第三章 液压传动动力元件

原动机 （电动机 内燃机）
动力 装臵
动力调节 装臵
执行 元件 （缸， 马达）
工作 机构
机械能
压力能
压力能
机械能
2
3.1 液压泵概述
3.1.1 液压泵的工作原理
液压泵是靠密封容腔容积的变化 来工作的。 右图是液压泵的工作原理图。
（一）工作原理：
凸轮由原动机带动旋转时，当
柱塞向下移动，工作腔容积 变大，产生 真空，油液便通过 吸油阀吸入； 柱塞向上移动时，工作腔容积 变小，已吸入的油液便通过 压油阀排到系统中去。
3.2 齿轮泵
3.2.4 内啮合齿轮泵 分类：摆线齿轮泵和渐开线齿轮泵 1. 渐开线内啮合齿轮泵 工作原理：小齿轮1和内齿轮2 相互啮合， 它们的啮合线和月 牙板3将泵体内的容腔分成吸油 腔和压油腔。 当小齿轮按图示方向转动时， 内齿轮同向转动。容易看出， 图中上面的腔体是吸油腔，下 面的腔体是压油腔。
配油盘
注意事项： • 封油区所对应的夹角必须等于或稍大于两个叶片之间的夹角。 • 叶片根部与高压油腔相通，保证叶片紧压在定子内表面上。 • 在配油盘上开三角槽。在配油盘的压油窗口上开有一个三角槽，它的作用主
要是用来减小泵的流量脉动和压力脉动。
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3.3 叶片泵
（3）叶片倾角 叶片在转子中的安放应当有利于叶片的 滑动，磨损要小。右图给出了叶片的受力分 析。在工作过程中，受离心力和叶片根部压 力油的作用，叶片紧紧的与定子接触。 定子内表面给叶片顶部的反作用力 N可
定子过渡曲线采用阿基米德螺线或
等加速-等减速曲线。我国YB型
叶片泵采用等加速等减速曲线作为过
渡曲线
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3.3 叶片泵
（2）配油盘 配油盘是泵的配油机构。为了保证配油盘的吸、 压油窗口在工作中能隔开，就必须使配油盘上封 油区夹角ε大于或等于两个相邻叶片间的夹角， 如图所示，即 式中，Z一 叶片数。 此外，还要求定子圆弧部分的夹角β≥ε，以免产 生困油和气穴现象。
考虑到β=2π/Z，所以 式中，B一叶片的宽度，R、r － 定子的长半径 和短半径。
双作用叶片泵的排量和流量
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3.3 叶片泵
实际上叶片有一定厚度，叶片所占的空间减小了密封工作容腔的容积。 因此转子每转因叶片所占体积而造成的排量损失为
式中，s—叶片厚度；θ—叶片倾角。 因此，双作用叶片泵的实际排量为
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3.2 齿轮泵
2.径向不平衡力的问题 产生原因：齿槽内的油液由吸油区的低 压逐步增压到压油区的高压。 在齿轮泵中，由于在压油腔和吸油 腔之间存在着压差，液体压力的合力作 用在齿轮和轴上，是一种径向不平衡力， 如图所示。径向不平衡力的大小为
式中，K—系数； 对于主动轮，K＝0.75。 对从动轮，K = 0.85； Δp—泵进、出口压力差； De—齿顶圆直径。
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3.2 齿轮泵
3.2.1 外啮合齿轮泵的结构与工作原理
1 2
3 泵体1 主动齿轮2 从动齿轮3 两端盖
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3.2 齿轮泵
齿轮泵的工作原理
泵体内相互啮合的（主动齿轮 2、从动齿轮3、两端盖，泵体 1）一起构成密封工作容积， 齿轮的啮合点将左、右两腔隔 开，形成了吸、压油腔。 在齿轮泵中，吸油区和压油 区由相互啮合的轮齿和泵 体分隔开来，因此没有单 独的配油机构。 吸油：当齿轮按图示方向旋 转时，右侧吸油腔内的轮齿 脱离啮合，密封腔容积不断 增大。 1 2
缸体内孔与柱塞外圆之间有良好的配合精度， 使柱塞在缸体孔内作往复运动时基本没有油 液泄漏，即具有良好的密封性。
3
3.1 液压泵概述
从上述液压泵的工作过程可以看出，其基本工作条件是：
（1）必须有一个或多个周期性变化的封 闭容积； （2）必须有配油机构，即 封闭容积加大时与吸油腔相通 封闭容积减小时与压油腔相通 （3）吸、压油腔要互相隔开并具有良好
叶片倾角——沿旋转方向向后倾斜
叶片向外运动主要靠旋转时的惯性力和离心力等的合力，其应 尽量与转子中叶片槽方向一致，为此叶片槽应向后倾20度～30度。
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3.3 叶片泵
◆单作用变量泵（分类）
◆限压式变量叶片泵的工作原理和特性
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3.3 叶片泵
5 限压式变量叶片泵
O1
O2
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3.3 叶片泵
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3.3 叶片泵
在转子2 的槽中装有两个叶片1 ，它 们之间可以相对自由滑动，在叶片顶端 和两侧面倒角之间构成V 形通道，使叶 片底部的压力油经过通道进入叶片顶部， 因此使叶片底部和顶部的压力等。 适当选择叶片顶部棱边的宽度，即 可保证叶片顶部有一定的作用力压向定 子3，同时也不至于产生过大的作用力而
引起定子的过度磨损。
双作用叶片泵的实际输出流量为
式中，n—叶片泵的转速，ηpv—叶片泵的容积效率。
叶片泵的流量出现微小的脉动。理论研究表明，当叶片数为4的倍数时 流量脉动率最小，所以双作用叶片泵的叶片数一般取12或16。
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3.3 叶片泵
3. 双作用叶片泵的结构特点
（1）定子工作表面曲线
定子工作曲线如图所示。由两段大半 径圆弧、两段小半径圆弧及四段过渡 曲线组成。
表3.2给出了不同齿轮齿数时外啮合齿轮泵的流量脉动率。在相同情 况下，内啮合齿轮泵的流量脉动率要小得多。
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3.2 齿轮泵
3.2.3 齿轮泵结构中存在的问题及解决措施
1.泄漏问题
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3.2 齿轮泵
通常采用的自动补偿端面间隙装置有：
浮动轴套式和 弹性侧板式两种 。
原理： 引入压力油使轴套或侧板紧 贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙 愈小，可自动补偿端面磨损和减小 间隙。
当转子按图示箭头方向旋
转时：
上半周的柱塞皆往 外滑 动，通过轴向孔吸油； 下半周的 柱塞皆往里滑， 通过配流盘向外排 油。
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3.4 柱塞泵
当移动定子，改变偏心量e的大小时，泵的排量就发生改变；因此， 径向柱塞泵可以作为变量泵使用。 为了流量脉动率尽可 能小，通常采用奇数柱 塞数。
困油现象产生原因： 齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与 吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化， 先由大变小，后由小变大。 受困油液受挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液将从缝隙中被 挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用； 若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使 溶于油液 中的气体分离出来，产生气穴。 28
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3.1 液压泵概述
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3.1 液压泵概述
流量：是指单位时间内泵输出油液的体积，其单位为m3/s
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3.1 液压泵概述
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3.1 液压泵概述
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3.1 液压泵概述
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3.1 液压泵概述
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3.1 液压泵概述
液压泵的总效率、容积效率和机械效率可以通过实验测得。
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3.1 液压泵概述
液压泵的性能曲线。
吸油
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3.2 齿轮泵
2.流量q
齿轮泵的实际流量为 式中，n—齿轮泵的转速； ηpv—齿轮泵的容积效率。 q－齿轮泵的平均流量，
实际上，在齿轮啮合过程中压油腔的容积 变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流 量是脉动变化的。设qmax和qmin分别表示 齿轮泵的最大、最小瞬时流量，则流量脉 动率δq为
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3.2 齿轮泵
2.摆线式内啮合齿轮泵
演示
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3.2 齿轮泵
3.2.5 螺杆泵
3.5 螺杆泵
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3.2 齿轮泵
3.5 螺杆泵
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3.2 齿轮泵
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3.3 叶片泵
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3.3 叶片泵
大半径圆弧 过渡曲线 小半径圆弧
叶片
配流盘窗口
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3.3 叶片泵
双作用 叶片泵 定子 叶片
转子
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3.3 叶片泵
3.2 齿轮泵
困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油 液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。 卸荷措施 ：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则：两槽间距α为最小闭死容积，而使闭死容积由大变 小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。 卸荷槽
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1.双作用叶片泵的工作原理
密封容积
故称之为双作用叶片泵
演示
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3.3 叶片泵
这种泵的两个吸、压油区是径向对称分布的，所以作用在转子上的液压 力是径向平衡的。显然，这种泵的排量是不可调的，只能做成定量泵。 2.双作用叶片泵的排量和流量
如图所示，当不考虑叶片厚度时，双作用叶片 泵的排量为 Z为密封容腔的个数，V1和V2分别是完成吸油 和压油后封油区内油液的体积。显然
3
l一壳体；2-主动齿轮；3－从动齿轮
压油：左侧压油腔内的轮齿不 断进入啮合，使密封腔容积减 小，油液受到挤压被排往系统。
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3.2 齿轮泵
3.2.2 外啮合齿轮泵的流量计算 1. 排量V 排量是液压泵每转一周所排出的液体体积。这 里近似等于两个齿轮的齿间容积之和。设齿间容 积等于齿轮体积，则有
压油 式中， D—齿轮节圆直径(mz)； h—齿轮齿高(2m)； B—齿轮齿宽； Z—齿轮齿数； m—齿轮模数。 由于齿间容积比轮齿的体积稍大，并且齿数越少误差越大，因此,在实 际计算中用3.33来代替上式中π值，齿数少时取大值。所以通常修正为
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3.3 叶片泵
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3.3 叶片泵
变量段 定量段
功率P
限定压力
极限压力
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3.4 柱塞泵
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3.4 柱塞泵
3.4.1 径向柱塞泵的工作原理图
演示
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3.4 柱塞泵
1.工作原理