《液压泵与液压马达》PPT课件

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 。 泵 是 靠 密 封 工作 腔 的 容 积 变 化进 行 工 作 的 ， 而输 出 流 量 的 大 小是 由 密 封 工 作 腔的 容 积 变 化 大 小和 变 化 频 率 来 决定 的 。 动画3-1概 述 一 、 液 压 泵 的 工 作 原 理 吸 油 ： 密 封 容 积 增 大 ， 形 成 局 部 真 空 ； 压 油 ： 密 封 容 积 减 小 ， 压 力 增 加 。容 积 式 泵 : 依 靠 密 封 容 积 的 变 化 来 吸 油 、 压 油 。三 个 特 征 ：（ 1） 有 一 个 或 者 多 个 密 封 油 腔 。（ 2） 密 封 容 积 能 产 生 由 小 到 大 和 由 大 到 小 的 周 期 性变 化 。 密 封 容 积 由 小 变 大 时 吸 油 ； 由 大 变 小 时 压 油 。 （ 3） 有 配 油 机 构 。 保 证 密 封 容 积 由 小 变 大 时 ， 只 与 吸 油 管 相 通 ；密 封 容 积 由 大 变 小 时 ， 只 与 压 油 管 相 通 （ 如 两 个 单 向阀 ） 。 二 、 液 压 泵 的 主 要 性 能 参 数（ 一 ） 压 力1、 额 定 压 力 pn 指 泵 在 正 常 工 作 条 件 下 可 连 续 运 转 所 允 许 的 最高 压 力 ， 超 过 此 值 就 是 过 载 。 2、 最 高 允 许 压 力 pmax 指 泵 在 短 时 间 所 允 许 超 载 使 用 的 极 限 压 力 。3、 工 作 压 力 pp 液 压 泵 的 工 作 压 力 是 指 它 的 输 出 压 力 。4、 吸 入 压 力 指 液 压 泵 进 口 处 的 压 力 。 （ 二 ） 液 压 泵 的 转 速 （ r/min）1.额 定 转 速 n 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 。2.最 高 转 速 nmax 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 。3.最 低 转 速 nmin 为 保 证 液 压 泵 可 靠 工 作 或 运 行 效 率 不 至 过 低 所允 许 的 最 低 转 速 。 （ 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 =Vn3.实 际 流 量 qp 指 液 压 泵 工 作 时 的 输 出 流 量 。 q p= 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 。 1.输 入 功 率 ： Pi=2nT2.输 出 功 率 ： Po=ppqp3.容 积 效 率 ： pv =qp /qt4.总 效 率 ： p =Po /Pi= ppqp/2nT=pm pv5.机 械 效 率 ： pm = /pv （ 四 ） 功 率 与 效 率 三 、 液 压 马 达 的 主 要 性 能 参 数（ 一 ） 压 力 液 压 马 达 的 额 定 压 力 、 最 高 压 力 、 工 作 压 力的 定 义 与 液 压 泵 相 同 ， 其 差 别 是 指 液 压 马 达 的进 口 压 力 ， 而 液 压 马 达 的 出 口 压 力 则 称 为 背 压 。为 保 证 液 压 马 达 运 转 的 平 稳 性 ， 一 般 取 液 压 马达 的 背 压 为 0.5MPa-1MPa。 （ 二 ） 排 量 和 流 量 液 压 马 达 的 排 量 、 理 论 流 量 、 实 际 流 量 、 额 定流 量 及 泄 漏 量 的 定 义 与 液 压 泵 类 似 ， 所 不 同 的 是 进入 液 压 马 达 的 液 体 体 积 ， 且 实 际 流 量 qM大 于 理 论 流量 qMt,即 qM- qMt=ql理 论 转 速 ： nt= qM /VM容 积 效 率 ： Mv qMt / qM （ qM -ql ） / qM 1 ql / qM输 出 转 速 nM= （ qM -ql ） /VM= qM /VM Mv（ 三 ） 液 压 马 达 的 转 速 和 容 积 效 率 （ 四 ） 液 压 马 达 的 转 矩 和 机 械 效 率实 际 输 出 转 矩 TM TMt-T 理 论 输 出 转 矩 TMt p VM/ 2机 械 效 率 Mm TM/TMt（ 五 ） 功 率 与 总 效 率1.输 入 功 率 ： PMi=pMqM 2.输 出 功 率 ： PMo=2nMTM3.总 效 率 ： M=PMo/PMi=2nMTM/pMqM=Mm Mv 1、 某 泵 转 速 n=950转 /分 ， 空 载 流 量 为 160升 /分 ， 在 压 力为 29.5Mpa时 ， 相 同 转 速 下 的 实 际 流 量 为 150升 /分 ， 泵的 总 效 率 为 =0.87，求 ： （ 1） 容 积 效 率 ？ （ 2） 机 械 效 率 ？（ 3） 驱 动 泵 的 电 机 功 率 N ?2、 液 压 泵 进 口 压 力 ， 出 口 压 力 ，实 际 输 出 流 量 ， 泵 输 入 转 矩 ，输 入 转 速 ， 容 积 效 率 。 试 求 ：（ 1） 泵 的 输 入 功 率 ， （ 2） 泵 的 输 出 功 率 ， （ 3）泵 的 总 效 率 ， （ 4） 泵 的 机 械 效 率MPap 0 0 m 32pp MPa250 minq L 1350pi N mT minrn 1000 960. oPmiPv 四 、 液 压 泵 和 液 压 马 达 的 分 类 按 运 动 部 件 的 形 状 和 运 动 方 式 分 为 齿 轮 泵 ， 叶 片 泵 ，柱 塞 泵 ， 螺 杆 泵 。 齿 轮 泵 又 分 外 啮 合 齿 轮 泵 和 内 啮 合 齿 轮 泵 叶 片 泵 又 分 双 作 用 叶 片 泵 ， 单 作 用 叶 片 泵 和 凸轮 转 子 泵 柱 塞 泵 又 分 径 向 柱 塞 泵 和 轴 向 柱 塞 泵 按 排 量 能 否 变 量 分 定 量 泵 和 变 量 泵 。 单 作 用 叶 片 泵 ， 径 向 柱 塞 泵 和 轴 向 柱 塞 泵 可 以作 变 量 泵1.液 压 泵 的 分 类 ns 500r/min 为 高 速 液 压 马 达 ： 齿 轮 马 达 ，叶 片 马 达 ， 轴 向 柱 塞 马 达ns 500r/min 为 低 速 液 压 马 达 ： 径 向 柱 塞 马达 （ 单 作 用 连 杆 型 径 向 柱 塞 马 达 ， 多 作 用 内曲 线 径 向 柱 塞 马 达 ）2.马 达 的 分 类 ： a.单向定量液压泵 b.双向定量液压泵c.单向变量液压泵 d.双向变量液压泵3.液 压 泵 和 液 压 马 达 的 图 形 符 号 ：a.单向定量液压马达 b.双向定量液压马达c.单向变量液压马达 d.双向变量液压马达 3.2 齿 轮 泵 和 齿 轮 马 达 齿 轮 泵 的 分 类 外 啮 合内 啮 合 分 类 按 齿 形 曲 线按 啮 合 形 式 渐 开 线摆 线 一 、 齿 轮 泵 原 理 和 结 构1. 结 构 ： 齿 轮 、 壳 体 、 端 盖 等 2. 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 。 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 。动 画 演 示 二 、 排 量 和 平 均 流 量 的 计 算 排 量 ： V=Dhb =2zm2b z 齿 数 ;m 齿 轮 模 数 ;b 齿宽 ;h 有 效 齿 高 ;h=2zm. 实 际 流 量 ： q=Vnv =Dhbn v =2zm2bn v 1、 泄 漏 问 题泄 漏 齿 轮 泵 存 在 端 面 泄 漏 、 径 向 泄 漏 和 轮 齿啮 合 处 泄 漏 。 其 中 端 面 泄 漏 占 80 85 。三 、 齿 轮 泵 结 构 特 点 减 少 泄 露 的 措 施 ： 间 隙 补 偿 其 中 端 面 间 隙 补 偿 采 用 静 压平 衡 在 齿 轮 和 盖 板 之 间 增 加 一 个补 偿 零 件 ， 如 浮 动 轴 套 或 浮 动 侧板 ， 在 浮 动 零 件 的 背 面 引 入 压 力油 ， 让 作 用 在 背 面 的 液 压 力 稍 大于 正 面 的 液 压 力 ， 其 差 值 由 一 层很 薄 的 油 膜 承 受 。 吸压1) 产 生 原 因 ： 1， 构 成 闭 死 容 积 Vb2)危 害 : Vb由 大 小 ， p, 油 液 发热 ， 轴 承 磨 损 。 Vb由 小 大 ， p , 汽 蚀 、噪 声 、 振 动 、 金 属 表 面 剥 蚀 。2. 困 油 现 象 动 画 演 示 卸 荷 措 施 在 前 后 盖 板 或 浮 动 轴 套 上 开 卸 荷 槽 原 则 ： Vb由 大 小 ， 与 压 油 腔 相 通 Vb由 小 大 ， 与 吸 油 腔 相 通 保 证 吸 、 压 油 腔 始 终 不 通 3. 径 向 力 不 平 衡 1） 原 因 ： 齿 谷 内 的油 液 由 吸 油 区 的 低压 逐 步 增 压 到 压 油区 的 高 压 。 2） 危 害 ： 轴 承 磨 损 、刮 壳 。 3） 液 压 径 向 力 的 平 衡 措施 之 一 ： 通 过 在 盖 板 上 开 设 平衡 槽 ， 使 它 们 分 别 与 低 、高 压 腔 相 通 ， 产 生 一 个 与液 压 径 向 力 平 衡 的 作 用 。 四 、 内 啮 合 齿 轮 泵 与 外 啮 合 齿 轮泵 相 比 ， 内 啮 合 渐开 线 齿 轮 泵 具 有 流量 脉 动 小 ， 结 构 紧凑 ， 重 量 轻 ， 噪 音小 ， 效 率 高 ， 无 困油 现 象 等 一 系 列 优点 。1. 渐 开 线 齿 轮 泵 动 画 内 啮 合 摆 线 齿 轮泵 的 优 点 是 结 构 紧凑 ， 零 件 少 ， 工 作容 积 大 ， 转 速 高 ，运 动 平 稳 ， 噪 音 低 。 缺 点 是 流 量 脉 动比 较 大 ， 啮 合 处 间隙 泄 漏 大 ， 工 作 压力 较 低 ， 通 常 作 为润 滑 补 油 等 辅 助 泵使 用 。2. 摆 线 齿 轮 泵 （ 转 子 泵 ） 3-3 叶 片 泵分 类 单 作 用双 作 用 每 转 排 油 一 次每 转 排 油 两 次 变 量 泵定 量 泵单作用叶片泵双作用叶片泵 （ 1） 组 成 : 转 子 、 定 子 、 叶 片 、配 油 盘 、 壳 体 、 端 盖 等一 、 单 作 用 叶 片 泵 （ 2） 特 点 ： 定 子 和 转 子 偏 心 ,定 子 与转 子 不 同 心 ， 存 在 一 个 偏 心距 e； 定 子 内 曲 线 是 圆 ； 配 油 盘 有 二 个 月 牙 形 窗 口 。 叶 片 靠 离 心 力 伸 出 。1.工 作 原 理 图 2.7单 作 用 叶 片 泵 工 作 原 理1 压 油 口 ;2 转 子 ;3 定 子;4 叶 片 ;5 吸 油 口 （ 3） 工 作 原 理 密 封 工 作 腔 （ 转 子 、 定 子 、叶 片 、 配 油 盘 组 成 ） 吸 油 过 程 ： 叶 片 伸 出 V p 吸 油 ； 排 油 过 程 ： 叶 片 缩 回 V p 排 油 。 旋 转 一 周 ， 完 成 一 次 吸 油 ，一 次 排 油 单 作 用 泵 径 向 力 不 平 衡 非 平 衡式 叶 片 泵 （ 一 个 吸 油 区 ， 一 个 排 油区 ）动画 2. 流 量 计 算 和 流 量 脉 动1) 流 量 计 算 ： 121 21 22A LRR RR RZ 21 VVV 2 21 1 1 1 1 1 1( ) ( ) 2 2V OA B OA B B R e r B 2 22 2 2 2 2 1 1( ) ( ) 2 2V OA B OA B B R e r B 2 22 2 2 21 ) ( ) 21 ( 2 Re ) ( 2 Re )21 4 Re 2 Re2V R e R e BR e R e BB B （z 2 式 中 ： B- 叶 片 宽 度 e 偏 心 距 D - 定 子 内 径排 量 ：流 量 ： 2 vQ B eD n 2V B eD 4 Re 4 ReBV V z z Bz 2 4 Re2 Re BV Bz z 3、 单 作 用 叶 片 泵 的 结 构 要 点 （ 1） 为 了 调 节 泵 的 输 出 流 量 ， 需 要 移 动 定子 的 位 置 ， 以 改 变 偏 心 距 e。 （ 2） 径 向 液 压 力 不 平 衡 ， 故 限 制 了 工 作 压力 的 提 高 。 单 作 用 叶 片 泵 的 额 定 压 力 不 超过 7MPa。 （ 3） 叶 片 数 越 多 ， 流 量 脉 动 率 越 小 ， 奇 数叶 片 泵 的 脉 动 率 比 偶 数 叶 片 泵 的 脉 动 率 小 。 二 、 双 作 用 叶 片 泵1、 结 构 特 点 ：组 成 ： 定 子 、 转 子 、 叶 片 、 配流 盘 、 泵 轴 、 泵 体 等 。 定 子 和 转 子 同 心 ； 定 子 内 曲 线 由 四 段 圆 弧 和 四 段过 渡 曲 线 组 成 ； 配 油 盘 上 有 四 个 月 牙 形 窗 口 。结 构 特 点 ： 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 ）2、 工 作 原 理 ：（ 动 画 ）（ 动 画 ） V=2(R2-r2)Bq=Vnv = 2(R2-r2)Bn v 其 中 ： B - 叶 片 宽 度 R - 定 子 长 轴 半 径 r - 定 子 短 轴 半 径 叶 片 倾 角 b 叶 片 厚 度 Z-叶 片 数 目忽 略 叶 片 厚 度 :V=2(R2-r2)B -2BbZ(R-r)/cosq=Vnv = 2(R2-r2)Bn v-2BbZ(R-r)/cos nv如 考 虑 叶 片 厚 度 :3、 流 量 计 算 1.结 构 特 点 : 弹 簧 、 反 馈 柱 塞 、 限 位 螺 钉 。eo o2.工 作 原 理 ： 靠 反 馈 力 和 弹 簧 力 平 衡 ， 控 制 偏 心 距 的 大 小 来改 变 流 量 。 转 子 中 心 固 定 ，定 子 可 以 水 平 移 动外 反 馈 、 限 压三 、 限 压 式 变 量 叶 片 泵 （ 动 画 ） 3.限 压 式 变 量 泵 的 流 量 压 力 特 性 (1)调 节 Fs， 可 调 节 p c， pmax， 使 BC段 左 右 平 移 。 (2)若 更 换 弹 簧 ， 可 改 变 BC段 斜 率 (3)调 节 偏 心 距 ， 可 使 AB段 上 下 平 移 ， BC段 斜率 不 变 。 轴 向 式 n 径 向 式3-4 柱 塞 泵 一 、 径 向 柱 塞 泵（ 1） 组 成 ： 定 子 不 动 缸 体 （ 转 子 ） 转 动 偏 心 距 e 配 油 轴 （ 不 动 ） 衬 套 （ 与 缸 体 紧 配 合 ）（ 2） 工 作 原 理 密 封 工 作 腔柱 塞 伸 出 ： 离 心 力1、 工 作 原 理 动 画 2、 流 量 计 算（ 1） 径 向 尺 寸 大 ， 结 构 较 复 杂 ， 自 吸 能 力 差 ，（ 2） 配 油 轴 受 到 径 向 不 平 衡 液 压 力 的 作 用 ， 易 于 磨损 ， 限 制 了 它 转 速 和 压 力 的 提 高 。 （ 3） 可 作 成 单 向 或 双 向 变 量 泵（ 4） 存 在 困 油 现 象 ededhAV 224 22 vnzedq 2 2 zedzVV 2 23、 结 构 特 点 二 、 轴 向 柱 塞 泵1、 工 作 原 理录像* 缸 体 转 动* 斜 盘 、 配 油 盘 不 动缸 体 、 柱 塞 、 配 油 盘 、 斜 盘（ 1） 组 成 ： 密 封 工 作 腔 （ 缸 体 孔 、 柱 塞 底 部 ） 由 于 斜 盘 倾 斜 放 置 ， 使 得 柱 塞 随 缸 体 转 动 时 沿轴 线 作 往 复 运 动 ， 底 部 密 封 容 积 变 化 ， 实 现 吸 油 、排 油 。吸 油 过 程 ： 柱 塞 伸 出 Vp吸 油 ；排 油 过 程 ： 柱 塞 缩 回 vp排 油 。（ 2） 工 作 原 理 2. 流 量 计 算hAV hd4 2 tgDdV 4 2排 量 : ztgDdzVV 4 2一 个 密 封 空 间 :tgDh vv zntgDdVnq 4 2流 量 : 式 中 ： d - 柱 塞 直 径 D - 柱 塞 分 布 圆 直 径 - 斜 盘 倾 角 z - 柱 塞 数tgDh q tg , q ; q 。 改 变 的 大 小 变 量 泵 ； 改 变 的 方 向 双 向 泵 。流 量 脉 动 率 ： )2(sin2 )4(sin2 22 zzq z为 奇 数z为 偶 数结 论 ： 柱 塞 数 为 奇 数 时 流 量 脉 动 小 ， 柱 塞 数越 多 ， 脉 动 越 小 。一 般 取 z = 7、 9、 11 vnztgDdq 4 2 3、 结 构 要 点（ 1） 缸 体 端 面 间 隙 自 动 补 偿 。（ 2） 滑 履 结 构 ： 柱 塞 与 滑 履 为 球 面 接 触 ， 滑 履 与 斜盘 为 平 面 接 触 ， 改 善 了 受 力 状 态 。（ 3） 变 量 机 构 ： 改 变 斜 盘 倾 角 可 以 改 变 其 排 量 。 4.特 点 及 应 用 特 点 ：n 容 积 效 率 高 ， 压 力 高 。 （ v=0.98, p = 32 Mpa） 柱 塞 和 缸 体 均 为 圆 柱 表 面 ,易 加 工 ,精 度 高 ， 内 泄 小n 结 构 紧 凑 、 径 向 尺 寸 小 ， 转 动 惯 量 小 ;n 易 于 实 现 变 量 ；n 构 造 复 杂 ,成 本 高 ； n 对 油 液 污 染 敏 感 。 应 用 ：n 用 于 高 压 、 高 转 速 的 场 合 。 5. 典 型 结 构SCY14-1型 轴 向 柱 塞 泵 （ p = 32 MPa）斜 盘 配 油 盘变 量 机构 压 盘 缸 体滑 靴 配 油 盘 传 动 轴 结 构 特 点n 滑 靴 ： 降 低 接 触 应 力 ， 减 小 磨 损 。n 柱 塞 的 伸 出 ： 由 弹 簧 压 紧 压 盘 ， 有 自 吸 能 力 。n 变 量 机 构 ： 手 动 变 量 机 构 。 3.6 液 压 马 达 3.6.1 液 压 马 达 的 主 要 性 能 参 数 1 液 压 马 达 的 转 矩 2 液 压 马 达 的 转 速 12 mT pV Vqn V 3.6.2 叶 片 马 达 叶 片 马 达 的 工 作 原 理 3.6.3 轴 向 柱 塞 马 达 1 轴 向 柱 塞 式 液 压 马 达 的 工 作 原 理 2 sin4Z T iT F l d ptg R 2 21 1 12 2 4 8m m mT pV p d DZtg pd DZtg