液压与气压传动02

1、School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院了解液压泵主要性能参数、分类了解液压泵主要性能参数、分类了解常用液压泵的结构及工作原理了解常用液压泵的结构及工作原理掌握泵原理、必要条件、排流量、齿轮泵原理、困油掌握泵原理、必要条件、排流量、齿轮泵原理、困油了解气源装置与气动三联件工作原理了解气源装置与气动三联件工作原理了解常用的液压与气动辅件了解常用的液压与气动辅件容积式泵工作原理、必要条件容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵工作原

2、理、排流量计算齿轮泵工作原理、排流量计算容积式泵的共同弊病、容积式泵的共同弊病、 困油现象的实质困油现象的实质 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学上海电机学院机械学院院 能源装置有两大类：液压能源装置和气源装置。能源装置有两大类：液压能源装置和气源装置。：向液压系统输送具有一定压力和流量的清洁的工作介：向液压系统输送具有一定压力和流量的清洁的工作介 质；质；向气动系统输送一定压力和流量洁净的压缩空气。向气动系统输送一定压力和流量洁净的压缩空气。 u 液压能源装置可以是和主机分离的单独的液压泵站，也可液压能源装置可以是和主机分离的单独的液压泵站，也

3、可以是和主机在一起的液压泵组；以是和主机在一起的液压泵组；u 气源装置一般都是单独的。气源装置一般都是单独的。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院一般一般、和一些和一些（过滤器、温（过滤器、温控元件、热交换器、蓄能器、压力表及管件等）控元件、热交换器、蓄能器、压力表及管件等），这些辅件是相对独立的，可根据系统的不同要求而取这些辅件是相对独立的，可根据系统的不同要求而取舍，一些液压控制元件（各种控制阀）有时也以集成舍，一些液压控制元件（各种控制阀）有时也以集成的形式安装在液压泵站上。的形式安装在液压泵站上。则则、（后冷（后冷却器

4、、油水分离器、储气罐、干燥器及输送管道）、却器、油水分离器、储气罐、干燥器及输送管道）、（分水过滤器、减压阀及油雾器）（分水过滤器、减压阀及油雾器），还有一些还有一些，如自动排水器、消声器、缓冲，如自动排水器、消声器、缓冲器等，这些辅件是向系统输送洁净的压缩空气所必不器等，这些辅件是向系统输送洁净的压缩空气所必不可少的。可少的。 BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学上海电机学院机械学院院Part 2.2 ：。：其为液压系统提供具有

5、一定压力和流：其为液压系统提供具有一定压力和流量的液压液，是液压系统的重要组成部分。量的液压液，是液压系统的重要组成部分。：其性能好坏直接影响液压系统工作的：其性能好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。可靠性和稳定性。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 液压泵，其液压泵，其都是都是的，称为容积式泵。的，称为容积式泵。旋转时，旋转时，在在和和作用下在缸体作用下在缸体中左右移动。中左右移动。时，时，缸体中的缸体中的容积容积增大，产生真空，油液通增大，产生真空，油液通过过吸入，此时吸入，此时关闭；关闭；时，缸时，缸体体的容积变

6、小，的容积变小，将吸入的油液通过将吸入的油液通过输入液压系统中去，此时，输入液压系统中去，此时，关闭。关闭。 单柱塞式液压泵工作原理单柱塞式液压泵工作原理11凸轮凸轮 22柱塞柱塞 33弹簧弹簧 44密封工作腔密封工作腔 55吸油阀吸油阀 66压油阀压油阀School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学上海电机学院机械学院院液压泵液压泵时，油箱的油液在大气压作用下使吸油阀开启，而时，油箱的油液在大气压作用下使吸油阀开启，而压油阀在阀的弹簧作用下关闭；压油阀在阀的弹簧作用下关闭；液压泵液压泵输油输油时，吸油阀在液压和弹簧作用下关闭，而压油阀在时，吸油阀在液压和弹

7、簧作用下关闭，而压油阀在液压作用下开启。液压作用下开启。这种这种，称为，称为。u （如叶片泵的配流盘、径向柱塞泵的配流轴）（如叶片泵的配流盘、径向柱塞泵的配流轴）u （如单向阀等）（如单向阀等）School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学上海电机学院机械学院院液压泵的密封工作腔处于吸油时称为液压泵的密封工作腔处于吸油时称为，处于输油时称，处于输油时称为为。液压泵吸油口至油箱液面高度和吸油管路液压泵吸油口至油箱液面高度和吸油管路压力损失；压力损失；负载和压油管路压力损失。输出的负载和压油管路压力损失。输出的只只和和（或角速（或角速度），而度），而。密封容积增

8、大，产生真空密封容积增大，产生真空 密封容积减小，油液被迫压出密封容积减小，油液被迫压出 容积式容积式School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院形成密封工作腔；形成密封工作腔；密封工作腔容积大小交替变化；密封工作腔容积大小交替变化；（变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通）（变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通）吸压油腔隔开（不相连通、配流装置）。吸压油腔隔开（不相连通、配流装置）。具有一个或若干个周期性变化的密封容积；具有一个或若干个周期性变化的密封容积；具有配流装置；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

9、。油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 是指是指，。p pS S是指液压泵在连续使用中允许达到的最高压力。是指液压泵在连续使用中允许达到的最高压力。（满足两个条件：额定流量、指定寿命）（满足两个条件：额定流量、指定寿命）是指在没有泄漏情况下，泵轴转过一转时所能排出的油是指在没有泄漏情况下，泵轴转过一转时所能排出的油液体积。液体积。p pS S （公称压力、铭牌压力）（公称压力、铭牌压力）School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院

10、机械学院：在额定转速和额定压力下输出的流量。：在额定转速和额定压力下输出的流量。（满足两个条件：额定压力、指定转速）（满足两个条件：额定压力、指定转速）：在没有泄漏情况下，单位时间内所输出的油液体在没有泄漏情况下，单位时间内所输出的油液体积。积。，即，即 常用单位为常用单位为mm3 3/s/s和和L/minL/min。：单位时间内实际输出的油液体积。：单位时间内实际输出的油液体积。液压泵在运行时，泵的出口压力不等于零，因而存在部分油液压泵在运行时，泵的出口压力不等于零，因而存在部分油液泄漏，使实际流量小于理论流量。液泄漏，使实际流量小于理论流量。 液压泵的流量液压泵的流量可分为可分为、和和。S

11、chool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则，即是它们的，即是它们的Pt=pVn=Tt=2nTt 1）为驱动液压泵轴的机械功率。为驱动液压泵轴的机械功率。2）为液压泵输出的液压功率。为液压泵输出的液压功率。式中式中 Tt液压泵的理论转矩；液压泵的理论转矩； 泵的角速度；泵的角速度； n泵的转速。泵的转速。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 因因、和和在高压下受压缩而造成的流量上的在高压

12、下受压缩而造成的流量上的损失。损失。由于液压泵内工作构件之间存在间隙所造成的内泄漏是主由于液压泵内工作构件之间存在间隙所造成的内泄漏是主要原因，因而泵的压力增高，输出的实际流量就减小。要原因，因而泵的压力增高，输出的实际流量就减小。功率损失可分为功率损失可分为和和。 实际上，液压泵在能量转换过程中是有损失的，因此输实际上，液压泵在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率总是比输入功率小，即出功率总是比输入功率小，即。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院用用来表征容积损失的大小：来表征容积损失的大小：ttttvqqqqqqq 1

13、式中式中某一工某一工作压力下液压泵的流作压力下液压泵的流量损失，即泄漏量。量损失，即泄漏量。如果将泄漏油液的流态看作为层流，则如果将泄漏油液的流态看作为层流，则与泵的与泵的，即，即，k1为泄漏系数。有：为泄漏系数。有：Vnpkqpk1111 tv 由式由式（2-32-3）中可看出：中可看出：泵的输出压力泵的输出压力，泄漏系数，泄漏系数，泵的排量，泵的排量，转速，转速，容积效率容积效率v就就。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 因泵内摩擦而造成的转矩上的损失。因泵内摩擦而造成的转矩上的损失。设转矩损失为设转矩损失为T，实际，实

14、际为为T=Tt+T，：TTTTT tttm 对液压泵而言，对液压泵而言，。pVnpqnT tt 2t2pVT TpVm2 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 液压泵的输出功率与输入功率之比液压泵的输出功率与输入功率之比式（式（2-52-5）表明：）表明： mvtttio TqqTTpVnpqTTpqPPSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 液压泵的性能曲线是在一定的液压泵的性能曲线是在一定的、和和下，通过试验得下，通过试验得出的。出的。其其（或实际流量）、（

15、或实际流量）、。液压泵的性能曲线液压泵的性能曲线 由图示性能曲线可以看出：容积效率由图示性能曲线可以看出：容积效率v（或实际流量（或实际流量q）随压力）随压力增高而减小，压力增高而减小，压力p为零时，泄漏流量为零时，泄漏流量q为零，容积效率为零，容积效率v=100%，实际流量，实际流量q等于理论流量等于理论流量qt。总效率。总效率随工作压力增高随工作压力增高而增大，且有一个最高值。而增大，且有一个最高值。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院对于某些工作转速可在一对于某些工作转速可在一定范围内变化的液压泵或定范围内变化的液压泵

16、或排量可变的液压泵，为了排量可变的液压泵，为了显示在整个允许工作的转显示在整个允许工作的转速范围内的全性能特性，速范围内的全性能特性，常用常用表表示，如示，如所示。所示。图中除表示工作压力图中除表示工作压力p、流、流量量q、转速、转速n的关系外，还的关系外，还表示了等效率曲线表示了等效率曲线i、等、等功率曲线功率曲线Pii等。等。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 按泵的排量可否调节按泵的排量可否调节，可分为，可分为和和。其中其中有有、等。等。按结构形式按结构形式，可分为，可分为、和和等。等。每类中还有多种型式，例如每类中

17、还有多种型式，例如u柱塞泵有柱塞泵有和和之分；之分；u叶片泵有叶片泵有、和和之分；之分；u齿轮泵有齿轮泵有和和之分；之分；u螺杆泵有螺杆泵有和和之分；等等。之分；等等。按使用压力：按使用压力： 低压低压 中压中压 中高压中高压 高压高压BackBackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院齿轮液压泵是一种常用的液压泵，在结构上可分为齿轮液压泵是一种常用的液压泵，在结构上可分为和和。内啮合内啮合外啮合外啮合School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 1. 工作原理工作原

18、理结构组成：结构组成：外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 由壳体、一对由壳体、一对齿数、模数、齿齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合形完全相同的渐开线外啮合齿齿轮和两个端盖等主要零件组成。轮和两个端盖等主要零件组成。壳体、端盖和齿轮的各个齿间壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成许多密封工作腔。槽组成许多密封工作腔。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 1. 工作原理工作原理外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 当齿轮按图示方向旋转时，右当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔的轮齿侧吸油腔的轮齿，密，密封工作腔的容积封工作腔的容积，形，形成部分真空。因此，

19、油箱中的成部分真空。因此，油箱中的油液在大气压作用下，经吸油油液在大气压作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧压油腔去。因左侧压油到左侧压油腔去。因左侧压油腔的轮齿逐渐进入啮合，密封腔的轮齿逐渐进入啮合，密封工作腔容积工作腔容积，齿间槽，齿间槽中的油液被挤出，通过泵的出中的油液被挤出，通过泵的出口输出。口输出。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院密封容积变化密封容积变化齿轮、泵体内表面、前后端盖围成齿轮、泵体内表面、前后端盖围成齿轮退出啮合齿

20、轮退出啮合, ,容积容积吸油吸油齿轮进入啮合齿轮进入啮合, ,容积容积压油压油外啮合外啮合工作原理工作原理吸压油口隔开吸压油口隔开两相互啮合的轮齿以及两个端盖两相互啮合的轮齿以及两个端盖齿轮泵齿轮泵，齿轮，齿轮的的。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院2. 排量计算排量计算外啮合齿轮泵排量的精确计算可按齿轮啮合原理来进行。外啮合齿轮泵排量的精确计算可按齿轮啮合原理来进行。近似计算时，可假设：近似计算时，可假设：则：当齿轮模数为则：当齿轮模数为m、齿数为、齿数为z、分度圆直径为、分度圆直径为D、工作齿高、工作齿高为为hw（hw=

21、2m）、齿宽为）、齿宽为b时，时，为为bzmbDhV22w 设：设：School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院2. 排量计算排量计算实际上实际上 齿槽容积齿槽容积轮齿体积轮齿体积 通常取通常取 V=6.66zm2bu流量计算流量计算 理论流量：理论流量： qt=Vn=6.66zm2bn 实际流量：实际流量： q=qtv=6.66zm2bnv 齿轮泵的齿轮泵的qt是是和和 排量是常数排量是常数 定量泵定量泵 理论流量与出口压力无关理论流量与出口压力无关School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院

22、上海电机学院机械学院3. 流量脉动流量脉动齿轮啮合过程中，啮合点位置瞬间变化，工作腔容积变化齿轮啮合过程中，啮合点位置瞬间变化，工作腔容积变化 率不是常数率不是常数齿轮泵的瞬时流量是脉动的齿轮泵的瞬时流量是脉动的 一般，运用一般，运用来评价瞬时流量的脉动。来评价瞬时流量的脉动。 设设qmax、qmin表示最大瞬时流量和最小瞬时流量，表示最大瞬时流量和最小瞬时流量，q表示平均表示平均流量，则流量脉动率可以用式流量，则流量脉动率可以用式 表示表示qqqminmax 外啮合齿轮泵齿数越少，脉动率就越大外啮合齿轮泵齿数越少，脉动率就越大，其值最高可达，其值最高可达0.20以上；以上；。 School

23、of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院4. 几个突出问题几个突出问题泄漏泄漏径向不平衡力径向不平衡力困油困油School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院泄漏泄漏 约占齿轮泵总约占齿轮泵总泄漏量的泄漏量的 5%约占齿轮泵总约占齿轮泵总泄漏量的泄漏量的 20%25% 约占齿轮泵约占齿轮泵总泄漏量的总泄漏量的 75%80%泵压力愈高，泄漏泵压力愈高，泄漏愈大愈大。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院径向作用力不平衡径向作用

24、力不平衡液压力液压力 齿轮泵中，从压油齿轮泵中，从压油腔经过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙腔经过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙向吸油腔泄漏的油液，其压力随径向位向吸油腔泄漏的油液，其压力随径向位置而不同。经过分析发现，从压油腔到置而不同。经过分析发现，从压油腔到吸油腔的压力是逐级下降的。其合力相吸油腔的压力是逐级下降的。其合力相当于给齿轮轴一个径向作用力，此力称当于给齿轮轴一个径向作用力，此力称为为。工作压力越高，径向不平衡力也越大，工作压力越高，径向不平衡力也越大，直接影响轴承的寿命。直接影响轴承的寿命。径向不平衡力很大时能使轴弯曲、齿顶径向不平衡力很大时能使轴弯曲、齿顶和壳体内表面产生摩擦。和

25、壳体内表面产生摩擦。 齿轮泵的径向不平衡力齿轮泵的径向不平衡力 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院径向作用力不平衡径向作用力不平衡u缩小压油口，以减小压力油缩小压油口，以减小压力油作用面积。作用面积。u增大泵体内表面和齿顶间隙增大泵体内表面和齿顶间隙u开压力平衡槽，会使容积效开压力平衡槽，会使容积效率减小率减小齿轮泵的压力平衡槽齿轮泵的压力平衡槽1 1、22压力平衡槽压力平衡槽 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院困油困油为了使齿轮泵能连续平稳地供油，必须使

26、齿轮啮合的重叠系为了使齿轮泵能连续平稳地供油，必须使齿轮啮合的重叠系数数大于大于1。这样，齿轮在啮合过程中，前一对轮齿尚未脱离。这样，齿轮在啮合过程中，前一对轮齿尚未脱离啮合，后一对轮齿已进入啮合。啮合，后一对轮齿已进入啮合。两对轮齿同时啮合两对轮齿同时啮合 就有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的独立的封闭腔就有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的独立的封闭腔内，这一封闭腔和泵的吸、压油腔相互间不连通。内，这一封闭腔和泵的吸、压油腔相互间不连通。当齿轮旋转时，此封闭腔容积发生变化，使油液受压缩或膨当齿轮旋转时，此封闭腔容积发生变化，使油液受压缩或膨胀，这种现象称为胀，这种现象称为。 School

27、 of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院l 困油现象产生原因困油现象产生原因ab 容积逐渐减小容积逐渐减小 b c 容积逐渐增大容积逐渐增大 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院l 困油引起的后果困油引起的后果 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。 形成局部真空，使溶于油液中的气体析出，形成气泡，产生形成局部真

28、空，使溶于油液中的气体析出，形成气泡，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。声等，直接影响泵的工作寿命。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院l 消除困油的办法消除困油的办法ab 密封容积减小，使之通压油口密封容积减小，使之通压油口(图图a)，避免压力急剧升高，避免压力急剧升高 bc 密封容积增大，使之通吸油口密封容积增大，使之通吸油口(图图c) ，避免形成局部真空，避免形成局部真空

29、b 密封容积最小，隔开吸压油密封容积最小，隔开吸压油在两侧端盖上分别开卸荷槽以消除困油。在两侧端盖上分别开卸荷槽以消除困油。困油现象在其他液压泵中同样存在，是个共性困油现象在其他液压泵中同样存在，是个共性问题。在设计与制造液压泵时应竭力避免。问题。在设计与制造液压泵时应竭力避免。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院5. 5. 提高外啮合齿轮泵压力的措施提高外啮合齿轮泵压力的措施齿轮泵存在间隙齿轮泵存在间隙 ， p q v 径向不平衡力也径向不平衡力也p p 径向力径向力 将压力油引入轴套背将压力油引入轴套背面，使之紧贴齿轮端

30、面，使之紧贴齿轮端面，补偿磨损，减小面，补偿磨损，减小间隙。间隙。 带浮动轴套的齿轮泵带浮动轴套的齿轮泵School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 将泵出口压将泵出口压力油引至侧力油引至侧板背面，靠板背面，靠侧板自身的侧板自身的变形来补偿变形来补偿端面间隙。端面间隙。带浮动侧板的齿轮泵带浮动侧板的齿轮泵School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院5. 5. 提高外啮合齿轮泵压力的措施提高外啮合齿轮泵压力的措施齿轮泵的齿轮泵的也是影响其压力提高的另一个重要问题。也是影响其压力

31、提高的另一个重要问题。 在用浮动轴套产生轴向补在用浮动轴套产生轴向补偿的同时，由于齿顶处高压油偿的同时，由于齿顶处高压油的作用，可使轴套与齿轮副一的作用，可使轴套与齿轮副一起在泵体内浮动，从而自动地起在泵体内浮动，从而自动地将齿顶圆压紧在泵体的吸油腔将齿顶圆压紧在泵体的吸油腔侧内壁上，不仅结构简单，且侧内壁上，不仅结构简单，且能使轴承的受力有所减轻。能使轴承的受力有所减轻。 扩大高压区径向间隙的扩大高压区径向间隙的齿轮泵齿轮泵School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 外啮合齿轮泵的优点外啮合齿轮泵的优点w结构简单，制造方便，价格结

32、构简单，制造方便，价格低廉低廉w结构紧凑，体积小，重量轻结构紧凑，体积小，重量轻w自吸性能好，对油污不敏感自吸性能好，对油污不敏感w工作可靠，便于维护工作可靠，便于维护流量脉动大流量脉动大噪声大噪声大排量不可调排量不可调外啮合齿轮泵的缺点外啮合齿轮泵的缺点School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 小结小结工作原理（三个必要条件）工作原理（三个必要条件）排量、流量计算排量、流量计算几个突出问题及其解决措施几个突出问题及其解决措施School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院

33、内啮合齿轮泵有内啮合齿轮泵有（又名（又名转子泵）转子泵）两种。两种。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院结构：结构：、和和等等渐开线内啮合齿轮泵渐开线内啮合齿轮泵当小齿轮按逆时针方向绕中心当小齿轮按逆时针方向绕中心O O1 1旋转旋转时，驱动内齿轮绕时，驱动内齿轮绕O O2 2同向旋转。月牙同向旋转。月牙形隔板把形隔板把和和隔开。隔开。，轮齿脱离啮合，形，轮齿脱离啮合，形成局部真空，油液从吸油窗口吸入成局部真空，油液从吸油窗口吸入，进入齿槽，并被带到压油腔。，进入齿槽，并被带到压油腔。轮齿进入啮合，工轮齿进入啮合，工作腔容积

34、逐渐变小，将油液经压油作腔容积逐渐变小，将油液经压油窗口压出。窗口压出。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院结构：结构：由由和和（均为摆线（均为摆线齿轮）组成。齿轮）组成。且有一偏心距，且有一偏心距，。 当小齿轮绕中心当小齿轮绕中心O O1 1旋转时，内齿轮被旋转时，内齿轮被驱动，并绕驱动，并绕O O2 2同向旋转。同向旋转。，轮齿脱离啮合，形成，轮齿脱离啮合，形成局部真空，进行吸油。局部真空，进行吸油。，轮齿进入啮合，进行，轮齿进入啮合，进行压油。压油。 摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵School of Mech

35、anical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院u 结构紧凑，尺寸小，质量轻；结构紧凑，尺寸小，质量轻；u 因齿轮同向旋转，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长；因齿轮同向旋转，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长；u 流量脉动小，因而压力脉动和噪声都较小；流量脉动小，因而压力脉动和噪声都较小；u 油液在离心力作用下易充满齿间槽，故允许高速旋转，容油液在离心力作用下易充满齿间槽，故允许高速旋转，容积效率高。积效率高。 摆线内啮合齿轮泵结构更简单，啮合重叠系数大，传动摆线内啮合齿轮泵结构更简单，啮合重叠系数大，传动平稳，吸油条件更为良好。平稳，吸油条件更为良好。 齿形复杂

36、，加工精度要求高，因此造价较贵。齿形复杂，加工精度要求高，因此造价较贵。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 具有良好的轴向和径向补偿措施的中、小排量的齿轮泵的最高具有良好的轴向和径向补偿措施的中、小排量的齿轮泵的最高工作压力目前均超过了工作压力目前均超过了25MPa25MPa，最高达，最高达32MPa32MPa以上。大排量齿轮泵的许用以上。大排量齿轮泵的许用压力亦可达压力亦可达1620MPa1620MPa； 液压工程用的齿轮泵的排量范围很宽从液压工程用的齿轮泵的排量范围很宽从0.05800mL/r0.05800mL/r，但

37、常，但常用者为用者为2.5250mL/r2.5250mL/r。 微型齿轮泵的最高转速可达微型齿轮泵的最高转速可达20000r/min20000r/min以上，常用者为以上，常用者为10003000r/min10003000r/min。必须指出，齿轮泵的工作转速亦有下限，一般为。必须指出，齿轮泵的工作转速亦有下限，一般为300500r/min300500r/min。 低压齿轮泵的寿命为低压齿轮泵的寿命为30005000h30005000h，高压外齿轮泵额定压力下，高压外齿轮泵额定压力下的寿命一般却只有几百小时，高压内齿轮泵的寿命可达的寿命一般却只有几百小时，高压内齿轮泵的寿命可达20003000

38、h20003000h。BackBackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院当主动螺杆带动从动螺杆旋转时，各密封当主动螺杆带动从动螺杆旋转时，各密封工作腔沿着轴向从左向右移动。工作腔沿着轴向从左向右移动。u左端形成密封工作腔容积逐渐增大左端形成密封工作腔容积逐渐增大，进行吸油；，进行吸油；u右端工作腔容积逐渐缩小，将油压右端工作腔容积逐渐缩小，将油压出。出。工作原理：工作原理：，螺旋槽越深，螺旋槽越深，排量也越大。排量也越大。，吸油口和压油口，吸油口和压油口之间密封层次越多，密封越之间密封层次越多，密封越好，可提高泵的额定压力。

39、好，可提高泵的额定压力。 螺杆泵的工作原理螺杆泵的工作原理在泵的壳体里有三根互相啮合的双头螺杆，在泵的壳体里有三根互相啮合的双头螺杆，是凸螺杆，是凸螺杆，是凹螺杆。在横是凹螺杆。在横截面内，其齿廓由几对摆线共轭曲线组成，截面内，其齿廓由几对摆线共轭曲线组成，。结构组成：结构组成：School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院必须满足四个密封条件，才能形成空间八字形密封容积：必须满足四个密封条件，才能形成空间八字形密封容积： 主从动螺杆共扼；主从动螺杆共扼； 螺杆根数和螺纹头数必须满足一定关系；螺杆根数和螺纹头数必须满足一定关系； 泵体最

40、小长度应大于螺杆的导程；泵体最小长度应大于螺杆的导程；1.1. 保证最小径向间隙。保证最小径向间隙。BackBackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院螺杆泵的性能特点：螺杆泵的性能特点：School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院螺杆泵的主要性能：螺杆泵的主要性能：BackBackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院叶片液压泵的特点叶片液压泵的特点，主要分，主要分（）和和（）两大类。两大类。叶片液压

41、泵的种类叶片液压泵的种类School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院当转子按逆时针方向转动时，当转子按逆时针方向转动时，密封工作腔，密封工作腔，形成局部，形成局部真空，于是通过吸油口和配油盘上的吸油窗口真空，于是通过吸油口和配油盘上的吸油窗口；，密封，密封工作腔工作腔，工作腔内的油液经配油，工作腔内的油液经配油盘压油窗口和泵的压油口盘压油窗口和泵的压油口。由由、和和等主等主要零件组成。定子的内表面是圆柱形孔，定子要零件组成。定子的内表面是圆柱形孔，定子和转子中心不重合，相距一偏心距和转子中心不重合，相距一偏心距e e。叶片可以。叶片可

42、以在转子槽内灵活滑动（当转子转动时，叶片由在转子槽内灵活滑动（当转子转动时，叶片由离心力或液压力作用使其顶部和定子内表面产离心力或液压力作用使其顶部和定子内表面产生可靠接触）。配油盘上各有一个腰形的生可靠接触）。配油盘上各有一个腰形的和和。由。由、和和组成组成。 单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理 11转子转子 22定子定子 33叶片叶片泵的转子每旋转一周，叶片在槽中泵的转子每旋转一周，叶片在槽中往复滑动一次，密封工作腔容积增往复滑动一次，密封工作腔容积增大和缩小各一次，完成一次吸油和大和缩小各一次，完成一次吸油和压油，故称压油，故称。：配油盘上封油区和叶片：配油盘上封油区和叶片Scho

43、ol of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院单作用叶片泵的排量单作用叶片泵的排量 转子转一转，每个工作腔容积变化为转子转一转，每个工作腔容积变化为 V=V1-V2 叶片泵每转输出的油液体积为叶片泵每转输出的油液体积为V.z，z为叶片数。为叶片数。DbeV 2式中式中: : b转子宽度；转子宽度； e转子和定子间的偏心距；转子和定子间的偏心距； D定子内圆直径。定子内圆直径。 单作用叶片泵单作用叶片泵排量计算排量计算School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院单作用叶片泵的流量单作用叶

44、片泵的流量 qt = Vn = 2bDen q = qtv = 2bDenv 排量排量V V是是e e的函数，的函数，e可可变，变，V可变。可变。变量泵变量泵 e大小变化，排量大小变化大小变化，排量大小变化方向变化，输油方向变化方向变化，输油方向变化单作用叶片单作用叶片泵可以是双泵可以是双向变量泵！向变量泵！School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院单作用叶片泵性能特点单作用叶片泵性能特点School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院双作用叶片泵的作用原理和单作用叶双作用叶片

45、泵的作用原理和单作用叶片泵相似，片泵相似，只在于定子内表只在于定子内表面由面由、和和组成。且组成。且。u当转子当转子时，密时，密封工作腔容积在封工作腔容积在和和处处，为，为；u在在和和，为为。在吸油区和压油区之间有一段封油区在吸油区和压油区之间有一段封油区将它们隔开。将它们隔开。工作原理：工作原理： 双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理泵的转子每转一转，完成泵的转子每转一转，完成，所以称，所以称。由于泵的吸油区和压油区对称布置，由于泵的吸油区和压油区对称布置，因此，转子所受径向力是平衡的，因此，转子所受径向力是平衡的，所以，又称所以，又称。 School of Mechanical E

46、ngineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院双作用叶片泵的排量双作用叶片泵的排量由图由图2-15所示，所示，为为封油区内的油液封油区内的油液体积，体积，为为封油区内的油液体积，泵封油区内的油液体积，泵，考虑到叶片厚，考虑到叶片厚度度 对吸油和压油时油液体积的影响，对吸油和压油时油液体积的影响，式中式中: : R、r叶片泵定子内表面圆弧部分长、短半径；叶片泵定子内表面圆弧部分长、短半径； z叶片数；叶片数； b叶片宽度；叶片宽度；叶片倾角。叶片倾角。 双作用叶片泵双作用叶片泵排量计算排量计算szrRrRbzVVV cos)(2)(22221School of Mechanical

47、 Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院 排量排量V V是常数，是常数，V V不可变。不可变。是定量泵是定量泵双作用叶片泵性能特点双作用叶片泵性能特点School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院是一种是一种。当工作压力大到泵所产生的流量全部用于补偿泄漏。当工作压力大到泵所产生的流量全部用于补偿泄漏时，泵的输出流量为零，不管外负载再怎样加大，泵的输时，泵的输出流量为零，不管外负载再怎样加大，泵的输出压力不会再升高，所以这种泵被称出压力不会再升高，所以这种泵被称。的的（外负载）（外负载）的，视结构不同可分为的，视结

48、构不同可分为和和两两种。种。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院外反馈限压式变量叶片泵工作原理外反馈限压式变量叶片泵工作原理图中液压泵的图中液压泵的中心固定中心固定不动，不动，可左右移动。定可左右移动。定子左侧有一子左侧有一，右侧是一，右侧是一，它的油腔与泵的，它的油腔与泵的压油腔相通。压油腔相通。 外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵11转子转子 22弹簧弹簧 33定子定子 44滑块滚滑块滚针支承针支承 55反馈柱塞反馈柱塞 66流量调节螺钉流量调节螺钉设弹簧刚度为设弹簧刚度为ks，反馈柱塞面，反馈柱塞面积为积为Ax

49、，若忽略泵在，若忽略泵在4处的摩擦力处的摩擦力Ff，则泵的，则泵的定子受弹簧力定子受弹簧力Fs=ksx0和反馈柱和反馈柱塞压力的作用。塞压力的作用。当泵的转子按当泵的转子按时，转子时，转子，。把定子向上把定子向上压在滑块滚针支承上。压在滑块滚针支承上。School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院当反馈柱塞的液压力当反馈柱塞的液压力F（等于（等于pAx）弹簧力弹簧力Fs时，定时，定子处于子处于，即，即e=emax，泵的，泵的。若泵的输出压力因工作负载增大而增高，使若泵的输出压力因工作负载增大而增高，使FFs时，反时，反馈柱塞把定子向左推

50、移馈柱塞把定子向左推移x距离，距离，到到e=emax-x，。泵的泵的，定子与转子间的，定子与转子间的，泵的，泵的。即即。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院BackSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院柱塞液压泵是柱塞液压泵是。由于柱塞副是圆柱配合，精度高，密封性能好，在高由于柱塞副是圆柱配合，精度高，密封性能好，在高压下工作仍能保持较高的压下工作仍

51、能保持较高的容积效率容积效率；柱塞副受力为拉、压状；柱塞副受力为拉、压状态，态，受力状态好，强度高受力状态好，强度高；故柱塞泵一般为高压泵。；故柱塞泵一般为高压泵。根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞液压泵可分为的不同，柱塞液压泵可分为和和两两类。类。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院直轴式轴向柱塞泵又名直轴式轴向柱塞泵又名。此液压泵的此液压泵的。1.工作原理：工作原理：缸体旋转一周缸体旋转一周，每个柱塞往，每个柱塞往复运动一次，复运动一次，完成一次吸油完成一次吸

52、油和压油动作和压油动作。 直轴式轴向柱塞泵的工作原理直轴式轴向柱塞泵的工作原理11斜盘斜盘 22柱塞柱塞 33缸体缸体 44配油盘配油盘 5传动轴传动轴dSchool of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院密密封封容容积积变变化化柱塞和缸体配合而成柱塞和缸体配合而成 在其自下而上回转的半周内的柱塞，在机械装在其自下而上回转的半周内的柱塞，在机械装置的作用下逐渐向外伸出，使缸体孔内密封工置的作用下逐渐向外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增大，产生真空，将油液从配油作腔容积不断增大，产生真空，将油液从配油盘配油窗口盘配油窗口a吸入吸入; 在自上

53、而下的半周内的柱塞被斜盘推着逐渐向在自上而下的半周内的柱塞被斜盘推着逐渐向里缩入，使密封工作腔容积不断减小，将油液里缩入，使密封工作腔容积不断减小，将油液经配油盘配油窗口经配油盘配油窗口b压出。压出。 吸压油口隔开吸压油口隔开配油盘上的封油区及缸体底部的通油孔配油盘上的封油区及缸体底部的通油孔 缸缸体体旋旋转转轴向柱塞泵工作原理轴向柱塞泵工作原理School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院大小变化，流量大小变化大小变化，流量大小变化方向变化，输油方向变化方向变化，输油方向变化斜盘式轴向柱塞泵变量原理斜盘式轴向柱塞泵变量原理斜盘与缸体中

54、心线的夹角斜盘与缸体中心线的夹角 = 0 ， q = 0 斜盘式轴向柱塞泵可作斜盘式轴向柱塞泵可作School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院2. 排量排量由图由图2-20可看出，直轴式轴向柱塞泵的排量可按下式计算可看出，直轴式轴向柱塞泵的排量可按下式计算 式中式中: : d 柱塞直径；柱塞直径；D柱塞在缸体上的分布圆直径；柱塞在缸体上的分布圆直径；斜盘倾角；斜盘倾角；z 柱塞数。柱塞数。zDdV tan42School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院3. 流量脉动流量脉动实

55、际上，柱塞轴向移动速度是随缸体转动角度实际上，柱塞轴向移动速度是随缸体转动角度而变化。泵某一而变化。泵某一瞬时输出流量也随瞬时输出流量也随而变化，所以而变化，所以，当柱，当柱塞数塞数z为单数时，脉动较小，其脉动率为：为单数时，脉动较小，其脉动率为：因此，一般常用的柱塞数视流量大小，取因此，一般常用的柱塞数视流量大小，取7、9或或11个。个。zz4tan2 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院4. 变量机构变量机构由式（由式（2-13）可以看出，改变斜盘倾角）可以看出，改变斜盘倾角，就可改变轴向柱塞泵，就可改变轴向柱塞泵的排量，

56、从而达到改变泵的输出流量。的排量，从而达到改变泵的输出流量。 用来改变斜盘倾角用来改变斜盘倾角的机械装置称为的机械装置称为。 有手动控制、液压伺服控制和手动伺服控制等；有手动控制、液压伺服控制和手动伺服控制等；有恒压控制、恒流量控制和恒功率控制等多种。有恒压控制、恒流量控制和恒功率控制等多种。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院手动变量机构工作原理手动变量机构工作原理图图2-212-21所示为手动变量机构原理图。所示为手动变量机构原理图。其由其由带动带动旋转，使旋转，使上下移动并通过上下移动并通过使使绕绕其回转中心其回转中心

57、O O摆动，从而改变摆动，从而改变的大小，达到调节流量的目的。的大小，达到调节流量的目的。这种变量机构结构简单，但操纵费力这种变量机构结构简单，但操纵费力，仅适用于中小功率的液压泵。，仅适用于中小功率的液压泵。 手动变量机构原理图手动变量机构原理图11手轮手轮 22螺杆螺杆33螺母螺母 44变量活塞变量活塞55销轴销轴 66斜盘斜盘School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院这种轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中这种轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度心线倾斜一个角度，故称，故称，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式，目前应用比较

58、广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。柱塞泵。1.工作原理工作原理 无铰斜轴式柱塞泵工作原理无铰斜轴式柱塞泵工作原理 11主轴主轴 22连杆连杆 33柱塞柱塞 44缸体缸体 55配流盘配流盘 当当转动时，通过转动时，通过的侧面和的侧面和的内壁接触带动缸体的内壁接触带动缸体4转动。同转动。同时，柱塞在缸体的柱塞孔中作往复运时，柱塞在缸体的柱塞孔中作往复运动，实现吸油和压油。动，实现吸油和压油。 其排量公式与直轴式轴向柱塞泵相同，用其排量公式与直轴式轴向柱塞泵相同，用公式中公式中即可。即可。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院2. 特点特点

59、斜轴式轴向柱塞泵与直轴式轴向柱塞泵相比，具有如下优点：斜轴式轴向柱塞泵与直轴式轴向柱塞泵相比，具有如下优点： 柱塞的侧向力小，因而由此引起的摩擦损失很小；柱塞的侧向力小，因而由此引起的摩擦损失很小；主轴与缸体的轴线夹角较大，斜轴式泵一般为主轴与缸体的轴线夹角较大，斜轴式泵一般为2525，最大达，最大达4040；而直轴式泵一般是而直轴式泵一般是1515，最大为，最大为2020，所以斜轴式泵变量范围大；，所以斜轴式泵变量范围大；主轴不穿过配油盘，故其球面配油盘的分布圆直径可设计得较小，在主轴不穿过配油盘，故其球面配油盘的分布圆直径可设计得较小，在同样工作压力下摩擦副的比功率值（同样工作压力下摩擦副

60、的比功率值（pv）较小，因此可提高泵的转速；）较小，因此可提高泵的转速；连杆球头和主轴盘连接比较牢固，故自吸能力较强；连杆球头和主轴盘连接比较牢固，故自吸能力较强；转动部件的转动惯量小，起动特性好，起动效率高。转动部件的转动惯量小，起动特性好，起动效率高。斜轴式轴向柱塞泵的缺点：斜轴式轴向柱塞泵的缺点： 结构中多处球面摩擦副的加工精度要求较高。结构中多处球面摩擦副的加工精度要求较高。 School of Mechanical Engineering上海电机学院机械学院上海电机学院机械学院图图2-232-23所示为轴配油式径向柱塞泵的所示为轴配油式径向柱塞泵的工作原理。这种泵由工作原理。这种泵由