第三章液压动力机构
26
液压固有频率 h
h
4 e A2 Vt m
在液压伺服系统中，液压固有频率限制了系统的响 应速度。提高液压固有频率的方法：
– 增大液压缸活塞面积A。 注意h与A不成比例关系。同样 的负载速度，所需负载流量增大，阀、连接管道、液压能 源装置的尺寸重量也随之增大。 – 减小总压缩容积Vt （主要是减少无效容积和连接管道容 积），使阀靠近液压缸，最好装在一起；选择合适执行元 件：长行程输出力小时用液压马达，反之用液压缸。 – 减小折算到活塞上的总质量m（活塞质量 + 负载折算到活 塞上的质量 + 液压缸两腔的油液质量 + 阀与液压缸连接 管道中的油液折算质量） – 提高油液的有效体积模量βe（700~1400MPa，或实测） 影响因素：受油液压缩性、管道及刚体机械柔性、油液中 所含空气（最严重）。避免使用软管
Q1 Q2 QL 2
V1 V01 Ay
V2 V01 Ay
要使压缩流量相等，应使液压缸两腔的初始容积相等，即
Vt V01 V02 2
10
流量方程可整理成 ：推动液压缸运动所需流量+ 总泄漏流量+总压缩流量
Vt dpL dy QL A Ctc pL dt 4 e dt
24
2 K 1 Kh 2 K 1 r Kh
有弹性负载（K≠0）时传递函数
弹性负载对阀控缸动力系统的主要影响为： 由于弹性负载的存在，传递函数中出现一个转 角频率为r 的低频惯性环节，代替了无弹性负 载的积分环节。 1 动力机构固有频率增加 1 K K h 2 动力机构穿越频率降低了 1 K K h 倍。这是 弹性负载对阀控缸动力系统最重要的影响。
27
液压阻尼比
K ce h A
em
Vt
Bc Vt 4 A em
决定因素：总流量-压力系数Kce、负载粘性阻尼Bc 因为：Bc<<Kce，Ctp<<Kc，所以h主要由Kc决定。 零位时系统的稳定性最差 由于库仑摩擦等因素的影响，实际的零位阻尼比要比计算值（按Kc0计算） 大，至少为0.1~0.2，或更高一些。 Kc随工作点不同会有很大的变化。在阀芯位移xv和负载压力pL较大时， 由于Kc值增大使液压阻尼比急剧增大，可使h>1，其变化范围达20~30 倍。因此，是一个难以预测的软量。 零位阻尼比小，阻尼比变化范围大是液压伺服系统的一个特点
K0 K Kh
1
V1
A
V2 Kh
m m
K0 p 2 K 2 0 p m h h 1 m Kh
2
y
(a)
V1
A
V2
m
K
Kh
m
K
PL
19
p1
p2
(b)
传递函数简化形式
分两种情况讨论
– 动力机构无弹性负载，K=0，忽略因泄漏产生 的阻尼系数。 – 动力机构存在弹性负载，K≠0
M
v
dy V2 dp2 Q2 A Cic ( p1 p2 ) Cec p2 dt e dt
PL
液体是可压缩的。液体等效容积弹性模数β e表示容器中油液 的容积变化率与压力增长量之间的关系
9
V p e V
e 6.9 108 N/m 2
动态分析时，需要考虑泄漏和油液压缩性的影响，则流入液压 缸的流量与流出液压缸的流量不相等，为了简化分析，定义负 载流量为：
3
液压动力机构由液压控制元件、执行元件 和负载组成。控制元件可以是控制阀，也 可是变量泵。执行机构有液压伺服缸，液 压伺服马达。本章重点介绍液压伺服缸。 控制方式分两种：
– 泵控系统 – 阀控系统，又称节流式控制系统。液压源通常 是恒压源。
4
3.1四通阀控液压缸动力机构
阀控液压动力缸动力 机构的动态特性取决 于伺服阀、液压缸和 负载。 动力机构的分析中， 假定系统负载为质量弹簧和粘性阻尼组成 的单自由度系统。
第3章 液压动力机构
主讲：邓晓刚
单位：机械工程学院机械电子教研室
1
3 液 压 动 力 机 构
2
1
四通阀控液压缸动力机构
2
三通阀控液压 择
前言
本章主要介绍液压动力机构，其中包括四通阀控 液压缸、三通阀控液压缸、对称阀控非对称液压 缸等，讨论了动力机构的基本方程、传递函数、 频率特性响应及主要性能参数分析。本章是本课 程的重点，要求学生熟练掌握动力机构基本方程 的列写、系统方块图的绘制、传递函数的推导及 其频率特性的分析，熟悉动力机构结构参数对性 能参数的影响、负载折算及负载最佳匹配等。
稳态时，活塞位移没有确定的值。但活塞速 度与阀位移之间有确定的稳态关系。这在 速度控制系统中很有用处。
Y A 2 Xv s 2 h 2 s 1 h h Kq
22
有弹性负载（K≠0）时传递函数
阀控液压缸中，弹性负载比较常见： 1）带对中弹簧的功率级滑阀 2）材料试验机的负载是硬弹簧 K ce Bc 1 粘性阻尼系数Bc一般很小 2 A
FL
QL Kq xv Kc pL
四通阀控制液压缸
6
xp
流量连续性方程
假设：
– 阀与液压缸的连接管道对称且短而粗，管道中 的压力损失和管道动态可以忽略 – 液压缸每个工作腔内各处压力相等，油温和体 积弹性模量为常数 – 液压缸内外泄漏均为层流流动
7
流量连续性方程
总流量 = 推动活塞运动所需流量 + 经过活塞密封的内泄漏流量 Qic + 经过活塞杆密封处的外泄漏流量 Qec + 油液压缩和腔体变形所需的流量 Q
Kh
V1
A
V2
m m
p1
17
p2
(a)
注意：液压弹簧刚度是在液压缸两腔完全封
闭的情况下推导出来的，实际上由于阀的开 度和液压缸的泄漏的影响，液压缸不可能完 全封闭，因此在稳态下不存在弹簧刚度。 动态时，在一定频率范围内来不及泄漏，相 等于一种密封状态，因此液压弹簧是一个动 态弹簧。
18
如果负载为质量-弹簧系统，则等效的机械振动系 y 统可以看为两个弹簧串联。这时：
KK ce 2 2 A
s s 2 2 0 2 1 2 s 1 0 r 0
2 m 2 h
r
1 1 1 2 1
1 1 K K h
K ce A2
活塞及负载的总质量
d2y dy Fg m 2 Bc Ky F dt dt
液压推动力 负载弹簧 刚度 粘性阻力系数
负载
此外，还存在库仑摩擦等非线性负载，但采用线性化的方 法分析系统的动态特性时，必须将这些非线性负载忽略。
12
3.1.2四通阀控液压缸动力机构方块图
该方框图是以阀的位移为输入量，以液压 缸位移为输出量绘出的。反映了在阀的位 移及干扰力作用下，液压缸的输出响应。 根据动力机构方框图，可以直接写出阀控 液压缸动力机构传递函数。
1
A
2
Kh
m m
p1
15
p2
p1
e
V1
Ay Ay
p2
e
V2
被压缩液体产生的复位力与活塞位 移成比例，其作用相当于一个线性 液压弹簧，总液压弹簧刚度为：
1 2 1 A p1 p2 e A y K h y V V 2 1
1 1 kh e A V V 2 1
Kq Y
23
K ce s X v 2 1 F A A 1
s s 2 2 0 2 1 2 s 1 r 0 0
1
4 e K ce K h K ce Vt A2
Kq Y
K ce s X v 2 1 F A A 1
Vt V1 V2
Cec Ctc Cic 2
活塞在中间位置时， 1）液体压缩性影响最大，固有频率最低 2）阻尼比最小 因此，系统稳定性最差。所以，分析时，应取活塞的中间 位置作为初始位置。
11
（三）液压缸和负载的力平衡方程
负载力一般包括惯性力、粘性阻尼力、弹性力和任意外负载。 液压缸的输出力与负载力的平衡方程为：
由负载弹簧刚度与液压弹簧刚度之间的大小比较， 可以将传递函数简化为p50，3.42、3.44
25
3.1.4 主要性能参数分析（K=0）
决定动力机构的参数主要有动力机构增益、液压 固有频率，液压阻尼比和转角频率。 速度增益 Kq A ，随流量增益变化而变化。注 意不同动力机构形式具有不同的流量增益。同一 动力机构，不同工况下流量增益也不同。 一个确定的阀，流量增益在零位时最大。 设计时一般取流量增益为空载流量增益。
K ce h A
em
Vt
s Y F s 2 2 h s 2 s 1 h h
21
K ce Vt 2 1 A 4 e K ce
Bc Vt 4 A em
K ce K c Ctc
活塞速度对阀位移的传递函数
2
总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。
y
V1
A
V2 Kh
m m
p1
16
p2
4 e A 当活塞处于中间位置时， K h ，此时的液 Vt 压刚度最小。 如果负载为质量负载，质量为m，则组成一个质量液压弹性系统。这是一个机械振荡系统
2
h
y
Kh m
4 e A2 Vt m
Xv
Q
1 V K c Cte t s 4 e
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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。
[工学]第3章 液压动力元件
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QL
ApsX
p
Ctp PL
Vt
4e
sPL
ApPL mts2X p BpsX p KX p FL
根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。
2021/8/26
7
由方框图求得液压缸输出位
移传递函数： X p
mtVt
4e Ap2
s3
Kq Ap
Xv
Kce Ap2
1
Vt
4 e K ce
s FL
思考题
• 10、阀控液压马达和泵控液压马达的特性有何不同，为什 么?
• 11、为什么把称为速度放大系数?速度放大系数的量纲是 什么?
• 12、何谓负载匹配?满足什么条件才算最佳匹配? • 13、如何根据最佳负载匹配确定动力元件参数? • 14、泵控液压马达系统有没有负载匹配问题?满足什么条
件才是泵控液压马达的最佳匹配? • 15、在长行程时，为什么不宜采用液压缸而采用液压马达？
2
2
x
x0
Ft (K
Bx
m2 )
x0
1
负载特性曲线：
2021/8/26
31
二、负载匹配
负载匹配定义：
根据负载轨迹来进行负载匹配时，只要使动力元件的输出持性曲 线能够包围负载轨迹，同时使输出特性曲线与负载轨迹之间的区域 尽量小，便认为液压动力元件与负载相匹配。
输出特性曲线：
2021/8/26
第二项：
是惯性力引起的泄漏流量所产生的
2021/8/26
mt Kce Ap2
s2活X p塞速度；
8
第三项： BpVt
4e Ap2
s2
X
是粘性力变化引起的压缩流量产生
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。
《液压与气动技术》第三章解读
p3
F3 A3
4MPa
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第三部分拓展题及答案
T3-4
解：(1) V 100.7 / 106 0.95
(2)
36.550.95 34.72(L / min)
(3)泵的驱动功率在第一种情况下为4.91KW。第二种情况 下为1.69kw
T3-5试分析双作用叶片液压泵配油盘(图T3-5)
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第三部分拓展题及答案
T3-2图T3-2所示
解 (a) p 0;(b) p 0;(c) p p;(d ) p F / A
(e) p 2TM / VMM M
T3-3如图T3-3所小的液压系统
解：
p1
F1 A1
2MPa
p2
F2 A2
3MPa
油困难。 3-3解液压泵的工作压力和额定压力的区别如下。 ①工作压力是指液压泵出日处的实际压力值，由外界负载决
定，而额定压力是指液压泵连续工作中允许达到的最高压力， 其值由液压泵的结构强度和密封性决定。
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第二部分主教材习题及答案
②从数值上看，正常工作时实际压力不会超过额定压力，但 在外负载突然增大的瞬间实际压力也可能超过额定压力。
往复运动的同时改变工作腔的容积来实现压油和吸油。 7.常用液压泵的性能比较(表3-1 )
上-页 返回
第二部分主教材习题及答案
3-1 解:在液压泵运转的过程中，密封工作腔容积发生周期 性变化，容积增大时将油液吸入，容积减少时将油液压出。 压油腔与吸油腔之间用配流装置隔开。
3-2解:①密闭的工作腔。 ②容积可周期性变化的工作腔。 ③将吸油腔和压油腔隔开的配流装置。 ④吸油过程中油箱必须通大气或增压，以免形成真空造成吸
液压伺服控制液压动力元件
K ps
Kq K ce
ωr——惯性环节的转折频率
r
K ce k
Ap
2
1
k kh
K ce
Ap 2
1 k
1 kh
稳态时阀输入位移所引起的液压缸活塞的输出位移
外负载力作用所引起的活塞输出位移的减小量
k 1 时 kh
xp
Kq Ap
xv
K ce Ap 2
4
Vt
eK
ce
s 1FL
s
K ce k Ap 2
s2
总流量 = 推动活塞运动所需流量 + 经过活塞密封的内泄漏流量 + 经过活塞杆密封处的外泄漏流量 + 油液压缩和腔体变形所需的流量
4
流入液压缸进油腔的流量：
Q1
Ap
dx p dt
V1
e
dp1 dt
Ci ( p1
p2 ) Ce p1
从液压缸回油腔流出的流量：
Ap
Q2
Ap
dx p dt
V2
e
dp2 dt
V1 Ap
比例，其作用相当于一个线性液压弹簧，
V
总液压弹簧刚度为：
V2
F
kh
e
Ap
2
1 V1
1 V2
压力P
V左
总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。
18
当活塞处在中间位置时，液压弹簧刚度最小，当在两端时，V1 或V2为零，液压弹簧刚度最大。 液压弹簧与负载质量相互作用所构成系统的固有频率，中间位
QL Kq xv Kc pL
QL
Apsx p
( Vt
4e
s Ct ) pL
Ap pL (M t s2 Bps k )x p FL
第三章-补充知识-液压传动基础知识-精简版2020
度的自动控制过程，而且可以实现遥控。
二、液压传动的主要缺点
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点
1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄 漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。
2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可
液压传动
第一章 液压传动概述
第一节 液压传动的定义、工作原理及组成
一、基本概念 1、液压传动的定义
用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能 量传递的传动方式，称之为液压传动。
2、液压控制的定义
液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系 统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量 的精度高。
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点
1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； 2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)； 4、可自动实现过载保护； 5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6、很容易实现直线运动； 7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作 用曲轴连杆式和静压 平衡式等。
低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每 分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达 几千 到几万 ，所以又称为低速大扭矩液压马达。
第三节 液压缸
一、 液压缸的类型和特点
3、 活塞式液压缸典型结构
二、液压传动的主要缺点
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点
1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄 漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。
2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可
液压传动
第一章 液压传动概述
第一节 液压传动的定义、工作原理及组成
一、基本概念 1、液压传动的定义
用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能 量传递的传动方式，称之为液压传动。
2、液压控制的定义
液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系 统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量 的精度高。
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点
1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； 2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)； 4、可自动实现过载保护； 5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6、很容易实现直线运动； 7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作 用曲轴连杆式和静压 平衡式等。
低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每 分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达 几千 到几万 ，所以又称为低速大扭矩液压马达。
第三节 液压缸
一、 液压缸的类型和特点
3、 活塞式液压缸典型结构
液压传动第三章
35
4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
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外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
36
4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
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15
1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
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m
Tt
Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：
Po pi
pqv 2 n Ti
2 n Ti V n
v m
13
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3.2
齿轮泵
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14
3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等
4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
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外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
36
4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
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15
1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
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m
Tt
Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：
Po pi
pqv 2 n Ti
2 n Ti V n
v m
13
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3.2
齿轮泵
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3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等
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
第三章液压泵
第3章液压泵内容提要本章主要介绍液压动力元件的几种典型液压泵（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的工作原理、性能参数、基本结构、性能特点及应用范围等）。
基本要求、重点和难点基本要求：掌握齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的工作原理、性能参数、结构特点。
了解各类泵的典型结构及应用范围。
重点：通过本章学习，要求掌握液压泵的工作原理、功能、性能参数（压力和流量等）、性能特点及应用范围。
难点： ①密闭容积的确定（特别是齿轮泵）。
②容积效率的概念。
③额定压力和实际压力的概念。
④外反馈限压式变量叶片泵的特性。
⑤柱塞泵的变量机构。
3.1液压泵基本概述液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩T 和角速度ω）转换为压力能（压力p 和流量q ）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，在液压传动中占有极其重要的地位。
3.1.1液压泵的工作原理如图3-1所示，单柱塞泵由偏心轮1、柱塞2、弹簧3、缸体4和单向阀5、6等组成，柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。
当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧力的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积增大，形成真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经单向阀5进入其内（单向阀6关闭）。
这一过程称为吸油，当偏心轮的几何中心转到最下点O 1/时，容积增大到极限位置，吸油终止。
吸油过程完成后，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，柱塞与缸体孔组成的密闭容积减小，油液受挤压经单向阀6排出（单向阀5关闭），这一过程称为排油，当偏心轮的几何中心转到最上点O 1//时，容积减小至极限位置，排油终止。
偏心轮连续旋转，柱塞上下往复运动，泵在半个周期内吸油、半个周期内排油，在一个周期内吸排油各一次。
图3-1 单柱塞泵工作原理 1-偏心轮 2-柱塞 3-弹簧 4-缸体 5、6-单向阀 7-油箱如果记柱塞直径为d ，偏心轮偏心距为e ，则柱塞向上最大行程e s 2=，排出的油液体积2422e d s d V ππ==。
第三章液压机
二、液压机的选用
应以在该设备上进行的主要工艺为依据， 确保其主要参数都满足工艺要求，结合使用 条件，投资情况，制造厂情况并参考国内外 同类设备的参数和使用效果来决定。
在选用液压机时还应注意以下几个问题：
(1)关于最大偏心距
液压机的主要技术参数中，除锻造液压机外， 一般不专门列出允许的最大偏心距。但这不等 于可以在任意位置进行加载，相反，成形生产 中所用的大多数液压机如冲压液压机、塑料制 品液压机等都是按较小的偏心距甚至中心载荷 进行设计的，其承受偏心载荷的能力更差。
（0）手动液压机：用于一般压制、压装等工艺。 （1）锻造液压机：用于自由锻、钢锭开坯及金属模锻。 （2）冲压液压机：用于各种薄板、厚板的冲压。 （3）一般用途液压机：用于各种工艺，通常称为万能液压机。 （4）校正压装液压机：用于零件的校正及装配。 （5）层压液压机：用于胶合板、刨花板、纤维板及绝缘材料板 的压制。 （6）挤压液压机：用于挤压各种有色及黑色金属材料。 （7）压制液压机：用于各种粉末制品的压制成形，如粉末冶金、 人造金刚石、耐火材料的压制。 （8）打包、压块液压机：用于将金属碎屑及废料压成块。 （9）其他液压机：包括轮轴压装、冲孔等专门用途的液压机。
立柱与横梁的连接形式
（a）双螺母式（b）锥台式（c）锥台式（d）锥套式（e）锥套式
双 螺 母 式
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双 螺 母 式
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3） 立柱的预紧方式 注意：为什么要预紧？何处被预紧？ ● 加热预紧 过程：o 立柱、横梁安装到位；
o
o o o
内外螺母冷态拧紧；
加热立柱两端； 拧紧外螺母； 冷却后即产生很大的预紧力。
整个机身的刚性较差，受力时会产生角变形，且
机身上无导轨，运动精度较差，有时为了保证机 身有足够的强度和刚度，结构上做得比较笨重。