液壓與氣壓傳動(dòng)2(本)匯總

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Chapter2液壓泵與液壓馬達(dá)

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(dá)

2.3

齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.4

葉片泵、葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.5

柱塞泵、柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.6

液壓泵、液壓馬達(dá)的異同液壓與氣壓傳動(dòng)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(jì)算容積式泵的共同弊病、困油現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)目的任務(wù):

重點(diǎn)難點(diǎn):

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.1

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(dòng)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(jī)分離的單獨(dú)的液壓泵站，也可以是和主機(jī)在一起的液壓泵組；氣源裝置一般都是單獨(dú)的。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)液壓泵站一般由泵、油箱和一些液壓輔件（過(guò)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(duì)獨(dú)立的，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求而取舍，一些液壓控制元件（各種控制閥）有時(shí)也以集成的形式安裝在液壓泵站上。氣源裝置則由空壓機(jī)、壓縮空氣的凈化儲(chǔ)存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動(dòng)三聯(lián)件（分水過(guò)濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動(dòng)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2

液壓泵與液壓馬達(dá)液壓泵：將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)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(dá)：是液壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)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(dòng)的機(jī)械能，用來(lái)推動(dòng)負(fù)載作功。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.1

泵、馬達(dá)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。凸輪1旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2在凸輪1和彈簧3作用下在缸體中左右移動(dòng)。柱塞右移時(shí)，缸體中的密封工作腔4容積增大，產(chǎn)生真空，油液通過(guò)吸油閥5吸入，此時(shí)壓油閥6關(guān)閉；柱塞左移時(shí)，缸體密封工作腔4的容積變小，將吸入的油液通過(guò)壓油閥6輸入液壓系統(tǒng)中去，此時(shí)，吸油閥5關(guān)閉。液壓泵就是依靠其密封工作腔容積不斷的變化，實(shí)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(shí)與吸油口相通，變小時(shí)與壓油口相通）3）吸壓油腔隔開(kāi)（配流裝置）。液壓泵的基本特點(diǎn)1）具有一個(gè)或若干個(gè)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(duì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)液壓馬達(dá)工作原理:

轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);

馬達(dá)的進(jìn)、回油口互換時(shí)，馬達(dá)將反向轉(zhuǎn)動(dòng);

改變斜盤(pán)傾角δ的大小，既改變了馬達(dá)的排量，也使輸出轉(zhuǎn)矩T發(fā)生變化；改變斜盤(pán)傾角δ的方向，就改變了馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。液壓馬達(dá)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.1

液壓馬達(dá)的工作原理下圖所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理。斜盤(pán)1和配油盤(pán)4固定不動(dòng)，柱塞3可在缸體2的孔內(nèi)移動(dòng)，斜盤(pán)中心線與缸體中心線相交一個(gè)傾角δ。高壓油經(jīng)配油盤(pán)的窗口進(jìn)入缸體的柱塞孔時(shí)，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤(pán)上，斜盤(pán)對(duì)柱塞的反作用力F可分解為兩個(gè)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(dòng)馬達(dá)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-26軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤(pán)2—缸體3—柱塞4—配油盤(pán)5—馬達(dá)軸設(shè)第i個(gè)柱塞和缸體的垂直中心線夾角為θ，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(dá)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

隨著角θ的變化，每個(gè)柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的，它的脈動(dòng)情況和討論液壓泵流量脈動(dòng)時(shí)的情況相似。(p122)第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.2

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(shí)際壓力，其大小取決于負(fù)載。額定壓力pn指液壓泵在連續(xù)使用中允許達(dá)到的最高壓力。2.液壓泵的排量、流量排量V是指在沒(méi)有泄漏情況下，泵軸轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)時(shí)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(guān)。

最高壓力pmax

指短時(shí)間內(nèi)超載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允許的極限壓力。最高壓力p

指液壓泵進(jìn)口處的壓力。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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：在沒(méi)有泄漏情況下，單位時(shí)間內(nèi)所輸出的油液體積。qt=Vn

常用單位為m3/s和L/min。實(shí)際流量q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)實(shí)際輸出的油液體積。液壓泵的流量可分為理論流量、實(shí)際流量和額定流量。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)3.功率與效率如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)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=Ttω=2πnTt

1）輸入功率Pi為驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)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；

ω——泵的角速度；

n——泵的轉(zhuǎn)速。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)（2-1）液壓與氣壓傳動(dòng)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?！捎谝簤罕脙?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(shí)際流量就減小。功率損失可分為容積損失和機(jī)械損失。實(shí)際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中是有損失的，因此輸出功率總是比輸入功率小，即PO<PI。兩者之差值即為功率損失。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)用容積效率ηv來(lái)表征容積損失的大?。海?）容積損失式中Δq——某一工作壓力下液壓泵的流量損失，即泄漏量。如果將泄漏油液的流態(tài)看作為層流，則泄漏量Δq與泵的輸出壓力成正比，即Δq=k1p，k1為泄漏系數(shù)。有：（2-3）由式（2-4）中可看出：泵的輸出壓力越高，泄漏系數(shù)越大，泵的排量越小，轉(zhuǎn)速越低，容積效率ηv就越小。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)（2-4）液壓與氣壓傳動(dòng)（2）機(jī)械損失

——因泵內(nèi)摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p失為ΔT，實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)=Tt+ΔT，用機(jī)械效率ηm來(lái)表征機(jī)械損失：（2-4）對(duì)液壓泵而言，驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩總是大于理論上需要的轉(zhuǎn)矩。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)總效率η

——液壓泵的輸出功率與輸入功率之比（2-5）式（2-5）表明：液壓泵的總效率等于容積效率與機(jī)械效率之乘積

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.3

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)（p123）容積效率

v:轉(zhuǎn)速n：理論轉(zhuǎn)矩Tt：機(jī)械效率

m：第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.3

液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)實(shí)際轉(zhuǎn)矩T：總效率：第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.4

液壓泵的特性曲線(p71)液壓泵的性能曲線是在一定的介質(zhì)、轉(zhuǎn)速和溫度下，通過(guò)試驗(yàn)得出的。其表示液壓泵的工作壓力與容積效率ηv（或?qū)嶋H流量）、總效率η與輸入功率之間的關(guān)系。圖2-2液壓泵的性能曲線

由圖示性能曲線可以看出：容積效率ηv（或?qū)嶋H流量q）隨壓力增高而減小，壓力p為零時(shí)，泄漏流量Δq為零，容積效率ηv=100%，實(shí)際流量q等于理論流量qt?？傂师请S工作壓力增高而增大，且有一個(gè)最高值。

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)對(duì)于某些工作轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)變化的液壓泵或排量可變的液壓泵，為了顯示在整個(gè)允許工作的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全性能特性，常用泵的通用特性曲線表示，如圖2-3所示。圖中除表示工作壓力p、流量q、轉(zhuǎn)速n的關(guān)系外，還表示了等效率曲線ηi、等功率曲線Pii等。

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.5

液壓泵的分類液壓泵種類繁多。按泵的排量可否調(diào)節(jié)，可分為定量泵和變量泵。其中變量泵有單作用葉片泵、徑向柱塞泵、軸向柱塞泵等。按結(jié)構(gòu)形式，可分為柱塞泵、葉片泵、齒輪泵和螺桿泵等。每類中還有多種型式，例如柱塞泵有徑向式和軸向式之分；葉片泵有單作用式、雙作用式和凸輪轉(zhuǎn)子式之分；齒輪泵有外嚙合式和內(nèi)嚙合式之分；螺桿泵有雙螺桿泵和單螺桿泵之分；等等。按使用壓力：低壓中壓中高壓高壓第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.2.6

液壓馬達(dá)的分類(p123)液壓馬達(dá)和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式，可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它形式。按工作特性：高速(額定轉(zhuǎn)速高于500r／min)和低速(額定轉(zhuǎn)速低于500r／min)按排量可否調(diào)節(jié)：定量馬達(dá)和變量馬達(dá)。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.3

齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理(p71)齒輪液壓泵是一種常用的液壓泵，在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。內(nèi)嚙合外嚙合第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.3.1

外嚙合齒輪泵1.工作原理結(jié)構(gòu)組成：圖2-4外嚙合齒輪泵

由殼體、一對(duì)齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開(kāi)線外嚙合齒輪和兩個(gè)端蓋等主要零件組成。殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔的輪齒逐漸脫開(kāi)，密封工作腔的容積逐漸增大，形成部分真空。因此，油箱中的油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。因左側(cè)壓油腔的輪齒逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，齒間槽中的油液被擠出，通過(guò)泵的出口輸出。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)密封容積變化密封容積形成—齒輪、泵體內(nèi)表面、前后端蓋圍成齒輪退出嚙合,容積↑吸油齒輪進(jìn)入嚙合,容積↓壓油外嚙合齒輪泵工作原理吸壓油口隔開(kāi)——兩相互嚙合的輪齒以及兩個(gè)端蓋齒輪泵沒(méi)有單獨(dú)的配流裝置，齒輪的嚙合線起配流作用。（結(jié)構(gòu)見(jiàn)課件2的圖2-6）第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)2.排量計(jì)算外嚙合齒輪泵排量的精確計(jì)算可按齒輪嚙合原理來(lái)進(jìn)行。近似計(jì)算時(shí)，可假設(shè)：則：當(dāng)齒輪模數(shù)為m、齒數(shù)為z、分度圓直徑為D、工作齒高為hw（hw=2m）、齒寬為b時(shí)，泵的排量為排量=兩個(gè)齒輪的不包括徑向間隙容積的齒間槽容積之和（2-6）設(shè)：齒間槽容積=輪齒體積第二章液壓泵與液壓馬達(dá)SchoolofMechanicalEngineering東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)2.排量計(jì)算實(shí)際上因?yàn)辇X槽容積>輪齒體積

所以通常取V=6.66zm2b流量計(jì)算

理論流量：qt=Vn=6.66zm2bn

實(shí)際流量：q=qtηv=6.66zm2bnηv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?yàn)檗D(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù)所以定量泵。

3.

理論流量與出口壓力無(wú)關(guān)。（2-7）第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)3.流量脈動(dòng)因?yàn)辇X輪嚙合過(guò)程中，嚙合點(diǎn)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(shí)流量是脈動(dòng)的

一般，運(yùn)用流量脈動(dòng)率σ來(lái)評(píng)價(jià)瞬時(shí)流量的脈動(dòng)。

設(shè)qmax、qmin表示最大瞬時(shí)流量和最小瞬時(shí)流量，q表示平均流量，則流量脈動(dòng)率可以用下式表示外嚙合齒輪泵齒數(shù)越少，脈動(dòng)率就越大，其值最高可達(dá)0.20以上；而內(nèi)嚙合齒輪泵的脈動(dòng)率要小得多。

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)4.幾個(gè)突出問(wèn)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)

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)ε大于1。這樣，齒輪在嚙合過(guò)程中，前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合，后一對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合。因?yàn)閮蓪?duì)輪齒同時(shí)嚙合所以就有一部分油液被圍困在兩對(duì)輪齒所形成的獨(dú)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(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，此封閉腔容積發(fā)生變化，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(dá)東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)

困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因a→b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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)

困油引起的后果a→b容積逐漸減小p↑

高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動(dòng)，同時(shí)無(wú)功損耗增大，油液發(fā)熱。b→c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(dòng)、噪聲、汽蝕等。總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)

消除困油的辦法原則：a→b密封容積減小，使之通壓油口(圖a)，避免壓力急劇升高b→c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(kāi)吸壓油方法：在兩側(cè)端蓋上分別開(kāi)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(gè)共性問(wèn)題。在設(shè)計(jì)與制造液壓泵時(shí)應(yīng)竭力避免。

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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：齒輪泵中，從壓油腔經(jīng)過(guò)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(guò)分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級(jí)下降的。其合力相當(dāng)于給齒輪軸一個(gè)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(shí)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(kāi)壓力平衡槽，會(huì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)泄漏外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油可通過(guò)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(duì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)5.提高外嚙合齒輪泵壓力的措施問(wèn)題：齒輪泵存在間隙，p↑△q↑ηv↓

徑向不平衡力也∝p

p↑徑向力↑提高齒輪泵壓力的方法：浮動(dòng)軸套補(bǔ)償原理：將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。圖2-7

帶浮動(dòng)軸套的齒輪泵第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)彈性側(cè)板式補(bǔ)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(lái)補(bǔ)償端面間隙。提高齒輪泵壓力的方法：圖2-8帶浮動(dòng)側(cè)板的齒輪泵第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(gè)重要問(wèn)題。

解決辦法：縮小壓油口并用擴(kuò)大泵體內(nèi)腔高壓區(qū)徑向間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)徑向補(bǔ)償。

優(yōu)點(diǎn)：在用浮動(dòng)軸套產(chǎn)生軸向補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，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(dòng)，從而自動(dòng)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(jiǎn)單，且能使軸承的受力有所減輕。圖2-9擴(kuò)大高壓區(qū)徑向間隙的齒輪泵第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)6.外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕自吸性能好，對(duì)油污不敏感工作可靠，便于維護(hù)流量脈動(dòng)大噪聲大排量不可調(diào)7.外嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.3.2

內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開(kāi)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)小齒輪、內(nèi)齒輪和月牙形隔板等圖2-10漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)組成：當(dāng)小齒輪按逆時(shí)針?lè)较蚶@中心O1旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(kāi)。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(jìn)入齒槽，并被帶到壓油腔。在泵的右邊，輪齒進(jìn)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(kāi)線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(gè)齒且有一偏心距，不須設(shè)置隔板。

結(jié)構(gòu)組成：當(dāng)小齒輪繞中心O1旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪被驅(qū)動(dòng)，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(jìn)行吸油。泵的右邊，輪齒進(jìn)入嚙合，進(jìn)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量輕；因齒輪同向旋轉(zhuǎn)，相對(duì)滑動(dòng)速度小，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；流量脈動(dòng)小，因而壓力脈動(dòng)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(jiǎn)單，嚙合重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)，吸油條件更為良好。

齒形復(fù)雜，加工精度要求高，因此造價(jià)較貴。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.3.3

齒輪泵的主要性能（1）壓力具有良好的軸向和徑向補(bǔ)償措施的中、小排量的齒輪泵的最高工作壓力目前均超過(guò)了25MPa，最高達(dá)32MPa以上。大排量齒輪泵的許用壓力亦可達(dá)16~20MPa；（2）排量液壓工程用的齒輪泵的排量范圍很寬從0.05~800mL/r，但常用者為2.5~250mL/r。（3）轉(zhuǎn)速微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min以上，常用者為1000~3000r/min。必須指出，齒輪泵的工作轉(zhuǎn)速亦有下限，一般為300~500r/min。（4）壽命低壓齒輪泵的壽命為3000~5000h，高壓外齒輪泵額定壓力下的壽命一般卻只有幾百小時(shí)，高壓內(nèi)齒輪泵的壽命可達(dá)2000~3000h。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.4

葉片泵、葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理

輸出流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲?。恢械蛪喝~片泵工作壓力一般為6.3MPa，高壓葉片泵的工作壓力可達(dá)25～32MPa；葉片泵對(duì)油液的清潔度要求較高。葉片液壓泵的特點(diǎn)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.4.1

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(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線組成。且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，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(kāi)。工作原理（結(jié)構(gòu)見(jiàn)課件2圖2-10）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(duì)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(dòng)，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(shí)最小，一般都取12或16片。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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，考慮到葉片厚度s對(duì)吸油和壓油時(shí)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(zhǎng)、短半徑；

z——葉片數(shù)；

b——葉片寬度；θ——葉片傾角。圖2-15

雙作用葉片泵排量計(jì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)結(jié)論

1

qt=Vn=f(幾何參數(shù)，n)2∵n=cqt=C

∴雙作用葉片泵為定量泵

第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.4.2

單作用葉片泵當(dāng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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，于是通過(guò)吸油口和配油盤(pán)上的吸油窗口將油吸入；左半周，葉片向轉(zhuǎn)子里縮進(jìn)，密封工作腔容積逐漸縮小，工作腔內(nèi)的油液經(jīng)配油盤(pán)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(pán)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(dòng)（當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(pán)上各有一個(gè)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(pán)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(fù)滑動(dòng)一次，密封工作腔容積增大和縮小各一次，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(kāi)：配油盤(pán)上封油區(qū)和葉片液壓與氣壓傳動(dòng)單作用葉片泵的排量∵

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)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(jì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)單作用葉片泵的流量理論流量：

qt=Vn=2πbDen

實(shí)際流量：

q=qtηv=2πbDenηv結(jié)論

1

qt=f(幾何參數(shù)、n、e)

2∵n=ce變化q≠C∴變量泵

e=0q=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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)單作用葉片泵性能特點(diǎn)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(fù)載較大。通過(guò)變量機(jī)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(dòng)的。但是泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率越小。此外，奇數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率比偶數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率小，一般取13～15片葉片。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.4.3

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(dāng)工作壓力大到泵所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時(shí)，泵的輸出流量為零，不管外負(fù)載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會(huì)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?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的(外反饋和內(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(fù)載（泵的工作壓力）的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)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(dòng)，定子3可左右移動(dòng)。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(shè)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。當(dāng)泵的轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)當(dāng)反饋柱塞的液壓力F（等于pAx）小于彈簧力Fs時(shí)，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(fù)載增大而增高，使F＞Fs時(shí)，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(shí)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.4.4

葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理（p126）擺動(dòng)液壓馬達(dá)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)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(dòng)液壓馬達(dá)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(dòng)液壓馬達(dá)，壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入缸筒3，推動(dòng)葉片1和軸一起作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，回油從缸筒的回油口排出。其擺動(dòng)角度小于300°，分隔片2用以隔開(kāi)高低壓腔。當(dāng)進(jìn)回油口互換時(shí)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)。

圖b所示為雙葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)。它有兩個(gè)進(jìn)、出油口，其擺動(dòng)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

，角速度是單葉片式的一半ω雙=1/2·ω單

。液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.5

柱塞泵、柱塞馬達(dá)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(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的容積變化進(jìn)行吸油和壓油的。（p80）特點(diǎn)：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(yùn)動(dòng)方向與傳動(dòng)主軸相對(duì)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(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.5.1

直軸式軸向柱塞泵直軸式軸向柱塞泵又名斜盤(pán)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(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油和壓油動(dòng)作。圖2-20

直軸式軸向柱塞泵的工作原理1—斜盤(pán)2—柱塞3—缸體4—配油盤(pán)

5—傳動(dòng)軸d第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化δ斜盤(pán)式軸向柱塞泵變量原理斜盤(pán)與缸體中心線的夾角δ

=0，q=0∴斜盤(pán)式軸向柱塞泵可作雙向變量泵！第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)2.排量由圖2-20可看出，直軸式軸向柱塞泵的排量可按下式計(jì)算

（2-13）式中d——柱塞直徑；D——柱塞在缸體上的分布圓直徑；δ——斜盤(pán)傾角；z——柱塞數(shù)。第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)4.變量機(jī)構(gòu)由式（2-15）可以看出，改變斜盤(pán)傾角δ，就可改變軸向柱塞泵的排量，從而達(dá)到改變泵的輸出流量。用來(lái)改變斜盤(pán)傾角δ的機(jī)械裝置稱為變量機(jī)構(gòu)。

按控制方式分有手動(dòng)控制、液壓伺服控制和手動(dòng)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(jī)構(gòu)分類第二章液壓泵與液壓馬達(dá)3.典型結(jié)構(gòu)（見(jiàn)課件2圖3-22）東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院液壓與氣壓傳動(dòng)手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)工作原理圖2-21所示為手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖。其由手輪1帶動(dòng)螺桿2旋轉(zhuǎn)，使變量活塞4上下移動(dòng)并通過(guò)銷軸5使斜盤(pán)6繞其回轉(zhuǎn)中心O擺動(dòng)，從而改變傾角δ的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。這種變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操縱費(fèi)力，僅適用于中小功率的液壓泵。圖2-21手動(dòng)變量機(jī)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(pán)第二章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)Part2.5.2

斜軸式軸向柱塞泵這種軸向柱塞泵的傳動(dòng)軸中心線與缸體中心線傾斜一個(gè)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(wú)鉸斜軸式柱塞泵。1.工作原理圖2-22

無(wú)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(pán)右圖所示為該泵的工作原理。

當(dāng)主軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿2的側(cè)面和柱塞3