液压泵与液压马达

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1、第 3章 液 压 泵 与 液 压 马 达 3.1 概 述n 液 压 泵 与 液 压 马 达 的 作 用 n 液 压 泵 和 液 压 马 达 工 作 原 理 n 主 要 性 能 参 数n 液 压 泵 与 液 压 马 达 的 类 型 3.1.1 液 压 泵 与 液 压 马 达 的 作 用n 液 压 泵 是 液 压 系 统 的 动 力 元 件 ， 其 作 用 是 把 原 动 机 输入 的 机 械 能 转 换 为 液 压 能 ， 向 系 统 提 供 一 定 压 力 和 流量 的 液 流n 液 压 马 达 则 是 液 压 系 统 的 执 行 元 件 ， 它 把 输 入 油 液 的压 力 能 转 换 为

2、输 出 轴 转 动 的 机 械 能 ， 用 来 推 动 负 载 作功 3.1.2液 压 泵 和 液 压 马 达 工 作 原 理 液 压 泵 工 作 原 理 :n 容 积 式 泵 : 泵 是 靠 密 封 容 积 的 变 化 来 实 现 吸 油 和 压 油 的 ， 其 排 油 量 的 大 小 取决 于 密 封 腔 的 容 积 变 化 值n 基 本 特 点 :具 有 一 个 或 若 干 个 周 期 性 变 化 的 密 封 容 积 具 有 配 流 装 置 油 箱 内 液 体 的 绝 对 压 力 必 须 恒 等 于 或 大 于 大 气 压 力 液 压 马 达 工 作 原 理 : sin4sin 21 p

3、RtgdRFaFT yy mi ipRtgdT 1 2 sin4 3.1.2液 压 泵 和 液 压 马 达 工 作 原 理液 压 马 达 工 作 原 理 :n 转 矩 脉 动n 马 达 的 进 、 回 油 口 互 换 时 ， 马 达 将 反 向 转 动 ; 改 变 斜 盘 倾 角 的 大 小 ， 既 改 变 了 马 达 的 排 量 ； 也 使输 出 转 矩 T发 生 变 化 ; 改 变 斜 盘 倾 角 的 方 向 ， 就 改 变 了 马 达 的 旋 转 方 向 液 压 马 达 与 液 压 泵 在 原 理 上 可 逆 ， 结 构 上 类 似 3.1.3 主 要 性 能 参 数n 压 力 : 工

4、作 压 力 p 额 定 压 力 pnn 排 量 和 流 量 : 排 量 V:液 压 泵 轴 转 一 周 ， 由 其 密 封 容 腔 几 何 尺 寸 变 化 计 算 而 得的 排 出 液 体 的 体 积 ,单 位 (m3/r)或 (mL/r) 理 论 流 量 q t:单 位 时 间 内 理 论 上 可 排 出 的 液 体 体 积 . 等 于 排 量 和 转速 的 乘 积 V:液 压 泵 的 排 量 （ m3/r） ； n:主 轴 转 速 （ r/s） ； qt:液 压 泵 理 论 排 量 （ m3/s） 实 际 流 量 q 额 定 流 量 qn Vnqt 泵 和 马 达 的 能 量 转 换 关

5、系 、 功 率 与 效 率能 量 损 失n 容 积 损 失 ： 由 于 泵 和 马 达 本 身 的 泄 漏 所 引 起 的 能 量损 失n 机 械 损 失 ： 由 于 泵 和 马 达 机 械 副 之 间 的 磨 擦 所 引 起的 能 量 损 失 液 压 泵n 容 积 效 率 v: q=qt- q =qt-Kipn 机 械 效 率 m: n 泵 的 输 出 功 率 : tttt qqq qqqq 1V itm TT pVnpqnT tt 2 2pVTt im TpV 2 mViiio TpVVnqVnTpqVPP 22 ii nTP 2pqPo 液 压 马 达n 容 积 效 率 v: 转 速 n

6、： 最 低 稳 定 转 速 ： 爬 行n 机 械 效 率 m转 矩 : 启 动 性 能 n 总 效 率 ： qqtV Vnqt VVqn tm TT pVnnTt 2 2pVTt mpVT 2 VmVVio pVTVnpnTpqnTPP 222 3.1.4液 压 泵 与 液 压 马 达 的 类 型液 压 泵 类 型 :n 结 构 形 式 :齿 轮 泵 、 叶 片 泵 、 柱 塞 泵 和 螺 杆 泵 等 n 泵 的 输 出 流 量 能 否 调 节 :定 量 泵 和 变 量 泵n 泵 的 额 定 压 力 的 高 低 :低 压 泵 、 中 压 泵 和 高 压 泵液 压 马 达 类 型 :n 结 构

7、形 式 :齿 轮 式 、 叶 片 式 、 柱 塞 式 和 其 它 形 式 n 转 速 :高 速 (额 定 转 速 高 于 500r min)和 低 速 (额 定 转速 低 于 500r min) n 排 量 可 否 调 节 :定 量 马 达 和 变 量 马 达 3.2 齿 轮 泵n 齿 轮 泵 的 工 作 原 理n 齿 轮 泵 的 结 构n 齿 轮 泵 的 特 点 3.2.1 齿 轮 泵 的 工 作 原 理定 量 泵 (外 啮 合 齿 轮 泵 和 内 啮 合 齿 轮 泵 )n 齿 轮 泵 没 有 单 独 的 配 流 装 置 ， 齿 轮 的 啮 合 线 起 配 流 作 用 3.2.1 齿 轮 泵

8、 的 工 作 原 理n 排 量 和 流 量 计 算 瞬 时 流 量 脉 动 ,齿 数 愈 少 ， 脉 动 愈 大 BzmdhBV 22 BzmV 266.6 VBnzmq 266.6 3.2.2 齿 轮 泵 的 结 构 泵 工 作 压 力 为 2.5MPa， 属 于 低 压 齿 轮 泵 3.2.3 齿 轮 泵 的 特 点n 困 油 :封 闭 容 积 减 小 会 使 被 困 油 液 受 挤 而 产 生 高 压 ， 并 从 缝 隙中 流 出 ， 导 致 油 液 发 热 ， 轴 承 等 机 件 也 受 到 附 加 的 不 平 衡 负 载 作用 。 封 闭 容 积 增 大 又 会 造 成 局 部 真

9、空 ， 使 溶 于 油 中 的 气 体 分 离 出来 ， 产 生 气 穴 ， 引 起 噪 声 、 振 动 和 气 蚀 . n 消 除 困 油 的 方 法 :通 常 是 在 两 侧 端 盖 上 开 卸 荷 槽 ，且 偏 向 吸 油 腔 齿 轮 泵 的 困 油 现 象 及 其 消 除 方 法 3.2.3 齿 轮 泵 的 特 点n 径 向 作 用 力 不 平 衡 :n 减 小 径 向 不 平 衡 力 的 办 法 :缩 小 压 油 口 3.2.3 齿 轮 泵 的 特 点n 泄 漏 : 1.通 过 齿 轮 啮 合 处 的 间 隙 ； 2.通 过 泵 体 内 孔 和 齿 顶 圆 间 的 径 向 间 隙 ；

10、 3.通 过 齿 轮 两 端 面 和 端 盖 间 的 端 面 间 隙n 结 论 :齿 轮 泵 由 于 泄 漏 大 和 存 在 径 向 不 平 衡 力 ， 因 而 限 制 了 压力 的 提 高 。 为 使 齿 轮 泵 能 在 高 压 下 工 作 ， 常 采 取 的 措 施 为 ： 减 小 径 向 不 平 衡 力 ， 提 高 轴 与 轴 承 的 刚 度 ， 同 时 对 泄 漏 量 最 大 的 端 面 间 隙 采 用 自 动 补 偿 装 置 3.3 叶 片 泵单 作 用 式 (变 量 泵 ) 双 作 用 式 (定 量 泵 )中 低 压 n 工 作 原 理n 双 作 用 叶 片 泵 的 结 构 和 特

11、 点n 限 压 式 变 量 叶 片 泵 3.3.1单 作 用 式 叶 片 泵 (非 平 衡 式 ) 工 作 原 理 3.3.1单 作 用 式 叶 片 泵 (非 平 衡 式 ) 工 作 原 理n 改 变 定 子 和 转 子 间 的 偏 心 量 e， 就 可 改 变 泵 的 排 量 (变量 泵 )n 转 子 受 有 不 平 衡 的 径 向 液 压 力 ,且 径 向 不 平 衡 力 随 泵 的工 作 压 力 提 高 而 提 高 ， 因 此 这 种 泵 的 工 作 压 力 不 能 太高n 排 量 和 流 量 : 流 量 脉 动 .理 论 分 析 表 明 ， 叶 片 数 为 奇 数 时 脉 动 率 较

12、小 ， 故 一 般 叶片 数 为 13或 15 BeDV 2 VBeDnq 2 3.3.1双 作 用 式 叶 片 泵 (平 衡 式 ) 工 作 原 理n 排 量 和 流 量 : 无 流 量 脉 动 .理 论 分 析 可 知 ， 流 量 脉 动 率 在 叶 片 数 为 4的 整 数 倍 、 且 大 于 8时 最 小 。 故 双 作 用 叶 片 泵 的 叶 片 数通 常 取 为 12 BrRV )(2 22 VBnrRq )(2 22 3.3.2 双 作 用 叶 片 泵 的 结 构 和 特 点n 定 子 内 曲 线 :等 加 速 等 减 速 曲 线n 配 流 盘 :三 角 槽 n 叶 片 的 倾

13、角 :前 倾 角 n 端 面 间 隙 :间 隙 自 动 补 偿 措 施n 高 压 叶 片 泵 的 结 构 :为 了 提 高 压 力 ， 必 须 在 结 构 上 采 取 措 施 ，使 吸 油 区 叶 片 压 向 定 子 的 作 用 力 减 小 。 可 以 采 取 的 措 施 有 多 种 ， 一 般 采 用 复 合 叶 片 结 构 如 双 叶 片 结 构 和子 母 叶 片 结 构 等 YB1型 叶 片 泵 的 结 构 配 流 盘 3.3.3 限 压 式 变 量 叶 片 泵 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 流 量 改 变 是 利 用 压 力 的 反 馈 作 用实 现 的 (外 反 馈 和 内 反

14、 馈 ) n 外 反 馈 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 工 作 原 理n 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 特 性 曲 线n 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 结 构 外 反 馈 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 工 作 原 理n pBA=PB) p e q 当 p c=K(e0+x0)/A, e=0 q=0 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 特 性 曲 线n 限 定 压 力 pB:泵 在 保 持 最 大 输 出 流 量 不 变 时 ， 可 达 到 的 最 高 压 力 n 极 限 压 力 pc:外 载 进 一 步 加 大 时 泵 的 工 作 压 力 不 再 升 高 ， 这 时 定

15、 子 和 转 子 间的 偏 心 量 为 零 ， 泵 的 实 际 输 出 流 量 为 零 n 调 整 : 调 整 螺 钉 1可 改 变 原 始 偏 心 量 e0， 即 调 节 泵 的 最 大 输 出 流 量 ， 亦 即 改 变 A点 的 位 置 ， 使 AB线 段 上 下 平 移 调 整 螺 钉 4可 改 变 弹 簧 预 压 缩 量 ， 即 调 节 限 定 压 力 p B大 小 ， 亦 即 改 变 B点 的 位 置 ， 使 BC线 段 左 右 平 移 改 变 弹 簧 刚 度 k， 则 可 改 变 BC线 段 的 斜 率 ， 弹 簧 越 “ 软 ” （ k值 越 小 ） ， BC线 段 越 陡 ，

16、 pc值 越 小 ； 反 之 ， 弹 簧 越 “ 硬 ” （ k值 越 大 ） ， BC线 段 越 平 坦 ， pc值 越 大 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 结 构限 压 式 变 量 叶 片 泵 与 双 作 用 叶 片 泵 的 区 别 ：n 定 子 和 转 子 偏 心 安 置 ， 泵 的 出 口 压 力 可 改 变 偏 心 距 ，从 而 调 节 泵 的 输 出 流 量 (外 反 馈 ) n 在 限 压 式 变 量 叶 片 泵 中 ， 压 油 腔 一 侧 的 叶 片 底 部 油 槽和 压 油 腔 相 通 ， 吸 油 腔 一 侧 的 叶 片 底 部 油 槽 与 吸 油 腔相 通 ， 这 样

17、， 叶 片 的 底 部 和 顶 部 所 受 的 液 压 力 是 平 衡的 。 这 就 避 免 了 双 作 用 叶 片 泵 在 吸 油 区 的 定 子 内 表 面出 现 磨 损 严 重 的 问 题 n 限 压 式 变 量 叶 片 泵 中 叶 片 后 倾 n 最 高 调 定 压 力 一 般 在 7MPa左 右 限 压 式 变 量 叶 片 泵 的 结 构 3.4 柱 塞 泵 优 点 : 容 积 效 率 高 、 只 需 改 变 柱 塞 的 工 作 行 程 就 能 改 变泵 的 排 量 、 压 应 力 应 用 : 高 压 大 流 量 n 轴 向 柱 塞 泵n 变 量 轴 向 柱 塞 泵n 径 向 柱 塞

18、 泵 3.4.1 轴 向 柱 塞 泵n 斜 盘 式 轴 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 改 变 斜 盘 倾 角 的 大 小 ， 就 能 改 变 柱 塞 的 行 程 长 度 ， 也 就 改 变 了泵 的 排 量 改 变 斜 盘 倾 角 的 方 向 ， 就 能 改 变 吸 、 压 油 方 向 (双 向 变 量 轴 向 柱 塞泵 ) n 斜 轴 式 轴 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 n 轴 向 柱 塞 泵 的 排 量 和 流 量 流 量 脉 动 ,当 柱 塞 数 较 多 并 为 奇 数 时 脉 动 较 小 ， 故 柱 塞 泵 的 柱 塞数 一 般 为 奇 数 ， 常 取 7或 9 斜 盘

19、式 轴 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 斜 轴 式 轴 向 柱 塞 泵 的 工 作 原 理 3.4.2 变 量 轴 向 柱 塞 泵 变 量 轴 向 柱 塞 泵 :主 体 +变 量 机 构n 主 体 机 构 特 点 ： 滑 履 结 构 中 心 弹 簧 机 构 缸 体 端 面 间 隙 的 自 动 补 偿 配 流 盘 n 变 量 机 构 ： 改 变 斜 盘 倾 角 的 大 小 以 调 节 泵 的 排 量 SCY14-1型 斜 盘 式 轴 向 柱 塞 泵 的 结 构 3.4.3 径 向 柱 塞 泵 移 动 定 子 以 改 变 偏 心 距 的 大 小 ， 便 可 改 变 柱 塞 的 行 程 ，从 而

20、 改 变 排 量 改 变 偏 心 距 的 方 向 ， 则 可 改 变 吸 、 压 油 的 方 向 。 径 向 柱塞 泵 可 以 做 成 单 向 或 双 向 变 量 泵 3.5 液 压 马 达n 高 速 小 转 矩 液 压 马 达 （ 额 定 转 速 大 于 500r/min）n 低 速 大 转 矩 液 压 马 达 ： 转 速 低 、 低 速 稳 定 性 好 、 输出 转 矩 较 大 n 摆 动 液 压 马 达 （ 摆 动 液 压 缸 ） ： 单 叶 片 式 、 双 叶片 式 当 进 、 回 油 的 方 向 改 变 时 ， 叶 片 就 带 动 轴 往 相 反 的 方 向 转 动 双 叶 片 式

21、摆 动 马 达 的 输 出 转 矩 是 单 叶 片 式 的 两 倍 （ 相 同 结 构 尺 寸和 相 同 压 力 下 ） ， 而 摆 动 角 速 度 则 是 单 叶 片 式 的 一 半 （ 输 入 流 量相 同 时 ） 摆 动 液 压 马 达 gTdQ9M6I2F;Byv)rBx=u(q%mZjVfSbO8K4H0D.zw+s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rBx=t(q$mZiVfRbO8K4H0D.zw-s*o!lXhUdQaN6J3F:Czv-s*o!lXhUdQaM6J2F:Bzv-sByv-rByv)rBx=t(q$mZiVfSbO8K4H0D.zw-s*o!lYhUeQaN

22、6J3F:Czw-s*o!lXhUdQaM6J2F:Czv-sBzv-rByv)rBx=t(q$mZjVfSbO8K4H0D.zw-s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rAx=t(q$mZiVfRbO7K4G0D.zw-s*o!lXhUdQaM6J3F:Czv-sBzv-rByv)rBx=u(q%mZjVfSbO8K4H0D.zw+s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rBx=t(q$mZiVfRbO8K4H0D.zw-s*o!lXhUdQaN6J3F:Czv-s*o!lXhUdQaM6J2F:Bzv-sByv-rByv)rBx=t(q$mZiVfSbO8K4H0D.zw-s*o!l

23、YhUeQaN6J3F:Czw-s*o!lXhUdQaM6J2F:Cyu)r%iVfSbO8K4H0D.zw-s*o!lYhUeQaN6J3F:Czw-s*o!lXhUdQaM6J2F:Czv-sBzv-rByv)rBx=t(q%mZjVfSbO8K4H0D.zw-s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rBx=t(q$mZiVfRbO7K4H0D.zw-s*o!lXhUdQaM6J3F:Czv-sBx=u(q%mZjWfScO8L4H1D.Aw+s*p!TdQ9M6I2F:Bzv-rByv-rBx=u(q%mZjVfSbO8K4H0D.Aw+s*p!lYhUeQaN6J3G:Cyv)rBx

24、=t(q$mZiVfRbO8K4H0D.zw-s*o!lXhUeQaN6J3F:Czv-s*o!lXhUdQaM6J2F:Bzv-sBzv-rByq%nZjWfScO8L4H1D.Aw+t*p$lYiUeRaN7J3G:Czv-rByv)rBx=t(q$mZjVfSbO8K4H0D.zw-s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyu)rAx=t(q$mZiVfRbO7K4G0D.zw-s*o!lXhUdQaM6J3F:Czv-sBzv-rByv)rBx=t(q%mZjVfSbO8KCzv-rByv)rBx=t(q%mZjVfSbO8K4H0D.zw+s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rBx=t(q$mZiVfRbO7K4H0D.zw-s*o!lXhUdQaN6J3F:Czv-s*o!lXhUdQaM6J2F:Bzv-sByv-rBzv-rByv-rByv)rBx=t(q$mZiVfSbO8K4H0D.zw-s*o!lYhUeQaN6J3F:Czw-s*o!lXhUdQaM6J2F:Czv-sBzv-nZjWgScP8L5H1E.Aw+t*p$mYiVeRbN7K3G0Czv-sBzv-rByv)rBx=t(q%mZjVfSbO8K4H0D.zw-s*p!lYhUeQaN6J3F:Cyv)rBx=t(q$mZiVfRbO7K4H0D.zw-s*o!lXhUdQ