第三章：液压泵和液压马达
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。
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。
第三讲.液压泵、马达
qt=V.n· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (3-1)
3.2.3容积效率、机械效率和总效率
※引入：由于液压泵存在泄漏和各种摩擦,所以泵在能量转换 过程中是有损失的，即输出功率小于输入功率，两者之间 的差值即为功率损失，功率损失表现为容积损失和机械损 失，功率损失可用效率来表示。 （1）容积效率。容积损失是由于泵存在泄漏（泄漏流量为△q） 所造成的，所以泵的实际流量小于理论流量qt。实际流量可 表示为
1）直轴式（斜盘式）轴向柱塞泵
2）斜轴式轴向柱塞泵
5.液压泵的职能符号 液压泵的职能符号如图2-14所示。
表2-1列出了最常用泵的各种性能值
§3.4液压泵与电动机参数的选用
1.液压泵的选用 ※先根据液压泵的性能要求来选定液压泵的类型， 再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的 具体规格。 ※液压泵的工作压力是根据执行元件的最大工作压 力来确定的，考虑到压力损失，泵的最大工作压 力可按下式计算： P泵≥K压· P缸 式中:P泵表示液压泵所需提供的压力（Pa）;K压表示 系统中压力损失系数，一般取1.3—1.5；P缸表示 液压缸中所需的最大工作压力（Pa）。
※液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即：
Q泵 ≥ K流Q缸 式中：Q泵表示液压泵所需输出的流量（m3/min）; K流表示系统的泄漏系数，一般取1.1---1.3；Q缸表示液压缸 所需提供的最大流量（m3/min）。
※在P泵和Q泵求出以后，就可选择液压泵的规格，选择时应
使实际选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常大于 25％.泵的额定流量一般略大于或等于所求出的Q泵 值。 2.电动机参数的选择
q= qt。- △q· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · （3-2） 容积损失可用容积效率ηv来表示，它等于泵的实际流量与理论
第三章液压泵和液压马达_李清伟
摆线齿形内啮合齿轮泵特点
结构紧凑，尺寸小，排量大， 重量轻，运转平稳，噪声小， 流 量脉动小。但齿形复杂，加工困难， 价格昂贵 。
第三节 叶片泵 分类：双作用式定量叶片泵 单作用式变量叶片泵
单联叶片泵
叶片泵
一、定量叶片泵的工作原理 图3－7为工作原理图。泵的组成：定 子、转子、叶片、配油盘、传动轴和泵体。
二、轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵的组成 配油盘、柱塞、缸体、倾斜盘 轴向柱塞泵特征 柱塞轴线平行或倾斜于缸体的轴线 轴向柱塞泵的分类 按配流方式分：端面配流、阀配流 端面配流的轴向柱塞泵分为：斜盘式、斜 轴式
轴向柱塞泵工作原理 V密形成—柱塞和缸体配合而成 右半周，V密增大，吸 油 V密变化，缸体逆转 < 左半周，V密减小，压 油 吸压油口隔开—配油盘上的封油区及缸体 底部的通油孔。
轴向柱塞泵变量原理 γ= 0 q = 0 大小变化，流量大小变化 γ < 方向变化，输油方向变化 ∴ 斜盘式轴向柱塞泵可作双向变量 泵。
SCY14-1B轴向柱塞泵的结构要点
1、滑履结构 A 滑靴和斜盘
B 柱塞和缸体 球形头部—和斜盘接触为点 接触，接触应力大，易磨损。
齿轮泵压油腔的压力油泄漏到吸油腔有三条途 径： 齿侧泄漏— 约占齿轮泵总泄漏量的 5%
径向泄漏—约占齿轮泵总泄漏量的
20%~25%
端面泄漏* —约占齿轮泵总泄漏量的 75%~80% 总之：泵压力愈高，泄漏愈大。因此要 提高齿轮的压力和容积效率，必须对端面间 隙进行自动补偿。
提高外啮合齿轮泵压力措施
第三章 液压泵和液压马达
液压泵
液压马达
目的任务 了解液压泵主要性能参数分类 掌握泵的工作原理、必要条件、排 流量、叶片泵和齿轮泵的结构、工作 原理、叶片泵的调整方法和减小齿轮 泵困油现象的方法。
第三章 液压泵和液压马达
第三章液压泵和液压马达一.判断题.1. 因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量.( )2．液压泵的容积效率与液压泵的泄漏量有关，而与液压泵的转速无关.（）3. 流量可改变的液压泵称为变量泵.( )4. 定量泵是指输出流量不随泵的输出压力改变的泵.( )5. 当液压泵的进、出口压力差为零时，泵、输出的流量即为理论流量.( )6. 齿轮泵的吸油腔就是轮齿不断进入啮合的那个腔.（）7. 齿轮泵多采用变位修正齿轮是为了减小齿轮重合度，消除困油现象.( )8. 双作用叶片泵每转一周，每个密封容积就完成二次吸油和压油.（）9. 单作用叶片泵转子与定子中心重合时，可获稳定大流量的输油.（）10.对于限压式变量叶片泵，当泵的压力达到最大时，泵的输出流量为零.（）11.双作用叶片泵既可作为定量泵使用，又可作为变量泵使用.（）12.双作用叶片泵因两个吸油窗口、两个压油窗口是对称布置，因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受径向力小、寿命长.( )13.双作用叶片泵的转子叶片槽根部全部通压力油是为了保证叶片紧贴定子内环.( )14.配流轴式径向柱塞泵的排量q与定子相对转子的偏心成正比，改变偏心即可改变排量.( )15.液压泵产生困油现象的充分且必要的条件是：存在闭死容积且容积大小发生变化.( )16.液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的，因此所有的液压泵均可以用来做马达使用.( )17. 液压泵输油量的大小取决于密封容积的大小.( )18. 外啮合齿轮泵中，轮齿不断进入啮合的那一侧油腔是吸油腔.( )??二.选择题.1．对于液压泵来说，在正常工作条件下，按实验标准规定连续运转的最高压力称之为泵的 ( ）。
( A )额定压力； ( B )最高允许压力； ( C )工作压力。
2．液压泵的理论输入功率( ??)它的实际输山功率；而液压马达的理论输山功率( )其输入功率。
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
第三章 液压泵与液压马达
q max q min q
它是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。在 容积式泵中，齿轮泵的流量脉动最大，并且齿数愈少 ，脉动率愈大。这是外啮合齿轮泵的一个缺点。所以 ，齿轮泵一般用于对工作平稳性要求不高的场合，要 求平稳性高的高精度机械不宜采用齿轮泵。
第二节、外啮合齿轮泵的困油现象
一、困油现象 齿轮泵要平稳地工作，齿轮啮合的重合度必须大于 1，即有两对轮齿同时啮合的时刻，因此，就会有一部 分油液困在两对轮齿所形成的封闭容积之内，如图所示 。这个封闭容积先随齿轮转动逐渐减小（由图（a）到 图（b）），然后又逐渐增大（由图（b）到图（c）） 。
一、径向不平衡力： 在齿轮泵中，液体作用在齿轮外 缘的压力是不均匀的，从低压腔到高 压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递 增，因此齿轮和轴受到径向不平衡力 的作用。工作压力越高，径向不平衡 力也越大。径向不平衡力很大时，能 使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体，产 生摩擦；同时也加速轴承的磨损，降 低轴承使用寿命。为了减小径向不平 衡力的影响，常采取缩小压油口的办 法，使压油腔的压力油仅作用在一个 齿到两个齿的范围内；同时适当增大 径向间隙，使齿顶不和泵体接触。
第一节 外啮合齿轮泵工作原理及流量公式
吸排方向取 决于转向， 脱开啮合的 一侧与吸入 管连通，进 入啮合的一 侧与排出管 连通。
一、外啮合齿轮泵工作原理
密封工作腔：泵体、端盖和齿轮的各个齿 间槽组成了若干个密封工作容积。
配流：齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开， 起配流作用。 吸油过程：轮齿脱开啮合→V ↑ → p ↓ →吸油； 排油过程：轮齿进入啮合→V ↓ → p ↑ →排油。
(2)输出功率
理论输出功率 Pot qt .p
实际输出功率 Pop q p .p
液压泵和液压马达
压力与流量之间的关系： 正常工作时，压力与流量无关，由公式得知：
F p S
Q qn
在泵的转速不变的情况下，压力与流量无关， 当泵的输出压力高于额定压力时，泵的输出 流量急剧下降，这是由于压力超过额定值时， 泵的密封失效，造成泄漏，压力越高泄漏就 越大，这样就使泵的实际输出压力减小、流 量降低。
（3）采用补油泵供油，一般补油压力为 0.3~0.7MPa。 对于不同结构类型的液压泵，其自吸能力是不 同的，所以泵的自吸能力也是衡量它的性能 指标之一。
五、液压马达的主要性能参数 液压马达的主要性能参数有 排量q 工作压力
流量Q
额定压力 输出转数n
输出扭矩M
容积效率
机械效率 总效率等
（一）压力 1.工作压力：液压马达入口处的压力。 2. 额定压力：马达在正常工作条件下，按实验 标准规定运转的最高压力。 （二）排量q、流量Q 1.排量 液压马达工作轴每转一周，输入液体的体积称 为排量。 排量不可变的为定量马达，排量可变的为变量 马达。
机械效率 =理论输出功率/实际输入功率。
N pV N 2T
理 m 实
i
（理论输入扭矩Mt /实际输入扭矩M）。 （3）液压泵总的效率=容积效率X机械效率
总 m
j
（四）液压泵的自吸能力 是指液压泵在高于油箱油面的条件下，从油箱 中自行吸油的能力。 吸油能力常用吸油高度来表示。 液压泵吸油能力越强，说明其吸油腔的真空度 大。但是一般吸油真空度有一定要求，就是 防止泵吸油口处产生气穴现象、振动、噪声。 液压泵的自吸能力的实质，是因泵的吸油腔形 成局部真空，油箱中的液压油在大气压的作 用下流入吸油腔，所以，液压泵吸油腔的真
（1）理论流量 由泵的密封容积几何尺寸变化计算而得的泵的 每转排液体体积称~。 液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。 Q=qn 液压泵的排量和理论流量是在不考虑泄漏的情 况下，由计算得出的值，与泵的工作压力无 关。 （2）实际流量 是指泵工作时的实际输出的流量。
第三章-第四章补充习题(答案)
第三章－第四章一、填空题1.液压泵和液压马达都是能量转化装置，液压泵将驱动电动机的机械能转换成液压系统中的油液的（），供系统使用，液压马达是把输来的油液的（）转换成机械能，使工作部件克服负载而对外做功。
（压力能、压力能）2．液压泵是依靠密封工作腔的（）变化进行工作的，其输出流量的大小也由其大小决定。
（容积）3．液压泵的额定流量是指在额定（）和额定（）下由泵输出的流量。
（转速、压力）4. 单作用叶片泵和双作用叶片泵的流量都存在脉动，为了减小脉动量，单作用叶片泵叶片数通常选用（），而双作用叶片泵叶片数通常选用（）。
（奇数、偶数）5．变量泵是指（）可以改变的液压泵，常见的变量泵有( )、( )，其中（）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（）是通过改变斜盘倾角来实现变量。
（排量；单作用叶片泵、轴向柱塞泵；单作用叶片泵；轴向柱塞泵）6．液压泵的实际流量比理论流量（）；而液压马达实际流量比理论流量（）。
（小；大）7．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（）腔。
（吸油；压油）8．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开（），使闭死容积由大变少时与（）腔相通，闭死容积由小变大时与（）腔相通。
（卸荷槽；压油；吸油）9．齿轮泵产生泄漏的间隙为（）间隙和（）间隙，此外还存在（）间隙，其中（）泄漏占总泄漏量的70%～80%。
（端面、径向；啮合；端面）10．双作用叶片泵的定子曲线由两段（）、两段（）及四段（）组成，吸、压油窗口位于（）段。
（大半径圆弧、小半径圆弧、过渡曲线；过渡曲线）11．齿轮泵的吸油口制造的比压油口大，是为了减小（）。
（径向不平衡力）12．双作用叶片泵一般为（）量泵；单作用叶片泵一般为（）量泵。
（定、变）13．轴向柱塞泵主要有驱动轴、斜盘、柱塞、缸体和配油盘五大部分组成，改变（），可以改变泵的排量。
（斜盘的倾角）14．对于液压泵来说，实际流量总是（）理论流量；实际输入扭矩总是（）其理论上所需要的扭矩。
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第三章：液压泵和液压马达
3-1 见图3-1所示为容积泵的工作原理图，在下列情况，流量如何变化:
1)当泵输出压力增高时，油从柱塞与缸体配合间隙中的泄漏量增加，泵的排量（）。
2)如果柱塞直径d增大，泵的排量（）。
3) 当凸轮的转速增大，泵的排量（）。
4）当凸轮的偏心量e增大，泵的排量（）。
（A）增大（B）减小（C）不变
3-2 衡量液压泵和液压马达的性能主要有哪些基本参数？都是如何定义的？
3-3 齿轮泵的困油现象是怎样产生的？采用什么措施加以解决？
3-4 轴向柱塞泵的柱塞数为何是奇数？
3-5 测绘某台齿轮泵，所得数据如下：齿轮模数m =4 mm,齿宽B=28 mm，齿数Z=13,齿顶宽b=3.2 mm，每个齿轮与壳体相接触的齿数Z0=8，齿顶与内表面之间的径向间隙h=0.9，转速n=1450 rpm，工作压力p=2.5MPa,试计算:
1)泵的理论流量q t；
2)泵的实际流量q；
3）驱动油泵电机功率P i；
4）若采用油液为L-HL30，油泵内压力油从压油腔径向间隙泄漏到吸油腔的泄漏量q l 为多少？
3-6 某变量叶片泵的转子外径d=83mm，定子内径D=89mm，叶片宽度B=30mm。
并设定子和转子之间的最小间隙为0.5mm,求：
1）当排量V=16 ml/r ，其偏心量e=?
2）该泵最大排量V max=？
3-7 一变量轴向柱塞泵，共9个柱塞，其柱塞分布圆直径D=125mm，柱塞直径d=16mm，若泵以3000r/min转速旋转，其输出流量q=50L/min，问斜盘角度为多少?（忽略泄漏流量的影响）
3-8 已知某液压马达的排量V=250ml/r，液压马达入口压力p1=10.5MP a，出口压力p2=1.0MP a，其总效率η=0.9，容积效率ηV=092，当输入流量q=22l/min时，试求液压马达的实际转速n和液压马达的输出转矩T。
69。