額定壓力 液壓泵在正常工作條件下,按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。 超過此值就是超載。(3)最高允許壓力 在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗標準規(guī)定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述62 2、排量和流量、排量和流量(1)排量V。液壓泵每轉(zhuǎn)一周,由其密封容積幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積叫液壓泵的排量。排

4、量可調(diào)節(jié)的液壓泵稱為變量泵;排量為常數(shù)的液壓泵則稱為定量泵。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述7(2)流量理論流量qi。理論流量是指在不考慮液壓泵的泄漏流量的情況下,在單位時間內(nèi)所排出的液體體積的平均值。顯然,如果液壓泵的排量為V,其主軸轉(zhuǎn)速為n,則該液壓泵的理論流量qi為： qiVn實際流量q。液壓泵在某一具體工況下,單位時間內(nèi)所排出的液體體積稱為實際流量。實際流量q為： q= qi-q額定流量qn。液壓泵在正常工作條件下,按試驗標準規(guī)定(如在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下)必須保證的流量。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述83 3、功率和效率、功率和效率 液壓泵由電機驅(qū)動，輸入量式轉(zhuǎn)矩和

5、轉(zhuǎn)速(角速度)，輸出量是液體的壓力和流量。如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率，也就是它們的理論功率是實際功率是 P0=pq 實際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，因此輸出功率小于輸入功率。兩者之間的差值為功率損失。功率損失可分為容積損失和機械損失。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述9容積損失。容積損失是指液壓泵流量上的損失,液壓泵的實際輸出流量總是小于其理論流量,其主要原因是由于液壓泵內(nèi)部高壓腔的泄漏、油液的壓縮以及在吸油過程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液壓泵轉(zhuǎn)速高等原因而導致油液不能全部充滿密封工作腔。液壓泵的容積損失用容積效率來表示,它等于液壓泵

6、的實際輸出流量q與其理論流量qi之比即：液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述10(2)、機械損失。機械損失是指液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失。液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩T總是大于理論上所需要的轉(zhuǎn)矩Ti,其主要原因是由于液壓泵體內(nèi)相對運動部件之間因機械摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩損失以及液體的粘性而引起的摩擦損失。液壓泵的機械損失用機械效率表示,它等于液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩Ti與實際輸入轉(zhuǎn)矩T之比,設(shè)轉(zhuǎn)矩損失為Ts,則液壓泵的機械效率為： 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述113、液壓泵的總效率。液壓泵的總效率是指液壓泵的實際輸出功率與其輸入功率的比值,由前面的公式可得出即： vm液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬

7、達概述12例1已知泵的輸出壓力為p=5MP，排量V=為10，機械效率 為0.95，容積效率 為0.9，當轉(zhuǎn)速n為1200r/min時，泵的輸出功率P0和輸入功率Pi各為多少？解：qi=Vn=10*1200=12000(ml/min)=1.2L/minq=qi =12*0.9=10.8(L/min)Po=pq/60=5*10.8=0.9(kw)Pi=Po/ =0.9/0.95/0.9=1.05(kw)液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述13n作業(yè)：已知泵轉(zhuǎn)速n=450r/min，排量V=368mL/r，額定壓力p=295MPa，測得實際流量q=150，總效率 0.81，求：(1)理論流量(2

8、)容積效率和機械效率(3)泵在額定工況下，所需電動機的驅(qū)動功率.液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述14齒輪泵齒輪泵二、齒輪泵二、齒輪泵液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述151、工作原理、工作原理 泵的殼體內(nèi)有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)有端蓋泵的殼體內(nèi)有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)有端蓋蓋住。殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密蓋住。殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封工作腔。當齒輪俺按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)封工作腔。當齒輪俺按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔吸油腔: :相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作腔相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作腔容積逐漸增大，形成部分真空，油箱中的油液容積逐漸增

9、大，形成部分真空，油箱中的油液被吸進來，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)在，被吸進來，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)在，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。把油液帶到左側(cè)壓油腔去。壓油腔壓油腔: :由于輪齒逐漸進入嚙合，密封工作腔容由于輪齒逐漸進入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去。積不斷減小，油液便被擠出去。 吸油區(qū)和壓油區(qū)是相互嚙合的輪齒以及泵體分隔開的。吸油區(qū)和壓油區(qū)是相互嚙合的輪齒以及泵體分隔開的。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述162、流量計算、流量計算齒輪泵實際輸出流量表達式為齒輪泵實際輸出流量表達式為 q=6.66Zm2Bnv式中：式中：m齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)(cm)； Z齒數(shù)；齒數(shù)

10、； B齒寬；齒寬； n齒輪泵轉(zhuǎn)速齒輪泵轉(zhuǎn)速(rpm); v齒輪泵的容積效率。齒輪泵的容積效率。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述17齒輪泵在結(jié)構(gòu)上存在的問題齒輪泵在結(jié)構(gòu)上存在的問題困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 齒輪泵要能連續(xù)地供油齒輪泵要能連續(xù)地供油, ,就要求當一對齒輪尚未脫就要求當一對齒輪尚未脫開嚙合時開嚙合時, ,另一對齒輪已進入嚙合。這樣另一對齒輪已進入嚙合。這樣, , 在兩對齒輪在兩對齒輪的嚙合線之間形成了一個封閉容積的嚙合線之間形成了一個封閉容積, ,一部分油液也就被一部分油液也就被困在這一封閉容積中。困在這一封閉容積中。在密封容積體積減小時，在密封容積體積減小時，壓力上壓力上升，升，

11、使軸承突然受到很大的沖擊載荷，使軸承突然受到很大的沖擊載荷，泵劇烈震動泵劇烈震動；體；體積增大時，積增大時，壓力減小，壓力減小，溶于油液的空氣分離出來，形成溶于油液的空氣分離出來，形成氣泡，會引起氣泡，會引起噪聲、氣蝕噪聲、氣蝕等一系列惡果。等一系列惡果。 消除的方法：在兩側(cè)蓋板上開消除的方法：在兩側(cè)蓋板上開卸荷槽卸荷槽，使密封腔容，使密封腔容積減少時與壓油腔相通，容積增大時與吸油腔相通。積減少時與壓油腔相通，容積增大時與吸油腔相通。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述18齒輪泵的徑向不平衡力齒輪泵的徑向不平衡力 齒輪泵工作時齒輪泵工作時, ,在齒輪和軸承上承受徑向液壓力的在齒輪和軸承上承

12、受徑向液壓力的作用。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上作用。在壓油腔內(nèi)有液壓力作用于齒輪上, ,沿著齒頂?shù)难刂X頂?shù)男孤┯托孤┯? ,具有大小不等的壓力具有大小不等的壓力, ,就是齒輪和軸承受到的徑就是齒輪和軸承受到的徑向不平衡力。液壓力越高向不平衡力。液壓力越高, ,這個不平衡力就越大這個不平衡力就越大, ,其結(jié)果其結(jié)果不僅不僅加速了軸承的磨損加速了軸承的磨損, ,降低了軸承的壽命降低了軸承的壽命, ,甚至使軸變甚至使軸變形形, ,造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩擦等。造成齒頂和泵體內(nèi)壁的摩擦等。 消除方法：消除方法：在有些齒輪泵上在有些齒輪泵上, ,采用開采用開壓力平衡槽壓力平衡槽的辦法的辦法來消除徑向

13、不平衡力來消除徑向不平衡力, ,但這將使泄漏增大但這將使泄漏增大, ,容積效率降低容積效率降低等。等。CBCBB B型齒輪泵則采用縮小壓油腔型齒輪泵則采用縮小壓油腔, ,以減少液壓力對以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力, ,所以泵的壓所以泵的壓油口孔徑比吸油口孔徑要小。油口孔徑比吸油口孔徑要小。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述19泄漏泄漏 外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油向低壓腔泄漏外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油向低壓腔泄漏有三條途徑。有三條途徑。 一是通過齒輪嚙合處的間隙一是通過齒輪嚙合處的間隙；二是泵體內(nèi)表二是泵體內(nèi)表面與齒輪圓間的徑向間

14、隙面與齒輪圓間的徑向間隙；三是通過齒輪兩端面三是通過齒輪兩端面與兩側(cè)端蓋間的端面徑向間隙與兩側(cè)端蓋間的端面徑向間隙。其中，端面軸向。其中，端面軸向間隙的泄漏量最大，約占總泄漏量的間隙的泄漏量最大，約占總泄漏量的70708080左右。左右。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述20齒輪泵的優(yōu)缺點：齒輪泵的優(yōu)缺點： 結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、制造結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、制造方便、價格低廉、工作可靠、自吸能力方便、價格低廉、工作可靠、自吸能力強、對油液污染不敏感、易維護；強、對油液污染不敏感、易維護； 承受徑向不平衡力、磨損嚴重、泄承受徑向不平衡力、磨損嚴重、泄漏大、工作能力提高有所限制、流量脈

15、漏大、工作能力提高有所限制、流量脈動大，壓力脈動和噪聲都比較大。動大，壓力脈動和噪聲都比較大。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述21浮動側(cè)板式 浮動側(cè)板式補償裝置的工作原理與浮動軸套式基本相似,它是利用泵的出口壓力油引到浮動側(cè)板1的背面,使之緊貼于齒輪2的端面來補償間隙。起動時,浮動側(cè)板靠密封圈來產(chǎn)生預(yù)緊力。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述22四、葉片泵四、葉片泵( (一一) )單作用葉片泵單作用葉片泵1、結(jié)構(gòu)及工作原理、結(jié)構(gòu)及工作原理 1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 2定子定子3葉片葉片 配油盤（側(cè)面）配油盤（側(cè)面）2）工作原理）工作原理特點：偏心反向，吸、壓油方向改變特點：偏心反

16、向，吸、壓油方向改變 偏心距改變，排量改變偏心距改變，排量改變液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述232、流量計算單作用葉片泵實際輸出流量 q=2BeDnv 式中：B-葉片寬度 e-轉(zhuǎn)子與定子偏心距 D-定子內(nèi)徑 n-泵的轉(zhuǎn)速 v 泵的容積效率 單作用葉片泵的瞬時流量是脈動的，泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動率越小。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述24(二二)雙作用葉片泵雙作用葉片泵1、組成和原理、組成和原理1）組成）組成:1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 2定子定子 3葉片葉片 4配油盤配油盤2）工作原理）工作原理特點：特點：工作時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一工作時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，吸、壓油兩次。有兩個周，吸、壓油兩次。有兩個吸油

17、口，兩個壓油口，且呈吸油口，兩個壓油口，且呈中心對稱分布。中心對稱分布。徑向力平衡徑向力平衡 ， 為定量泵。為定量泵。應(yīng)用：一般在中壓（應(yīng)用：一般在中壓（6.3Mpa以下）系統(tǒng)中。以下）系統(tǒng)中。 液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述25(三三)外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理1、轉(zhuǎn)子 4、活塞 7、通道 10、調(diào)壓螺釘2、定子 5、螺釘 8、壓油窗口3、吸油窗口 6、活塞腔 9、調(diào)壓彈簧限壓式葉片泵限壓式葉片泵能借助輸出壓能借助輸出壓力的大小自動力的大小自動改變偏心距改變偏心距e的的大小來改變輸大小來改變輸出流量。出流量。當壓力當壓力低于某一可調(diào)節(jié)低于某一可

18、調(diào)節(jié)的限定壓力時，的限定壓力時，泵的輸出流量最泵的輸出流量最大；壓力高于限大；壓力高于限定壓力時，隨著定壓力時，隨著壓力增加，泵的壓力增加，泵的輸出流量線性地輸出流量線性地減少。減少。液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述26注：（注：（1）當工作壓力小于預(yù)先調(diào)定的限定壓力時，液壓力不能克）當工作壓力小于預(yù)先調(diào)定的限定壓力時，液壓力不能克服彈簧力，這時偏心距保持最大，因此泵的輸出流量不變，但由于服彈簧力，這時偏心距保持最大，因此泵的輸出流量不變，但由于泄漏，所以泵的實際流量也略有減少。泄漏，所以泵的實際流量也略有減少。 （2）當工作壓力大于預(yù)先調(diào)定的限定壓力時，液壓力克服彈）當工作壓力大于預(yù)

19、先調(diào)定的限定壓力時，液壓力克服彈簧力，使偏心距減小，因此泵的輸出流量減小；壓力越大，偏心距簧力，使偏心距減小，因此泵的輸出流量減??；壓力越大，偏心距越小，流量越小，當系統(tǒng)壓力達到最大值（截止壓力），輸出流量越小，流量越小，當系統(tǒng)壓力達到最大值（截止壓力），輸出流量為零。為零。圖：限壓式變量葉片泵的特征曲線液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述27四、柱塞泵四、柱塞泵1、原理：依靠柱塞在缸體柱塞內(nèi)的往復運動使密、原理：依靠柱塞在缸體柱塞內(nèi)的往復運動使密封容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸、壓油的。封容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸、壓油的。2、分類：徑向柱塞泵、分類：徑向柱塞泵 、軸向柱塞泵、軸向柱塞泵 3、應(yīng)用：高壓

20、（、應(yīng)用：高壓（10Mpa以上）、大流量和流量需以上）、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場合要調(diào)節(jié)的場合液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述28機床常用液壓泵性能比較機床常用液壓泵性能比較性能性能外嚙合外嚙合齒輪泵齒輪泵雙作用雙作用葉片泵葉片泵限壓式變限壓式變量葉片泵量葉片泵徑向柱徑向柱塞泵塞泵軸向柱軸向柱塞泵塞泵螺桿泵螺桿泵工作壓工作壓力力低壓低壓中壓中壓中壓中壓高壓高壓高壓高壓低壓低壓流量調(diào)流量調(diào)節(jié)節(jié)不能不能不能不能能能能能能能不能不能效率效率低低較高較高較高較高高高高高較低較低流量脈流量脈動動很大很大很小很小一般一般一般一般一般一般最小最小自吸能力自吸能力好好較差較差較差較差差差差差好好對油的對油的污染敏污染敏感性感性不敏感不敏感較敏感較敏感較敏感較敏感很敏感很敏感很敏感很敏感不敏感不敏感噪聲噪聲大大小小較大較大較小較小較小較小最小最小選價選價便宜便宜較貴較貴較貴較貴貴貴貴貴較貴較貴液壓泵和液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達概述29n作業(yè)作業(yè)：限壓式變量葉片泵的特征曲線說明：限壓式變量葉片泵的特征曲線說明泵的實際壓力與輸出流量之間是什么關(guān)系？泵的實際壓力與輸出流量之間是什么關(guān)系？各班科代表收齊液壓作業(yè)本，放學前上交。各班科代表收齊液壓作業(yè)本，放學前上交。