液压泵及液压马达
第三章 液压泵和液压马达
第三章 液压泵和液压马达 液压泵和液压马达的工作原理 齿轮泵和齿轮马达 叶片泵和叶片式马达 柱塞泵和柱塞式液压马达超颖工作室 金沐灶§3-1液压泵和液压马达的基本工作原理泵的分类定量泵 齿轮泵 叶片泵泵 变量泵 叶片泵 轴向柱塞泵径向柱塞泵 轴向柱塞泵超颖工作室 金沐灶马达的分类马达定量马达 齿轮马达 径向柱塞马达 轴向柱塞马达 低速液压马达变量马达 轴向柱塞马达超颖工作室 金沐灶一、液压泵的基本工作原理图中为单柱塞泵的工作原理。
图中为单柱塞泵的工作原理。
凸轮由电动机带 动旋转。
当凸轮推动柱塞向上运动时， 动旋转。
当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体 形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出， 形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经 单向阀排到需要的地方去。
单向阀排到需要的地方去。
当凸轮旋转至曲线的下降 部位时， 部位时，弹簧迫使柱塞向 形成一定真空度， 下，形成一定真空度，油 箱中的油液在大气压力的 作用下进入密封容积。
作用下进入密封容积。
凸 轮使柱塞不断地升降， 轮使柱塞不断地升降，密 封容积周期性地减小和增 超颖工作室 金沐灶 泵就不断吸油和排油。
大，泵就不断吸油和排油。
容积式液压泵的共同工作原理如下： 容积式液压泵的共同工作原理如下： （1）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。
密封容积变小使油液被挤出， 封容积。
密封容积变小使油液被挤出，密封容积变 大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。
大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。
密 封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。
封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。
配流装置。
（2）合适的配流装置。
不同形式泵的配流装置虽 合适的配流装置 然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式 然结构形式不同，但所起作用相同， 泵中是必不可少的。
泵中是必不可少的。
容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所 受到的负载。
液压泵与液压马达的区别
四、泵和马达的不同点
1、泵是能源装置，马达是执行元件，泵输入机械能（转矩M和转速n）输出液压能（压力p和流量q ）；马达输入的是液压能（p、 q ），输出机械能（M、n）。
2、泵的吸油腔一般为真空（为改善吸油性和抗气蚀耐力），通常进口尺寸大于出口；马达排油腔的压力稍高于大气压力，没有特殊要求，所以马达的进出油口尺寸相同。
3、泵的结构需保证自吸能力，而马达无此要求。
4、马达需要正反转（内部结构需对称），泵一般是单向旋转。
5、马达的轴承结构，润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用，而泵的转速虽相对比较高，但变化小，故无此苛刻要求。
6、泵的起动靠外机械动力；马达起动需克服较大的静摩擦力，因此要求起动扭矩大，扭矩脉动小，内部摩擦小（如齿轮马达的齿数比齿轮泵多）
7、泵需容积效率高；马达需机械效率高，一般地，液压马达的容积效率比泵低，液压泵的机械效率比液压马达低。
8、通常泵的转速高。
而马达输出较低的转速。
9、叶片泵的叶片倾斜安装，叶片马达的叶片则径向安装（考虑正反转）。
10、叶片马达的叶片依靠根部的扭转弹簧，使其压紧在定子表面上，而叶片泵的叶片则依靠根部的压力油和离心力压紧在定子表面上（起动动力不同）。
11、一般齿轮泵的齿数少，齿轮马达的齿数多。
12、液压泵是连续运转的，油温变化相对较小，马达经常空转或停转，受频繁的温度冲击。
13、泵与原动机装在一起，主轴不受额外的径向负载。
而马达主轴常受径向负载（轮子或皮带、链轮、齿轮直接装在马达上时）。
第三章 液压泵和液压马达
二、轴向柱塞式液压马达
轴向柱塞式液压马达的工作原理可参照轴向柱塞泵
斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧
2、结构特点
齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：
（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，
因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，
因此进油口大小相等。
（2）齿轮马达的内
泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须单独的泄漏通
道引到壳体外去。因为齿轮马达低压腔有一定背压，如果泄漏油
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。
压油
吸油
图3-13 双作用叶片工作原理
2、结构上的若干特点
（1）保持叶片与定子内表面接触
转子旋转时保证叶片与定子内表面接触时泵正常工作的必要 条件。前文已指出叶片靠旋转时离心甩出，但在压油区叶片顶部 有压力油作用，只靠离心力不能保证叶片与定子可靠接触。为此， 将压力油也通至叶片底部。但这样做在吸油区时叶片对定子的压 力又嫌过大，使定子吸油区过渡曲线部位磨损严重。减少叶片厚 度可减少叶片底部的作用力，但受到叶片强度的限制，叶片不能 过薄。这往往成为提高叶片泵工作压力的障碍。
容积式液压泵的共同工作原理如下：
（1）容积式液压泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密 封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液 通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。 （2）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同， 但所起作用相同，并且在容积式泵中是必不可少的。
结束
§3-3 叶片泵和叶片油马达
叶片泵有两类：双作用和单作用叶片泵，双作用 叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成变量泵。而马达只 有双作用式。
液压马达与液压泵的区别
液压马达与液压泵的区别
液压马达和液压泵的相同点
①从原理上讲，液压马达和液压泵是可逆的，如果用电动机带动时，输出的是压力能(压力和流量)这就是液压泵;若输入压力油，输出的是机械能(转矩和转速)，则变成了液压马达。
②从结构上看，二者是相似的。
③液压马达和液压泵的工作原理均是利用密封工作容积的变化进行吸油和排油的。
对于液压泵，工作容积增大时吸油，工作容积减小时排出高压油。
对于液压马达，工作容积增大时进入高压油，工作容积减小时排出低压油。
液压马达和液压泵的不同点
①液压泵是将电动机的机械能转换为液压能的转换装置，输出流量和压力，希望容积效率高;液压马达是将液体的压力能转为机械能的转换装置，输出转矩和转速，希望机械效率高。
因此说，液压泵是能源装置，而液压马达是执行元件。
②液压马达输出轴的转向必须能正转和反转，而像齿轮泵和叶片泵等液压泵的转向有明确的规定，只能单向转动，不能随意。
液压马达是将液压能转换为连续回转运动机械能的执行元件。
液压马达与液压泵具有同样的基本结构要素——密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。
从工作原理而言，液压马达与液压泵都是依靠密封工作腔容积的变化而工作的，但因两者使用目的不同，结构上存在许多差异，一般不能直接互逆通用，只有少数泵能作液压马达使用。
液压泵与液压马达的区别和联系
液压马达与液压泵得区别详解液压马达习惯上就是指输出旋转运动得,将液压泵提供得液压能转变为机械能得能量转换装置、三维网技术论坛- {, ^8 V/ f- H* c一、液压马达得特点及分类C& y/ D1 w& E$ e- v|& U) l, p( s8 |; O从能量转换得观点来瞧，液压泵与液压马达就是可逆工作得液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达得主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。
因为它们具有同样得基本结构要素--密闭而又可以周期变化得容积与相应得配油机构。
三维网技术论坛+ X3 D r6 g9 U% a" U- \但就是，由于液压马达与液压泵得工作条件不同，对它们得性能要求也不一样，所以同类型得液压马达与液压泵之间，仍存在许多差别。
首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达得转速范围需要足够大，特别对它得最低稳定转速有一定得要求。
因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承；其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定得初始密封性，才能提供必要得起动转矩。
由于存在着这些差别，使得液压马达与液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。
5 Y) [' G7 R1 M' h$ v8 d液压马达按其结梅类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式与其它型式。
按液压马达得额定转速分为高速与低速两大类。
额定转速高于500r／min得属于高速液压马达，额定转速低于500r／min得属于低速液压马达。
高速液压马达得基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式与轴向柱塞式等。
它们得主要特点就是转速较高、转动惯量小，便于启动与制动，调节(调速及换向)灵敏度高。
通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。
低速液压马达得基本型式就是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式与齿轮式中也有低速得结构型式，低速液压马达得主要特点就是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。
3第三章液压泵及液压马达(1)
2. 工作原理
3. 流量
q 2 k z m2 b n V
4. 特点
流量和压力的脉动较小；无困油区，噪声较低； 加工难价格高；轮齿接触应力小，泵的寿命较长。
（二）摆线形内啮合齿轮泵
1 . 主要组成
摆线齿轮泵又称为转子泵，由两齿轮及 前后端盖等组成。且两齿轮相差一个齿。
2. 工作原理
吸油 —— 左半部分，轮齿脱开啮合，容积↑ 压油 —— 右半部分，轮齿进入啮合，容积↓
三 液压泵（马达）的性能参数
液压泵（马达）的性能参数主要有： 压力 转速
排量和流量 功率和效率
一、 排量、流量和压力
1. 压 力
⑴ 工作压力（p） —— 液压泵（或马达）工作时输出液体的实际压力。 其值取决于负载（包括管路阻力）。
(2) 额定压力（p n）—— 油泵（或马达）铭牌上标注的压力值。指在 连续运转情况下所允许使用的工作压力。它能使泵（或马达）具有较高的 容积效率和较长的使用寿命。
轴套 采用浮动轴套的中高压齿轮泵结构图
2. 高压内啮合齿轮泵
➢ 轴向间隙补偿原理
与外啮合齿轮泵浮动侧板的补偿相似，也是利用背压使两侧的浮 动侧板紧贴在小齿轮、内齿环和填隙片端面上；磨损后，也可利用背 压自动补偿。
➢ 径向间隙补偿原理
径向半圆支承块（15）的下面也有两个背压室，各背压室均与压 油腔相同。在背压作用下，半圆支承块推动内齿环，内齿环（6）又 推动填隙片与小齿轮齿顶相接触，形成高压区的径向密封。同时，可 自动补偿各相对运动间的磨损。
qt qm
qm q qm
1
q qm
(6) 马达总效率（ηm）
液压马达的总效率是实际输出功率与实际输入功率的比值，即：
m
液压泵和液压马达
3、功率、机械效率和总效率 、功率、
泵的理论功率为pQ 输入功率2πM 泵的理论功率为pQT。输入功率2πMTn。不考虑 损失，根据能量守恒， 损失，根据能量守恒，有 pQT=2πMTn。 泵的出口压力； 驱动泵所需理论扭矩。 p—泵的出口压力； MT—驱动泵所需理论扭矩。 泵的出口压力 驱动泵所需理论扭矩 =nq代入上式 消去n 代入上式， 将QT=nq代入上式，消去n得 MT=pq/2π. 总效率ηp为泵的实际输出功率pQ与实际驱动泵 pQ与实际驱动泵 总效率η 为泵的实际输出功率pQ 所需的功率2πM 之比， 所需的功率2πMPn之比，即 ηP=pQ/2πMPn 驱动泵所需实际扭矩。 MP—驱动泵所需实际扭矩。 驱动泵所需实际扭矩 Q=QTη =nq代入上式得 代入上式得： 将Q=QTηPv及QT=nq代入上式得： ηP=pq.ηPv/2πMp 又因为泵的机械效率 机械效率η 又因为泵的机械效率ηPm=pq/2πMP 故总功率可 表示为： 表示为： ηP=ηPm.ηPV
2、结构特点
齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下： 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下： 齿轮泵一般只需一个方向旋转， （1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小 径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。 径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。 而齿轮马达则需正、反两个方向旋转， 而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进油 口大小相等。 口大小相等。 （2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接 引到低压腔去， 引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体 外去。因为马达低压腔有一定背压， 外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油 直接引到低压腔， 直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分 都按回油压力承受油压力， 都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失 效。
第三章 液压泵与液压马达
（三）液压泵排量和流量
1.排量Vp (m3/r) 是指在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一 周所排出的液体体积。 2.理论流量qt (m3/s) 是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内排出的 液体体积。 qt =Vn 3.实际流量qp 指液压泵工作时的输出流量。 qp= qt - △ q 4.额定流量qn 指在额定转速和额定压力下泵输出的流量。
（动画） 2、工作原理：
旋转一周，完成二次吸油，二次排油——双作用泵
径向力平衡——平衡式叶片泵(两个吸油区，两个排油区）
3、 流量计算
忽略叶片厚度:
V=2π(R2-r2)B q=Vnηv = 2π(R2-r2)Bn ηv
如考虑叶片厚度: V=2π(R2-r2)B -2BbZ(R-r)/cosθ q=Vnηv = 2π(R2-r2)Bn ηv -2BbZ(R-r)/cosθ nηv
2、液压泵进口压力 p 0 0MPa ， 出口压力 pp 32MPa ， 实际输出流量q 250 L min，泵输入转矩 T pi 1350N m ， 输入转速 n 1000r min ，容积效率 0.96 。试求： （1）泵的输入功率 P i ，（2）泵的输出功率 P o ，（3） 泵的总效率 ，（4） 泵的机械效率 m
第三章 液压泵与液压马达
液压泵--动力元件： 将驱动电机的机械能转换成液体的压力能， 供液压系统使用，它是液压系统的能源。
3-1概
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马达转速nｍ
qbmv
vm
151(L / m) 140103 (L /
r
)
0.89
960r
/m
马达机械效率ｍｍ
Pm Pmt
Tm Tmt
Tｍ Tmtmm
马达输出转矩Tｍ
pvm
2
mm
8.5106 140106
2
0.9 170Nm
第三章 液压泵与液压马达
泵总效率b
Ｐ
b
Ｐ
bi
Pbi
Pb
b
qb p
第三章 液压泵与液压马达
第三章 液压泵与液压马达
计算实例1
某 液 压 系 统 ， 泵 的 排 量 V ＝ 10m L/r ， 电 机 转 速 n ＝ 1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率ηv＝0.92， 总效率η＝0.84，求：
1） 泵的理论流量； 2）泵的实际流量； 3）泵的输出功率(实际）； 4）驱动电机功率。
第三章 液压泵与液压马达
泵容积效率bv
qb qbt
bv
b bm
qbt vbnb
泵实际流量qb
nbvb
bm
b
160 106
(1000 / 0.9
60) 0.85
2.52 103 (m3
/
s)
马达容积效率ｍv
m mm
0.8 0.9
0.89
ｍv
qmt qm
qmt qb
qｍt qmmv vmnm
▲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；
▲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。
第三章 液压泵与液压马达
液压泵与马达结构上的区别
第三章 液压泵与液压马达
§3.4 液压泵和液压马达的性能参数
一、压力
(1)工作压力:（实际输出油液压力)取决于负载 。(2)额定压力:按试验标准规定情况下，允许连续 泵 运转的最高压力。 (3)最高压力:短时间运行允许最高压力。
(1)工作压力:（输入油液压力）取决于输出轴 上的转矩。 马 (2)额定压力:按试验标准规定情况下，允许连 达 续运转的最高压力。 (3)最高压力:短时间运行允许最高压力。
配流装置使密封容积轮流和油箱或负载相通。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第三章 液压泵与液压马达
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。
第三章 液压泵与液压马达
液压泵正常工作的三个必备条件
▲必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭 容积；
第三章 液压泵与液压马达
计算实例2
已知泵的排量为160mL/r，转速为1000r/min，机械效率为 0.9，总效率为0.85；液压马达排量为140 mL/r ，机械效率 0.9，总效率为0.8，系统压力为8.5MPa，不计管路损失，液 压马达的转速是多少？其输出转矩是多少？驱动液压泵所需 的转矩和功率是多少？
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
第三章 液压泵与液压马达
二、 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
第三章 液压泵与液压马达
二、 流量与排量
二、排量V：不考虑泄漏情况下，泵（马达）每转一 圈所排出液体的体积，一般由其结构尺寸计算得来。
三、流量q：单位时间内能排出的流体体积。
1）理论流量：不考虑泄露
qt=V×n/60
2）实际流量 q q t q
单位（ m3 / s)或 （ L / m )
3）额定流量qn
T、ω
Δp、q
第三章 液压泵与液压马达
四、效率
机械效率：反映液压泵的机械摩擦损失，影响驱动液 压泵所需的转矩。 容积效率：反映泄露的影响，影响液压泵的实际输出 流量。 总效率为两个效率的乘积。
第三章 液压泵与液压马达
泵
机械效率：理论输入功率（转矩）与实际输入功率（转矩）之
比
m Pbn / Pbi Tbn / Tbi
第三章 液压泵与液压马达
§3.1 液压泵及液压马达的作用
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。
液压马达是将液体压力能转换为机械能的装 置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。
第三章 液压泵与液压马达
§3.2 工作原理
液压泵必须具备周期性变化的密封容积和配流装置才能 工作,属于容积式泵.
第三章 液压泵与液压马达
计算实例1
解：1）泵的理论流量
qt=v·n·10-3=10×1200×10-3＝12 L/min
2) 泵的实际流量 q ＝ qt·ηv＝12×0.92＝11.04 L/min
3)泵的输出功率 4）驱动电机功率
P pq 511.04 0.9(kw) 60 60
Pi
p
0.9 1.07(kw) 0.84
额定压力、额定转速下泵输出 的流量
第三章 液压泵与液压马达
三、功率
泵
理论输入功率 Pbn qt p 实际输入功率 Pbi T
理论输出功率 Pbt qt p 实际输出功率 Pb q p
马达
理论输入功率 Pmn qt p 实际输入功率 Pmi q p
理论输出功率Pmt qt p 实际输出功率 Pm T
1.一般泵进口尺寸>出口尺寸，马达则进出口尺寸相同。 2.泵结构上有自吸能力，而马达则无此能力。 3.马达需正反转，内部结构一般对称，泵一般无此要求。 4.马达结构及润滑要求要满足很宽的调速范围，泵高速而 变化小。 5.马达需较大的启动扭矩，要求内部摩擦小。
第三章 液压泵与液压马达
§3.3 液压泵和液压马达的分类
容积效率：经过容积损失后实际输出功率（流量）与理论输出
功率（流量）之比
v Pb / Pbt qb / qbt
马达
机械效率：实际输出功率（转矩）与理论输出功率（转矩）之
比
m Pm / Pmt Tm / Tmt
容积效率：经过容积损失后理论输入功率（流量）与实际输入
功率（流量）之比
v Pmt / Pmi qmt / qmi
b
泵实际输入功率Ｐbi
2.52103 8.5106 0.85
25.2kW
Pbi Tb 2 nTb
泵所需转矩Tb