第二章液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械上的應(yīng)用

1、 第二章液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械上的應(yīng)用2.1 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)1、液壓油的壓縮性液體在壓力作用下引起的體積變化的性質(zhì)叫做液體的壓縮性。 由于液體的壓縮性很小，液體壓縮性的大小用體積壓縮系數(shù)表示，即液體所受壓力每增加一個(gè)單位壓力時(shí)，其體積的相對變化量，即： 體積壓縮系數(shù)： 液體體積彈性模量：一般液壓油的壓縮系數(shù)為：=(57)×10-10m2/N體積彈性模量為：K=(1.42)×109Pa液體的壓縮性很小，一般情況下可以忽略不計(jì)。但在壓力較高或?qū)σ簤合到y(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)必須考慮液體的壓縮性。2、液壓油的粘度在外力作用下油液流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間內(nèi)聚力的作用而產(chǎn)生的阻礙其分子相對運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩

2、擦力，稱為液體的粘性。油液在靜止時(shí)不顯示粘性，運(yùn)動(dòng)時(shí)才顯現(xiàn)粘性。粘性只能阻礙、延緩液體內(nèi)的相對運(yùn)動(dòng)而不能消除這種運(yùn)動(dòng)。粘性的大小用粘度來表示，粘度是選擇液壓油的主要指標(biāo)。液壓油對溫度的變化十分敏感。油溫升高，液壓油的粘度下降，油液變稀。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生變化時(shí)，液壓油粘度也發(fā)生變化。壓力增加時(shí)，分子間距離縮小，分子間作用力加強(qiáng)，粘度增大。但系統(tǒng)壓力在20MPa以下時(shí)，可忽略不計(jì)。在液壓計(jì)算中常用到運(yùn)動(dòng)粘度。在國際單位制（SI）中，運(yùn)動(dòng)粘度以m2/s為單位。1厘斯(1cST)=1mm2/s。我國生產(chǎn)的潤滑油和液壓油采用其在40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的厘斯數(shù)平均值作為其標(biāo)號（例如20號機(jī)油在40時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為

3、20厘斯）液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中作能量傳遞的工作介質(zhì)，同時(shí)也具有潤滑零部件和冷卻傳動(dòng)系統(tǒng)的作用。正確選擇和合理使用液壓油，可以減少液壓元件的磨損，提高液壓系統(tǒng)的可靠性，延長機(jī)械的使用壽命，還可避免液壓油的污染變質(zhì)，節(jié)省液壓油費(fèi)用。目前大多數(shù)戶外使用工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的特征是低速、大扭矩、高壓和大流量，系統(tǒng)工作溫度一般比環(huán)境溫度高5060。因此對液壓油的性能要求是：適當(dāng)?shù)恼扯群洼^高的粘度指數(shù)；良好的潤滑性能和抗磨性；良好的抗氧化安定性?？古菽院谩嚎s性小，良好的抗乳化性和防銹性能；不使密封材料膨脹、老化變硬的性能等。在液壓油的選擇上，首先要考慮的是粘度問題。粘度必須適當(dāng)。粘度過小，泄漏量增大，容

4、積效率下降；粘度過大,泵的吸油性能惡化，系統(tǒng)的壓力損失增加，傳動(dòng)效率下降。一般可按設(shè)備或液壓油泵所推薦的油液牌號來選用，如表1所示。 表1按照液壓泵類型推薦用油粘度表mm2/s泵型系統(tǒng)工作溫度5404080葉片泵<7MPa19292544>7MPa31423555齒輪泵19425898徑向柱塞泵192938135軸向柱塞泵26424293工程機(jī)械所處的工作環(huán)境較惡劣，所受負(fù)荷較大，一般來說，宜選用抗磨性能好的液壓油和低凝液壓油。選擇液壓油的粘度還可根據(jù)液壓系統(tǒng)的壓力及工況來選擇，如表2所示。一般壓力過高時(shí)選用高粘度的液壓油；壓力低時(shí)選用低粘度的液壓油；環(huán)境溫度高，工作時(shí)間長時(shí)（如夏

5、天）采用高粘度液壓油，使用溫度低時(shí)（如冬天）采用低粘度液壓油。對于較舊的液壓系統(tǒng)，由于液壓元件的相對運(yùn)動(dòng)部件之間的磨損，造成間隙增大以及橡膠等密封件的老化，使得系統(tǒng)內(nèi)泄漏量增大，宜選用粘度較高的液壓油。表2按照液壓系統(tǒng)壓力及工況推薦用油粘度表液壓油牌號20-60#普通液壓油20-40#抗磨液壓油20-40#低凝液壓油適用壓力范圍<8MPa>16MPa寒冷地區(qū)或工作條件惡劣（注：2.5MPa以下為低壓系統(tǒng)，2.58MPa為中低壓系統(tǒng) 816 MPa為中高壓系統(tǒng)，1632 MPa為高壓系統(tǒng)，大于32 MPa為超高壓系統(tǒng)。先導(dǎo)閥控制油壓一般為35 MPa）由于各種牌號的液壓油中含有不同成

6、份的各種添加劑，因此工程機(jī)械換油或補(bǔ)油時(shí)，要使用同一牌號的液壓油，在更換液壓油時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：a、 使用指定牌號的液壓油；b、 應(yīng)在清潔的環(huán)境下作業(yè)，避免垃圾、灰塵和砂粒的混入；c、 洗凈油箱和濾油器；d、 更換其它牌號的液壓油時(shí)要注意清除油箱、液壓元件和管道中的存油，并進(jìn)行清洗干凈。更換之后最初500小時(shí)內(nèi)，應(yīng)對油液取樣進(jìn)行化驗(yàn)分析?！纠恳慌_日本20t加藤汽車起重機(jī)冷機(jī)起動(dòng)后，主鉤起升可起吊重物,重負(fù)荷工作1h后，主鉤起升系統(tǒng)起升無力，基本無動(dòng)作。按由簡入繁的工作程序，在修理過程中，首先讓吊機(jī)鉤頭懸掛重物起升，動(dòng)作正常，但熱機(jī)后，起升系統(tǒng)不起作用，經(jīng)仔細(xì)調(diào)整系統(tǒng)溢流閥，仍不起作用，后經(jīng)仔

7、細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)該機(jī)液壓系統(tǒng)使用的是N32液壓油，考慮可能是液壓油粘度過小,換用N68液壓油后，吊機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，這是一起典型的液壓油使用不當(dāng)?shù)陌咐琋32與N68粘度對比列于表1。表1N32與N68粘度對比運(yùn)動(dòng)粘度mm2/sN32N680 不大于42014004028.835.261.274.8100 不小于5.07.83液壓沖擊液壓沖擊：在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起液體壓力在某一瞬間急劇升高，形成很高的壓力峰值。n 原因1) 管路內(nèi)閥口迅速關(guān)閉或換向時(shí),產(chǎn)生液壓沖擊。2) 運(yùn)動(dòng)部件在高速運(yùn)動(dòng)中突然被制動(dòng)停止產(chǎn)生壓力沖擊(慣性沖擊)。3) 液壓系統(tǒng)中某些液壓元件動(dòng)作失靈產(chǎn)生的液壓沖擊?！纠垦b在汽

8、車底盤上的閉式液壓系統(tǒng)，由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火時(shí)，運(yùn)行中的閉式液壓系統(tǒng)的主回油管路將會(huì)產(chǎn)生壓力沖擊，這種壓力沖擊可達(dá)其穩(wěn)態(tài)值的若干倍。管路的某個(gè)接頭處有一股小液流瞬間噴出。由于閉式液壓系統(tǒng)的回油管路產(chǎn)生壓力沖擊是一個(gè)時(shí)間短暫的動(dòng)態(tài)過程，用一般的溢流閥作安全閥很難起到安全保護(hù)作用，因此應(yīng)采取措施使其主泵原動(dòng)力不至于突然消失。n 危害1) 沖擊的壓力可能高達(dá)正常工作壓力的34倍,會(huì)損壞系統(tǒng)中的元件、管道、儀表等設(shè)備。2) 沖擊產(chǎn)生的沖擊壓力使某些液壓元件（液壓閥、壓力繼電器等）產(chǎn)生誤動(dòng)作（誤發(fā)信號）,干擾液壓系統(tǒng)的正常工作,影響液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性。3) 引起振動(dòng)和噪聲,聯(lián)

9、結(jié)件松動(dòng),造成漏油,壓力閥調(diào)節(jié)壓力改變,流量閥調(diào)節(jié)流量改變,影響系統(tǒng)的正常工作。n 措施對于閥口突然關(guān)閉產(chǎn)生的壓力沖擊,可采取下列措施：1) 增大管徑以減小管道中液流速度，從而減少轉(zhuǎn)變成壓力能的動(dòng)能。縮短管長,避免不必要的彎曲;或采用軟管也行之有效2) 減慢換向閥的關(guān)閉速度,即增加換向時(shí)間?；蛟诨y完全關(guān)閉前,減慢液體的流速。3) 選擇動(dòng)作靈敏、響應(yīng)快的液壓元件運(yùn)動(dòng)部件(如油缸)突然被制動(dòng)、減速或停止時(shí),產(chǎn)生液壓沖擊的預(yù)防措施。1) 加長執(zhí)行元件制動(dòng)的時(shí)間。2) 在油缸端部設(shè)置緩沖裝置(如單向節(jié)流閥)控制油缸端部的排油速度,使油缸運(yùn)動(dòng)到缸端停止時(shí),平穩(wěn)無沖擊。3) 在油缸的行程終點(diǎn)采用減速閥,

10、由于緩慢關(guān)閉油路而緩和了液壓沖擊。4) 可在油缸的入口及出口處設(shè)置反應(yīng)快、靈敏度高的小型安全閥(直動(dòng)型),其調(diào)整壓力在中、低壓系統(tǒng)中,為最高工作壓力的105%115%,在高壓系統(tǒng)中,為最高工作壓力的125%,這樣可以防止沖擊壓力不會(huì)超過上述調(diào)節(jié)值。5) 在油缸回油控制油路中,設(shè)置平衡閥和背壓閥,以控制快速下降或水平運(yùn)動(dòng)的前沖沖擊,并適當(dāng)調(diào)高背壓壓力。6) 采用橡膠軟管吸收液壓沖擊能量,在易產(chǎn)生液壓沖擊的管路位置,設(shè)置蓄能器吸收沖擊壓力。7) 采用帶阻尼的液動(dòng)換向閥,并調(diào)大阻尼,即關(guān)小兩端的單向節(jié)流閥。8) 可適當(dāng)降低潤滑壓力。9) 油缸缸體孔配合間隙(間隙密封時(shí))過大,或者密封損壞,而工作壓力

11、又調(diào)得很大時(shí),易產(chǎn)生沖擊。采取的辦法是:更換活塞或活塞密封件,并適當(dāng)降低工作壓力,可排除沖擊現(xiàn)象。【例】混凝土泵車出現(xiàn)活塞在吸入混凝土至行程末端時(shí),總要撞擊一下清洗室的制動(dòng)器,嚴(yán)重時(shí)泵送1503混凝土就要更換活塞,否則將撞碎活塞減震墊,使活塞變形,甚至將液壓缸密封壓盤撞變形、油封被破壞而大量漏油,被迫停止工作。故障原因：開式系統(tǒng)的最大問題就是換向閥換向瞬間的壓力沖擊。設(shè)計(jì)流量越大，液壓系統(tǒng)的控制及執(zhí)行元件的各部位指數(shù)越大,相應(yīng)加工難度、允許誤差就越大。在工作中由于各種不利條件如外溫環(huán)境、空氣污染等的影響,造成正常和非正常的磨損,使液壓控制系統(tǒng)的液動(dòng)換向閥、主換向閥及其他控制元件的密封性能不斷減

12、弱,導(dǎo)致系統(tǒng)的沖擊力越來越大,尤其控制系統(tǒng)的油流壓力越來越復(fù)雜猛烈。由于以上原因,造成液壓系統(tǒng)中的各種液壓閥都受到這種復(fù)雜而猛烈的液動(dòng)壓力的影響,使這些控制元件的工作動(dòng)態(tài)響應(yīng)提前;控制油壓的劇烈變化使紊流現(xiàn)象相應(yīng)增大,各控制元件產(chǎn)生不良的聯(lián)動(dòng)反應(yīng), 活塞撞擊制動(dòng)器只是其中一種現(xiàn)象。開式油路的回油壓力沖擊現(xiàn)象是由于換向閥切換方式。液動(dòng)控制閥、主四通閥的切換過程都是高壓油,沖擊嚴(yán)重,必須設(shè)法改善其切換方式。故障排除過程：根據(jù)以上分析,活塞撞擊“制動(dòng)器”是由于開式系統(tǒng)采用閥換向、大流量、高壓力導(dǎo)致液動(dòng)閥中的油流在高速切換時(shí)產(chǎn)生的壓力沖擊造成了各控制元件的聯(lián)動(dòng)性故障。開始只注意到某個(gè)元件的故障改善、修

13、復(fù)或更換,如先導(dǎo)換向閥、逆轉(zhuǎn)換向閥、輔助閥和主四通換向閥等,都一一進(jìn)行過單一的修復(fù)或更換,然而均無明顯改善。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)后，在先導(dǎo)換向閥與逆轉(zhuǎn)閥組之間的阻尼孔前,再增設(shè)一個(gè)合適流量阻尼孔元件進(jìn)行二次阻尼，活塞撞擊制動(dòng)器的現(xiàn)象消除,故障被徹底排除?！纠磕承吞柕难b載機(jī)變速器采用行星齒輪式動(dòng)力換檔變速器，換檔操作系統(tǒng)為液壓式，在使用中有時(shí)出現(xiàn)換檔沖擊故障，換檔后裝載機(jī)不能平緩起步，出現(xiàn)短暫的動(dòng)力中斷現(xiàn)象后猛然結(jié)合使整機(jī)出現(xiàn)液壓沖擊現(xiàn)象。解決辦法：檢查單向閥或節(jié)流閥有無堵塞，如有，用壓縮空氣或細(xì)銅絲疏通。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，油路系統(tǒng)如果沒有按規(guī)定時(shí)間清洗，油液雜質(zhì)過多，容易導(dǎo)致節(jié)流孔的堵塞和閥芯卡死。這是

14、導(dǎo)致?lián)Q檔沖擊的主要原因。4、空穴現(xiàn)象在常溫和大氣壓下，液壓油中一般溶解有56%（體積）的空氣。如果某點(diǎn)的壓力低于當(dāng)時(shí)溫度下的油（空）氣分離壓時(shí)，溶解在油液中的空氣將迅速、大量地分離出來，形成氣泡；如果某點(diǎn)的壓力低于當(dāng)時(shí)溫度下的油液的飽和蒸汽壓時(shí)，油液本身也將沸騰、汽化，產(chǎn)生大量氣泡，從而使油液中產(chǎn)生氣穴，使充滿在管道或液壓元件中的油液稱為不連續(xù)狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫空穴現(xiàn)象。空穴現(xiàn)象往往發(fā)生在液壓泵的吸油管道中和過流斷面非常狹窄的地方；如果吸油管的直徑小，吸油面過低或吸油管中其它阻力較大以至吸油管中真空度過大，或者液壓泵轉(zhuǎn)速過高而在泵的吸油腔中油液不能充滿全部空間，都可能產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。當(dāng)油液通過節(jié)流

15、小孔、閥口縫隙等特別狹窄的地方時(shí)，由于流速很高致使油液的壓力降得很低，這時(shí)也容易產(chǎn)生空穴現(xiàn)象。氣泡隨著液流帶入高壓區(qū)時(shí)將急劇潰滅，空氣又溶解于油中，使局部區(qū)段形成真空。這時(shí)周圍液體質(zhì)點(diǎn)以高速來填補(bǔ)這一空間，質(zhì)點(diǎn)相互碰撞而產(chǎn)生局部高壓，溫度急劇升高，引起局部液壓沖擊，造成強(qiáng)烈的噪聲和油管的振動(dòng)。同時(shí)，接觸空穴區(qū)的管壁和液壓元件表面因反復(fù)受到液壓沖擊和高溫的作用，以及氣泡中氧氣的氧化作用，零件表面將產(chǎn)生腐蝕。這種由空穴現(xiàn)象引起的腐蝕稱為氣蝕?？昭ǚ蛛x出來的氣泡有時(shí)并不潰滅，它們聚集在管道的最高處或流道狹窄處形成氣塞，使油液不通暢甚至堵塞，使系統(tǒng)不能正常工作。液壓泵發(fā)生空穴現(xiàn)象時(shí)，除產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)外

16、，還會(huì)降低泵的吸油能力，增加泵的壓力和流量的脈動(dòng)，使泵的零件受到?jīng)_擊載荷，降低工作壽命。防止措施：避免系統(tǒng)壓力極端降低，管路密封良好，防止空氣混入系統(tǒng)，切勿從吸油管道吸入空氣；正確設(shè)計(jì)液壓泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)（適當(dāng)限制轉(zhuǎn)速和吸油高度），特別注意使吸油管有足夠的直徑，對高壓泵，采用低壓泵補(bǔ)油（高壓大流量泵吸油時(shí)容易產(chǎn)生真空）；在系統(tǒng)管道中盡量避免狹窄和急劇轉(zhuǎn)彎處，減少吸油管路中的阻力；及時(shí)更換濾油網(wǎng)。改善零件的抗氣蝕能力，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料（或鍍層）制造液壓件，降低零件表面粗糙度，提高機(jī)械強(qiáng)度。油泵吸油口壓力過低（真空度過大）會(huì)降低泵的工作效率，并且容易產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，使油液的流動(dòng)性變差，元件表面

17、受到局部侵蝕疲勞甚至損壞，加大噪聲和振動(dòng)。因此，油泵的吸油口壓力不能太低，一般柱塞泵的吸油口壓力應(yīng)不低于0.085MPa。而吸油口壓力過高（即油箱內(nèi)壓力過高），會(huì)使液壓泵和馬達(dá)殼體內(nèi)的泄油壓力增大，會(huì)嚴(yán)重影響液壓泵和液壓馬達(dá)的正常工作，甚至?xí)⑤S封擊穿而無法工作。柱塞泵（馬達(dá)）的殼體泄油壓力一般不超過0.15MPa。所以，液壓泵吸油口壓力過高或過低都會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作，甚至破壞液壓元件?！纠縒Y20液壓挖掘機(jī)斗桿油缸運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)出油缸兩腔油液流量的差值（有桿腔與無桿腔活塞有效面積不同）較大，約為170l/min，導(dǎo)致油箱內(nèi)液壓油增多或減少，油面下降或上升，引起油箱內(nèi)氣壓變化，從而引起吸油

18、口壓力變化。只有進(jìn)出油箱的氣體流量達(dá)到該值時(shí)，才能保證油箱內(nèi)壓力不變。改進(jìn)設(shè)備的氣路系統(tǒng)，措施：1、增大氣壓管路通徑，減少彎曲，增大供氣量，更換通徑較大的安全閥。但此法受氣壓管路的限制，費(fèi)用較高。2、取消氣路加壓系統(tǒng)。在油箱上安裝一個(gè)預(yù)壓式空氣濾清器（PAF1-0.02-0.45-10L），它可以保證在油箱內(nèi)壓力小于0.1MPa時(shí)，就打開單向閥進(jìn)氣，而油箱內(nèi)壓力大于0.12MPa時(shí)，打開其內(nèi)部的排氣閥，氣體排出。通氣量可達(dá)450L/min，遠(yuǎn)大于進(jìn)出油缸兩腔油液的流量差值。同時(shí)，縮短油泵吸油管，減少油管彎曲。這樣就可以保證油泵的吸油口壓力在0.10.12MPa的正常范圍內(nèi)。該方法簡便易行，費(fèi)用

19、較低，并取消了油箱的加壓系統(tǒng)，從而降低了成本。2.2 液壓元件2.2.1液壓泵與液壓馬達(dá)1、液壓泵液壓泵是液壓系統(tǒng)中的能源，它將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。液壓泵的基本性能參數(shù)是用來表征其工作能力和工作質(zhì)量，包括允許工作壓力、轉(zhuǎn)速、排量和流量及工作效率等。1、壓力pB液壓泵輸出的液體壓力大小，是由負(fù)載決定的。額定壓力pB ：指液壓泵在正常工作條件下能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。這是從液壓泵的強(qiáng)度、壽命、效率等使用因素考慮而規(guī)定的正常工作的壓力上限。最大壓力pmax：液壓泵在短時(shí)間內(nèi)超載運(yùn)行所允許的極限壓力。它通常由液壓系統(tǒng)的安全閥限定。安全閥的調(diào)定值不能超過液壓泵的最大壓力值。2、排量qB和流

20、量QB排量qB是液壓泵的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，它是指液壓泵在轉(zhuǎn)過單位角度過程中排出液體的理論體積，單位為ml/r（毫升/轉(zhuǎn)）。液壓泵的排量取決于泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，與泵的輸出壓力、轉(zhuǎn)速無關(guān)。排量可調(diào)節(jié)的泵稱為變量泵，不可調(diào)節(jié)的泵稱為定量泵。流量QB是指液壓泵在單位時(shí)間內(nèi)輸出的液體體積，單位為l/min（升/分）。泵的理論流量：QBt= qB·B泵的實(shí)際流量： QB= QBt QBQB油泵的泄漏流量，只隨油壓變化3、轉(zhuǎn)速B額定轉(zhuǎn)速B ：液壓泵在額定壓力下能正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大角速度。單位為rad/s。為了液壓泵具有一定的自吸能力，一般不希望液壓泵超過額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。最高轉(zhuǎn)速B ：工作角速度的上限值，

21、它受運(yùn)動(dòng)件磨損和壽命、氣蝕條件的限制。如果液壓泵的角速度超過最高角速度，就可能產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，使液壓泵產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪音，加速零件損壞，壽命顯著降低。4、轉(zhuǎn)矩MB與功率NB轉(zhuǎn)矩是指液壓泵的輸入轉(zhuǎn)矩，功率是指液壓泵的額定輸入（驅(qū)動(dòng)）功率。5、效率容積效率Bv：液壓泵實(shí)際流量QB與理論流量QBt的比值。機(jī)械效率Bm：液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩MBt（或理論功率Nt）與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩MBi(或理論功率 ) 的比值。即： Bm= MBt / MBi= Nt / N總效率B：液壓泵實(shí)際輸出功率PBo與輸入功率PBi的比值。也等于容積效率與機(jī)械效率的乘積。 B= Bv· Bm 任何油泵的實(shí)際輸入功率均可表示

22、為：p 油泵輸出壓力（N/m2)QB 油泵實(shí)際輸出流量（升/min）B 油泵的總效率6、自吸能力自吸能力是指液壓泵在額定角速度下，從低于液壓泵的開式油箱中自行吸油的能力，用吸油高度或真空度來表示。由于受真空和氣蝕條件的限制，液壓泵所允許的吸油高度一般不超過0.5m。對于某些自吸能力較差的液壓泵可采取高位油箱、壓力油箱、補(bǔ)油泵等措施。二、液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)正和油泵相反，它是將工作液體的壓力能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械能，屬于液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。它輸入的能量形式為壓力和流量，輸出的能量形式是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)有排量qM、輸出轉(zhuǎn)矩MM、輸出角速度M等。1、排量qM排量qM 是指液壓馬達(dá)在轉(zhuǎn)過

23、單位角度工作腔幾何容積的變化量，單位為ml/r（毫升/轉(zhuǎn)）。排量可調(diào)節(jié)的液壓馬達(dá)稱為變量馬達(dá)，不可調(diào)節(jié)的液壓馬達(dá)稱為定量馬達(dá)。2、輸出轉(zhuǎn)矩MM液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩是其輸出軸帶動(dòng)負(fù)載的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。額定輸出轉(zhuǎn)矩是在額定工作壓力下，液壓馬達(dá)輸出軸的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。3、角速度M額定角速度是指液壓馬達(dá)在額定輸出轉(zhuǎn)矩下能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度。最低穩(wěn)定角速度是指不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象時(shí)液壓馬達(dá)的最低而穩(wěn)定的角速度。4、輸出功率PM液壓馬達(dá)輸出功率反映了液壓馬達(dá)克服負(fù)載做功的能力，通常用額定輸出功率來表示。5、效率M容積效率Mv：液壓馬達(dá)理論流量QM與實(shí)際輸入流量QMi的比值。機(jī)械效率Mm：液壓馬達(dá)的

24、實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩MMo與理論轉(zhuǎn)矩MM的比值。即： Mm= MMo / MM（注：理論功率、轉(zhuǎn)矩：不考慮摩擦?xí)r的功率、轉(zhuǎn)矩。）總效率M：液壓馬達(dá)實(shí)際輸出功率PMo與輸入功率PM的比值，也等于容積效率與機(jī)械效率的乘積。M= Mv ·Mm 液壓馬達(dá)的機(jī)械效率影響其啟動(dòng)性能，容積效率影響其制動(dòng)性能。三、常用液壓泵與液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)常用液壓泵和液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。按輸入、輸出的流量是否可調(diào)分為定量泵（液壓馬達(dá)）和變量泵（液壓馬達(dá)）。按輸入、輸出的液流方向是否可調(diào)分為單向泵（液壓馬達(dá)）和雙向泵（液壓馬達(dá)）。 根據(jù)常用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中的壓力分級，通常將額定壓力為02.

25、5MPa的液壓泵叫低壓泵， 2.58.0MPa的叫中壓泵，8.016MPa的叫中高壓泵，1632MPa的叫高壓泵；超過32MPa的叫超高壓泵。圖2.2-1 液壓泵與液壓馬達(dá)符號1、齒輪泵與齒輪馬達(dá)齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕、成本低、工作可靠、自吸能力好、對油液污染不敏感、維修方便，非常適合用于工況惡劣的工程建設(shè)機(jī)械。由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，體積小，故常用在要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕的設(shè)備上。齒輪泵的振動(dòng)和噪聲較其它類型的泵大。在使用齒輪泵時(shí)，改變齒輪泵的轉(zhuǎn)速就能改變泵的平均輸出流量，但齒輪泵的轉(zhuǎn)速是有限制的，太高了，油液在離心力的作用下，不能填滿整個(gè)吸油腔，而且還會(huì)引起氣穴現(xiàn)象，所以一般齒輪泵的最大

26、圓周速度已不超過56m/s為宜。轉(zhuǎn)速過低時(shí)泵的平均理論流量相應(yīng)減少而泄漏量無多大變化（泵的泄漏流量只隨油壓變化），容積效率下降很多，一般當(dāng)轉(zhuǎn)速小于200300r/min時(shí)，齒輪泵就不能正常工作了。目前齒輪泵的最高工作壓力可達(dá)32MPa，角速度達(dá)700r/s。（注：齒輪泵壓力范圍：低壓泵幾兆帕，高壓泵從十幾到32MPa。）我國高壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)類型較多，目前壓力最高的是CB-Z2型， 其結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是采用雙向補(bǔ)償。即浮動(dòng)側(cè)板7起著軸向間隙補(bǔ)償作用，徑向密封塊12起徑向密封間隙跟蹤補(bǔ)償作用。該泵性能上的主要特點(diǎn)是：1)高壓力。由于采用雙向補(bǔ)償形成了高壓密封，其額定壓力為25.5MPa、最高壓力3

27、1.5MPa。2)高效率。其容積效率94，總效率85。特別是在高溫工況下仍能保持較高的容積效率，提高了泵的實(shí)際使用價(jià)值。 3)壽命長。由于采用徑向密封塊跟蹤補(bǔ)償徑向密封間隙，擴(kuò)大了吸油區(qū)包角，縮小高壓區(qū)。徑向力比一般齒輪泵要減少28，大大提高了泵的壽命。內(nèi)嚙合擺線齒輪泵，一般稱作擺線轉(zhuǎn)子泵。與外嚙合齒輪泵相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲低、自吸性能好，適用于高轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是在高壓低轉(zhuǎn)速時(shí)容積效率較低。擺線轉(zhuǎn)子泵的額定壓力一般為2.5MPa、4.0MPa，這種泵廣泛用于低壓系統(tǒng)，作為補(bǔ)油泵和潤滑泵使用，并應(yīng)用于大、中型車輛和工程機(jī)械的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 齒輪馬達(dá)與齒輪泵的基本結(jié)構(gòu)相同，從可逆

28、性原則來說，除了在結(jié)構(gòu)上采取了限制措施的泵以外，齒輪泵可以作為液壓馬達(dá)使用。由于齒輪馬達(dá)要正反轉(zhuǎn)工作，故其進(jìn)出油口對稱，孔徑相同。齒輪馬達(dá)是小扭矩高轉(zhuǎn)速馬達(dá)，能以300r/s的高速旋轉(zhuǎn)。齒輪馬達(dá)的瞬時(shí)流量隨轉(zhuǎn)角變化波動(dòng)較大，作用在齒輪上的徑向力造成較大的摩擦阻力，因此低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率低，穩(wěn)定性差。在轉(zhuǎn)速低于15r/s時(shí)容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。另外，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率很低（<0.8），帶負(fù)載啟動(dòng)很困難。內(nèi)嚙合擺線齒輪馬達(dá)(擺線馬達(dá))結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、輸出轉(zhuǎn)矩大、低速穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，額定壓力一般為1012MPa。是一種小型低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。汽車車輛、工程機(jī)械等液壓系統(tǒng)有所應(yīng)用。2、葉片泵與葉片

29、馬達(dá)葉片泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，流量均勻性好，容積效率較高。但對吸油條件要求高，工作轉(zhuǎn)速為60150r/s之間，對液壓油的污染較敏感，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。單作用葉片泵可作為變量泵使用，但工作壓力過低。雙作用葉片泵均為定量泵，工作壓力可達(dá)1621MPa。工程機(jī)械上應(yīng)用較多的是雙作用葉片泵。單作用式葉片馬達(dá)可以制成變量馬達(dá)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)零件多，泄漏量大，容積效率低。工程機(jī)械上實(shí)際采用的通常是雙作用定量葉片馬達(dá)。3、柱塞泵與柱塞馬達(dá)齒輪泵和葉片泵都存在密封面積大，泄漏較多，壓力不高的弱點(diǎn)，而柱塞泵具有壓力高，容積效率高的特點(diǎn)，最適用于高壓大功率的液壓系統(tǒng)。柱塞泵按柱塞的排列形式不同分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵

30、。徑向柱塞泵密封性好，容積效率和工作壓力都比較高。它具有耐振動(dòng)、耐沖擊、壓力高，有一定的自吸能力，對油液過濾要求較低等特點(diǎn)。軸向柱塞泵能在高壓（42MPa)和高速（400r/s)下可靠地工作，容積效率較高（0.98），結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)變量，因而在工程機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用。通過改變流量以實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)或液壓缸的調(diào)速。是軸向柱塞泵的重要特點(diǎn)。這種調(diào)節(jié)可以是連續(xù)的，無級的，還可以在液壓系統(tǒng)工作中不停機(jī)地進(jìn)行。變量調(diào)節(jié)控制按信號來源可分為兩類。一類是由外力或外部信號來進(jìn)行調(diào)節(jié)。一類是由泵本身的流量、壓力、功率等工作參數(shù)作信號，通過改變和控制泵的排量、壓力和功率等實(shí)行反饋控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)。工程機(jī)械上使用后一

31、類控制方式較多。靜力壓樁機(jī)采用的是邵陽液壓件廠生產(chǎn)的壓力補(bǔ)償軸向柱塞變量泵。液壓泵變量機(jī)構(gòu)從控制方式來看有手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，液控變量機(jī)構(gòu)，伺服變量機(jī)構(gòu)等。手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，帶動(dòng)變量活塞作上下移動(dòng)，帶動(dòng)斜盤，改變斜盤傾角的大小和方向，從而改變泵的排量和液流方向。手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但往往因人的操作力不夠而要在泵停轉(zhuǎn)或卸載后方能進(jìn)行調(diào)節(jié)。它適用于中小功率且不經(jīng)常調(diào)節(jié)的變量泵。圖2.2-2 手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)是一個(gè)隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，由拉桿、伺服閥、變量活塞、變量殼體等主要零件組成。變量活塞內(nèi)孔中裝有伺服閥，伺服閥與手推拉桿連接。工作時(shí)，泵出口的壓力油引入變量殼體的下腔室。當(dāng)手推拉桿下移時(shí)

32、，帶動(dòng)伺服閥下移，打開油口e，由于變量活塞上部面積比下部大，故油壓作用力推動(dòng)變量活塞下移，并通過銷子帶動(dòng)斜盤增大傾角，泵流量增大。當(dāng)變量活塞的移動(dòng)量等于拉桿的移動(dòng)量時(shí)，油口重新被伺服滑閥封閉，變量活塞便停下來。若拉桿帶動(dòng)伺服滑閥向上移動(dòng)，油口e仍被封閉，而卸壓油口f打開，上腔室的壓力油經(jīng)f油口泄入泵內(nèi)由泄漏口流回油箱。此時(shí)變量活塞在下腔室油壓的作用下上升，斜盤傾角減小，泵流量減小。當(dāng)變量活塞上升量等于拉桿提升量時(shí)，油口f重新被伺服滑閥封閉，變量活塞停止上升。可以看出，斜盤的傾角完全跟隨伺服滑閥的位移而變化，故稱為伺服變量。伺服變量的最大優(yōu)點(diǎn)是操作力小，控制靈活，適用于高壓工作且需改變流量的場合

33、。液控變量機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)雙作用液壓缸，一般用電液伺服閥來控制活塞的運(yùn)動(dòng)，通過活塞的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)泵的斜盤并改變其傾角而實(shí)現(xiàn)變量。調(diào)節(jié)電液伺服閥的輸入電流可以實(shí)現(xiàn)全變量行程范圍內(nèi)的流量變化。液控變量機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)雙向變量，結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)遙控，但電液控制系統(tǒng)較復(fù)雜。常用變量泵有以下幾種：恒功率變量泵：柱塞泵的壓力和流量近似地按恒功率關(guān)系變化，負(fù)載變化引起泵的工況改變時(shí)不會(huì)影響原動(dòng)機(jī)的工況，使原動(dòng)機(jī)仍在高效率區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的功率，并且提高了低負(fù)載時(shí)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度。圖2.2-3 恒功率變量泵的控制原理和特性曲線與定量泵比較，恒功率泵配備較小的原動(dòng)機(jī)便可得到同樣的最大流量和最高壓力（因?yàn)楹愎β时?/p>

34、中壓力與流量的最大值不是同時(shí)出現(xiàn)的）。由于上述優(yōu)點(diǎn)，恒功率泵被大量地應(yīng)用在工程建設(shè)機(jī)械上。恒功率控制原理及功率特性曲線如圖2.3-3所示。功率調(diào)節(jié)器中控制活塞右面有壓力油作用，左面有彈簧作用。當(dāng)泵出口壓力低于彈簧裝置預(yù)壓緊力時(shí)，彈簧裝置未被壓縮，液壓泵的擺角處于最大角度，泵的排量最大，當(dāng)液壓泵在泵的出口壓力和彈簧裝置的壓緊力相平衡時(shí)的位置(稱為調(diào)節(jié)起始位置)時(shí)，作用在功率調(diào)節(jié)器中控制活塞上的液壓力稱為起調(diào)壓力。當(dāng)泵出口壓力大于起調(diào)壓力時(shí)，調(diào)節(jié)器中彈簧壓縮力與其行程有近似雙曲線的變化關(guān)系，而在速度恒定時(shí)，液壓泵出口壓力與流量也呈近似雙曲線的變化，因此，液壓泵在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)始終保持恒功率的工作特性。

35、由于液壓泵的工作壓力隨外負(fù)載而變化，因而可使工作機(jī)構(gòu)的速度隨外負(fù)載的增大而減小，或隨外負(fù)載的減小而增大，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率在液壓泵調(diào)節(jié)范圍內(nèi)得到充分利用。變量泵的起調(diào)壓力P0是由彈簧裝置的剛度和液壓系統(tǒng)的要求決定的。調(diào)節(jié)最大壓力Pmax由液壓系統(tǒng)決定，由安全溢流閥確定，此時(shí)泵的擺角最小。圖2.2-4 恒功率變量泵變量原理圖2,2-4所示為恒功率變量泵變量原理：變量機(jī)構(gòu)中差動(dòng)變量活塞2內(nèi)裝有伺服滑閥3，滑閥的上部通過T形槽和芯軸4相連，芯軸上的外彈簧6有一定的預(yù)緊力，內(nèi)彈簧5呈自由狀態(tài)。工作時(shí)泵出口的壓力油經(jīng)單向閥1進(jìn)入變量活塞的下腔a，并經(jīng)油道b進(jìn)入環(huán)槽d，作用在滑閥的下端，產(chǎn)生一個(gè)使滑閥向上與油液

36、壓力相平衡的壓力。當(dāng)泵的油壓p小于起調(diào)壓力p0時(shí)，伺服滑閥處于最低位置，環(huán)槽c打開，壓力油進(jìn)入活塞上腔e。由于活塞上腔作用面積大于下腔的面積，故油液壓力使活塞處于最低位置，這時(shí)斜盤保持最大傾角，流量為最大。起調(diào)壓力p0可通過調(diào)整外彈簧的預(yù)緊力來改變。反之，當(dāng)泵的壓力pp0時(shí)，d腔中作用在伺服滑閥的向上的油液壓力將大于外彈簧的預(yù)緊力，滑閥上移封閉環(huán)槽c，打開環(huán)槽g，活塞上腔e的油液經(jīng)f、g及滑閥中心孔進(jìn)入泵殼的卸壓回油?；钊谙虑坏挠蛪鹤饔孟孪蛏线\(yùn)動(dòng)，使斜盤傾角減小、流量減少?；钊S滑閥運(yùn)動(dòng)，直到滑閥停止運(yùn)動(dòng)。恒壓變量泵：不論泵的流量如何變化，始終保持泵的輸出壓力為定值。恒壓變量機(jī)構(gòu)是一種定值

37、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，不論泵的流量如何變化，始終保持輸出壓力為定值。其基本原理是將泵的輸出壓力與調(diào)定的壓力值比較，根據(jù)兩者的差值改變排量，以保持輸出壓力的恒定。斜軸泵的恒壓變量機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3.3-8所示，恒壓變量機(jī)構(gòu)取泵的出口壓力信號pd對泵的流量進(jìn)行調(diào)控，使輸出壓力保持調(diào)定值。泵的出口壓力加被引入先導(dǎo)控制滑閥1的左端后，形成的液壓推力pdAc與右端壓力控制彈簧力Fs作比較。彈簧力Fs代表了恒壓泵的調(diào)定壓力p0，即p0Fs/Ac。 泵的工作壓力pdp0時(shí)，控制滑閥1處于左端位置，開度x0，差動(dòng)變量活塞下腔壓力p0，活塞上腔油壓pd將斜盤傾角推到最大位置，泵輸出最大流量Qp，此時(shí)泵以定量泵方式工作。當(dāng)

38、泵的工作壓力增大到恒壓變量泵調(diào)定值，即pd= p0時(shí)，控制滑閥在液壓推力作用下將克服右端的彈簧力把閥口打開，形成開度為x的可變節(jié)流口，它和固定節(jié)流K構(gòu)成串聯(lián)阻力回路。開度x增大，壓力p隨之升高。開度x大到一定程度時(shí)，壓力p便可推動(dòng)差動(dòng)活塞，并使斜盤傾角減小，泵的輸出流量減小。為提高恒壓精度，彈簧3剛度很小，而預(yù)壓縮量很大，這樣閥口開度x對彈簧力的影響很小。所以，當(dāng)pd= p0時(shí)，閥口開度x在理論上是任意的，差動(dòng)變量活塞的位置和斜盤傾角均是任意的。這表明，pd= p0時(shí)恒壓變量泵在0Qp的任一流量下工作。恒壓變量機(jī)構(gòu)可用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。當(dāng)節(jié)流閥開度減小時(shí)，流量相應(yīng)減少，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的調(diào)速。利用恒壓變

39、量機(jī)構(gòu)在泵的流量全部用于補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏，輸出功率為零工況時(shí)可以實(shí)現(xiàn)泵的卸荷和超壓安全保護(hù)。變量機(jī)構(gòu)最重要的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是穩(wěn)定性。控制滑閥左端的阻尼孔K0對提高抗干擾能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性有重要作用。它在泵出口壓力出現(xiàn)劇變或波動(dòng)時(shí)，使控制滑閥左端壓力的變化趨于平緩，使調(diào)節(jié)過程平穩(wěn)、可靠。圖3.3-8 恒壓變量機(jī)構(gòu)工作原理圖2.2-5 A11VO75DR泵特性曲線圖 2.2-4 A11VO75DR泵工作原理山河公司SWDB165A全液壓潛孔鉆車液壓動(dòng)力源(60KW)由柴油機(jī)帶動(dòng)1個(gè)恒壓變量液壓泵A11VO75DR泵，其工作的特點(diǎn)是：在泵的最大排量以內(nèi)，為滿足負(fù)載需要的工作壓力穩(wěn)定在調(diào)定壓力，泵的排量是

40、可以無級變化的，以至可接近零排量，使鉆具回轉(zhuǎn)的最大速度可調(diào)，使用泵出口的節(jié)流閥調(diào)整泵的最大排量，使鉆具轉(zhuǎn)速控制在050 rpm。其中A11VO75DR泵的工作原理與壓力流量特性曲線如圖2.2-4、圖2.2-5所示：從圖中可以看出恒壓變量的原理：泵出口的壓力超過閥彈簧的設(shè)定值時(shí)，液控閥芯右移，高壓油進(jìn)入泵斜盤控制缸，推動(dòng)斜盤角度減小，減少泵的排量，從而降低泵出口的壓力，直至達(dá)到與閥設(shè)定的壓力匹配；反之，當(dāng)泵出口的壓力小于閥彈簧的設(shè)定壓力時(shí)，閥芯左移，斜盤在復(fù)位彈簧的作用下角度增大，相應(yīng)地泵的排量增大，使泵出口的壓力增高以期達(dá)到平衡。從工作原理圖上可以看出，變量泵的輸出流量在同一轉(zhuǎn)速下能無級調(diào)節(jié)，

41、是靠改變液壓泵內(nèi)柱塞的行程取得，柱塞行程的改變又是由配油盤的角度控制的。A11VO75DR泵的技術(shù)參數(shù)為：額定工作壓力35MPa，理論排量74ml/r，壓力設(shè)定范圍535MPa。A11VO75DR泵恒壓的結(jié)構(gòu)如圖15-3所示：圖2.2-6 A11VO75DR泵變量調(diào)節(jié)單元結(jié)構(gòu)圖泵出口的壓力油作用在壓力調(diào)節(jié)單元主閥芯(用P標(biāo)記)的左端臺階面(用A標(biāo)記)，通過外部調(diào)節(jié)螺釘(用C標(biāo)記)壓縮主彈簧作用在主閥芯P的右端面上，與主閥芯P左邊的泵出口壓力平衡； 壓力調(diào)整主要是調(diào)節(jié)主閥芯P右端面上的外部調(diào)節(jié)螺釘C。當(dāng)泵出口壓力A增大到超過右邊調(diào)節(jié)彈簧C的設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)單元的主閥芯P向右移，越過封油臺階，使壓力

42、油與驅(qū)動(dòng)配油盤偏轉(zhuǎn)的柱塞缸溝通(用B標(biāo)記)，壓力油在柱塞缸上產(chǎn)生的力推動(dòng)配油盤向左偏轉(zhuǎn)，泵的輸出流量減少，直至泵的出口壓力A與調(diào)節(jié)壓力C相匹配時(shí)，泵達(dá)到穩(wěn)定的流量輸出。在泵的外部調(diào)節(jié)螺釘C調(diào)定某一壓力時(shí)，當(dāng)泵的輸出壓力低于此值時(shí)，柱塞缸B與回油溝通(用T標(biāo)記)，在彈簧力作用下，柱塞缸B拉動(dòng)配油盤向大角度偏轉(zhuǎn)，泵加大排量直至最大，以達(dá)到增大泵的輸出壓力與調(diào)定壓力平衡的目的；當(dāng)泵的輸出壓力高于此值時(shí)，壓力油A作用于柱塞缸B，推動(dòng)配油盤角度變小，泵減少排量直至最小，以達(dá)到減小泵的輸出壓力與調(diào)定壓力平衡的目的。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘C，泵的輸出壓力上升，反之下降。恒流量變量泵：在一定范圍內(nèi)當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速升高（

43、降低）時(shí)，泵的排量相應(yīng)減?。ㄔ黾樱?，從而使泵的流量在一定范圍內(nèi)保持恒定。功率適應(yīng)變量泵：在恒量變量泵的基礎(chǔ)上，目前發(fā)展了性能更為完善的功率適應(yīng)變量泵?？梢苑奖愕厝我庹{(diào)節(jié)流量，對轉(zhuǎn)速、泄漏引起的流量變化有自動(dòng)補(bǔ)償能力，保持流量的穩(wěn)定。在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的流量調(diào)節(jié)、流量定值控制、安全限壓、卸荷及保壓。圖2.2-7 功率適應(yīng)變量泵工作原理其工作原理如圖2.2-7所示。泵出口處能連續(xù)調(diào)節(jié)的可調(diào)流量檢測節(jié)流口采用比例控制閥，使該泵不僅可隨意調(diào)節(jié)流量，且可消除轉(zhuǎn)速、泄漏等干擾保持流量的穩(wěn)定。該系統(tǒng)比恒流量變量泵多了一個(gè)壓力控制閥(PC閥)，當(dāng)外負(fù)載過大或在保壓工況、PC閥的滑閥在油壓的作用下克服彈簧力

44、Fs推向左端時(shí)，壓力Pd的控制油液不經(jīng)開口x而按虛線管路進(jìn)入差動(dòng)變量活塞的下端，將斜盤傾角推到近于零的位置，僅保留補(bǔ)償泄漏，維持壓力的微小流量所需的間隙。實(shí)際上，它同時(shí)起到限壓、安全保護(hù)、卸荷、保壓等多種作用，并且基本上無功率消耗。如果在檢測節(jié)流口可調(diào)的基礎(chǔ)上，使PC閥的彈簧力Fs也可調(diào)節(jié)，不但得到泵連續(xù)變化的恒流量特性，還能獲得連續(xù)變化的限壓特性，在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的流量調(diào)節(jié)、流量定值控制、安全限壓、卸荷及保壓。軸向柱塞馬達(dá)：軸向柱塞馬達(dá)是可逆的液壓元件（除閥式配流外）。高速軸向柱塞馬達(dá)的低速穩(wěn)定性很好，還能變排量工作。但輸出轉(zhuǎn)矩較小，通常與減速器配套使用。徑向柱塞馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速低、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)

45、矩大，多稱為低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。其排量大，輸出轉(zhuǎn)矩大，與高速馬達(dá)相比，具有較好的低速穩(wěn)定性和較高的啟動(dòng)機(jī)械效率；能直接帶動(dòng)重型負(fù)載，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置靈活；加速和制動(dòng)的時(shí)間短，調(diào)速性能好。在工程機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)是由于輸出轉(zhuǎn)矩大，制造比較困難。徑向柱塞馬達(dá)目前主要有三種結(jié)構(gòu)形式：曲軸連桿式、靜力平衡式和內(nèi)曲線多作用式。曲軸連桿式馬達(dá)生產(chǎn)最早，目前生產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛。額定壓力一般為16MPa，最大壓力22MPa。這種馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，轉(zhuǎn)速適中，價(jià)格便宜。適用于工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)。但輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大（在不同的），低速穩(wěn)定性差。靜力平衡式徑向柱塞馬達(dá)是從曲軸連桿式馬達(dá)發(fā)展而來的。它的主

46、要特點(diǎn)是取消了連桿，并且在主要摩擦副間實(shí)現(xiàn)了液壓靜力平衡，改善了工作性能。其額定壓力為1016MPa，最大壓力達(dá)31.5MPa，具有優(yōu)良的啟動(dòng)性能和較高的機(jī)械效率，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、工作可靠。適用于各類機(jī)械的行走、牽引、驅(qū)動(dòng)以及提升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。內(nèi)曲線馬達(dá)額定壓力多為25MPa，最大壓力為32MPa。它具有性能參數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、噪聲低、維護(hù)方便等特點(diǎn)。它可不經(jīng)機(jī)械減速和增力機(jī)構(gòu)而直接驅(qū)動(dòng)低速重載的工作機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用各類機(jī)械的液壓系統(tǒng)中。（低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上一柱塞式的居多。）增大液壓馬達(dá)的進(jìn)出油口壓力差和排量可提高液壓馬達(dá)的輸出力矩，實(shí)際上液壓馬達(dá)的工作壓力達(dá)到一定值后，如果進(jìn)一

47、步加大進(jìn)出口壓力差，面臨著材料強(qiáng)度、摩擦、泄漏等諸多難以解決的制約條件，因此通常用增大排量的辦法。實(shí)際應(yīng)用中多采用增大有效作用次數(shù)、增大柱塞排數(shù)的方法。另外，多排柱塞的液壓馬達(dá)通過油路切換可實(shí)現(xiàn)有級變量。2.3.4液壓泵和液壓馬達(dá)的選用與使用一、液壓泵與液壓馬達(dá)的選型1、液壓泵選型， 工程機(jī)械上常用的液壓泵和液壓馬達(dá)有齒輪式、葉片式、柱塞式。在實(shí)際工作中到底選擇哪種液壓泵、液壓馬達(dá)才合適，應(yīng)根據(jù)具體情況來決定。 首先應(yīng)綜合考慮主機(jī)工況、功率大小、系統(tǒng)要求、元件技術(shù)性能及可靠性等因素。齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格便宜、工作可靠、維修方便，可以適應(yīng)多塵、溫度高和劇烈沖擊的惡劣使用條件。工程機(jī)械環(huán)境

48、差，加上工作空間的限制，對低壓和中高壓泵多選用齒輪泵。隨著齒輪泵性能的提高，高壓系統(tǒng)已有選用齒輪泵的。對于雙泵和多泵系統(tǒng)，可選用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪泵，這樣只需要一根傳動(dòng)軸，結(jié)構(gòu)簡單便于布置。齒輪泵的不足之處是壽命短、流量較小、不能變量。葉片泵的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對油液污染敏感。目前在工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)中只有少數(shù)選用中高壓葉片泵。在高壓、大功率的情況下一般選用柱塞泵。斜盤式軸向柱塞泵在起重運(yùn)輸機(jī)械上應(yīng)用較多。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)多選用斜軸式軸向柱塞泵或徑向柱塞泵。這兩種泵抗沖擊性能強(qiáng)、壽命較長，適合于挖掘機(jī)惡劣的工作環(huán)境。對于變量系統(tǒng)一般選用變量軸向柱塞泵。無論選擇何種類型液壓泵，都要使泵有一定的壓力儲(chǔ)備，即

49、泵的額定壓力要比系統(tǒng)壓力高一些。2、液壓馬達(dá)選型液壓馬達(dá)的選型，應(yīng)根據(jù)工作壓力、排量以及工作要求來選擇結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。在中小功率的場合，選用高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)，常用齒輪式、葉片式和軸向柱塞式。齒輪式馬達(dá)功率較小，轉(zhuǎn)矩小，適于小功率傳動(dòng)。葉片式馬達(dá)的功率比齒輪馬達(dá)略大一些。軸向柱塞式馬達(dá)的功率和轉(zhuǎn)矩都比較大，可以無級變量以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)體積小、重量輕，一般同減速裝置配合使用。在大功率的場合選舉用低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)，常用的有曲軸連桿式、靜力平衡式和內(nèi)曲線多作用式。它們的工作轉(zhuǎn)速低，輸出轉(zhuǎn)矩大，通常為幾千到幾萬牛頓米。在這三種低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)中，內(nèi)曲線多作用式馬達(dá)的工作壓力高、輸出轉(zhuǎn)矩大，性能參

50、數(shù)高且外形尺寸小、使用可靠。近年來應(yīng)用越來越廣二、液壓泵和液壓馬達(dá)的使用液壓泵和液壓馬達(dá)安裝時(shí)要滿足如下要求： 1)泵和馬達(dá)與其他機(jī)械裝置連接時(shí)要對中。采用彈性聯(lián)軸器時(shí)同軸度不大于0.1mm，采用軸套式聯(lián)軸器時(shí)同軸度不大得于0.05mm。2)泵和馬達(dá)軸端一般不得承受徑向力(特殊泵和馬達(dá)除外)，不得將皮帶輪、齒輪等傳動(dòng)件直接安裝在泵和馬達(dá)的軸上。3)泵的吸油高度不得超過0.5m。對于需供液的斜盤式軸向柱塞泵，供液泵的流量應(yīng)比泵流量大15左右。曲軸式徑向柱塞泵的吸油口必須具有一定的壓頭，要求油箱的最低油面高于泵中心0.3mm。4)泵和馬達(dá)的泄漏既要暢通，又要保證殼體內(nèi)充滿油，并且停車時(shí)也不流走。殼

51、體內(nèi)的壓力通常應(yīng)保持在0.030.05MPa，泄油管一般需要單獨(dú)接回油箱而不與回油管連接。 5)泵和馬達(dá)對系統(tǒng)濾油精度有一定要求。齒輪泵過濾精度40m；柱塞泵過濾精度25m。在泵進(jìn)油口處通常設(shè)置粗濾油器。 6)對于某些馬達(dá)，主要是內(nèi)曲線馬達(dá)和雙斜盤軸向柱塞馬達(dá)在回油路要安裝背壓閥，以使馬達(dá)回油口具有足夠的背壓而保證正常工作。背壓的數(shù)值通常在0.51MPa(轉(zhuǎn)速高，背壓取大值)。7)為了防止大功率液壓泵的振動(dòng)和噪聲沿管道傳至系統(tǒng)而引起系統(tǒng)振動(dòng)、噪聲，在泵的進(jìn)油口和出油口可各安裝一段膠管。出油口膠管應(yīng)垂直安裝，長度一般不超過400800mm，進(jìn)口膠管不允許因管內(nèi)有真空而出現(xiàn)變扁現(xiàn)象。液壓泵和液壓馬

52、達(dá)使用時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1)工作壓力、轉(zhuǎn)速不能超過規(guī)定值。2)規(guī)定了旋轉(zhuǎn)方向的泵，不得反向旋轉(zhuǎn)；泵的進(jìn)、出油口不得接反。3)泵和馬達(dá)的工作介質(zhì)通常為石油基液壓油，粘度為(1738)×10-6m2s(2.55°E)，正常使用溫度為2060。 4)避免泵帶負(fù)荷起動(dòng)及在有負(fù)荷情況下停車；低溫起動(dòng)后先輕負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，待溫度上升后再進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，注意不要將熱油突然輸入冷元件，以免發(fā)生配合面“咬傷”事故。2.3.5 液壓閥一、基本知識液壓閥在液壓控制系統(tǒng)中屬于液壓控制模塊，控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的壓力、流量和方向，是液壓系統(tǒng)非常重要的組成部分。液壓閥性能的優(yōu)劣，工作是否可靠，對整個(gè)液壓系統(tǒng)將產(chǎn)生

53、直接的影響。各類液壓閥作用不同，但結(jié)構(gòu)原理具有以下共同點(diǎn)：a) 在結(jié)構(gòu)上均由閥體、閥芯和操縱機(jī)構(gòu)組成。b) 只要油液經(jīng)過閥孔，均會(huì)產(chǎn)生壓力下將和溫度升高等現(xiàn)象。c) 通過閥孔的流量與通流面積及閥孔前后壓力差有關(guān)。d) 液壓閥動(dòng)作的動(dòng)力源，除手動(dòng)外多采用機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)或電液聯(lián)動(dòng)。液壓閥不做功，只是用來滿足執(zhí)行元件提出的壓力、速度、換向、停止等要求，因此對液壓閥的共同要求是：a) 動(dòng)作靈敏、性能好、工作可靠，沖擊振動(dòng)及噪聲小。b) 密封性能好，內(nèi)泄漏量小，額定工作壓力下應(yīng)無外泄漏。c) 油液通過閥時(shí)液壓損失小，效率高。d) 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，節(jié)能性好，通用性高。e) 制造、安裝、調(diào)整、維修、

54、保養(yǎng)方便。成本低，使用壽命長。1、液壓閥的分類按工作特性液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥。按結(jié)構(gòu)形式液壓閥可分為滑閥類，座（錐）閥類、噴嘴擋板類等。圖2.2-8 管式連接和板式連接的單向閥管式連接類液壓閥包括螺紋連接（多用于通徑在32mm以下的小型閥）和法蘭連接（多用于通徑在32mm以上的中、大型閥）；板式連接是通過連接底板（閥塊）通聯(lián)成系統(tǒng)。元件與連接底板管口用密封圈密封。這種連接拆裝方便。集成連接類主要有集成塊類閥、疊加類閥及插裝閥等。2、基本參數(shù)a) 公稱通徑；我國高壓系列的液壓閥的規(guī)格，新老系列均用“公稱通徑”（單位mm）表示?？紤]到油液在管路中流動(dòng)，并且為了配管方便，采

55、用管路公稱通徑的系列參數(shù)。中低壓（6.3MPa)液壓閥系列的規(guī)格，是根據(jù)通過液壓閥的流量來表示。應(yīng)當(dāng)注意，管路的公稱通徑通常指管道的名義內(nèi)徑。液壓閥的公稱通徑是指閥的進(jìn)出口名義尺寸，而不是它的實(shí)際尺寸，更不能將其視為管道接頭的規(guī)格尺寸。不同品種的液壓閥，雖然公稱通徑一樣，但它的進(jìn)出油口的實(shí)際尺寸并不完全相同。公稱通徑是為了表征液壓閥的規(guī)格大小，而它的進(jìn)出油口的實(shí)際尺寸必須滿足流量和其它設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。b) 公稱壓力：液壓閥在額定工作狀態(tài)的名義壓力。我國現(xiàn)在所采用的公稱壓力與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）頒布的標(biāo)準(zhǔn)一致。c) 公稱流量：一般指液壓閥在額定工作狀態(tài)下通過的名義流量（單位L/min）。IS

56、O中沒有制定液壓閥的公稱流量標(biāo)準(zhǔn)，我國的中低壓液壓閥的規(guī)格表示方法現(xiàn)在仍在沿用。3、梭閥一種三通式液控單向閥，稱為梭閥或選擇閥，它可以自動(dòng)進(jìn)行油路壓力的選擇。如圖2.3-7所示。 a) 球式 b) 圓錐截頭式 c) 梭閥的圖形符號圖2.2-10 梭閥2、多路換向閥多路換向由多個(gè)換向閥及單向閥、溢流閥、補(bǔ)油閥等組成，是工程建設(shè)機(jī)械中廣泛應(yīng)用的一種集成化結(jié)構(gòu)的手動(dòng)換向閥，該閥結(jié)構(gòu)緊湊，易于布置，操縱簡便。多路閥的結(jié)構(gòu)型式分為組合式和整體式（分片式）兩種。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大，但通用性差，鑄造工藝要求高，如有一處缺陷則整體報(bào)廢。組合式剛度較小，泄漏量較大，但使用靈活，通用性好。多路閥的油路連通方式

57、有并聯(lián)式，串連式，串并聯(lián)式。如圖2.3-8所示。a) 并聯(lián)式 b) 串聯(lián)式 c) 串并聯(lián)式圖2.3-8 多路閥的油路形式并聯(lián)式油路各單閥的進(jìn)油路、回油路都并聯(lián)，各單閥可同時(shí)操作也可單獨(dú)操縱；但同時(shí)操作時(shí)總是載荷小的執(zhí)行元件先動(dòng)作，此時(shí)進(jìn)入到各執(zhí)行元件的油液僅是泵流量的一部分。液壓泵出口壓力等于幾個(gè)執(zhí)行元件中的最大負(fù)載壓力。串聯(lián)式油路各單閥的進(jìn)油路串聯(lián)，即前一個(gè)閥的回油為后一個(gè)閥的進(jìn)油。該油路可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行元件的同步動(dòng)作。液壓泵出口壓力等于各執(zhí)行元件壓力的總和。串聯(lián)形式常用在高壓系統(tǒng)中。并聯(lián)式多路閥壓力損失較小，而串連式的較大。并聯(lián)式和串連式可以操縱幾個(gè)執(zhí)行元件同時(shí)運(yùn)動(dòng)或單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。串并聯(lián)油路各單閥的進(jìn)油路串聯(lián)，回油路并聯(lián)，即每一個(gè)單閥的進(jìn)油口與前一個(gè)單閥的中位回油路相通，而各個(gè)單閥的工作回油都通總回油口。這樣，當(dāng)一個(gè)單閥工作時(shí)