第3章液压泵与液压马达

1、武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1 1 柱塞泵是依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密封工作容积柱塞泵是依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密封工作容积 发生变化，来实现吸、排油的。发生变化，来实现吸、排油的。 与叶片泵相比较，轴向柱塞泵的特点为：与叶片泵相比较，轴向柱塞泵的特点为： （1 1）密封性好，容积效率高，工作压力高；）密封性好，容积效率高，工作压力高；（2 2）易于变量；）易于变量；（3 3）流量范围大；）流量范围大；（4 4）对油污染敏感；）对油污染敏感；（5 5）滤油精度要求

2、高；）滤油精度要求高；（6 6）加工工艺复杂、价格高。）加工工艺复杂、价格高。 武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五2 2柱塞泵按柱塞排列方式分为：柱塞泵按柱塞排列方式分为： 径向柱塞泵径向柱塞泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵分为：轴向柱塞泵分为： 斜盘式斜盘式 斜轴式斜轴式 分分 类类（重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五3 3按柱塞排列方式划分：按柱塞排列方式

3、划分：按柱塞的排列和运动方按柱塞的排列和运动方式的不同分：式的不同分： 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 径向柱塞泵径向柱塞泵 轴向柱塞泵轴向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线平行。柱塞的轴线和传动轴的轴线平行。径向柱塞泵径向柱塞泵柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直。柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直。 轴向柱塞泵按其结构不同可分为轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式斜盘式和和斜轴式斜轴式两大类，目前我国生产两大类，目前我国生产的三个基本系列为的三个基本系列为CY14-114-1型、型、ZB B型、型、Z*B型型, ,并且结构上容易实现无级变量并且结构上容易实现无级变量等优点。等优点。 不论在国防工业，民用工业都广泛得到应

4、用，一般当液压系统需高压时，不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用，一般当液压系统需高压时，均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压系均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压系统。统。（重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五4 41.1.径向柱塞泵的工作原理径向柱塞泵的工作原理 缸体：均布有五七个柱塞孔，柱塞缸体：均布有五七个柱塞孔，柱塞 底部底部 空间为密闭工作腔。空间为密闭工作腔。 柱塞：其头部滑履与定子内圆接触。柱塞：其头

5、部滑履与定子内圆接触。 定子：与缸体存在偏心。定子：与缸体存在偏心。 配流轴：配流轴：。 传动轴：传动轴：。 （重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五5 5n工作压力较高，工作可靠；工作压力较高，工作可靠；n体积大，结构复杂；体积大，结构复杂；n转速低；自吸力差；转速低；自吸力差；n配流轴受径向不平衡力作用，必须做得较粗，以免变形过大；配流轴受径向不平衡力作用，必须做得较粗，以免变形过大；n配流轴与衬套之间磨损后的间隙不能自动补偿；配流轴与衬套之间磨损后的间隙不能自动补偿；n

6、这些因素限制了径向柱塞泵转速和额定压力的进一步提高。这些因素限制了径向柱塞泵转速和额定压力的进一步提高。224VdeZ排量排量流量流量224VqdeZn 由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的，各个柱塞在缸中由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的，各个柱塞在缸中移动的速度也不相同，所以径向柱塞泵的移动的速度也不相同，所以径向柱塞泵的瞬时流量是脉动的瞬时流量是脉动的。 柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，因此，径向柱塞泵的因此，径向柱塞泵的柱塞数为奇数柱塞数为奇数，且大于等于，且大于等于3 3。 2.2.径向柱塞泵的特点、排量及流量计算

7、径向柱塞泵的特点、排量及流量计算 武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五6 6图图3-18 3-18 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传动轴传动轴 22斜盘斜盘 33柱塞柱塞 44缸体缸体 55配流盘配流盘 缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率较大者，柱塞通常是通过滑履

8、与斜盘接触。较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。 依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而 实现吸油和压油。实现吸油和压油。 当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图示逆时针），柱塞在缸体内作往复运动，在自示逆时针），柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。进入缸体中。在自上而下的半周内

9、，柱塞被斜盘推着逐渐向在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口窗口b排出去。排出去。缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。1.1.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 （重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五7 7图图3-18 3-18 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传动轴传动轴 22斜盘斜盘 33柱塞柱塞 4

10、4缸体缸体 55配流盘配流盘 缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。 依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而 实现吸油和压油。实现吸油和压油。 当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图示逆时针），柱塞在缸体内作往复运动，在自示逆时针），

11、柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。进入缸体中。在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口窗口b排出去。排出去。缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。1.1.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 （

12、重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五8 8武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五9 9SDtg柱塞行程：柱塞行程： 柱塞泵排量：柱塞泵排量： 24Vd DZtg实际输出流量：实际输出流量： 24Vqd DZntgZ Z5 56 67 78 89 9101011111212q q% %4.984.9813.913.92.532.537.87.81.531.535.05

13、.01.021.023.533.53柱塞数为奇数时，脉动较小，柱塞数为奇数时，脉动较小，当柱塞数愈多，则脉动率当柱塞数愈多，则脉动率q q愈小。愈小。 斜盘有一倾角：斜盘有一倾角：由上表可以看出，柱塞数为奇数时，脉动较小，而且随着奇数个由上表可以看出，柱塞数为奇数时，脉动较小，而且随着奇数个柱塞数的增加而减小。柱塞数的增加而减小。2.2.轴向柱塞泵的流量轴向柱塞泵的流量 （重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1010(2) (2) 缸体端面间隙的自动补偿。使缸体紧压配流盘端

14、面的作用力，除缸体端面间隙的自动补偿。使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，它机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，它比弹簧力大很多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受力比弹簧力大很多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受力紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。(3) (3) 滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计，缸体中滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计，缸体中的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑履油室，致使滑履和斜盘间形成液的压力油经柱塞球

15、头中间小孔流入滑履油室，致使滑履和斜盘间形成液体润滑，因此改善了接触应力。体润滑，因此改善了接触应力。使用这种结构的轴向柱塞泵压力可达使用这种结构的轴向柱塞泵压力可达3232MPa以上，流量也可以很大。以上，流量也可以很大。(1) (1) 柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽，以保证柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽，以保证轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。3.3.轴向柱塞泵的结构特点轴向柱塞泵的结构特点 (4) (4) 轴向柱塞泵没有自吸能力。靠增设辅助设备，采用回程盘或在每轴向柱塞泵没有自吸能力。靠增设辅助

16、设备，采用回程盘或在每个柱塞后加返回弹簧，也可在柱塞泵前安装一个辅助泵提供低压油液强个柱塞后加返回弹簧，也可在柱塞泵前安装一个辅助泵提供低压油液强行将柱塞推出，以便吸油充分。行将柱塞推出，以便吸油充分。武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1111缸体缸体柱塞滑履组柱塞滑履组配流盘配流盘武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1212武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力

17、学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1313变量机构变量机构 轴向柱塞泵中的主体部分大致轴向柱塞泵中的主体部分大致相同，其变量机构有各种结构相同，其变量机构有各种结构型式，有手动、手动伺服、恒型式，有手动、手动伺服、恒功率、恒流量、恒压变量等。功率、恒流量、恒压变量等。 （重点重点）武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1414n三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率

18、较高，配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达额定压力可达31.5MPa31.5MPa。n泵体上有泄漏油口。泵体上有泄漏油口。n传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。承。n为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：塞数为奇数：5 5，7 7，9 9。 为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课

19、件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1515n工作原理与斜盘式轴向柱塞工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是泵类似，只是缸体轴线与传缸体轴线与传动轴不在一条直线上动轴不在一条直线上，它们，它们之间存在一个摆角之间存在一个摆角，柱塞，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。体孔内作往复运动。n特点：柱塞受力状态较斜盘特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可通过增大摆角式好，不仅可通过增大摆角来增大输出流量，且耐冲击、来增大输出流量，且耐冲击、寿

20、命长。寿命长。武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1616 应根据主机工况选择用定量泵还是变量泵；应根据主机工况选择用定量泵还是变量泵； 液压泵选用原则液压泵选用原则 根据功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的结构根据功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的结构 类型；类型； 按系统的压力、流量、性能、特点、价格确定规格型号。按系统的压力、流量、性能、特点、价格确定规格型号。 液压泵是液压系统的动力元件，也是液压泵是液压系统的动力元件，也是液压系统的核心元件。合理地选择液液

21、压系统的核心元件。合理地选择液压泵对于降低能耗、提高效率、降低压泵对于降低能耗、提高效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作十分重要。靠工作十分重要。 武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1717 液压马达是一种把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。液压马达是一种把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。 从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故在结在结 构上各有其特点构上各有其特点。因此，在实际工作中大部分泵和马达是不。因此，在实际工作中大部分泵和马达是不 可逆的。可逆的。 武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1818工作原理工作原理20212021年年1212月月2424日星期日星期五五1919武汉理工大学机电学院武汉理工大学机电学院流体力学与液压传动流体力学与液压传动教学课件教学课件叶片底部设置有燕式弹簧；叶片底部设置有燕式弹簧；叶片径向放置，叶片的倾角等于零；叶片径向放置，叶片的倾角等于零； 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀；在高低压油腔