液壓與氣壓傳動2(本)課件

1、第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Chapter 2 液壓泵與液壓馬達 本章主要內(nèi)容： 2.1 能源裝置的組成 2.2 液壓泵與液壓馬達 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.4 葉片泵、葉片馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.5 柱塞泵、柱塞馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.6 液壓泵、液壓馬達的異同第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Chapter 2 液壓與氣壓傳動了解液壓泵主要性能參數(shù)、分類了解常用液壓泵的結(jié)構(gòu)及工作原理掌握泵原理、必要條件、排流量、齒輪泵原理、困油容積式泵工作原理、必要條件齒輪泵工作原理、排流量計算容積式泵的共同弊病、 困油現(xiàn)象的實質(zhì)目的任務: 重點難點: 第二章 液壓泵與液壓馬達

2、液壓與氣壓傳動了解液壓泵主要性能參數(shù)、分類容積式泵工作原理、液壓與氣壓傳動Part 2.1 能源裝置的組成能源裝置有兩大類：液壓能源裝置和氣源裝置。 液壓能源裝置：向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)； 氣源裝置：向氣動系統(tǒng)輸送一定壓力和流量潔凈的壓縮空氣。 液壓能源裝置可以是和主機分離的單獨的液壓泵站，也可以是和主機在一起的液壓泵組； 氣源裝置一般都是單獨的。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.1 能源裝置的組成能源裝置有兩液壓與氣壓傳動液壓泵站一般由泵、油箱和一些液壓輔件（過濾器、溫控元件、熱交換器、蓄能器、壓力表及管件等）組成，這些輔件是相對獨立的，可根據(jù)系統(tǒng)

3、的不同要求而取舍，一些液壓控制元件（各種控制閥）有時也以集成的形式安裝在液壓泵站上。氣源裝置則由空壓機、壓縮空氣的凈化儲存設備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯(lián)件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動排水器、消聲器、緩沖器等，這些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動液壓泵站一般由泵、油箱和一些液壓輔件（過濾器、液壓與氣壓傳動Part 2.2 液壓泵與液壓馬達液壓泵：將電動機或其它原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置。 為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。 其

4、性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。液壓馬達：是液壓系統(tǒng)中實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動的執(zhí)行元件，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動的機械能，用來推動負載作功。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.2 液壓泵與液壓馬達液壓泵：將液壓與氣壓傳動Part 2.2.1 泵、馬達的工作原理液壓系統(tǒng)中所用的各種液壓泵，其工作原理都是依靠液壓泵密封工作腔容積大小交替變化來實現(xiàn)的。凸輪1旋轉(zhuǎn)時，柱塞2在凸輪1和彈簧3作用下在缸體中左右移動。柱塞右移時，缸體中的密封工作腔4容積增大，產(chǎn)生真空，油液通過吸油閥5吸入，此時壓油閥6關閉；柱塞左移時，缸體密封工作腔4的容積變小，將吸入的油液通過壓油閥

5、6輸入液壓系統(tǒng)中去，此時，吸油閥5關閉。液壓泵就是依靠其密封工作腔容積不斷的變化，實現(xiàn)吸入和輸出液體的。圖2-1 單柱塞式液壓泵工作原理1凸輪 2柱塞 3彈簧 4密封工作腔 5吸油閥 6壓油閥第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.2.1 泵、馬達的工作原理液壓液壓與氣壓傳動構(gòu)成液壓泵的基本條件（必要條件）1）形成密封工作腔；2）密封工作腔容積大小交替變化；（變大時與吸油口相通，變小時與壓油口相通）3）吸壓油腔隔開（配流裝置）。液壓泵的基本特點1）具有一個或若干個周期性變化的密封容積；2）具有配流裝置； 3）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓

6、與氣壓傳動構(gòu)成液壓泵的基本條件（必要條件）液壓泵的基本特液壓與氣壓傳動液壓馬達工作原理: 轉(zhuǎn)矩脈動; 馬達的進、回油口互換時，馬達將反向轉(zhuǎn)動; 改變斜盤傾角 的大小，既改變了馬達的排量，也使 輸出轉(zhuǎn)矩T 發(fā)生變化； 改變斜盤傾角 的方向，就改變了馬達的旋轉(zhuǎn)方向。液壓馬達與液壓泵在原理上互逆，結(jié)構(gòu)上類似，功用上相反。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動液壓馬達工作原理:第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.2.1 液壓馬達的工作原理下圖所示為軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。斜盤1和配油盤4固定不動，柱塞3可在缸體2的孔內(nèi)移動，斜盤中心線與缸體中心線相交一個傾角。高壓油經(jīng)配油盤的窗

7、口進入缸體的柱塞孔時，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對柱塞的反作用力F可分解為兩個分力，軸向分力Fx和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力Fy使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動馬達軸5轉(zhuǎn)動。圖3-26 軸向柱塞式液壓馬達的工作原理1斜盤 2缸體 3柱塞 4配油盤 5馬達軸設第i個柱塞和缸體的垂直中心線夾角為，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為式中 R柱塞在缸體中的分布圓半徑。液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即 隨著角的變化，每個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的，它的脈動情況和討論液壓泵流量脈動時的情況相似。(p122)第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part

8、 2.2.1 液壓馬達的工作原理下圖液壓與氣壓傳動Part 2.2.2 液壓泵的主要性能參數(shù)(p69)1.液壓泵的壓力 工作壓力p指液壓泵出口處的實際壓力，其大小取決于負載。 額定壓力pn指液壓泵在連續(xù)使用中允許達到的最高壓力。2.液壓泵的排量、流量排量V是指在沒有泄漏情況下，泵軸轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時所能排出的油液體積。排量的大小僅與液壓泵的幾何尺寸有關。 最高壓力pmax 指短時間內(nèi)超載運轉(zhuǎn)時允許的極限壓力。 最高壓力p 指液壓泵進口處的壓力。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.2.2 液壓泵的主要性能參數(shù)(液壓與氣壓傳動額定流量qs：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。理論流量qt：在

9、沒有泄漏情況下，單位時間內(nèi)所輸出的油液體積。 qt=Vn 常用單位為m3/s和L/min。實際流量q：單位時間內(nèi)實際輸出的油液體積。液壓泵的流量可分為理論流量、實際流量和額定流量。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動額定流量qs：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量液壓與氣壓傳動3. 功率與效率如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸入功率等于輸出功率，即是它們的理論功率：Pt=pVn=Tt=2nTt 1）輸入功率Pi為驅(qū)動液壓泵軸的機械功率。2）輸出功率Po為液壓泵輸出的液壓功率。式中 Tt液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩； 泵的角速度； n泵的轉(zhuǎn)速。第二章 液壓泵與液壓馬達（2-1）液壓與氣壓傳動3.

10、功率與效率如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程液壓與氣壓傳動3. 功率與效率（1）容積損失 因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失。由于液壓泵內(nèi)工作構(gòu)件之間存在間隙所造成的內(nèi)泄漏是主要原因，因而泵的壓力增高，輸出的實際流量就減小。功率損失可分為容積損失和機械損失。實際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，因此輸出功率總是比輸入功率小，即PO 輪齒體積 所以 通常取 V=6.66zm2b流量計算 理論流量： qt=Vn=6.66zm2bn 實際流量： q=qtv=6.66zm2bnv結(jié) 論 1. 齒輪泵的qt是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。 2. 因為轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 所以定量泵

11、。 3. 理論流量與出口壓力無關。（2-7）第二章 液壓泵與液壓馬達School of Mechanical Engineeri液壓與氣壓傳動3. 流量脈動因為齒輪嚙合過程中，嚙合點位置瞬間變化，工作腔容積變化率不是常數(shù)所以齒輪泵的瞬時流量是脈動的 一般，運用流量脈動率 來評價瞬時流量的脈動。 設qmax、qmin表示最大瞬時流量和最小瞬時流量，q表示平均流量，則流量脈動率可以用下式表示外嚙合齒輪泵齒數(shù)越少，脈動率就越大，其值最高可達0.20以上；而內(nèi)嚙合齒輪泵的脈動率要小得多。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動3. 流量脈動因為齒輪嚙合過程中，嚙合點位置瞬液壓與氣壓傳動4. 幾個突出問

12、題困油現(xiàn)象及其消除措施徑向作用力不平衡泄漏第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動4. 幾個突出問題困油現(xiàn)象及其消除措施第二章 液壓與氣壓傳動困油現(xiàn)象及其消除措施 何謂困油現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 引起結(jié)果 消除困油的方法第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動困油現(xiàn)象及其消除措施 何謂困油現(xiàn)象 第二章 液壓與氣壓傳動 困油現(xiàn)象為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)大于1。這樣，齒輪在嚙合過程中，前一對輪齒尚未脫離嚙合，后一對輪齒已進入嚙合。因為兩對輪齒同時嚙合 所以就有一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成的獨立的封閉腔內(nèi)，這一封閉腔和泵的吸、壓油腔相互間不連通。當齒輪旋轉(zhuǎn)時，此封閉腔容積發(fā)生變

13、化，使油液受壓縮或膨脹，這種現(xiàn)象稱為困油現(xiàn)象。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動 困油現(xiàn)象為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油，必須使東南大學機械工程學院液壓與氣壓傳動 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因ab 容積逐漸減小 b c 容積逐漸增大 第二章 液壓泵與液壓馬達東南大學機械工程學院液壓與氣壓傳動 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因ab 液壓與氣壓傳動 困油引起的后果ab 容積逐漸減小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。bc 容積逐漸增大 p 形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等。總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性

14、能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動 困油引起的后果ab 容積逐漸減小 液壓與氣壓傳動 消除困油的辦法原則 ：ab 密封容積減小，使之通壓油口(圖a)，避免壓力急劇升高 bc 密封容積增大，使之通吸油口(圖c) ，避免形成局部真空 b 密封容積最小，隔開吸壓油方法：在兩側(cè)端蓋上分別開卸荷槽以消除困油。困油現(xiàn)象在其他液壓泵中同樣存在，是個共性問題。在設計與制造液壓泵時應竭力避免。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動 消除困油的辦法原則 ：方法：在兩側(cè)端蓋上分別液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力。液體壓力分布規(guī)律：齒輪泵

15、中，從壓油腔經(jīng)過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙向吸油腔泄漏的油液，其壓力隨徑向位置而不同。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級下降的。其合力相當于給齒輪軸一個徑向作用力，此力稱為徑向不平衡力。工作壓力越高，徑向不平衡力也越大，直接影響軸承的壽命。徑向不平衡力很大時能使軸彎曲、齒頂和殼體內(nèi)表面產(chǎn)生摩擦。 齒輪泵的徑向不平衡力 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力。齒液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙開壓力平衡槽，會使容積效率減小齒輪泵的壓力平衡槽1、2壓力平衡槽 第二章 液壓泵與液壓馬達

16、液壓與氣壓傳動徑向作用力不平衡改善措施：齒輪泵的壓力平衡槽第液壓與氣壓傳動泄漏外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油可通過齒輪兩側(cè)面和兩端蓋間軸向間隙、泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙及齒輪嚙合線處的間隙泄漏到低壓腔中去。其中對泄漏影響最大的是軸向間隙，可占總泄漏量的75%80%。它是影響齒輪泵壓力提高的首要因素。齒側(cè)泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的 5%徑向泄漏約占齒輪泵總泄漏量的 20%25%端面泄漏* 約占齒輪泵總泄漏量的 75%80%總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動泄漏外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油可通過齒輪兩側(cè)面液壓與氣壓傳動5. 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施問題：齒輪泵存在間

17、隙 ， p q v 徑向不平衡力也p p 徑向力提高齒輪泵壓力的方法：浮動軸套補償原理： 將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補償磨損，減小間隙。圖2-7 帶浮動軸套的齒輪泵第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動5. 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施問題：齒輪泵存液壓與氣壓傳動彈性側(cè)板式補償原理： 將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板自身的變形來補償端面間隙。提高齒輪泵壓力的方法：圖2-8 帶浮動側(cè)板的齒輪泵第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動彈性側(cè)板式補償原理：提高齒輪泵壓力的方法：圖2液壓與氣壓傳動5. 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施齒輪泵的不平衡徑向力也是影響其壓力提高的另一個重要問題。 解決

18、辦法：縮小壓油口并用擴大泵體內(nèi)腔高壓區(qū)徑向間隙來實現(xiàn)徑向補償。 優(yōu)點：在用浮動軸套產(chǎn)生軸向補償?shù)耐瑫r，由于齒頂處高壓油的作用，可使軸套與齒輪副一起在泵體內(nèi)浮動，從而自動地將齒頂圓壓緊在泵體的吸油腔側(cè)內(nèi)壁上，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且能使軸承的受力有所減輕。 圖2-9 擴大高壓區(qū)徑向間隙的齒輪泵第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動5. 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施齒輪泵的不平衡液壓與氣壓傳動6. 外嚙合齒輪泵的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕自吸性能好，對油污不敏感工作可靠，便于維護流量脈動大噪聲大排量不可調(diào)7. 外嚙合齒輪泵的缺點第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動6. 外嚙合

19、齒輪泵的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價液壓與氣壓傳動Part 2.3.2 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵擺線齒輪泵（又名轉(zhuǎn)子泵）兩種。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.3.2 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪液壓與氣壓傳動小齒輪、內(nèi)齒輪和月牙形隔板等圖2-10 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)組成：當小齒輪按逆時針方向繞中心O1旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動內(nèi)齒輪繞O2同向旋轉(zhuǎn)。月牙形隔板把吸油腔1和壓油腔2隔開。在泵的左邊，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，油液從吸油窗口吸入，進入齒槽，并被帶到壓油腔。在泵的右邊，輪齒進入嚙合，工作腔容積逐漸變小，將油液經(jīng)壓油窗口壓出。 工作原理：漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵第二章

20、液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動小齒輪、內(nèi)齒輪和月牙形隔板等圖2-10 漸開線液壓與氣壓傳動擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵由小齒輪和內(nèi)齒輪（均為擺線齒輪）組成。小齒輪比內(nèi)齒輪少一個齒且有一偏心距，不須設置隔板。 結(jié)構(gòu)組成：當小齒輪繞中心O1旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)齒輪被驅(qū)動，并繞O2同向旋轉(zhuǎn)。泵的左邊，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，進行吸油。泵的右邊，輪齒進入嚙合，進行壓油。 工作原理：圖2-10 擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵由小齒輪和內(nèi)齒輪（均為擺線液壓與氣壓傳動內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點 結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量輕； 因齒輪同向旋轉(zhuǎn)，相對滑動速度小，磨損小，使

21、用壽命長； 流量脈動小，因而壓力脈動和噪聲都較小； 油液在離心力作用下易充滿齒間槽，故允許高速旋轉(zhuǎn)，容積效率高。 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡單，嚙合重疊系數(shù)大，傳動平穩(wěn)，吸油條件更為良好。 齒形復雜，加工精度要求高，因此造價較貴。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點 結(jié)構(gòu)緊湊液壓與氣壓傳動Part 2.3.3 齒輪泵的主要性能（1）壓力 具有良好的軸向和徑向補償措施的中、小排量的齒輪泵的最高工作壓力目前均超過了25MPa，最高達32MPa以上。大排量齒輪泵的許用壓力亦可達1620MPa；（2）排量 液壓工程用的齒輪泵的排量范圍很寬從0.05800mL/r，

22、但常用者為2.5250mL/r。（3）轉(zhuǎn)速 微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達20000r/min以上，常用者為10003000r/min。必須指出，齒輪泵的工作轉(zhuǎn)速亦有下限，一般為300500r/min。（4）壽命 低壓齒輪泵的壽命為30005000h，高壓外齒輪泵額定壓力下的壽命一般卻只有幾百小時，高壓內(nèi)齒輪泵的壽命可達20003000h。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.3.3 齒輪泵的主要性能（1）液壓與氣壓傳動Part 2.4 葉片泵、葉片馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理 輸出流量均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲??；中低壓葉片泵工作壓力一般為6.3MPa，高壓葉片泵的工作 壓力可達2532MPa；葉

23、片泵對油液的清潔度要求較高。葉片液壓泵的特點按泵的排量是否可調(diào)，主要分單作用非卸荷式（變量泵）和雙作用卸荷式（定量泵）兩大類。葉片液壓泵的種類第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.4 葉片泵、葉片馬達的結(jié)構(gòu)和工液壓與氣壓傳動Part 2.4.1 雙作用葉片泵雙作用葉片泵的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處只在于定子內(nèi)表面由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成。且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。當轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，密封工作腔容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)；在左下角和右上角逐漸減小，為壓油區(qū)。在吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將它們隔開。工作原理（結(jié)構(gòu)見課件2圖2-10

24、）圖2-14 雙作用葉片泵的工作原理泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，完成兩次吸油和壓油，所以稱雙作用葉片泵。由于泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)對稱布置，因此，轉(zhuǎn)子所受徑向力是平衡的，所以，又稱卸荷式液壓泵。 雙作用葉片泵也存在流量脈動，但比其它形式的泵要求小得多，且在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍、且大于8時最小，一般都取12或16片。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.4.1 雙作用葉片泵雙作用葉片液壓與氣壓傳動第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動雙作用葉片泵的排量由圖2-15所示，V1為吸油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，V2為壓油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，泵軸一轉(zhuǎn)完成二次吸油和壓油，

25、考慮到葉片厚度s對吸油和壓油時油液體積的影響。（2-11）式中 R、r葉片泵定子內(nèi)表面圓弧部分長、短半徑； z葉片數(shù)； b葉片寬度；葉片傾角。圖2-15 雙作用葉片泵排量計算由此可得雙作用葉片泵的排量為：第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動雙作用葉片泵的排量由圖2-15所示，V1為吸油液壓與氣壓傳動結(jié) 論 1 qt =Vn= f(幾何參數(shù)， n)2 n = c qt= C 雙作用葉片泵為定量泵 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動結(jié) 論第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.4.2 單作用葉片泵當轉(zhuǎn)子按逆時針方向轉(zhuǎn)動時，右半周，葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，形成局部真空

26、，于是通過吸油口和配油盤上的吸油窗口將油吸入；左半周，葉片向轉(zhuǎn)子里縮進，密封工作腔容積逐漸縮小，工作腔內(nèi)的油液經(jīng)配油盤壓油窗口和泵的壓油口輸?shù)较到y(tǒng)中。工作原理：由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等主要零件組成。定子的內(nèi)表面是圓柱形孔，定子和轉(zhuǎn)子中心不重合，相距一偏心距e。葉片可以在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)靈活滑動（當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片由離心力或液壓力作用使其頂部和定子內(nèi)表面產(chǎn)生可靠接觸）。配油盤上各有一個腰形的吸油窗口和壓油窗口。由定子、轉(zhuǎn)子、兩相鄰葉片和配油盤組成密封工作腔。結(jié)構(gòu)組成：圖2-12 單作用葉片泵工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3葉片泵的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，葉片在槽中往復滑動一次，密封工作腔容積增大和縮

27、小各一次，完成一次吸油和壓油，故稱單作用泵。吸壓油口各半 徑向力不平衡稱非卸荷式吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片液壓與氣壓傳動Part 2.4.2 單作用葉片泵當轉(zhuǎn)子按逆液壓與氣壓傳動單作用葉片泵的排量 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個工作腔容積變化為 V=V1-V2 葉片泵每轉(zhuǎn)輸出的油液體積為Vz，z為葉片數(shù)。（2-11）式中: b轉(zhuǎn)子寬度； e轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距； D定子內(nèi)圓直徑。圖2-13 單作用葉片泵排量計算由此可得單作用葉片泵的排量近似為：第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動單作用葉片泵的排量 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個工作腔液壓與氣壓傳動單作用葉片泵的流量理論流量： qt = Vn = 2bDen 實

28、際流量： q = qtv = 2bDenv結(jié) 論 1 qt = f(幾何參數(shù)、 n、e) 2 n = c e變化 q C 變量泵 e = 0 q = 0e大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化單作用葉片泵可做雙向變量泵！第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動單作用葉片泵的流量理論流量： qt = Vn液壓與氣壓傳動單作用葉片泵性能特點單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子上受有單方向的液壓不平衡作用力， 軸承負載較大。通過變量機構(gòu)改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e，就可改變泵的 排量使其成為一種變量泵。為了使葉片在離心力作用下可靠地壓緊在定子內(nèi)圓表面上 可采用特殊溝槽使壓油一側(cè)的葉片底部和壓油腔相通，吸 油腔一側(cè)的

29、葉片底部和吸油腔相通。單作用葉片泵定子、轉(zhuǎn)子偏心安裝，其容積變化不均勻，故 其流量是有脈動的。但是泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動率越小。 此外，奇數(shù)葉片泵的脈動率比偶數(shù)葉片泵的脈動率小，一 般取1315片葉片。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動單作用葉片泵性能特點單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子上受有單液壓與氣壓傳動Part 2.4.3 限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵是一種輸出流量隨工作壓力變化而變化的泵。當工作壓力大到泵所產(chǎn)生的流量全部用于補償泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱為限壓式變量泵。限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋作用實現(xiàn)的(外反饋和

30、內(nèi)反饋) ，故其可分為外反饋式和內(nèi)反饋式兩種。其中，外反饋限壓式變量葉片泵能根據(jù)外負載（泵的工作壓力）的大小自動調(diào)節(jié)泵的排量。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.4.3 限壓式變量葉片泵限壓式液壓與氣壓傳動外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖中液壓泵的轉(zhuǎn)子1中心固定不動，定子3可左右移動。定子左側(cè)有一彈簧2，右側(cè)是一反饋柱塞5，它的油腔與泵的壓油腔相通。圖2-17 外反饋限壓式變量葉片泵1轉(zhuǎn)子 2彈簧 3定子 4滑塊滾針支承 5反饋柱塞 6流量調(diào)節(jié)螺釘設彈簧剛度為ks，反饋柱塞面積為Ax，若忽略泵在滑塊滾針支承4處的摩擦力Ff，則泵的定子受彈簧力Fs=ksx0和反饋柱塞壓力的作用。

31、當泵的轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子上部為壓油腔，下部為吸油腔。壓力油把定子向上壓在滑塊滾針支承上。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖中液壓泵的轉(zhuǎn)子液壓與氣壓傳動當反饋柱塞的液壓力F（等于pAx）小于彈簧力Fs時，定子處于最右邊，偏心距最大，即e=emax，泵的輸出流量最大。若泵的輸出壓力因工作負載增大而增高，使FFs時，反饋柱塞把定子向左推移x距離，偏心距減小到e=emax-x，輸出流量隨之減小。泵的工作壓力越高，定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距越小，泵的輸出流量也越小。即泵的實際輸出流量隨著工作壓力的增高而減小。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動當反饋柱塞的液壓

32、力F（等于pAx）小于彈簧力F液壓與氣壓傳動Part 2.4.4 葉片馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理（p126）擺動液壓馬達是一種實現(xiàn)往復擺動的液壓執(zhí)行元件。它有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。圖3-30 擺動液壓馬達a）單葉片式 b）雙葉片式1葉片 2分隔片 3缸筒右圖a所示為單葉片式擺動液壓馬達，壓力油從進油口進入缸筒3，推動葉片1和軸一起作逆時針方向轉(zhuǎn)動，回油從缸筒的回油口排出。其擺動角度小于300，分隔片2用以隔開高低壓腔。當進回油口互換時，馬達反轉(zhuǎn)。 圖b所示為雙葉片式擺動液壓馬達。它有兩個進、出油口，其擺動角度小于150。在相同的條件下，其輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍T雙 = 2T單 ，角速度是單葉

33、片式的一半雙=1/2單 。液壓與氣壓傳動Part 2.4.4 葉片馬達的結(jié)構(gòu)和工作原液壓與氣壓傳動Part 2.5 柱塞泵、柱塞馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理柱塞液壓泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)作往復運動時產(chǎn)生的容積變化進行吸油和壓油的。（p80）特點：由于柱塞和缸體內(nèi)孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性能好，在高壓下工作仍能保持較高的容積效率和總效率。分類：根據(jù)柱塞的布置和運動方向與傳動主軸相對位置的不同，柱塞液壓泵可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩類。 第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.5 柱塞泵、柱塞馬達的結(jié)構(gòu)和工液壓與氣壓傳動Part 2.5.1 直軸式軸向柱塞泵直軸式軸向柱塞泵

34、又名斜盤式軸向柱塞泵。此液壓泵的柱塞中心線平行于缸體的軸線。1.工作原理：缸體旋轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸油和壓油動作。圖2-20 直軸式軸向柱塞泵的工作原理1斜盤 2柱塞 3缸體 4配油盤 5傳動軸d第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動Part 2.5.1 直軸式軸向柱塞泵直軸式液壓與氣壓傳動大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化斜盤式軸向柱塞泵變量原理斜盤與缸體中心線的夾角 = 0 ， q = 0 斜盤式軸向柱塞泵可作雙向變量泵！第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化液壓與氣壓傳動2. 排量由圖2-20可看出，直軸式軸向柱塞

35、泵的排量可按下式計算 （2-13）式中d 柱塞直徑；D柱塞在缸體上的分布圓直徑；斜盤傾角；z 柱塞數(shù)。第二章 液壓泵與液壓馬達液壓與氣壓傳動2. 排量由圖2-20可看出，直軸式軸向柱塞泵液壓與氣壓傳動4. 變量機構(gòu)由式（2-15）可以看出，改變斜盤傾角，就可改變軸向柱塞泵的排量，從而達到改變泵的輸出流量。 用來改變斜盤傾角的機械裝置稱為變量機構(gòu)。 按控制方式分有手動控制、液壓伺服控制和手動伺服控制等。按控制目的分有恒壓控制、恒流量控制和恒功率控制等多種。 變量機構(gòu)分類第二章 液壓泵與液壓馬達3. 典型結(jié)構(gòu)（見課件2圖3-22）液壓與氣壓傳動4. 變量機構(gòu)由式（2-15）可以看出，改變斜東南大學

36、機械工程學院液壓與氣壓傳動手動變量機構(gòu)工作原理圖2-21所示為手動變量機構(gòu)原理圖。其由手輪1帶動螺桿2旋轉(zhuǎn)，使變量活塞4上下移動并通過銷軸5使斜盤6繞其回轉(zhuǎn)中心O擺動，從而改變傾角的大小，達到調(diào)節(jié)流量的目的。這種變量機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但操縱費力，僅適用于中小功率的液壓泵。 圖2-21 手動變量機構(gòu)原理圖1手輪 2螺桿3螺母 4變量活塞5銷軸 6斜盤第二章 液壓泵與液壓馬達東南大學機械工程學院液壓與氣壓傳動手動變量機構(gòu)工作原理圖2-液壓與氣壓傳動Part 2.5.2 斜軸式軸向柱塞泵這種軸向柱塞泵的傳動軸中心線與缸體中心線傾斜一個角度，故稱斜軸式軸向柱塞泵，目前應用比較廣泛的是無鉸斜軸式柱塞泵。1.工作原理圖2-22 無鉸斜軸式柱塞泵工作原理 1主軸 2連桿 3柱塞 4缸體 5配流盤 右圖所示為該泵的工作原理。 當主軸1轉(zhuǎn)動時，通過連桿2的側(cè)面和柱塞3的內(nèi)壁接觸帶動缸體4轉(zhuǎn)動。同時，柱塞在缸體的柱塞孔中作往復運動，實現(xiàn)吸油和壓油。 其排量公式與直軸式軸向柱塞泵相同，用缸體傾角代替公式中斜盤的傾角即可。 第二章 液