第三章液压动力元件
第3章动力元件
泵体内表面和齿顶径向间隙的泄漏： 10%-15%； 齿面啮合处间隙的泄漏：很少； 齿轮端面间隙的泄漏， 70%-75%。
减小端面泄漏是提高齿轮泵容积效率的主要途径。
2．液压径向不平衡力
• 原因：
在压油腔和吸油腔之间存 在着压差； 泵体内表面与齿轮齿顶之 间存在着径向间隙。 • 液体压力的合力作用在 齿轮和轴上，是一种径 向不平衡力。
⑵ 额定压力： 液压泵在正常工作条件下,按试 验标准规定连续长期运转的最高压力。额定压
力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来 决定。超过这个压力值，液压泵有可能发生机械或 密封方面的损坏。
液压泵在正常工作时，其工作压力应小 于或等于泵的额定压力。
⑶ 最高允许压力：在超过额定压力的条件下,根据
c) 在配油盘上开卸荷三角槽。
③定子工作表面（内）曲线 要求: a) 叶片不发生脱空 ； b) 获得尽量大的理论排量； c) 减小冲击，以降低噪声，减少磨损 d) 提高叶片泵流量的均匀性，减小流量脉动。 常用定子的过渡曲线有：阿基米德曲线、
等加速-等减速曲线、正弦曲线、高次曲线等。
④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。
压泵技术规格指标之一。
⑹瞬时流量qin：泵在每一瞬时的流量，一般指 泵瞬时理论(几何)流量。
3.功率:
液压泵的输入能量为机械能，其表现为转 矩和转速；液压泵的输出能量为液压能，表现 为压力和流量。
⑴理论功率Pt： 它用泵的理论流量与泵进出
口压差的乘积来表示，
Pt pqt
⑵输入功率Pi 实际驱动液压泵轴所需要的机械功 率，由电动机或柴油机给出，即 Pi T 2nT
q
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。
液压动力元件
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3.2 齿轮泵
• 齿轮泵的种类很多，按工作压力大致可分为低压齿轮泵(p≤2.5MPa)、 中压齿轮泵(p>2.5~8MPa)、中高压齿轮泵(p>8~16MPa)和高压齿轮 泵(p>16~32MPa)四种。目前国内生产和应用较多的是中、低压和中 高压齿轮泵，高压齿轮泵正处在发展和研制阶段。 • 齿轮泵按啮合形式的不同，可分为内啮合和外啮合两种，其中外啮合 齿轮泵应用更广泛，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
• 3.2.2 内啮合齿轮泵
• 内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意如图3-5所示。 这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。
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3.2 齿轮泵
• 与外啮合齿轮泵相比，内啮合齿轮泵内可做到无困油现象，流量脉动 小。内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，质量轻，运转平稳，噪声低， 在高转速工作时有较高的容积效率。但在低速、高压下工作时，压力 脉动大，容积效率低，所以一般用于中、低压系统。在闭式系统中， 常用这种泵作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难， 价格较贵，且不适合高速高压工作状况。
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3.5 液压泵的选用
• 液压泵是液压系统提供一定流量和压力的油液动力元件。它是每个液 压系统不可缺少的核心元件，合理地选择液压泵对于降低液压系统的 能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠 工作都十分重要。 • 选择液压泵的原则是:根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的 要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小 确定其规格型号。 • 表3-2列出了液压系统中常用液压泵的主要性能比较。 • 一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵; 而在农业机械、港口机械以及小型工程机械中往往选择抗污染能力较 强的齿轮泵;在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。
《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 )
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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
第三章-补充知识-液压传动基础知识-精简版2020
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
第3章 液压动力元件
《液压伺服与比例控制系统》
多媒体授课系统
燕 山 大 学 《液压伺服与比例控制系统》课程组
第3章 液压动力元件
本章摘要
液压动力元件(或称液压动力机构)是由液压放 大元件(液压控制元件)和液压执行元件组成。有四 种基本型式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控 液压马达、泵控液压缸、泵控液压马达。 本章将建立几种基本的液压动力元件的传递函 数，分析它们的动态特性和主要性能参数。
忽略Bp后近似为：
K ce h Ap
e mt
Vt
2 h
K c mt 2 h Ap
标准传递函数形式：
K ps Ap 1 Vt X v 1 s FL K K 4 e K ce Xp s s 2 2 o 1 2 s 1 o r o
简化为：
s FL Xp 2 s 2 h K K ce K s 1 s 2 2 h h Kh Ap
Kq K ce Vt X v 2 1 Ap Ap 4 e K ce
综合固有频率：
o h
K 1 Kh
综合阻尼比：
Bp 1 4 e K ce o 2o Vt 1 K K h mt
或进一步简化为：
s FL Xp K ce K s 2 2 h s 1 s 2 2 Ap h h Kq K ce Vt X v 2 1 Ap Ap 4 e K ce
(三) 其它简化形式：
Xp Xv Kq Ap K ce mt s 2 s 1 Ap Kq Ap Kq Ap s s 1 1
根据阀控液压缸的拉氏变换方程式绘出系统方框图。
第三章：液压动力元件
第三章液压动力元件教学内容：本章首先介绍液压泵和马达的工作原理，接着介绍了齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达、柱塞泵及柱塞马达的基本结构与工作原理，最后简介几种泵和马达的工作特点。
教学重点：1．对容积式泵和马达工作原理进行阐述，对容积式泵和马达的效率进行计算；2．介绍几种泵和马达：齿轮泵及齿轮马达、叶片泵及叶片马达、柱塞泵及柱塞马达的基本结构、工作原理与效率；3．简介几种泵和马达的工作特点、优缺点与应用领域。
教学难点：1．泵马达的基本原理及效率计算；2．柱塞泵及柱塞马达基本结构与工作原理；3．分析马达产生输出扭矩的方法。
液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。
液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。
§3-1液压泵的概述一、液压泵的工作原理及特点1.液压泵的工作原理图3—1 液压泵工作原理图液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵，图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。
原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。
当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。
这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。
2.液压泵的特点单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。
液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。
这是容积式液压泵的一个重要特性。
(2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。
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
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 液压泵
第一节 概 述
2.分类
➢ 按结构将液压泵分为：
➢齿轮泵 ➢外啮合齿轮泵 ➢内啮合齿轮泵
➢叶片泵 ➢单作用叶片泵
➢双作用叶片泵 ➢柱塞泵
➢径向柱塞泵 ➢轴向柱塞泵
➢ 按排量能否改变可分为： ➢定量泵 ➢变量泵
➢ 根据其排量和排液方向能否改变 又可分为： ➢单向定量泵 ➢双向定量泵 ➢单向变量泵 ➢双向变量泵
➢排量取决于泵的结构参数，而与其工况无关，它是衡量和比较不同泵的供液能 力的统一标准，是液压泵的一个特征参数。
➢ 流量——是指泵在单位时间内排除液体的体积，以Q表示，单位L/min。
➢流量有理论流量、实际流量和额定流量三种。
➢ 理论流量——是指不考虑泄漏的理想情况下泵在单位时间(常指每分钟)内
排出的液体的体积，以Ql表示。
– 在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙形隔板，以便把吸油腔 和压油腔隔开，见图3-10a所示。
– 摆线齿形内啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而 不需设置隔板，见图3-10b所示。
量或称空在排量）。
➢对于性能正常的液压泵，其容积效率大小随泵的结构类型不同而异。如
齿轮泵为0.7~0.9，叶片泵为0.8~0.95，柱塞泵为0.9~0.95。
第一节 概 述
2. 机械效率ηj
机械效率是表征泵摩擦损失的性能参数，它等于泵的理论输出功率与
输入功率之比。
Pl
j
Pd
3. 总效率η
总效率是表征泵总功率损失的性能参数，它等于泵的实际输出功率与
➢ 内泄漏——是指泵的排液腔向吸液腔的泄漏； ➢ 外泄漏——是指从泵的吸排液腔向其他自由空间的泄漏。 ➢ 泄漏量的大小取决于运动副的间隙、工作压力和液体黏度等因素，而与泵的运动速度关 系不大。 ➢ 当泵的结构和采用的液体粘度一定时，泄漏量将随工作压力的提高而增大，即压力
《液压控制课件》第三章 液压动力元件频率响应分析-
五、频率响应分析阀控液压缸对指令输入和对干扰输入的动态特性由相应的传递函数及其性能参数确定。
频率响应：以没有弹性负载为例，分析伯德图；1、幅频特性；系统对正弦信号的输入，输出的幅值比；2、相频特性；系统对正弦信号的输入，输出的相位差；稳定性；稳定性的判别方法.采用频率响应分析便于对系统的特性设计和调整.(一)没有弹性负载时的频率响应分析1、对指令输入Xv的频率响应系统传函结构对指令输入Xv的动态响应特性由传递函数式(3—20)表示，由比例、积分和二阶振荡环节组成；主要的性能参数：速度放大系数K q/A p；液压固有频率ωh；液压阻尼比ζh。
2、传函各分量伯德图绘制及特性采用对数和等比坐标，将复杂的系统性能的描述，简化成简单的图形表述和分析。
典型环节的伯德图及其物理意义：系统输入信号为正弦时，系统输出信号与输入信号的幅值比与输入频率之间的关系；比例环节，相当于杠杆放大；积分环节，相当于油缸位移对阀口输入的响应；惯性环节，相当于推动质量；二阶环节，相当于弹簧质量系统对输入的响应；3、对指令输入Xv系统伯德图的绘制和分析伯德图的绘制图3—3采用代数叠加法，纵坐标采用对数坐标，横坐标采用等比坐标，将曲线改成直线，便于绘制相应系统的伯德图伯德图的分析1）稳定性采用幅值裕量和相位裕量评判方法；2）速度放大系数K q/A p速度放大系数影响曲线的上下平移；3）穿越频率ωc穿越频率可以判断系统的快速性；4）转折频率ωh转折频率影响影响系统的稳定性。
4、动力元件各参数对系统的影响1）速度放大系数K q/A p液压缸活塞的输出速度与阀的输入位移成比例，比例系数K q/A p即为速度放大系数(速度增益)。
表示阀对液压缸活塞控制的灵敏度。
速度放大系数直接影响系统的稳定性、响应速度和精度。
提高速度放大系数：提高系统的响应速度和精度，但使系统的稳定性变坏。
放大系数随阀的流量增益变化而变化。
在零位工作点，阀的流量增益Kq最大，而流量—压力系数Kc最小，所以系统的稳定性最差。
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
26
双 螺 母 式
27
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。
第三章 液压动力元件(液压泵)
《液压传动》练习题第三章液压动力元件（液压泵）一、填空题：（每空0.5分，共25分）1、液压泵是一种将原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。
2、按形成液压泵密封工作容积的结构不同，液压泵可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
3、按液压泵输出流量情况不同，液压泵可分为定量泵和变量泵。
4、按液压泵吸排油口可转换情况不同，液压泵可分为单向泵和双向泵。
5、按液压泵主轴每转工作容积大小变化次数不同，液压泵可分为单作用泵和双作用泵。
6、在液压传动中所采用的各种液压泵，都是通过其容积变化进行吸排油的。
7、液压泵的额定压力和最大压力是泵本身所具有的性能，其值的大小受泵的结构强度和泵的密封型的限制。
8、液压泵的铭牌压力是指额定压力，液压泵的铭牌流量是指额定流量。
9、所谓高压泵，是指泵的额定压力和最大压力值较高。
10、在实际工作过程中，液压泵的工作压力并不是随着外负载的增大而无限制的增大，当额定压力时，液压泵过载而进行过载保护。
11、由于泄漏的影响，液压泵的理论流量大于实际流量。
12、液压泵的瞬时流量是脉动变化的，一般用脉动变化系数表示。
13、理论上，液压泵的压力和流量无关。
实际中，由于泄漏的影响，当压力增大时，泵的流量减小。
14、由于液压泵在实际工作过程中存在着机械损失，所以，原动机实际输入液压泵的实际转矩应大于理论转矩，以补偿液压泵运转时的机械损失。
15、根据泵柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。
16、斜盘式轴向柱塞泵是通过调整斜盘倾角大小的方法而调整泵的流量大小。
17、影响轴向柱塞泵流量脉动变化系数的因素有柱塞数目和柱塞数目的奇偶性，其中，柱塞数目的奇偶性对轴向柱塞泵流量脉动变化系数的影响较大。
18、根据泵主轴每转的吸排油次数不同，叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵，其中，单作用叶片泵为变量泵，双作用叶片泵为定量泵。
19、为了便于叶片的甩出，单作用叶片泵的叶片后倾安装。
第三章 液压泵
转子受有不平衡的径向液压力,且径向不平 衡力随泵的工作压力提高而提高，因此这种 泵的工作压力不能太高。
应用最多的油泵，主要用于丰田自动变 速器车
NBT系列液压泵（直齿共轭高压内齿轮泵）
是一种设计新颖的液压动力元件。它采用了直线(齿 轮)-直线共轭线(齿圈)齿形，按工作时无困油设计， NBT系列泵具有高压力、低噪音、长寿命、稳定可靠 等优点，广泛适用于各种领域。 直线共轭内啮合齿轮泵在液压界被 誉为“永不磨损的液压泵”,用于 高,精,专液压系统。 NBT系列齿轮泵聚集了柱塞泵的 压力高,螺杆泵的低噪音,压力脉动 小和普通齿轮泵的工作可靠,长寿命 等主要的优点于一身,广泛用于锻压 机,叉车,压砖机,注塑机,船舶,摩天轮 及航空航天事业等。
qt=n0Vt（L/min）
n0—液压泵输出压力为零时的主轴转（r/min）
实际流量q：计泄露，泄漏量为△q。
q=qt- △q 同时：q=n V
理论流量qt：不计泄露量
容积效率ηv ：液压泵的实际排量与理论排量之比 值称为容积效率，一般用ηv表示。
精确测量用调速电机,否则用一般普通交流电机 驱动主轴转速不变 n0=n,则液压泵实际流量的计算 q qt q 公式为：
汽蚀现象
外部齿轮泵是 容积式泵2个并 排联锁齿轮集。 当齿轮转动时, 不同的牙齿创 建一个扩展卷 在流体了。然 后运送流体在 外围和驱逐牙 齿合并。
3.径向不平衡力
在齿轮泵中，作用在齿轮外圆 上的压力是不相等的，在压油 腔和吸油腔齿轮外圆和齿廓表 面承受工作压力（高压）和吸 油腔压力（低压） 可以认为压力由压油腔压力逐 渐分级下降到吸油腔压力，这些油 液压力综合作用下，相当于给齿轮 一个径向的作用力，使齿轮和轴承 受载。
第三章 液压动力元件
式中： R和r — 定子圆弧的长短半径；
θ— 叶片的倾角；
s— 叶片的厚度；
Z —叶片数。
45
2）、流量脉动：
双作用叶片泵若不考虑叶片的厚度，则瞬时流 量是均匀的。但实际上叶片是有厚度的，且R和r也 不可能完全同心，尤其叶片底部槽设计成与压油腔 相通时，泵的瞬时流量仍将出现微小的脉动。但脉 动率较其他泵（螺杆泵除外）小得多，且在叶片数 为4得倍数时最小，一般取12和16片。
53
2）、为何为变量泵：改变斜盘的倾角δ，可以改变柱 塞往复行程的大小，因而改变流量q。
2、流量的计算
1）、流量： 轴向柱塞泵的实际输出流量：
q
4
d 2 Dtg zn v
式中：z — 柱塞数；
d — 柱塞直径；
D — 柱塞分布园直径； δ — 斜盘与缸体轴线间的夹角。
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2）、流量脉动：
轴向柱塞泵的输出流量是脉动，当柱塞 数为单数时流量脉动较小，一般取7、9或11。 3、优缺点 1）、优点：结构紧凑、径向尺寸小、易实现变 量，压力可以很高（可达30Mpa以上）。 2）、缺点：对油液污染较敏感。
8
2 、排量 V ：指在不考虑泄漏的情况下，轴 转过一整转时所能输出（或所需输入）的油 液体积。 3 、流量 q 1〉、液压泵（液压马达）的油液流量 qt : 指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内 所能输出（或所需输入）的油液体积。 设液压泵（液压马达）的转速为n
qt = V n
9
2〉、液压泵（液压马达）的额定流量：指 在额定转速和额定压力下液压泵输出 （或输入马达）的流量。
近似计算可认为“排量=两个齿轮的齿间槽容
积之和”，而“齿间槽的容积≈轮齿的体 积”。
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(a)单向定量液压泵；(b)单向变量液压泵；(c)双向定量液压泵；(d)双向变量液压 泵
3.2 液压泵的主要技术参数
一、排量、流量和容积效率
排量 在不考虑泄漏的情况下，液压泵每转一周，所排出 油液的体积。 排量的大小由密封容积几何尺寸的变化计算而得。 理论流量qt 在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内所排 出油液的体积。 qt＝V.n,其中n为主轴转速 实际流量q 在具体实际工况下，液压泵在单位时间内所排出油 液的体积。 q=qt-q1，其中q1为泄露和压损引起的流量。
三、输出功率、输入功率和总效率
输入功率Pr
输出功率Pt
Pr =Tw
总效率ή
Pt =Pr×ήm ή=Pt/Pr=ήvήm
3.3 齿轮泵和摆线转子泵
一、齿轮泵
齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜， 故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分 为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。 工作原理 两啮合的轮齿将泵体、 前后盖板和齿轮包围的密闭 容积分成两部分，轮齿进入 啮合的一侧密闭容积减小， 经压油口排油，退出啮合的 一侧密闭容积增大，经吸油 口吸油。
最低转速：允许泵正常运行的最低转速。液压泵的转速低于最低 转速时，则因流量过小，使系统不能工作，也是不允许的。 一般情况下，液压泵应在额定转速下运转。常用各类液压泵的额 定转速范围如下： 齿轮泵：1000~1800r/min； 叶片泵：1000~1800r/min； 轴向柱塞泵：1000~2200r/min。
额定流量qn 泵在额定压力和额定转速下输出的实际流量。 容积效率η V 用来表征液压泵的容积损失，即由液压泵内部泄漏 造成的流量损失。 η V=q/qt，其中q为液压泵的实际流量，qt为理论流 量。 泄漏量Δ q=klp。这是因为液压泵工作构件之间的间 隙很小，泄漏液体的流动状态可以看作是层流，即 泄漏量与泵的工作压力p成正比，kl是液压泵的泄漏 系数。
s=2e a o1 6 o '1 o
' o'1
5 4 3 2 1
图 3-1
1-偏 心 轮 2-输 入 轴
单柱塞泵工作原理
3-柱 塞 4-弹 簧 5`7-单 向 阀 6-柱 塞 套
e
• 单柱塞泵的工作原理
柱塞装在缸体中形成密封工作容积. 当原动机驱动凸轮旋转时，在凸轮和弹簧的作用下， 柱塞便在缸体内做往复运动。 柱塞右移，缸体中密封工作容积变大，形成局部真空 ，油箱中的油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向 阀 （吸油阀）进入缸体内，实现吸油。 柱塞左移，缸体中密封工作容积变小，油液受挤压， 通过单向阀（压油阀）输送到系统中去，实现压油。 当偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油，从 而不断地向液压系统供油。
• 采掘机械中常用的液 压泵类型有齿轮式、 叶片式和柱塞式。 齿轮式
叶片式
渐开线外啮合齿轮泵 摆线内啮合齿轮泵（摆线转子泵） 非平衡式单作用叶片泵 平衡时双作用叶片泵
卧式柱塞泵
斜盘式 柱塞式 轴式柱塞泵 无铰
斜轴式
径向柱塞泵
双铰
• 液压泵的图形符号如图3－2所示
a)
b)
c)
d)
图 3-2
液压泵图形符号
• 优点：运转平稳，噪声小；流量均匀，脉动小； 单作用泵可变量；结构紧凑，外形尺寸小。 • 缺点：吸油能力差；对油液污染敏感；结构复杂 作原理：柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸
油和压油。与齿轮泵相比，该泵能以最小的尺寸 和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的 泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流 量、大功率的场合
图3-3 齿轮泵的工作原理图
困油现象 齿轮重合度ε ＞1， 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。 结构上常常在齿轮 泵的侧盖后滑动轴承上 开设卸荷槽，是闭死容 积缩小时与排液腔连通， 容积变大时则与吸液腔 连通，来解决困油问题。
一、径向柱塞泵
柱塞轴线与传动轴轴线垂直；柱塞径向排列安装在缸 体的圆周上
结构 由柱塞 、转子、衬套、定子和配油轴组成。 转子内孔压有衬套，之间为过盈配合，衬套随转子 一起转动。 定子和转子之间有偏心e，配油轴固定不动。 柱塞径向排列在缸体圆周上的柱塞孔中，转子（缸 体）由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞靠离心 力作用抵紧在定子内壁，并在转子的径向孔内运动 ，形成密封工作容腔。 配油方式为轴配油 配油轴和衬套接触的一段加工出上下两个缺口，形 成吸油口和压油口，留下的部分形成封油区。 从配油轴的一端往两缺口部分各钻两个深孔，通向 吸油口和压油口。 油液从上半部的两个孔流入，从下半部的两个孔压 出。配油轴固定不动。
第三章液压动力元件
• 3.1液压泵的工作原理和分类
• 3.2液压泵的主要技术参数
• 3.3齿轮泵和摆线转子泵
• 3.4叶片泵 • 3.5柱塞泵
3.1 液压泵的工作原理和分类
• 液压泵将原动机（电动机和内燃机）输出的机械 能转换成工作液体的压力能，以推动执行元件工 作
7
• 液压泵的工作原理
液压泵是依靠周期性 变化的密封容积和配流装 置来进行工作的，故一般 称为容积式液压泵。
二、摆线转子泵
结构：一对内啮合转子（摆线齿），内转子比外转子 少1齿。 七腔互隔，前半部容积渐小、排油腔；后半部容积渐 大，进油腔。 内转子旋转一周，外转子旋转6/7周，每一密封空间完 成吸油、排油6/7循环。
(a) 有隔板的内啮合齿轮泵； (b)摆动式内啮合齿
3.4 叶片泵
• 叶片泵按结构可分为单作用叶片泵和双作用叶片 泵。 • 单作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容 积完成一次吸油和一次压油；可作变量泵用。 • 双作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容 积完成两次吸油和两次压油；只能作定量泵用。
密封容积
图3-5 径向柱塞泵的工作原理
二、轴向柱塞泵
结构
密封容积
斜盘1
柱塞2
缸体3
配油盘4
吸油口6
压油口7
斜盘：斜盘倾角γ
工作原理 密封容积：缸体孔、柱塞底部、配油盘 里侧半周：柱塞外伸，V密增大——吸油 外侧半周：柱塞内缩，V密减小——压油 改变斜盘倾角γ 大小：变量 改变斜盘倾斜方向：变向 泵可作为双向变量泵
二、压力和转速
额定压力：泵在额定转速和最大排量下能连续 运转的工作压力。在额定压力下，液压泵能保 证规定的容积效率和寿命。 最大压力：泵在短时间内超载所允许的极限压 力 实际工作压力：液压泵在工作时所达到的具体 压力值，其大小取决于执行元件的负载。 额定转速：泵在额定压力下，连续长时间运转 的最大转速。 最高转速：泵在额定压力下，允许短暂运行的 最大转速。当泵的转速超过最大转速时，吸油 腔会因流速过大而产生吸空和气穴现象，这是 不允许的。
工作原理 柱塞经上半周时逐渐向外伸出，柱塞底部密封工作 容积逐渐增大，经衬套上的油孔从配油轴上的吸油 口吸油； 柱塞经下半周时逐渐向内缩回，柱塞底部密封工作 容积逐渐减小，经衬套上的油孔从配油轴上的压油 口吸油； 转子旋转一周，每个工作容积完成一次吸油和一次 压油。 转子不停地旋转，泵就不停地吸油和压油。 改变偏心e的大小和方向，就可以改变泵的输出流量 和泵的吸、压油方向。 因此径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵。