液压与气压传动02

1、本章重点：本章重点： 1 1、齿轮泵、叶片泵、柱塞泵是重点，其它型式的液、齿轮泵、叶片泵、柱塞泵是重点，其它型式的液压泵仅作一般性了解；压泵仅作一般性了解；2 2、熟悉各类液压泵的工作原理、性能特点及应用范、熟悉各类液压泵的工作原理、性能特点及应用范围；围；3 3、掌握液压泵和液压马达的工作压力、排量、流量、掌握液压泵和液压马达的工作压力、排量、流量概念及计算方法；熟悉液压泵和液压马达的功率、效概念及计算方法；熟悉液压泵和液压马达的功率、效率及其计算方法；率及其计算方法；5 5、熟知限压式变量叶片泵的工作原理及泵的流量压、熟知限压式变量叶片泵的工作原理及泵的流量压力特性曲线。力特性曲线。本章难

2、点：本章难点：1 1、液压泵和液压马达的功率、效率及其计算方法；、液压泵和液压马达的功率、效率及其计算方法；2 2、齿轮泵的困油现象、原因以及消除的方法；、齿轮泵的困油现象、原因以及消除的方法；3 3、限压式变量叶片泵的工作原理。、限压式变量叶片泵的工作原理。液压泵和液压马达都是能量转换装置。液压泵和液压马达都是能量转换装置。液压液压泵泵把机械能转换成油液的压力能，是系统的把机械能转换成油液的压力能，是系统的第一能量第一能量转换装置；而转换装置；而液压马达液压马达则把油液的则把油液的压力能转换成机械能，是系统的压力能转换成机械能，是系统的第二能量第二能量转转换装置。换装置。注意：注意： 一、液

3、压泵的工作原理及特点一、液压泵的工作原理及特点1、液压泵的工作原理、液压泵的工作原理 以单柱塞液压泵为例进行说明。以单柱塞液压泵为例进行说明。 工作原理：工作原理：利用密封容积的周期性变化而完成吸、压油。利用密封容积的周期性变化而完成吸、压油。 2、液压泵的工作特点（、液压泵的工作特点（工作基本要素工作基本要素）：）： (1) (1)具有周期性密封容积的变化；具有周期性密封容积的变化； (3) (3)对自吸式液压泵，油箱液面保持必要的压力是对自吸式液压泵，油箱液面保持必要的压力是保证容积式液压泵能够吸油的外部条件。保证容积式液压泵能够吸油的外部条件。 (2) (2)有配流装置，以将吸油腔和排液

4、腔隔开，保证有配流装置，以将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律的、连续的吸、排液体。液压泵有规律的、连续的吸、排液体。a.a.油箱与大气相通；油箱与大气相通； b.b.对密封油箱的液面需充入高于大气压的惰对密封油箱的液面需充入高于大气压的惰性气体。性气体。 二、液压泵的主要性能参数二、液压泵的主要性能参数 1.1.压力参数压力参数(1)(1)工作压力工作压力 p p 液压泵实际工作时的输出油液的压力称为工作压力。液压泵实际工作时的输出油液的压力称为工作压力。（PaPa，MPaMPa表示）表示） (2)(2)额定压力额定压力 p ps s 液压泵在正常工作条件下液压泵在正常工作条件下, ,按试

5、验标准规定连续运转的最高按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。压力称为液压泵的额定压力。 (3)(3)最高允许压力最高允许压力 p pmaxmax 在超过额定压力的条件下在超过额定压力的条件下, ,根据试验标准规定根据试验标准规定, ,允许液压泵短允许液压泵短暂运行的最高压力值暂运行的最高压力值, ,称为液压泵的最高允许压力。称为液压泵的最高允许压力。例：例： 【结论】【结论】 a.a.无论何种状态下，泵的无论何种状态下，泵的额定压力额定压力均不发生变化，即与泵的均不发生变化，即与泵的工作条件无关；工作条件无关；b.b.泵工作压力取决于负载，泵工作压力取决于负载，而与而与p p

6、s s及及q q无关，且无关，且p pp ps sp pmax.max. 已知已知ps=6.3 MPa，求压力表读数为多少？求压力表读数为多少？(a)RA(b)RA(c)c.c.当某处有几个负载并联时，系统压力取决于克服各负载压力当某处有几个负载并联时，系统压力取决于克服各负载压力值中的最小值。值中的最小值。 2.2.流量参数流量参数(1)(1)排量排量V 在不考虑泄漏情况下，泵轴每转一周所排出油液的体积。在不考虑泄漏情况下，泵轴每转一周所排出油液的体积。 (2) 理论流量理论流量qt 排量不可调的液压泵则称为排量不可调的液压泵则称为定量泵定量泵；排量可调的液压泵称为；排量可调的液压泵称为变量

7、泵变量泵。在不考虑泄漏情况下在不考虑泄漏情况下, ,液压泵在单位时间内所排出的液体液压泵在单位时间内所排出的液体体积。体积。 （单位为（单位为m3/ /s , , l/ /min ） tqV n转速转速n的单位：的单位：r/min （单位为（单位为m3/ /r , , l/ /r ）(3)(3)实际流量实际流量q 考虑泄漏损失时，泵在单位时间内所排出的油液体积称为考虑泄漏损失时，泵在单位时间内所排出的油液体积称为实际流量实际流量. . tqqq它等于理论流量它等于理论流量q qt t减去泄漏流量减去泄漏流量qq (4)(4)额定流量额定流量qs 液压泵在正常工作条件下液压泵在正常工作条件下,

8、,按试验标准规定按试验标准规定( (如在额定压力如在额定压力和额定转速下和额定转速下) )必须保证的流量。必须保证的流量。 pqqtqq03.3.功率参数功率参数 (1)(1)输入功率输入功率Pi 指作用在液压泵主轴上的机械功率（电机的输出功率）。指作用在液压泵主轴上的机械功率（电机的输出功率）。 当输入转矩为当输入转矩为T0，角速度为，角速度为时时, ,不考虑机械损失时，有：不考虑机械损失时，有：0ipT式中式中2n n-电机转速（电机转速（r/s）；）；电机角速度（电机角速度（1/s）；）；T0-电机输出转矩（电机输出转矩（Nm）；）；Pi-泵的输入功率（泵的输入功率（W） (2)(2)泵

9、的理论输出功率泵的理论输出功率Pt 不考虑泄漏，只考虑机械摩擦损失时，泵的输出功率。不考虑泄漏，只考虑机械摩擦损失时，泵的输出功率。 2timtttPPPp qTTnTt为泵的理论转矩，为泵的理论转矩，T0=Tt+Tm; n为泵的转速；为泵的转速；为泵的角速度。为泵的角速度。 泵的理论转矩：泵的理论转矩： (3)(3)泵的实际输出功率泵的实际输出功率 P 考虑损失（泄漏、机械摩擦等）时，泵的输出功率。考虑损失（泄漏、机械摩擦等）时，泵的输出功率。 如果泵不是自行从油箱吸油，则如果泵不是自行从油箱吸油，则 ppq 4.4.效率参数效率参数（1 1）机械效率）机械效率m 液压泵在转矩上的损失。液压

10、泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩液压泵的实际输入转矩T0总是大于理论上所需要的转矩总是大于理论上所需要的转矩Tt T0=Tt+Tm ()tVttPPPpqpqp qqpq 2tp VTtmViitPPPPPP 00tttmiPTTPTT(2)容积效率容积效率V 指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量。论流量。 1tVtttttqqPpqqqPpqqqq 因此液压泵的实际输出流量因此液压泵的实际输出流量q为为 tVVqqVn(3)(3)总效率总效率 指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值指液压泵的实际输出功率与其

11、输入功率的比值 液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积，所以液，所以液压泵的输入功率也可写成：压泵的输入功率也可写成：ipqP三、液压泵的类型和图形符号三、液压泵的类型和图形符号1 1、分类、分类按结构分按结构分齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵柱塞泵柱塞泵螺杆泵螺杆泵按压力分按压力分低压：低压：2.5MPa中压：中压：2.58MPa 中高压：中高压：816MPa 高压：高压：1632MPa 超高压超高压： 32MPa 按流量是否可调分按流量是否可调分 定量泵定量泵 变量泵变量泵 手动变量泵手动变量泵 自动变量泵自动变量泵 限压式限压式 恒功率恒功率 恒

12、压式恒压式 稳流量式稳流量式 2 2、图形符号（、图形符号（GB/T786.1-93参照参照ISO1219-1977） 类型：类型：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵 一、齿轮泵的工作原理和结构一、齿轮泵的工作原理和结构 外啮合齿轮泵工作原理外啮合齿轮泵工作原理动画动画演示演示1 1、工作原理、工作原理通过齿轮的啮合与脱离，造成密封容积的周期性变化完成吸、通过齿轮的啮合与脱离，造成密封容积的周期性变化完成吸、压油压油。轮齿脱离啮合的一侧，由于密封容积增大是吸油腔；。轮齿脱离啮合的一侧，由于密封容积增大是吸油腔；轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小是压油腔。轮齿进入啮合的一侧，

13、由于密封容积减小是压油腔。 2 2、结构、结构 二、二、CBB型齿轮泵存在的问题型齿轮泵存在的问题1 1、困油现象、困油现象【产生原因】产生原因】 为保证齿轮泵连续平稳地供油所必然为保证齿轮泵连续平稳地供油所必然引起的结果。引起的结果。油液处在困油区中，需要排油时无处可排，油液处在困油区中，需要排油时无处可排，需要吸油时无处可吸的现象。需要吸油时无处可吸的现象。 【定义】定义】 【危害性】【危害性】（1 1）受挤油液）受挤油液, ,强行从一切可能泄漏的缝隙中挤出强行从一切可能泄漏的缝隙中挤出, ,造成功率损失造成功率损失, ,使油液发热；使油液发热； （2 2）使系统压力急剧上升）使系统压力急

14、剧上升, , 轴承上突然受到很大的轴承上突然受到很大的冲击载荷冲击载荷, ,使泵产生振动和噪音；使泵产生振动和噪音； （3 3）使系统的瞬时流量脉动性加大。）使系统的瞬时流量脉动性加大。 【消除措施】消除措施】 在齿轮泵的前后端盖上各在齿轮泵的前后端盖上各开开两个卸荷槽两个卸荷槽. . 压压吸吸卸荷槽卸荷槽2 2、径向不平衡力、径向不平衡力 径向液压力径向液压力 轮齿啮合力轮齿啮合力 压力越大，径向不平衡力越大。（从动齿轮的轴承磨损快！）压力越大，径向不平衡力越大。（从动齿轮的轴承磨损快！） 减小措施减小措施：压油口孔径比吸油口孔径要小：压油口孔径比吸油口孔径要小 F液F啮主动轮主动轮F主F从

15、3 3、泄漏、泄漏 外啮合齿轮泵主要存在三种泄漏途径：外啮合齿轮泵主要存在三种泄漏途径： （1 1）径向泄漏）径向泄漏 通过齿轮外圆与泵体配合处径向间隙的泄漏。通过齿轮外圆与泵体配合处径向间隙的泄漏。0.13-0.16mm0.13-0.16mm，泄漏量占，泄漏量占15-2015-20。 （2 2）轴向泄漏）轴向泄漏 通过齿轮端面与端盖之间轴向间隙的泄漏。通过齿轮端面与端盖之间轴向间隙的泄漏。0.03-0.04mm 0.03-0.04mm ，占，占8080 。 （3 3）啮合线泄漏）啮合线泄漏 由于有齿向误差，通过两个齿轮的啮合线处的由于有齿向误差，通过两个齿轮的啮合线处的泄漏。占泄漏。占4-5

16、4-5。 三、齿轮泵特点三、齿轮泵特点（1 1）结构简单、价格低廉、工作可靠、）结构简单、价格低廉、工作可靠、自吸性好自吸性好；（2 2）噪音大、流量脉动性大；）噪音大、流量脉动性大；（3 3）效率低、漏油现象严重；）效率低、漏油现象严重；（4 4）存在径向不平衡力问题。）存在径向不平衡力问题。（5 5）一般用在低压系统中或作为辅助液压泵供油。）一般用在低压系统中或作为辅助液压泵供油。自吸性：自吸性：在额定转速下，液压泵从低于其以下的开式油箱在额定转速下，液压泵从低于其以下的开式油箱中自行吸油的能力。用吸油高度来表示（一般中自行吸油的能力。用吸油高度来表示（一般h = 0.5 m） 叶片泵类型

17、：叶片泵类型：定量叶片泵、变量叶片泵定量叶片泵、变量叶片泵 一、定量叶片泵（一、定量叶片泵（双作用叶片泵双作用叶片泵）1 1、组成与结构特点、组成与结构特点 组成：组成：由定子、转由定子、转子、叶片、配油盘子、叶片、配油盘( (图中未画出图中未画出) )和泵和泵体等组成。体等组成。结构特点：结构特点： （1 1）转子和定子中心重合）转子和定子中心重合, ,定子内表面近似为椭圆定子内表面近似为椭圆柱形。柱形。（2 2）叶片沿着旋转方向前倾）叶片沿着旋转方向前倾10100 013130 0, ,叶片数为偶叶片数为偶数，较少，不少于数，较少，不少于6 6片。片。2 2、工作原理、工作原理 利用定子、

18、转子、利用定子、转子、叶片、配油盘所形叶片、配油盘所形成的密封容积的周成的密封容积的周期性变化完成吸、期性变化完成吸、压油。压油。 3 3、工作特点、工作特点（1 1）转子每转一周）转子每转一周, ,完成两次吸油和压油完成两次吸油和压油, ,所以称所以称之为之为双作用叶片泵；双作用叶片泵；（2 2）由于有两个吸油腔和两个压油腔）由于有两个吸油腔和两个压油腔, ,且对称布置且对称布置, ,所以作用在转子上的油液压力相互平衡所以作用在转子上的油液压力相互平衡, ,因此双作用因此双作用叶片泵又称为叶片泵又称为卸荷式叶片泵。卸荷式叶片泵。 二、变量叶片泵二、变量叶片泵 （单作用叶片泵单作用叶片泵）1

19、1、组成与结构特点、组成与结构特点 组成：组成：由定子、转子、由定子、转子、叶片、配油盘叶片、配油盘( (图中未图中未画出画出) )和泵体等组成。和泵体等组成。结构特点：结构特点： （1 1）转子和定子中心存在一）转子和定子中心存在一偏心距偏心距e e, ,定子内表面为定子内表面为圆圆形。形。（2 2）叶片沿着旋转方向）叶片沿着旋转方向后倾后倾24240 0, ,叶片数为叶片数为奇奇数，较数，较多多，达，达1515片。片。2 2、工作原理：、工作原理：同定量叶片泵同定量叶片泵 3 3、工作特点、工作特点（1 1）转子每转一周）转子每转一周, ,完成完成一一次吸油和压油次吸油和压油, ,所以称所

20、以称之为之为单作用叶片泵；单作用叶片泵；（2 2）由于吸压油腔不对称布置）由于吸压油腔不对称布置, ,所以作用在转子上所以作用在转子上的油液压力的油液压力不平衡不平衡, ,因此单作用叶片泵又称为因此单作用叶片泵又称为非卸荷非卸荷式叶片泵。式叶片泵。 4 4、类型、类型双向变量泵：双向变量泵：q可调，输油方向可变可调，输油方向可变 单向变量泵：单向变量泵：q 可调，输油方向不变可调，输油方向不变5 5、限压式变量叶片泵、限压式变量叶片泵（1 1）工作特点）工作特点 根据负载大小，利用压力反馈作用自动改变偏心根据负载大小，利用压力反馈作用自动改变偏心距距e e的大小来实现流量的自动调节。的大小来实

21、现流量的自动调节。（2 2）结构特点）结构特点 转子中心固定，定子中心受调节螺钉调定，即最转子中心固定，定子中心受调节螺钉调定，即最大偏心距大偏心距e emaxmax由调节螺钉调定，它决定了泵的最大流由调节螺钉调定，它决定了泵的最大流量量q qmaxmax； 配油盘上吸压油窗口不对称布置，定子右侧柱塞配油盘上吸压油窗口不对称布置，定子右侧柱塞受到一个向左的液压力受到一个向左的液压力pA。当当pAksx0时，时，e=emax, q=qmax; 当当pA=ksx0时，时， e=emax, q=qmax; 令令 pc=ppc称为限定压力称为限定压力泵在最大流量下所能达到的最泵在最大流量下所能达到的最

22、高压力。高压力。 当当pAksx0时，时，e q ;当当p=pmax时，时，e=0, q=0。此时的压力此时的压力pmax称为称为截止截止压力。压力。 pAksx0（3 3）特性曲线）特性曲线 调节流量调节螺钉，可调节调节流量调节螺钉，可调节e emaxmax即即q qmaxmax，使，使ABAB线上下平移；线上下平移； k ks s一定，调节弹簧预压缩量一定，调节弹簧预压缩量x x0 0，使使BCBC线左右平移；线左右平移； 弹簧预压缩量弹簧预压缩量x x0 0一定，改变一定，改变k ks s，可改变可改变BCBC线的斜率：线的斜率：kBCkBC变平坦。变平坦。即弹簧越即弹簧越“软软”(k(

23、ks s值越小值越小),BC),BC段越段越陡陡 , p, pm a xm a x值 越 小 ； 反 之值 越 小 ； 反 之 , , 弹 簧 越弹 簧 越“硬硬”(k(ks s值越大值越大),BC),BC段越平坦段越平坦,p,pmaxmax值亦越大。值亦越大。q调节调节p调节调节三、双级叶片泵和双联叶片泵三、双级叶片泵和双联叶片泵 1.1.双级叶片泵双级叶片泵 两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内，在油路上串接两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内，在油路上串接而成的而成的, ,如果单级泵的压力可达如果单级泵的压力可达7.0MPa, ,双级泵的工作压力双级泵的工作压力就可达就可达14.0M

24、Pa。2.2.双联叶片泵双联叶片泵 两个单级叶片泵装在一个泵体内，在油路上两个单级叶片泵装在一个泵体内，在油路上并联并联组组成。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转成。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转, ,有有各自独立的出油口各自独立的出油口, ,两个泵可以是相等流量的两个泵可以是相等流量的, ,也可也可以是不等流量的。以是不等流量的。工作原理：工作原理： 类类 型：型： 依靠柱塞在缸体中的往复运动造依靠柱塞在缸体中的往复运动造成密封容积的周期性变化来实现成密封容积的周期性变化来实现吸油与压油。吸油与压油。 按柱塞的排列和运动方向不同，可按柱塞的排列和运动方向不同，可分为分为径向柱塞泵径向

25、柱塞泵和和轴向柱塞泵。轴向柱塞泵。柱塞轴线和缸体轴线垂直柱塞轴线和缸体轴线垂直柱塞轴线和缸体轴线平行柱塞轴线和缸体轴线平行一、径向柱塞泵一、径向柱塞泵 （1 1）改变偏心距）改变偏心距e e的大小，流量可变；改变偏心距的大小，流量可变；改变偏心距方向，输油方向可变，所以，从理论上说，可成为方向，输油方向可变，所以，从理论上说，可成为双向变量泵；双向变量泵；（2 2）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。特点：特点：柱塞转子衬套定子配油轴吸油腔排油腔二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵1 1、类型：、类型： 斜盘式和斜轴式斜盘式和斜轴式2 2、组成、组成 泵主体部分、变量

26、机构（手动、伺服变量机构）泵主体部分、变量机构（手动、伺服变量机构） 3 3、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 以手动变量机构为例说明以手动变量机构为例说明 4 4、特点、特点 （1 1）改变斜盘倾角）改变斜盘倾角的大小，流量可变；改变斜盘的大小，流量可变；改变斜盘倾角倾角的方向，输油方向可变，所以，可成为双向的方向，输油方向可变，所以，可成为双向变量泵；变量泵； （2 2）结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高；）结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高；（3 3）存在流量脉动性。）存在流量脉动性。 将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置，将液体的压力能转换为机械能

27、的能量转换装置，是系统的是系统的执行元件执行元件。 一、液压马达的特点及分类一、液压马达的特点及分类（一）特点（与泵比较）（一）特点（与泵比较） 相同点：相同点：1 1、从能量转换角度看，二者可逆；、从能量转换角度看，二者可逆； 2 2、从结构上看，二者相似；、从结构上看，二者相似； 3 3、从工作原理上看，均是利用密封容积的变化完成、从工作原理上看，均是利用密封容积的变化完成进、排油。进、排油。 不同点：不同点：1 1、泵：泵：密封容积增大，吸入低压油；密封容积减小，输出密封容积增大，吸入低压油；密封容积减小，输出高压油（高压油（p,q）。将机械能）。将机械能压力能，是动力元件，希望容压力能

28、，是动力元件，希望容积效率高。积效率高。 马达：马达：密封容积增大，进入高压油；密封容积减小，输出密封容积增大，进入高压油；密封容积减小，输出低压油（低压油（T,n）。将压力能）。将压力能机械能，是执行元件，希望机械机械能，是执行元件，希望机械效率高。效率高。 2 2、马达输出轴一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对、马达输出轴一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性，而液压泵一般具有明确的旋转方向。如叶片泵，叶片必称性，而液压泵一般具有明确的旋转方向。如叶片泵，叶片必须倾斜安装，而对叶片马达，叶片必须垂直（径向）安装。须倾斜安装，而对叶片马达，叶片必须垂直（径向）安装。3 3、为了减小

29、吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比、为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比压油口的尺寸大。而液压马达吸压油口尺寸相同。压油口的尺寸大。而液压马达吸压油口尺寸相同。4 4、液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达不必具、液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达不必具备自吸能力。备自吸能力。（二）类型（二）类型按结构分：按结构分： 齿轮式、叶片式、螺杆式和柱塞式等。齿轮式、叶片式、螺杆式和柱塞式等。 按额定转速分：按额定转速分： 高速和低速高速和低速 按排量分：按排量分： 定量马达、变量马达。定量马达、变量马达。 二、液压马达性能参数二、液压马达性能参数 1.1.排量、流量和容积效率排量、流量和容积效率 排量：排量： 不考虑泄漏情况下，马达每转一周所需要不考虑泄漏情况下，马达每转一周所需要的油液体积，称为马达的排量的油液体积，称为马达的排量V。 理论流