汽車液壓與液力傳動(dòng)(第二章)

1、 chapter two 第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 hydraulic pump、hydraulic motor and hydraulic cylinder 1液壓泵的分類2齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理3 34 4液壓馬達(dá)的工作原理6 contents 液壓泵的工作原理與性能參數(shù) 7液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理5第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù) 液壓泵：將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤合到y(tǒng)的液體壓能動(dòng)力元件動(dòng)力元件圖3-1 液壓泵工作原理1- 凸輪；2-柱塞；3-彈簧；4-密

2、封工作腔5-單向閥1；6-單向閥2vedio1 吸油過(guò)程吸油過(guò)程2 壓油過(guò)程壓油過(guò)程密封工作腔容積變大，形成局部真空度密封工作腔容積減小，壓力增加，產(chǎn)生高壓油l 液壓泵基本原理液壓泵基本原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)u 具有密封的容積；u 密封容積的大小可以交替變化；u 吸油與壓油時(shí)應(yīng)有配流裝置，保證泵油的順利完成u 吸油過(guò)程油箱必須與大氣相通。 液壓泵是依靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換 ，容積式液壓泵必須具備4個(gè)基本條件：l 液壓泵基本原理液壓泵基本原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.

3、1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)1 1、額定壓力（強(qiáng)）、額定壓力（強(qiáng)）2 2、流量、流量q q與排量與排量v vtqvn根據(jù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，稱為額定壓力。 排量v：液壓泵的泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過(guò)程中，密封容積的變化量。 或者說(shuō)，是在無(wú)泄漏的的情況下，泵軸轉(zhuǎn)一周所能排出的液體體積。單位為m3/r。 理論流量qt：無(wú)泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積。單位是m3/s泵的轉(zhuǎn)速，r/s第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)3 3、實(shí)際流量與容積效率、實(shí)際流量與容積

4、效率 由于存在泄漏，實(shí)際流量q小于理論流量qt，定義實(shí)際流量與理論流量的比值，為容積效率。vtqq1tqq 泵的泄漏量p 容積效率與工作壓力的關(guān)系 空載流量 = 理論流量qt4 4、功率與總效率、功率與總效率第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.1 液壓泵的工作原理與性能參數(shù)l 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)p 輸出功率 液壓泵的輸出壓力與輸出流量的乘積yppqp 輸入功率mmptp 總效率mpqtttttmpqtqqttvm 1tmmmtttt 泵的機(jī)械效率第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.2 液壓泵的分類齒輪泵葉片泵柱塞泵結(jié)構(gòu)形

5、式排量可變定量泵變量泵圖3-2 液壓泵的分類第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.2 液壓泵的分類圖3-3 液壓泵的圖形符號(hào)（a) 單向定量液壓泵（b) 雙向定量液壓泵（c) 單向變量液壓泵（d) 雙向變量液壓泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵圖3-4 外嚙合齒輪泵圖3-5 外嚙合齒輪泵工作原理1 吸油腔吸油腔2 排油腔排油腔vedio 容積由小變大，形成一定的真空度 齒輪逐漸進(jìn)入嚙合，容積由大變小第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 排量2.3 齒輪泵的

6、結(jié)構(gòu)與工作原理l 流量計(jì)算與流量脈動(dòng)流量計(jì)算與流量脈動(dòng)排量近似等于兩個(gè)齒輪的齒間槽容積之和22vzm b26.66vzm b外嚙合齒輪泵的實(shí)際輸出流量為26.66vqzm bn第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 流量計(jì)算與流量脈動(dòng)流量計(jì)算與流量脈動(dòng) 輸出的流量隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角按拋物線規(guī)律變化2221111212220.52()(1)srrqbr hhhhfrr脈動(dòng)率：maxminqqq圖3-6 外嚙合齒輪泵瞬時(shí)流量 隨著齒數(shù)的增加，脈動(dòng)率會(huì)降低第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l

7、 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-7 內(nèi)嚙合齒輪泵（a） 漸開(kāi)線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-8 內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖（a） 漸開(kāi)線齒輪泵（b） 擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪泵漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-9 漸開(kāi)線齒輪泵實(shí)物圖圖3-10 漸開(kāi)線齒輪泵結(jié)構(gòu)圖vedio第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒

8、輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-11 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵圖3-12 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵vedio圖3-13 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)p 結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，質(zhì)量輕p 齒輪轉(zhuǎn)向相同，相對(duì)滑動(dòng)速度小，磨損小，壽命長(zhǎng)p

9、 流量脈動(dòng)比外嚙合齒輪小p 工作轉(zhuǎn)速較高，高轉(zhuǎn)速時(shí)離心力有利于油液充入工作腔p 容積效率較高第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 單作用葉片泵單作用葉片泵圖3-14 單作用葉片泵p 定子與轉(zhuǎn)子偏心安裝p 非平衡泵改變e的大小，可以改變泵的排量l 流量流量2vqbern改變e的正負(fù)，可以改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-15 雙作用葉片泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理

10、l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與

11、工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵

12、的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4

13、 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸

14、 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙作用葉片泵雙作用葉片泵圖3-16 雙作用葉片泵工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 雙葉片泵的流量計(jì)算雙葉片泵的流量計(jì)算其中 r、r 定子圓弧部分的長(zhǎng)短半徑； 葉片按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜的角度

15、，10-14； s 葉片厚度； z 葉片數(shù)量。222 ()cosvrrqbrrsz n第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.4 葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 葉片泵的流量脈動(dòng)葉片泵的流量脈動(dòng)葉片數(shù)量越多，流量脈動(dòng)率越小p 單作用葉片泵p 雙作用葉片泵奇數(shù)葉片的泵脈動(dòng)率比偶數(shù)葉片的泵的脈動(dòng)率要小13片或15片葉片的數(shù)量為4的倍數(shù)時(shí)，泵的脈動(dòng)率最小12片或16片第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實(shí)現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點(diǎn)；廣泛應(yīng)用在起重運(yùn)

16、輸車輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域。p 軸向柱塞泵p 徑向柱塞泵u 斜盤式軸向柱塞泵u 斜軸式軸向柱塞泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、功率密度高、容積效率和工作壓力高、易于實(shí)現(xiàn)變流量控制等優(yōu)點(diǎn)；廣泛應(yīng)用在起重運(yùn)輸車輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域。p 軸向柱塞泵p 徑向柱塞泵u 斜盤式軸向柱塞泵u 斜軸式軸向柱塞泵第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次， 柱塞伸出時(shí)密封工作腔容積增大，產(chǎn)

17、生局部真空從a口中吸入低壓油 ，柱塞向里推入時(shí)將高壓油從b口泵出。p 斜盤式柱塞泵流量2tan4vqd dz n 改變斜盤的傾角，即可以改變柱塞泵的排量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵 缸體旋轉(zhuǎn)過(guò)程中每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次， 柱塞伸出時(shí)密封工作腔容積增大，產(chǎn)生局部真空從a口中吸入低壓油 ，柱塞向里推入時(shí)將高壓油從b口泵出。改變斜盤的傾角，即可以改變柱塞泵的排量vedio第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由

18、外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、柱塞、襯套和配油軸等組成，配油軸與襯套之間形成吸油腔與壓油腔。柱塞在離心力的作用下伸出，然后被定子壓回第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.5 柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理l 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 徑向柱塞泵主要由外定子、內(nèi)轉(zhuǎn)子、柱塞、襯套和配油軸等組成，配油軸與襯套之間形成吸油腔與壓油腔。p 流量計(jì)算22vqd ez nu 改變e的大小改變泵的排量u 改變e的正負(fù)改變泵的方向e偏心量第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的工作原理l 液壓馬達(dá)的作用液壓馬達(dá)的作用圖3-17 液壓馬達(dá)工作原理vedio液壓馬達(dá)與液壓缸

19、同是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓缸：直線運(yùn)動(dòng)液壓馬達(dá)：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)l 液壓馬達(dá)的工作原理液壓馬達(dá)的工作原理第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓馬達(dá)的性能參數(shù)液壓馬達(dá)的性能參數(shù)p 容積效率：實(shí)際所需的流量q =理論流量+泄漏量ttvtqqqqqp 轉(zhuǎn)速：p 力矩：vqnvtttpq2tpvt2mpvttmtttt第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.6 液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓馬達(dá)的分類液壓馬達(dá)的分類圖3-18 液壓馬達(dá)圖形符號(hào)(a) 單向定量液壓馬達(dá)(b) 單向變量液壓馬達(dá)(c) 雙向定量液壓

20、馬達(dá)(d) 雙向變量液壓馬達(dá)第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 液壓缸的分類液壓缸的分類(a) 單活塞桿液壓缸(b) 雙活塞桿液壓缸活塞式液壓缸柱塞式液壓缸伸縮式液壓缸（多級(jí)缸）組合式液壓缸 單作用液壓缸 雙作用液壓缸第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 活塞式液壓缸活塞式液壓缸單活塞桿液壓缸圖3-19 單活塞桿液壓缸p 單作用缸vedio只能在一個(gè)方向運(yùn)作重力復(fù)位圖3-20 單作用單活塞桿液壓缸圖形符號(hào)彈簧復(fù)位虛線表示內(nèi)部泄露： 通過(guò)回油管回油箱第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與

21、液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理l 活塞式液壓缸活塞式液壓缸單活塞桿液壓缸p 雙作用缸有2個(gè)進(jìn)油口可以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)圖3-21 雙作用單活塞桿液壓缸圖形符號(hào)圖3-22 雙作用液壓缸簡(jiǎn)圖vedio1112221221()()mmfp ap afp ap a12aa大小大小大小1122v av al 連續(xù)性方程qva流量：第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理圖3-22 雙作用液壓缸簡(jiǎn)圖1122vvqvaqva單活塞桿液壓缸12ff輸入功率1inpp q輸出功率outpfvl 活塞式液壓缸活塞式液壓缸2121 11()mvap qp qfva 112222()mvap qp qf va 功率平衡關(guān)系第第2章章 液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸液壓泵、液壓馬達(dá)與液壓缸 2.7 液壓缸的結(jié)構(gòu)與工作原理圖3-23