液压技术第二章液压泵和液压马达资料
第二章 液压泵与液压马达
一、什么是液压泵？依靠密闭工作容积的改变实现吸、压液体，从而将机械能转换为液压能的装置。
二、液压泵的作用什么？液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。
三、液压泵的工作原理是什么？ 当齿轮旋转时，在A 腔，由于轮齿脱开使容积逐渐增大，形成真空从油箱吸油，随着齿轮的旋转充满在齿槽内的油被带到B 腔，在B 腔，由于轮齿啮合，容积逐渐减小，把液压油排出 利用齿和泵壳形成的封闭容积的变化，完成泵的功能，不需要配流装置，不能变量。
四、液压泵的特点是什么？（1） 必须有若干个密封且可周期性变化的空间。
液压泵的理论输出流量与此空间变化量及单位时间内变化数量成正比，和其他因素无关。
（2） 油箱内的液体绝对压力恒等于或大于大气压力，为了能正确吸油，油箱必须与大气相通或采用充气油箱。
（3） 必须有合适的配流装置，目的是将吸油和压油腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排油。
液压泵机构原理不同，其配流装置也不同。
五、液压泵的主要性能参数有哪些？（见p35）1.压力与吸入性能什么是液压泵的工作压力？什么是液压泵的额定压力？什么称为吸入压力？实际工作时的输出压力为液压泵的工作压力。
液压泵的额定压力是指泵在正常工作的条件下，按实际标准规定能连续运转的最高压力。
液压泵进油口处的压力称为吸入压力。
2.排量和流量液压泵的排量是指泵每转一转，所输出的液体体积，用V 表示。
其值是密封容积几何尺寸变化量。
排量可调的液压泵称为变量泵，不可调的液压泵称为变量泵。
流量是指液压泵在单位时间输出液体的体积。
实际流量是指泵工作时出口实际输出的流量。
额定流量是指泵在正常工作条件下，按实验标准规定所必须保证的流量，用nq 表实际流量和额定流量均小于理论流量。
排量与流量的关系：nV q tV ——液压泵排量n ——主轴转速（r/min ）六、功率和效率？液压泵是靠电动机带动，输入的是转矩和转速即机械能，输出的是液体压力和流量即压力能。
第2章 液压泵和液压马达PPT课件
•3)液压泵、液压马达的排量和流量
•（1）排量V：液压泵的排量是在不考虑泄漏的情况下，泵轴每转一 周所能排出液体的体积。液压马达的排量是在不考虑泄漏的情况下， 马达轴每转一周所能吞入液体的体积。
Py pq
• 液压泵的总效率η： η = P y Pm
pq pV q η=2πnT2πTVnηmηV
• 2）液压马达的功率和效率 • 液压马达的输入功率PMy： • 液压马达的容积效率ηMV：
• 液压马达的机械效率ηMm：
PMy pMqM
ηMV
qMt qM
ηMm
TM TMt
• 液压马达的输出功率PMm： • 液压马达的总效率ηM：
•2、液压泵、液压马达的压力和流量
•1）液压泵和液压马达的分类 •按排量是否可调分：定量泵和定量马达，变量泵和变量马达； •按结构形式分：齿轮式：齿轮泵有外啮合式和内啮合式；
叶片式：叶片泵有单作用式和双作用式； 柱塞式：柱塞泵有径向式和轴向式，柱塞马达有轴
向柱塞式（高速、小转矩马达）和径向柱 塞式（低速、大转矩马达）等。 •除此以外，还有螺杆式和其他一些形式的液压泵和液压马达。
压油
• 2）齿轮泵的结构性能 • （1）困油现象
a）形成闭死容积 b）闭死容积最小 c）闭死容积最大 • 困油的原因：存在闭死容积 • 困油现象的危害：油液发热，轴承磨损，气蚀、噪声、振动、影响
工作、缩短寿命
• 解决困油现象的措施： • 在齿轮泵的端盖上制作卸荷槽，使闭死容积与吸油腔或压油腔相通。
a浮动轴套式
液压传动与控制技术(泵和马达)
液压传动与控制
一转内密封容积变化两个循环。所以密封容积每转内吸油、 压油两次，称为双作用泵。 双作用使流量增加一倍，流量也相应增加。 排量和流量:
q 2 ( R — r ) B
2 2
Q 2 ( R — r ) Bn V
2 2
无流量脉动：理论分析可知，流量脉动率在叶片数为4的整 数倍、且大于8时最小。故双作用叶片泵的叶片数通常取为12 。
液压传动与控制
3. 功率与效率 能量损失包括两部分： 容积损失——由于泵和马达本身的泄漏所引起的能量损失。 机械损失——由于泵和马达机械副之间的磨擦所引起的能量 损失。
液压传动与控制
1）液压泵 如无能量损失，泵的理论机械功率应 等于理论液压功率，即：
2 nT t pQ t pqn
Tt pq 2
液压传动与控制
§2- 1 概述
液压泵和液压马达是一种能量转换装置。 液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机 械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流。 液压马达则是液压系统的执行元件，它把输入油液的压力能 转换为输出轴转动的机械能，用来推动负载作功 。 液压泵和液压马达从原理上讲是可逆的，当用电动机带动其 转动时为液压泵；当通入压力油时为液压马达。 液压泵和液压马达的结构基本相同，但功能不同，它们的实 际结构有差别。
Py pQ pqn V 5 10 20 10
5 —6
1450 / 60 0 . 95 2296 W
泵的输出功率
Pm = Py η = 2296 0 .9 = 2551 W
液压传动与控制
例：某液压马达排量为25mL/r，进口的压力8Mpa，回 油背压为1Mpa，泵的容积效率为0.92，总效率为0.9，当 输入流量为25L/min。求马达的输出转矩和转速？ 解：输出转矩
第二章液压泵和液压马达
第二章液压泵和液压马达教学内容：本章首先介绍液压泵的基本工作原理、液压泵的主要性能参数、液压泵的分类和选用和液压泵的图形符号，接着介绍了柱塞泵、叶片泵、齿轮泵的基本结构与工作原理。
教学重点：1．对泵工作原理进行阐述；2．介绍几种泵：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的基本结构、工作原理与效率；教学难点：1．泵的基本原理及效率计算；2．柱塞泵及柱塞马达基本结构与工作原理；教学方法：课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念，了解液压泵的结构及工作原理。
教学要求：重点掌握泵的基本原理，了解叶片泵、齿轮泵的基本结构与工作原理，掌握柱塞泵基本结构与工作原理。
液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。
液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。
一、液压泵的工作原理以单柱塞泵为例：组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。
柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。
柱塞直径为d，偏心轮偏心距为e。
偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。
泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。
V=Sπd 2/4=eπd2/2液压泵正常工作的三个必备条件：1）必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；2）密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大——吸油，由大变小——压油；3）密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。
单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。
二、液压泵的主要性能参数（一）液压泵的压力工作压力p：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。
额定压力p s：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。
吸入压力：泵的进口处的压力。
（二）液压泵的排量、流量和容积效率排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。
常用单位为cm3/r。
液压技术 第二章 液压泵和液压马达
A
1 2 R 2
V 2 Re
2 4 Re b b z z
V V z
4 Re b z 4 Re b z
排量： V 2beD 流量： q 2beD nv 式中：b - 叶片宽度 e – 偏心距 D - 定子内径
2) 流量脉动
1.25 z2 流量脉动： 5 z2
1．检测泵体、齿轮，重配间隙 2．修理或更换侧板和轴套
§2-3
齿轮马达
1.结构特点： 两个油口一样大， 有单独的泄油口。
2. 工作原理：
由于两个齿轮的受压面积 存在差值，因而产生转矩， 推动齿轮转动。 T=Fr=pAr F1 = p b ( h – x ) F2 = p b ( h – y )
y
1. 结构： 齿轮、壳体、端盖等
典型结构
CB齿轮泵 p = 2.5 MPa
卸荷槽 缩小压油口 减小端面间隙 0.03~0.04mm 增大吸油口 小槽 a (泄油） 小孔
2. 工作原理
密封工作腔：
齿间槽、壳体、端盖组成
啮合线、吸油腔、排油腔
外啮合齿轮泵视频
流量和脉动
排量 脉动率
单作用叶片泵视频
单作用叶片泵结构
2. 工作原理
密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成） 吸油过程：叶片伸出→V ↑ → p ↓ →吸油； 排油过程：叶片缩回→V ↓ → p ↑ →排油。
旋转一周，完成一次吸油，一次排油——单作用泵 径向力不平衡——非平衡式叶片泵 （一个吸油区，一个排油区）
x
3. 应用：
高转速、低扭矩 的场合。
§2-4 叶片泵和叶片马达
第2章 液压泵和液压马达
（2-26） （2-27） （2-28）
因此外啮合齿轮泵的理论流量qtp和实际输出流量qp分别为
Pop
（2-16）
η mp
因此，液压泵的总效率等于液压泵的机械效率与容积效率 之积。
液压泵的输入功率即原动机的驱动功率也可写成
P ip =
液压马达的总效率ηm
∆pp qp
ηp
（2-17）
η mv 因此，液压马达的总效率等于液压马达的机械效率与容积 效率之积。
Pom 2πnmTm 2πnmT tmη mm ηm = = = = η mmη vm ∆ p q Pim ∆pm qm m tm
nmax i= nmin
（2-24）
液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制。
2.1 概述
3）滑转速度
返回
液压马达进出油口切断后，理论上输出轴应完全不转动， 但因负载力的作用使马达变为泵工况，马达的出油口成为高压 腔，油液从此腔向外泄漏，使得马达缓慢转动（滑转）。通常 用额定转矩下的滑转速度表示液压马达的制动性能(例2-1) 。
第2章 液压泵和液压马达
2.2 齿轮泵
2.2 齿轮泵
返回
优点：结构简单、制造方便、外形尺寸小、重量轻、造价 低、自吸性能好、对油液的污染不敏感、工作可靠。由于齿 轮泵中的啮合齿轮是轴对称的旋转体，因此允许转速较高。 缺点：流量和压力脉动大，噪声高，排量不能调节。齿轮 泵的低速性能较差，当其转速低于 200 ～ 300r/min 时，容积效 率降到不能允许的地步。 分类：外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。
2.1 概述
2.1.1 液压泵和液压马达的工作原理及特点
液压与气压传动3.第二章 液压泵和液压马达
第二章液压泵和液压马达第一节概述一、液压泵和液压马达的工作原理液压泵是将电动机(或其它原动机)输出的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。
在液压系统中，液压泵作为动力源，向液压系统提供压力油。
液压马达是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。
从原理上，两者是互逆的。
但由于功用的不同，结构上有差别。
1．液压泵的工作原理图2-1所示为一个单柱塞液压泵的工作原理图。
柱塞2安装在泵体3内，柱塞在弹簧4的作用下与偏心轮1接触。
当偏心轮不停地转动时，柱塞作左右往复运动。
柱塞向右运动时，柱塞和泵体所形成的密封容积V增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下，通过单向阀6进入泵体V腔，即液压泵吸油。
柱塞向左运动时密封容积V减小，由于单向阀6封住了吸油口，于是V腔的油液打开单向阀5流向系统，即液压泵压油。
偏心轮不停地转动，液压泵便不断地吸油和压油。
从上述泵的工作过程可以看出：l)液压泵是依靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，利用这种原理做成的泵统称为容积式液压泵。
2)在吸油过程中，对于非封闭的油箱,必须使油箱与大气接通，这是吸油的必要条件。
3)单向阀5、6将吸油腔与压油腔隔开,保证吸油时使V腔与油箱接通，同时切断供油管道;压油时使V腔与油液流向系统的管道相通而与油箱切断。
单向阀5、6又称为配油装置。
液压马达是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。
从原理上讲，液压马达和液压泵是可逆的。
即液压泵可以作为液压马达使用，输入压力油，输出转矩和转速。
二、液压泵和液压马达的分类液压泵和液压马达的类型很多。
液压泵和液压马达按其排量V能否调节而分成定量泵和和定量马达，变量泵和变量马达两类，液压泵和液压马达按结构形式的不同，可分为齿轮式、叶片式和柱塞式等类型。
液压泵和液压马达的图形符号如图2-2所示。
三、液压泵和液压马达的压力和流量1.液压泵和液压马达的压力1)工作压力p液压泵的工作压力是指它输出油液的压力，其大小由负载决定。
二章 液压泵和液压马达
二章液压泵和液压马达§§§ 2.1 概述一、液压泵和液压马达的作用、工作原理液压泵和液压马达是液压系统中的能量转换元件。
液压传动中，液压泵和液压马达都是靠密闭的工作空间的容积变化进行工作的，所以又称为容积式液压泵和液压马达。
液压泵：将原动机(电动机、柴油机)的机械能转换成油液的压力能，再以压力、流量的形式输送到系统中去。
称为动力元件或液压能源元件。
液压马达：是将压力能转换为旋转形式的机械能．以转矩和转速的形式来驱动外负载工作，按其职能来说，属于执行元件。
（从原理上讲，液压泵和液压乌达是可逆的）图2—1为单柱塞泵的工作原理图。
当偏心轮1被带动旋转时，柱塞2在偏心轮和弹簧4的作用下在泵体3的柱塞孔内作上、下往复运动。
柱塞向下运动时，泵体的柱塞孔和柱塞上端构成的密闭工作油腔A的容积增大，形成真空，此时排油阀5封住出油口，油箱7中的液压油便在大气压力的作用下通过吸油阀6进入工作油腔，这一过程为柱塞泵吸油过程；当柱塞向上运动时，密闭工作油腔的容积减小、压力增高，此时吸油阀封住进袖口，压力油便打开排油阀进入系统，这一过程为柱塞泵压油过程。
若偏心轮连续不断地转动，柱塞泵就能不断地吸油和压油。
容积式液压泵工作必须具备的条件：具有若干个良好密封的工作容腔；具有使工作容腔的容积不断地由小变大，再由大变小，完成吸油和压油工作过程的动力源；具有合适的配油关系，即吸油口和压油口不能同时开启。
二、液压泵和液压马达的分类液压泵和液压马达的类型较多。
液压泵：按其在单位时间内输出油液体积能否调节而分为定量泵和变量泵，按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等，如图2—2所示。
液压马达：也具有与液压泵相同的形式，并按其转速可分为高速和低速两大类，如图2—3所示三、液压泵与液压马达的主要性能参数液压泵和液压马达的性能参数主要有压力(常用单位为Pa)、转速(常用单位r/min)、排量(常用单位为m3／r).流量(常用单位为m3／n或L/min)、功率(常用单位W )和效率。
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5.理论输入功率Pit=Pot理论输出功率
5.效率：
v
q qt
Po Pi
v m
m
Tt T
Po
Pi
pq
T 2n
pqtv Tt 2n
vm
m
(二)马达的性能参数
1.转速：
n
q v
v
2.转矩：
T
pV
2
m
3.输入功率： Pi pq
p pi po
4.输出功率： Po T 2 n
5.效率： Po
1. 渐开线齿轮泵
特点:
结构紧凑，尺寸小，重量轻 流量脉动小，噪声小。
渐开线内啮合齿轮泵视频
2. 摆线齿轮泵（转子泵）
特点:
结构简单，体积小 重叠系数大，传动平稳 吸油条件好 脉动小，噪声小 齿形复杂，加工精度要
求高，造价高。 应用：机床低压系统
内外转子式摆线泵视频
五、齿轮泵的常见故障及排除方法
高转速、低扭矩 的场合。
§2-4 叶片泵和叶片马达
{ 分类
单作用 每转排油一次 双作用 每转排油两次
三、液压泵和液压马达的性能参数
（一）液压泵的性能参数
{ 1.压力
1）工作压力取决于负载 2）额定压力
3）最高压力
{ 2.排量、流量
1）理论流量 qt Vn 2）实际流量 q qt q qt kp 3）额定流量：额定压力、额定转 速下输出的流量
3.实际输出功率： Po pq
Tn
4.实际输入功率： Pi T 2 n
流量不足或压 力不能 升高
1．齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤， 使轴向间隙过大
2．径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙 3．泵盖螺钉过松 4．中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重
1．修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上毛刺 2．校正或更换齿轮轴 3．适当拧紧 4．更换零件
过热
1．轴向间隙与径向间隙过小 2．侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦
1．检测泵体、齿轮，重配间隙 2．修理或更换侧板和轴套
§2-3 齿轮马达
1.结构特点： 两个油口一样大， 有单独的泄油口。
2. 工作原理：
由于两个齿轮的受压面积
存在差值，因而产生转矩，
推动齿轮转动。
y
T=Fr=pAr
F1 = p b ( h – x )
F2 = p b ( h – y )
x
3. 应用：
2）危害：轴承磨损、刮壳。 3）措施：缩小压油口，增加径
向间隙。 ※ 压油口缩小后，减小受压面积
安装时注意不能反转。
三、优缺点和用途
优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠， 自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。
缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。 用途：工程机械、机床低压系统。
四、内啮合齿轮泵
三要素: 密闭容积 密闭容积周期性变化 配油装置.容积变小与压油腔通,容 积变大与吸油腔通
（二）液压马达的工作原理
液压系统中使用的液压马达 也是容积式的，从原理上讲是把 容积式泵逆用，即向泵中输入压 力油，就可使泵轴转动，输出转 矩和转速，成为液压马达。
（三）液压泵和液压马达的图形符号
a.单向定量液压泵 b.单向变量液压泵 c.单向定量马达 d.单向变量马达 e.双向变量液压泵 f.双向变量马达
8．滚针轴承等零件损坏 9．装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象
1．用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；
修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过 0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再 压进；更换密封圈
2．适当拧紧 3．重新安装，使其同心，紧固连接件 4．更换齿轮或研磨修整 5．配磨齿轮、泵体和泵盖 6．检查并修复有关零件 7．修整卸荷槽，保证两槽距离 8．拆检，更换损坏件 9．拆检，重装调整
典型结构
CB齿轮泵
p = 2.5 MPa
卸荷槽 缩小压油口 减小端面间隙
0.03~0.04mm 增大吸油口 小槽 a (泄油） 小孔
2. 工作原理
密封工作腔： 齿间槽、壳体、端盖组成
啮合线、吸油腔、排油腔
外啮合齿轮泵视频
流量和脉动
排量 脉动率
V
V1
V2
A1b
A2b
4
D12b
第二章 液压泵和液压马达
§2-1 液压泵和液压马达概述
一、液压泵和液压马达的分类
液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为：
❖ 定量泵（定量马达） ❖ 变量泵（变量马达）
按结构形式可分为：
➢ 齿轮式 ➢ 叶片式 ➢ 柱塞式 ➢ 螺杆式
二、液压泵和液压马达的工作原理及图形符号
（一）液压泵的工作原理 液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其 工作原理如图所示。
故障现象 噪声大
产生原因
排除方法
1．吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封 不良，有空气被吸入
2．泵盖螺钉松动 3．泵与联轴器不同心或松动 4．齿轮齿形精度太低或接触不良 5．齿轮轴向间隙过小 6．齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差 7．泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大， 产生困油
吸
油液发热，轴承磨损。
Vb由小→大，p ↓↓， 汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。
2) 危害：影响工作、缩短寿命
3) 措施：开卸荷槽
原则： Vb由大→小，与压油腔相通 Vb由小→大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通
2. 泄漏问题
1) 泄漏途径：轴向间隙 80% ql 径向间隙 15% ql 啮合处 5% ql
2) 危害：ηv↓ 3) 防泄措施：
a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置
浮动侧板 浮动轴套
防泄措施：
a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙0.0板 浮动轴套
3. 径向力不平衡
1）原因：径向液压力分布不均 啮合力
4
D2 2b
(mz 2h)2b (mz 2h)2b
4
4
2m2 zb
ha ha*m m(ha*齿顶高系数 1，ha齿顶高)
qmax qmin 100 %
q
二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题 1. 困油现象
1) 产生原因：
ε> 1，构成闭死容积Vb Vb由大→小，p↑↑，
压
Pi
v m
Pi
Po
Po v m
pq
Tn
************************
§2-2 齿轮泵 和齿轮马达
齿轮泵的分类
{ { 分类
{ 外啮合
按啮合形式 内啮合
按齿形曲线
渐开线 摆线
{ 直齿
按齿面 斜齿
人字齿
一、外啮合齿轮泵原理和结构
(一)外啮合齿轮泵的结构
1. 结构： 齿轮、壳体、端盖等