第3章 液压泵和液压马达

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① 油泵的总效率
根据公式 3 10和公式 3 8， 可得油泵的总效率为： 实际输出功率 p 实际输入功率 Pop Ttp 2n pVp mpVp ( 3 11 ) Ttp 2n p Pip
mp
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需要记住的公式
实际流量 Q p 油泵的容积效率 Vp 理论流量 Qtp 油泵的实际输出功率 Pp 工作压力 实际流量 pp Qp 油泵的实际输入功率 电机的输出功率 实际输出功率 油泵的总效率 实际输入功率 mp Vp
轴向柱塞马达的结构和轴向柱塞泵基本相似。从原理上 说，这两者是可逆的（但实际在某些结构上的差异，并不可 逆） （一）工作原理
排 油
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脱开啮合
吸油 进入啮合
排油
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二、排量和流量的计算（略） 三、齿轮泵的几个问题 （一）困油问题 ① 容腔的形成
如图a所示，为了 传动平稳，齿轮的重叠 系数大于1，存在两对 齿轮同时啮合，形成一 个密闭的容腔，这个容 腔在齿轮转动的过程中， 由压油腔向吸油腔移动。
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② 压缩过程
当密闭容腔由图a运 动到图b时，容腔体 积在不断地压缩，压 力急剧上升，使轴承 受到极大地附加荷载， 降低了轴承的使用寿 命，同时产生功率损 失，使油温增高；与 此同时，容腔中的油 液从一切可能泄漏的 缝隙强行挤出一部分， 增大了泄漏量。
配油原理： 在叶片泵的轴向有两个配油盘，使
油泵在吸排油的过程中，高低压区 能有效的隔离，吸排油能过程能顺 利进行。转子转一转，吸排油两次。
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（二）排量和流量的计算（略）
二、定量叶片泵的结构特点
（一）定子曲线
定量叶片泵的定子曲线由四段 圆弧（兰色）和四段过渡曲线 组成（红色），这四段过渡曲 线一般是等加速曲线 （二）叶片倾角
第三章 液压泵和液压马达
§第一节 概述
一、液压泵和液压马达的工作原理 （一）工作原理 ⒈液压泵的工作原理
首先找到密封容腔。当有效密封容腔 由小变大时，吸油，当有效密封容腔由大 变小时，排油。
1
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⒉液压马达的工作原理 如果把油泵看为一个把机械能（转速和扭矩）转换 为液压能（压力和流量）的能量转换装置，则液压马达 是一个把液压能重新转换为机械能（转速和扭矩）的能 量转换装置。其工作原理随马达的类型有所区别。
Q Qtp Q p
(3 4 )
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容积效率及其表达式
Vp
Qp Qtp

Qtp Qtp Qtp
1
Qtp Qtp
(3 5)
油泵的泄漏量、流量、 效率与压力的关系图
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油泵的扭矩
油泵在被电机带动旋转的过程中，由于摩擦等 机械方面的原因，使油泵从理论上需要输入的扭矩 小于实际输入的扭矩，这两者之差，就是机械损失。 它表示为： Tl T p Ttp (3 6 ) Tl：机械损失 Ttp：理论扭矩 T p：实际扭矩
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缸体 旋转
柱塞往 复运动
油泵 吸排 油
注意： 在缸体和柱塞的转动过程中，配油盘是不动的；而斜盘 在定量泵中也是固定不动的，但在变量泵中，则随着变量机 构的不同。斜盘可以不同的驱动形式而摆动。由于斜盘角度 的改变，使柱塞形成的密封容腔的大小发生变化，则流量也 发生变化。 41
二、轴向柱塞油马达
Qtp q p n p
( 油泵）
（ 3 1 ） （ 3 2 ）
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Qtm qmnm （马达）
理论流量和实际流量
理论流量：不考虑泄漏时，排量和转速的乘积。 实际流量：考虑泄漏时，单位时间内输出（或需输入）的流量。 理论流量和实际流量的关系
对油泵： 对马达：
Q p Vp Qtp Qtm Qm Vm
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四、齿轮泵的优缺点及应 用（略讲）
五、齿轮油马达
根据图3-8，讲解齿轮油 马达的基本工作原理
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§3-3 叶片泵及叶片油马达
和齿轮泵相比叶片泵有流量均匀，运转平稳等优 点。在叶片泵的分类中，以前只有中低压泵，现在有 中高压泵。从结构上或从输出流量分析，有单作用叶 片泵和双作用叶片泵之分。 单作用叶片泵： 转子每转一转，密封容腔吸排 油各一次 转子每转一转，密封容腔吸排 油各二次
双作用叶片泵的倾角一般沿着旋转方向前倾一个 角度（单作用叶片泵是后倾一个角度）
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三、限压式变量叶片泵
（一）分类 根据表3-1，变量叶片泵的分类有各种方式，自看。主要 介绍外反馈限压式变量叶片泵的工作原理和基本结构。 （二）结构组成及工作原理 ⒈结构组成
该泵主要由压力弹簧1、定子2、转子3、叶片4、 反馈柱塞5、滚针轴承6等元件组成。 调压弹簧左端也有一调压螺钉，可以手动调整弹 簧的作用力；反馈柱塞可以利用后面的螺钉限定柱塞 的位移，实际也就限定了偏心e的大小。
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泵和马达的能量转换图
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§第二节 齿轮泵和齿轮马达
齿轮泵的分类： 齿轮泵的分类按不同方式有不同的名称，一般有 按压力分类和啮合方式来分类的，具体见教材
一、齿轮泵的工作原理：认识各种泵的原理应该遵循以下 原则
找 出 密 封 容 积
密封容积由小变大 （脱开啮合） 密封容积由大变小 （进入啮合）
吸 油
（二）结构特点
① ② ③
叶片底部有弹簧，已保证初始叶片紧贴定子 内表面。 叶片径向安装，使其可以双向旋转。 壳体中装有单向阀，保证叶片底部始终有压 力油而紧贴定子内表面。
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§3-4 柱塞泵及柱塞油马达
柱塞泵是依靠柱塞和缸体形成密封容积，柱塞在缸体内 做往复直线运动，使密封容积变化产生吸排油动作。 柱塞泵由于是缸体和柱塞的配合，所以比较容易加工而 得到很高的配合精度，所以，其密封性好可以得到很高的工 作压力。故一般柱塞泵都是高压泵广泛地应用于各种机械和 生产线。 缸体带动柱塞旋转 斜盘式 轴向式
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（三）特性曲线 ⒈曲线的形状分析 ① AB段：反馈作用力小于弹簧作用力，偏心距为初始
的最大值，流量为最大值，但流量随压力的 高有减小。
② 拐点B：这是反馈作用力和弹簧作用力平衡的临
增
界点。
③ BC段：反馈作用力大于弹簧作用力，定子移动，
偏心距减小，流量输出减小，当工作压力 接近 C 点压力时，定子和转子接近同心， 基本没有流量输出，只有维持泄漏的一点 流量。
（二） 分类
根据不同的目的，可以对油泵和液压马达进行不 同的分类。按结构形式分类，可以分为齿轮泵（马 达）、叶片泵（马达）、柱塞泵（马达），三大类。 按输出流量分类有定量泵（马达）、 变量泵（马达） 等。它们的图形符号如下：
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二、液压泵（马达）的压力、排量和流量
（一）压力
工作压力：油泵的输出压力。即油泵输出的油液克服阻力所 必须提供的压力，它取决于负载。
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③ 容腔增大过程
当密闭容积由小变大（图 b变化到图c时），由于闭 死容积增大，而又不能补 油，所以在困油区形成真 空，使融于油液中的气体 释放出来而产生气泡，引 起强烈的噪音，振动等现 象。解决的办法一般是在 端盖上开出卸荷槽。
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（二）泄漏问题 ① 泄漏途径
一般通过径向间隙、轴向间隙从高压区向低 压区泄漏泄漏。主要泄漏通道为轴向间隙也称 端面间隙，大约 70-80% 的泄漏量是通过这条通 道泄漏的。
机械效率：
mp
Ttp Tp

Ttp Ttp Tl
(3 7 )
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⒉油泵的输入功率、输出功率和总效率
① 油泵的输入功率
Pip T p p T p 2n p
② 油泵的输出功率
Ttp
mp
2n p
( 3 10 )
油泵的理论输出功率 理论输入功率： p pQ tp Ttp 2n p 油泵的实际输出功率为 ： Pop p pQP p pQtpVp Ttp 2n pVp ( 3 8 ）
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8
三、液压泵和液压马达的功率和效率
（一）油泵的功率和效率 油泵的输出量是压力和流量；输入（即电机的输出）是扭 矩和转速。在不考虑功率损失的情况下，得到理论功率：
Pt p p Qtp Ttp p
(3 3)
⒈ 油泵的功率损失 油泵的功率损失分为容积损失和机械损失两部分 ① 容积损失：油泵的泄漏量
② 解决的途径
在中高压齿轮泵中，解决轴向间隙的泄漏 问题由于压力的升高而显得更为重要，所以， 在这一类齿轮泵中都有轴向间隙的补偿装置
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（三）径向力平衡问题
由于齿轮泵的左右两 腔分别是压油和吸油 腔，压力差别较大， 且压油腔的压力沿齿 顶有一个分布，所以， 对齿轮和轴承产生一 个不平衡的径向力。 这个力不仅加速了轴 承的磨损，降低了轴 承的寿命，还可以使 轴弯曲。现在一般采 用开压力平衡槽或缩 小压油腔等办法
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⒉影响曲线形状的因素
改变反馈柱塞的 初始位置
偏心距改变、输出 流量改变、AB上下 平移
改变弹簧的预压 缩量（预紧力）
拐点位置改变，BC 左右平移。
曲线BC斜率改变， 刚度大，BC段趋于 平缓。
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改变弹簧的刚度
四、叶片油马达 （一）工作原理
当压力油通过配油窗口进入相邻两叶片间的密 封容腔，4、8两叶片两面受力相等，所以不产生扭 矩。1、5和3、7叶片一面受压力油的作用，另一面 是低压区，所以可产生扭矩。
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（二）油马达的主要性能参数
马达的容积效率 Vm 马达的输出转速 nm 马达的输出扭矩 Tm 马达的输出功率 Pop 马达的输入功率 Pim 油泵的总效率 m
Qtm 理论流量 实际流量 Qm Qm 理论流量 Vm 排量 q pm q m mm 2 Tm 2nm pm Q m Pop mmVm Pim