液壓傳動泵和馬達

液壓傳動泵和馬達第一頁，共四十一頁，2022年，8月28日2二、雙作用定量葉片泵1.工作原理主要零件及其連接關(guān)系：轉(zhuǎn)子、定子、配流盤。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子的內(nèi)表面為四段曲線、四段圓弧，葉片緊貼定子內(nèi)表面，一邊轉(zhuǎn)動一邊伸縮，容積時而增大，時而減小。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，吸排油兩次，容積變化兩次。故稱雙作用式；轉(zhuǎn)子軸心與定子軸心始終重合，排量不能調(diào)節(jié)。故稱為定量泵；吸油區(qū)、壓油區(qū)都對稱分布，轉(zhuǎn)子和軸承徑向力平衡，故稱為卸荷式葉片泵。理論流量：qt=2π(R2－r2)bnR、r分別為定子內(nèi)表面的大、小圓弧半徑；b為葉片寬度。第二頁，共四十一頁，2022年，8月28日3DouAPPOP雙作用葉片泵.exe第三頁，共四十一頁，2022年，8月28日4它的理論流量為：(二)流量計算式中，R和r分別為定子圓弧部分的長短半徑；

z為葉片數(shù)；θ為葉片的傾角；b為葉片寬度；s為葉片厚度；其余符號意義同前。第四頁，共四十一頁，2022年，8月28日5工作特性（1）定子曲線即大圓弧與小圓弧之間的過渡曲線、要求光滑、速度無突變、無剛性沖擊。常用阿基米德螺線、等加速等減速曲線。（2）葉片問題①葉片傾角，前傾；②葉片厚度，薄者強度低，厚者脈動大。③葉片卸荷，減小吸油區(qū)根部壓力。④葉片數(shù)量，雙作用泵，宜用偶數(shù)，最好是4的倍數(shù)，一般取12或16片。第五頁，共四十一頁，2022年，8月28日6(三)提高雙作用葉片泵壓力的措施雙作用葉片泵，為了保證葉片和定子內(nèi)表面緊密接觸，葉片底部都是通壓油腔的。但當(dāng)葉片處在吸油腔時，葉片底部作用著壓油腔的壓力，項部作用著吸油腔的壓力，這一壓力差使葉片以很大的力壓向定子內(nèi)表面，加速了定子內(nèi)表面的磨損，影響了泵的壽命。對高壓泵來說這一問題更顯得突出，所以高壓葉片泵必須在結(jié)構(gòu)上采取措施，使葉片壓向定子內(nèi)表面的作用力減小。常用的措施有：

1)減小作用在葉片底部的油液壓力；2)減小葉片底部壓力油的作用面積；3)使葉片頂部和底部的液壓作用力平衡。第六頁，共四十一頁，2022年，8月28日7三、限壓式變量泵1.工作原理圖4-14轉(zhuǎn)子中心固定，定子可以左右移動。初始偏心量為emax，它決定了泵的最大流量。,x0—彈簧的初始壓縮量當(dāng)泵壓p<pc時，定子不動，最大偏心距保持不變，Pc為泵的限定壓力；當(dāng)泵壓p>pc時，限壓彈簧被壓縮，定子左移，偏心距減小，流量也跟著減小。壓力p越高，偏心越小，輸出流量越少。當(dāng)壓力達到泵內(nèi)偏心距所產(chǎn)生的理論流量等于泄漏流量時，泵的實際流量為零。泵壓不再升高。限壓式變量偏心泵.avi第七頁，共四十一頁，2022年，8月28日82.流量特性圖4-15當(dāng)泵壓p

<pb時，流量按曲線AB變化；故AB為定量段。由于泵內(nèi)泄漏，AB下斜。B點為拐點p

=pb

。當(dāng)泵壓p>pb時，流量按曲線BC變化；故BC為變量段。Pmax為極限壓力，又稱截止壓力。假如沒有泄漏，理論截止壓力為第八頁，共四十一頁，2022年，8月28日93.特點①轉(zhuǎn)子軸上的徑向力不平衡，故為非卸荷式葉片泵。Pn70bar②有困油現(xiàn)象，常在配流盤排油窗口邊緣開三角形卸荷槽；③有流量脈動，葉片數(shù)為奇數(shù)時脈動小，故常為13或15；④為使定子移動靈敏，滑塊支撐用滾針軸承；⑤葉片后傾24度，以使葉片在離心力作用下便于外伸。（3）應(yīng)用場合：適用于液壓系統(tǒng)中有調(diào)速或保壓的場合。如§10-1組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)，圖10-2第九頁，共四十一頁，2022年，8月28日10單進單出共進單出共進共出四、其他葉片泵1、雙聯(lián)葉片泵兩個單級葉片泵裝在一個泵體內(nèi)，油路并聯(lián)，兩泵轉(zhuǎn)子由同一傳動軸帶動。有不同的組合。第十頁，共四十一頁，2022年，8月28日112、雙級葉片泵兩個單級葉片泵裝在一個泵體內(nèi)，油路串聯(lián)，兩泵轉(zhuǎn)子由同一傳動軸帶動。3、高壓葉片泵pn=140~210bar，個別達400bar。第十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日12§4-4柱塞泵(PistonPump)軸向柱塞泵柱塞的軸線和傳動軸的軸線平行徑向柱塞泵柱塞的軸線和傳動軸的軸線垂直

軸向柱塞泵按其結(jié)構(gòu)不同可分為斜盤式和斜軸式兩大類，結(jié)構(gòu)上容易實現(xiàn)無級變量等優(yōu)點。不論在國防工業(yè)，民用工業(yè)都廣泛得到應(yīng)用，一般在液壓系統(tǒng)若需高壓時，均用它來發(fā)揮作用，如龍門刨床、拉床、液壓機、起重機械等設(shè)備的液壓系統(tǒng)。第十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日一、軸向柱塞泵131、工作原理結(jié)構(gòu)要素：泵體、配流盤、柱塞和斜盤。工作原理：改變傾角δ，改變柱塞行程h，改變排量，故為變量泵。改變傾角方向，改變吸、排油方向，故為雙向變量泵。h（一）直軸式軸向柱塞泵——斜盤式軸向柱塞泵第十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日14第十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日152.流量計算理論流量：行程：由圖4-16得3.流量脈動單個柱塞，其流量—傳動軸轉(zhuǎn)角函數(shù)為正弦函數(shù)，正半波排油，負(fù)半波吸油，出油口的負(fù)半波被截止。Z個柱塞，其流量—傳動軸轉(zhuǎn)角函數(shù)曲線，就如同Z相交流電經(jīng)半波整流后的曲線。Z越大，脈動率越小。Z為奇數(shù)時，脈動較小。排量：h第十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日16（二）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γ，故稱斜軸式軸向柱塞泵，目前應(yīng)用比較廣泛的是無鉸斜軸式柱塞泵。圖4-17所示為該泵的工作原理。當(dāng)主軸1轉(zhuǎn)動時，連桿2的側(cè)面帶動缸體4和柱塞3一起繞缸體中心線轉(zhuǎn)動，這時連桿2又使柱塞在缸體孔中作往復(fù)運動，產(chǎn)生吸油和壓油過程。改變主軸和缸體間的夾角γ，就可改變泵的排量V。這種泵適用于要求排量大的場合，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。第十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日17（三）變量控制機構(gòu)變量軸向柱塞泵中的主體部分大致相同，其變量機構(gòu)有各種結(jié)構(gòu)型式，有手動、手動伺服、恒功率、恒流量、恒壓變量等。第十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日18（2）點接觸式與滑履式點接觸式，結(jié)構(gòu)簡單，接觸應(yīng)力大，用于低壓；滑履式（面接觸式），面接觸，磨損小，用于高壓。第十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日19二、徑向柱塞泵1.工作原理結(jié)構(gòu)，圖4-20原理，圖4-20，柱塞隨缸體一起轉(zhuǎn)動，在離心力和定子內(nèi)表面作用下，在缸體內(nèi)作伸縮運動，完成吸、排油動作。第十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日202.流量計算Z越大，脈動率越小。Z為奇數(shù)時，脈動較小。改變偏心距e，可改變流量q。徑向柱塞泵也有多種結(jié)構(gòu)，其性能差異很大。第二十頁，共四十一頁，2022年，8月28日21§4-5液壓馬達功用：把液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。分類：高速小轉(zhuǎn)矩：ns＞500r/min為高速液壓馬達：齒輪馬達，葉片馬達，軸向柱塞馬達。低速大轉(zhuǎn)矩：ns＜500r/min為低速液壓馬達：徑向柱塞馬達。液壓馬達的能量轉(zhuǎn)換計算見§4-1概述第二十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日22§4-5液壓馬達前半部各柱塞也產(chǎn)生下滑力一、工作原理1.軸向柱塞式液壓馬達圖4-21豎起來看，后半部各柱塞油腔通進油口，為高壓油，壓力為p1前半部各柱塞油腔通回油口，為低壓油，壓力為p2。后半部各柱塞頂住斜盤，產(chǎn)生下滑力第二十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日23§4-5液壓馬達第i個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距：液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即進、回油口互換，馬達反轉(zhuǎn)。記住這樣的結(jié)論：高壓油區(qū)容積由小到大的方向為馬達轉(zhuǎn)動方向。馬達工作原理.exe第二十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日242.徑向柱塞式液壓馬達圖4-22所示為多作用內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達的結(jié)構(gòu)原理圖。內(nèi)曲線馬達動作圖.swf雙排量馬達.exe第二十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日25二、主要參數(shù)設(shè)液壓馬達的進、回油腔的壓差為Δp，輸入的流量為q，而液壓馬達的排量為V，容積效率為ηV，機械效率為ηm，則液壓馬達的幾何轉(zhuǎn)矩實際轉(zhuǎn)矩為液壓馬達的幾何轉(zhuǎn)速為液壓馬達的實際轉(zhuǎn)速為第二十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日26四、液壓泵和液壓馬達的可逆性問題馬達與泵在原理上是可逆的，但因用途不同實際結(jié)構(gòu)上有些差別：①結(jié)構(gòu)：馬達要求正反轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)對稱，

泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)不對稱。②軸承結(jié)構(gòu)及潤滑方式：馬達的轉(zhuǎn)速范圍大，

泵的轉(zhuǎn)速較高且基本不變。所以泵不能當(dāng)馬達用。第二十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日27

動液壓馬達是實現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動的執(zhí)行元件，輸入為壓力和流量，輸出為轉(zhuǎn)矩和角速度。擺動液壓馬達的結(jié)構(gòu)比連續(xù)旋轉(zhuǎn)的液壓馬達結(jié)構(gòu)簡單，以葉片式擺動液壓馬達使用很較多。圖a-單葉片式擺動液壓馬達，它擺動角度較大，可達300o。

§4-6擺動液壓馬達-擺動液壓缸擺動液壓馬達-單葉片圖.swf第二十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日28輸出轉(zhuǎn)矩和角速度輸出轉(zhuǎn)矩T和角速度ω分別為式中：b——葉片寬度；p1、p2——進油壓力、回油壓力；ηm、ηV——機械效率、容積效率；q——進油流量。第二十八頁，共四十一頁，2022年，8月28日29雙葉片式擺動液壓馬達圖b-雙葉片式擺動液壓馬達，它擺角較小，可達150o。

它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，而角速度則是單葉片式的一半。雙葉片擺動缸.flv第二十九頁，共四十一頁，2022年，8月28日30§4-7液壓泵中的氣穴現(xiàn)象

液壓泵在吸油過程中，吸油腔中的絕對壓力會低于105Pa(1大氣壓)。如果液壓泵離油面很高(吸入高度大)，吸油口處濾油器和管道阻力大，油液的粘度過大，則液壓泵吸油腔中的壓力就很容易低于油液的空氣分離壓，出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，造成局部沖擊，產(chǎn)生噪聲，使泵的零件(例如配油盤)腐蝕損壞。第三十頁，共四十一頁，2022年，8月28日31例3-2試分析圖示液壓泵的吸油過程解：取油箱液面為截面1—1作為基準(zhǔn)面；泵的入口處為截面2—2，應(yīng)用伯努力方程得實際液體的伯努力方程-舉例第三十一頁，共四十一頁，2022年，8月28日32§4-7液壓泵中的氣穴現(xiàn)象液壓泵使用中的另一種常見的現(xiàn)象是摻混空氣。當(dāng)液壓系統(tǒng)的排油使油箱中混入一些空氣泡時，當(dāng)吸油管接頭處和泵傳動軸密封處密封不嚴(yán)(俗稱漏氣)時，以及當(dāng)吸油管插入油箱油面太淺時，液壓泵吸入的油液中會含有很多空氣泡。這些空氣泡隨油液進入高壓區(qū)時，也會產(chǎn)生和上述氣穴現(xiàn)象一樣的振動和噪聲，危害很大。因此，要保證吸油管和泵傳動軸處的密封可靠，合理設(shè)計油箱，使排油管和吸油管隔開等，是避免液壓泵使用中出現(xiàn)摻混空氣現(xiàn)象的前提。第三十二頁，共四十一頁，2022年，8月28日33§4-8液壓泵的噪聲1一、產(chǎn)生噪聲的原因(1)泵的流量脈動和壓力脈動，造成泵構(gòu)件的振動。這種振動有時還可產(chǎn)生諧振。諧振頻率可以是流量脈動頻率的2倍、3倍或更大。泵的基本頻率及其諧振頻率若和機械的或液壓的自然頻率相一致，則噪聲便大大增加。(2)液壓泵在其工作過程中，當(dāng)吸油容積突然和壓油腔相通，或高壓容積突然和吸油腔相通時，會產(chǎn)生油液流量和壓力的突變，它們對噪聲的影響甚大。(3)氣穴現(xiàn)象。(4)泵內(nèi)流道具有突然擴大或收縮、急拐彎、通道截面過小而導(dǎo)致液體紊流、旋禍及噴流。(5)機械原因，如轉(zhuǎn)動部分不平衡，軸承振動等引起的噪聲。管道、支架等機械連接部分因諧振而產(chǎn)生的噪聲。第三十三頁，共四十一頁，2022年，8月28日34§4-8液壓泵的噪聲2二、降低噪聲的措施(1)吸收泵的流量和壓力脈動，在泵出口裝設(shè)蓄能器或消聲器。(2)消除泵內(nèi)液壓的急劇變化，如在配油盤吸、壓油窗口開三角形阻尼槽。(3)裝在油箱上的電機和泵應(yīng)使用橡膠墊減振，安裝時電機軸和泵軸間的同軸度要好，要采用彈性聯(lián)軸器；或采用泵電動機組件。(4)壓油管的某一段采用橡膠軟管．對泵和管路的連接進行隔振。(5)防止氣穴現(xiàn)象和油中摻混空氣現(xiàn)象的發(fā)生。第三十四頁，共四十一頁，2022年，8月28日35§4-9液壓泵和液壓馬達的選用一、液壓泵的選用表4-2二、液壓馬達的選用主要考慮：①調(diào)速特性；②低速性能；③輸出扭矩。即馬達的速度特性和扭矩特性。第三十五頁，共四十一頁，2022年，8月28日36§4-9液壓泵和液壓馬達的選用性能外嚙合齒輪泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵螺桿泵輸出壓力低壓、中高壓中壓、中高壓中壓、中高壓高壓、超高壓高壓、超高壓低壓、中高壓、超高壓流量調(diào)節(jié)不能不能能能能不能效率低較高較高高高較高輸出流量脈動很大很小一般一般一般最小自吸特性好較差較差差差好對油液污染敏感性不敏感較敏感較敏感很敏感很敏感不敏感噪聲大小較大大大最小表4-2液壓系統(tǒng)常用液壓泵的性能比較第三十六頁，共四十一頁，2022年，8月28日37§4-9液壓泵和液壓馬達的選用一般在負(fù)載小、功率小的機械設(shè)備中，可用齒輪泵和雙作用葉片泵；精度較高的機械設(shè)備（例如磨床）可用螺桿泵和雙作用葉片泵；負(fù)載較大并有快速和慢速行程的機械設(shè)備（例如組合機床）可用限壓式變量葉片泵；負(fù)載大、功率大的機械設(shè)備可使用柱塞泵；機械設(shè)備的輔助裝置，如送料、夾緊等要求不太高的地方，可使用價廉的齒輪泵。第三十七頁，共四十一頁，2022年，8月28日38本章要點1.液壓泵的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，液壓馬達的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。液壓能的兩個主要參數(shù)：p、q機械能的兩個主要參數(shù)：F、v（T，n）轉(zhuǎn)換關(guān)系，如何考慮容積效率、機械效率、總效率。2.液壓泵的種類，各類泵（表4-1的前五種）的結(jié)構(gòu)要素、工作原理、性能特點、流量計算。第三十八頁，共四十一頁，2022年，8月2