液压传动课件_第三章

第3章液压泵与液压马达液压泵与液压马达，是液压系统中的能量转换装置。

本章主要介绍几种典型的液压泵与液压马达的工作原理、结构特点、性能参数以及应用。

液压泵液压马达将原动机输出的机械能转换成压力能，属于动力元件，其功用是给液压系统提供足够的压力油以驱动系统工作。

因此，液压泵的输入参量为机械参量(转矩T和转速n)，输出参量为液压参量(压力p和流量q)。

将输入的液体压力能转换成工作机构所需要的机械能，属于执行元件，常置于液压系统的输出端，直接或间接驱动负载连续回转而做功。

因此，液压马达的输入参量为液压参量(压力p和流量q)，输出参量为机械参量(转矩T和转速n)。

目录▪ 3.1 液压泵与液压马达概述▪ 3.2 齿轮泵▪ 3.3 叶片泵▪ 3.4 柱塞泵▪ 3.5 液压泵的选用▪ 3.6 液压马达3.1 液压泵与液压马达概述液压泵的工作原理1—偏心轮2—柱塞3—缸体4—弹簧5—压油单向阀6—吸油单向阀a—密封油腔单柱塞容积式泵的工作原理图液压泵的性能参数主要有压力、转速、排量、流量、功率和效率。

液压泵的主要性能参数3.1 液压泵与液压马达概述压力np 额定压力max p 最高允许压力p 工作压力吸入压力在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转所允许的最高压力泵短时间内所允许超载使用的极限压力实际工作时的输出压力，即液压泵出口的压力液压泵进口处的压力3.1 液压泵与液压马达概述转速n额定转速maxn 最高转速minn 最低转速液压泵的主要性能参数在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行效率的转速在额定压力下，为保证使用寿命和性能所允许的短暂运行的最高转速为保证液压泵可靠工作或运行效率不致过低所允许的最低转速3.1 液压泵与液压马达概述排量及流量液压泵的主要性能参数tq 理论流量q实际流量排量V在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一周，所排出的液体的体积在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排出的液体的体积t q nV指实际运行时，在不同压力下液压泵所排出的流量流量不均匀系数qδ瞬时理论流量tshq 额定流量nq 3.1 液压泵与液压马达概述液压泵的主要性能参数排量及流量在额定压力、额定转速下，按试验标准规定必须保证的输出流量由于运动学机理，液压泵的流量往往具有脉动性，液压泵某一瞬间所排的理论流量在液压泵的转速一定时，因流量脉动造成的流量不均匀程度tsh max tsh min q t()()q q q δ-=3.1 液压泵与液压马达概述输入功率P i输出功率P o理论功率P t液压泵的主要性能参数功率原动机的输出功率，即实际驱动泵轴所需的机械功率i2πP T nTω==输出功率(kW)用其实际流量q 和出口压力p的乘积表示O p pq =t t t2πP pq nT ==如果液压泵在能量转换过程中没有能量损失，则输入功率与输出功率相等，即为理论功率3.1 液压泵与液压马达概述液压泵的主要性能参数效率机械效率容积效率总效率tmTTη=l l Vt t11q qqq q nV η==-=-oV miPpηηη==3.1 液压泵与液压马达概述性能曲线液压泵的容积效率、机械效率、总效率、理论流量、实际流量和实际输入功率与工作压力的关系曲线如图所示。

它是液压泵在特定的介质、转速和油温等条件下通过实验得出的。

液压泵的性能曲线3.1 液压泵与液压马达概述液压泵的主要性能参数噪声液压泵的噪声通常用分贝衡量，液压泵的噪声产生的原因主要包括：流量脉动、液流冲击、零部件的振动和摩擦，以及液压冲击等。

3.1 液压泵与液压马达概述液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数有压力、排量和流量、转速和容积效率、转矩和机械效率、效率与总功率、启动性能、最低稳定转速、制动性能、工作平稳性及噪声。

压力为保证液压马达运转的平稳性，一般取液压马达的背压为（0.5--1）MPa。

M q 对于液压马达，其实际流量大于理论流量，即M t q 1M Mt q q q -=液压马达在其排量一定时，其理论转速取决于进入马达的流量Mq t n 3.1 液压泵与液压马达概述排量及流量转速液压马达的主要性能参数M t Mq n V =则马达实际输出转速为液压马达的容积效率定义为理论流量与实际流量之比，即M q Mt q 3.1 液压泵与液压马达概述容积效率液压马达的主要性能参数MtM llMV M M M1q q q q q q q η-===-M l MM MVM Mq q q n V V η-==液压马达的机械效率定义为实际输出转矩T 与理论转矩之比，即tT 3.1 液压泵与液压马达概述转矩和机械效率液压马达的主要性能参数t Mm t t t 1T TT TT T T η-∆∆===-输入功率输出功率液压马达的总效率3.1 液压泵与液压马达概述液压马达的主要性能参数功率和总效率Mo M M p T ω=Mi M M p p q =Mo M M M Mm MV Mi M 2πP n T P pq ηηη===3.1 液压泵与液压马达概述液压马达的主要性能参数启动性能液压马达的启动性能主要由启动转矩和启动机械效率来描述。

启动转矩是指液压马达由静止状态启动时液压马达轴上所能输出的转矩。

启动机械效率是指液压马达由静止状态启动时，液压马达实际输出的转矩与它在同一工作压差时的理论转矩之比。

最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最低转速。

min n 当液压马达用来起吊重物或驱动车轮时，为了防止在停车时重物下落或车轮在斜坡上自行下滑，对其制动性要有一定的要求。

3.1 液压泵与液压马达概述液压马达的主要性能参数最低稳定转速制动性能液压马达的工作平稳性用理论转矩的不均匀系数评价。

液压马达的噪声亦分为机械噪声和液压噪声。

3.1 液压泵与液压马达概述液压马达的主要性能参数平稳性噪声max min ()/M t t tT T T δ=-3.1 液压泵与液压马达概述液压泵的分类液压泵按主要运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵四大类，按排量能否改变可分为定量泵和变量泵。

液压马达的分类液压马达按结构可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达和螺杆马达；按排量能否改变可分为定量马达、变量马达；按其工作特性分为高速液压马达和低速液压马达。

把额定转速在500r/min以上的马达称为高速小扭矩马达，这类马达有齿轮马达、螺杆马达、叶片马达、柱塞马达等。

3.1 液压泵与液压马达概述液压泵和液压马达的图形符号3.2 齿轮泵CB-B型齿轮泵结构图工作原理3.2 齿轮泵工作原理l—壳体2—主动齿轮3—从动齿轮齿轮泵的工作原理图3.2 齿轮泵工作原理由于齿轮两端面与泵盖的间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面的间隙都很小，因此，一对啮合的轮齿，将泵体、前后泵盖和齿轮包围的密封容积分隔成左、右两个密封工作腔。

当原动机带动齿轮如图示方向旋转时，右侧的轮齿不断退出啮合，而左侧的轮齿不断进入啮合，因啮合点的啮合半径小于齿顶圆半径，右侧退出啮合的轮齿露出齿间，其密封工作腔容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵的吸油口进入这个密封油腔——吸油腔。

随着齿轮的转动，吸入的油液被齿间转移到左侧的密封工作腔。

左侧进入啮合的轮齿使密封油腔——压油腔容积逐渐减小，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液压系统。

这就是齿轮泵的吸油和压油过程。

齿轮连续旋转，泵连续不断地吸油和压油。

排量和流量计算D ——齿轮节圆直径；h ——齿轮扣除顶隙部分的有效齿高，h =2m ；B ——齿轮齿宽；Z ——齿轮齿数；M ——齿轮模数3.2 齿轮泵外啮合齿轮泵的排量是这两个轮齿的齿间槽容积的总合。

如果近似地认为齿间槽的容积等于轮齿的体积，那么外啮合齿轮泵的排量计算式为：2π2πV DhB zm B ==其中3.2 齿轮泵排量和流量计算n ——齿轮泵的转速V η——齿轮泵的容积效率齿轮泵的实际流量q 为：2V 6.66V q Vn zm Bn ηη==其中3.2 齿轮泵根据齿轮啮合原理可知，齿轮在啮合过程中，啮合点是沿啮合线不断变化的，造成吸、压油腔的容积变化率也是变化的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。

设和分别表示齿轮泵的最大和最小瞬时流量，则其流量的脉动率为max sh q min sh q 排量和流量计算sh max sh min q ()()100%q q qδ-=⨯结构特点分析3.2 齿轮泵1. 泄漏问题泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏齿面啮合处间隙的泄漏齿轮端面间隙的泄漏齿轮泵由于泄漏量较大，其额定工作压力不高，要想提高齿轮泵的额定压力并保证较高的容积效率，首先要解决沿端面间隙的泄漏问题。

3.2 齿轮泵结构特点分析2. 困油现象为了保证齿轮传动的平稳性，保证吸压油腔严格地隔离以及齿轮泵供油的连续性，根据齿轮啮合原理，就要求齿轮的重叠系数大于1，这样在齿轮啮合中，在前一对轮齿退出啮合之前，后一对轮齿已经进入啮合。

在两对轮齿同时啮合的时段内，就有一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭油腔内，既不与吸油腔相通也不与压油腔相通。

这个封闭油腔的容积，开始时随齿轮的旋转逐渐减少，以后又逐渐增大，封闭油腔容积减小时，困在油腔中的油液受到挤压，并从缝隙中挤出而产生很高的压力，使油液发热，轴承负荷增大；而封闭油腔容积增大时，又会造成局部真空，产生气穴现象。

这些都将使齿轮泵产生强烈的振动和噪音，这就是困油现象。

3.2 齿轮泵齿轮泵的困油现象3.2 齿轮泵结构特点分析3. 不平衡的径向力在齿轮泵中，作用在齿轮外圆上的压力是不相等的。

齿轮周围压力不一致，使齿轮轴受力不平衡。

从泵的进油口沿齿顶圆圆周到出油口齿和齿之间的油的压力，从压油口到吸油口按递减规律分布，这些力的合力构成了一个不平衡的径向力。

其带来的危害是加重了轴承的负荷，并加速了齿顶与泵体之间磨损，影响泵的寿命。

可以采用减小压油口的尺寸、加大齿轮轴和轴承的承载能力、开压力平衡槽、适当增大径向间隙等办法来解决。

3.2 齿轮泵齿轮泵径向受力图3.2 齿轮泵提高齿轮泵压力的措施要提高齿轮泵的工作压力，必须减小端面泄漏，可以采用浮动轴套或浮动侧板，使轴向间隙能自动补偿。

利用特制的通道，把压力油引入右腔，在油压的作用下浮动轴套以一定的压紧力压向齿轮，压力愈高、压得愈紧，轴向间隙就愈小，因而减少了泄漏。

当泵在较低压力下工作时，压紧力随之减小，泄漏也不会增加。

浮动轴套结构示意图内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种(a) 渐开线齿轮泵(b) 摆线齿轮泵1—吸油腔2—压油腔3—隔板3.2 齿轮泵3.2 齿轮泵螺杆泵螺杆泵的工作机构是由互相啮合且装于定子内的三根螺杆组成，中间一根为主动螺杆，由电机带动，旁边两根为从动螺杆、另外还有前、后端盖等主要零件组成。