液压传动第4章 液压泵和液压马达

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2)、为何为变量泵：改变偏心距e 时，就可改变流 量q 。 2、流量计算
径向柱塞泵的实际输出流量： q = π/2 d2 e z nηv
注意：流量脉动情况与轴向柱塞泵相近(也选单数)
3、结构特点
径向尺寸大，结构复杂，自吸能力强。但配 油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损， 故限制了它的转速和压力的提高。
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2 、 消除困油的方法 通常是在两侧盖板上开卸荷槽 • 使封闭腔容积减少时通过左边的卸荷槽 与压油腔相通； • 容积增大时通过右边的卸荷槽与吸油腔 相通。 (二)、泄漏 高压腔的压力油通过如下三条途径泄 漏到低压腔中去： 1 、 通过齿轮啮合处的间隙；
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2 、通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙； 3 、 通过齿轮两侧面和侧盖板间的端面间 隙。（通过端面间隙的泄漏量最大，可 占总泄漏量的 75% - 80%。） 结论
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3、特点 1)、改变定子和转子间的偏心距便可改变 流量。偏心反向时，吸油压油方向也相 反； 2)、通过特殊结构，保证叶片与顶部相接 触； 3)、不宜用于高压 (因为转子受不平衡径向 力的作用) 。
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二 、 双 作 用 叶 片 泵
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1、工作原理
双作用叶片泵的工作原理与单作用 叶片泵相似，不同之处在于：①、定子 内表面是由两段长半径园弧、两段短半 径园弧和四段过渡曲线八部分组成；②、 定子和转子同心。 1)、配油盘；
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四、 提高外啮合齿轮泵压力的措施 若想 提高 齿轮 泵的 压力， 必须 减小 端面 泄漏。
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工作原理
利用特制的通道将泵内压油腔的压 力油引到轴套外侧作用在一定形状和大 小的面积上，产生液压力，使轴套压向 齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作 用在轴套内侧的作用力，才能保证在各 种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面， 减小泵的端面泄漏，达到提高压力的目 的。
s— 叶片的厚度；
z —叶片数。
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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， 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的倍数时最小，一般取12 和16片。
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2 、若考虑能量损失
能量在转换过程中是有损失的。因 此输出功率小于输入功率，两者之差称 为功率损失。 即： 功率损失 ΔP = P入－ P出 1)、容积损失 ： 因内泄漏而造成的流量上 的损失。 2)、机械损失 ： 因摩擦而造成的转矩上的 损失。
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(二)、效率
1、 液压泵的效率 1)、容积效率ηv q ηv = qt 式中 ：q t -- 理论流量。 2)、机械效率ηm Tt ηm = T 式中：Tt -- 理论转矩。
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液压马达的职能符号
定量马达
变量马达
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二
、压力、 排量和流量
1 、压力 1)、液压泵的工作压力：是指泵实际工作 时的输出压力。 2)、液压马达的工作压力：是指马达实际 工作时的输入压力。 3)、液压泵(液压马达)的额定压力：是指泵 (马达)在正常工作条件下按试验标准规定 的连续运转的最高压力，超过此值就是 过载。
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解决的方法：
• 改为带保护架的滚针轴承(设计寿命为 2000h)； • 采用滑动轴承； • 采用SF型复合材料作为润滑材料。 2)、 使轴弯曲。 2、减小F径的办法 1)、缩小压油口； 2)、增大径向间隙。
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(四)、 优缺点
1、优点 结构简单、尺寸小、重量轻、制造 方便、价格低、工作可靠、自吸能力强、 对油液污染不敏感、维护容易，寿命较 长(设计寿命5000h)。 2、缺点 一些机件承受不平衡径向力，磨损 严重，泄漏大，工作压力的提高受到限 制，流量脉动大。
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当齿轮旋转时
这个封
闭腔的容积
以后又逐
渐
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1)、封闭腔容积的减少会使被困油液受挤 压并从缝隙中挤出而产生很高的压力， 油液发热，并使机件(例如；轴承等)受到 额外的负载； 2)、封闭腔容积的增大又会造成局部真空 使油液中溶解的气体分离，产生气穴现 象。
上述这些都将使泵产生强烈的振 动和噪声，这就是齿轮泵的困油现 象。
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3 、分类 1〉、按流量是否可调分为： • 定量泵 • 变量泵 2〉、按结构形式分为 ： • 齿轮泵 定量泵 • 叶片泵 • 柱塞泵
变量泵
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(二)、液压马达 1 、作用 ：把输出油液的压力能转换成机 械能，使主机的工作部件克服负载及阻 力而产生运动。 2 、工作原理 从原理上说 ：向容积式泵中输入压 力油，使其轴转动，就成为液压马达。 大部分容积式泵都可作液压马达使用， 但在结构细节上有一些不同。 3 、分类 ：按输入流量是否可调分为 • 定量马达 • 变量马达
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。
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二 、 径 向 柱 塞 泵
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1、工作原理 1)、工作原理： 衬套紧配在转子孔内，随着转子一起旋转， 而配油轴不动。 ①、配油系统 ②、密封容积：柱塞和转子(缸体)组成。 ③、密封容积可变的： • 当转子旋转时→柱塞和转子一起旋转→上半周 柱塞向外伸出→密闭容积↑→从a腔吸油； • 当转子旋转时→柱塞和转子一起旋转→下半周 柱塞向里推入→密闭容积↓→从b腔压油。
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所以： v =πD h b = 2πzm2b 考虑齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，通常取 v = 6.66zm2b 齿轮泵的实际输出流量：q = 6.66zm2bnηv 式中：z — 齿轮系数； D —节圆直径； h — 齿高； m — 模数； b — 齿宽。
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2 、 流量脉动
σ=
q max – q min q
• 转子和定子之间存在偏心；
• 叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子 转动时的离心力以及通过叶片根部压力 油的作用下，叶片顶部贴紧在定子内表 面上。
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2)、工作原理
⑴、配油盘
⑵、密封的工作腔：由两相邻叶片、配油盘、定 子和转子形成。
⑶、密封的工作腔是可变的
• 当转子旋转时→叶片向外伸→密封的工作腔容 积 ↑→产生局部真空 → 通过吸油口和配油盘上 窗口将油吸入； • 当转子旋转时→叶片缩进→密封的工作腔容积 ↓→油液进入配油盘另一个窗口和压油口被压 出而输到系统中去。
注意
实际中液压泵和液压马达存在 内泄漏，所以额定流量与理论流量 不同。
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三 、 功率和效率
(一)、 功率 液压泵由电机驱动，输入量是转 矩和转速，输出量是液体的压力和流 量；马达则刚好相反。
1 、 若不考虑能量损失 ： 输出功率 =输入功率 Pt = p qt = p v n = Tt Ω = 2πTt n 式中 ：Tt — 理论转矩； Ω — 液压泵(马达)的角速度。
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§4－4
工作原理
柱塞泵
依靠柱塞在其缸体内 往复运动时密封工作腔的 容积变化来实现吸油和压 油的。
泄漏小、容积效率ηv高， 可在高压下工作。
特 点
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一、轴向柱塞泵
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1、工作原理 1)、工作原理：
①、配油盘 ②、密封容积：由缸体内孔与柱塞形成。 ③、密封容积可变的： • 当传动轴旋转时→缸体和柱塞旋转→下柱塞从 下向上的半周内逐渐向外伸出→密封容积↑→ 从a口吸油； • 当传动轴旋转时→缸体和柱塞旋转→上柱塞从 上向下的半周内逐渐向里推入→密封容积↓→ 从b油口压油。
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3 、密封容积是可变的 1)、当齿轮旋转时→ 相互啮合的齿轮逐渐 脱开(右侧)→ 密封容积↗→ 形成部分真 空 → 油箱中的油液被吸进来。 2)、当齿轮旋转时 → 齿轮逐渐进入啮合→ 密封容积↘→ 油液被挤出去。
二
、流量计算和流量脉动
1 、 流量计算 • 排量的精确计算根据齿轮啮合原理。 • 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”。
请继续学习第四章
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液 压 泵 第 和 四 液 压章 马 达
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§4-1 概述
一 、作用和分类
(一)、液压泵的作用和分类
1、作用： 把驱动电机的机械能转换成输 到系统中去的油液的压力能，供液压系 统使用。 2 、工作原理 原理图如图4-1所示。 1)、工作过程：
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• 当凸轮旋转时 → 柱塞和弹簧右移→ 密封工作腔体积↗→ 产生真空 → 油液 便通过吸油阀吸入； • 当凸轮旋转时 → 柱塞和弹簧左移 → 密 封工作腔体积↘→已吸入的油液通过压 油阀输出到系统中去。 2)、泵输出流量的大小由密封工作腔体积 变化量确定。
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§4－5 液压马达
功 能：把液压能 分 类：按结构可以分为
普通齿轮泵的容积效率较低，输出压 力也不易提高。要提高齿轮泵的压力，首 要的问题是减小端面间隙。
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(三)、径向不平衡力
齿轮与壳体内孔的径向间隙中，可 认为压力由高压腔压力逐渐分级下降到 吸油腔的压力，综合作用的结果，相当 于给齿轮一个径向作用力，使齿轮和轴 承受载。 1、径向不平衡力产生的后果 1)、使得齿轮与壳体接触，同时加速轴承 的磨损，降低轴承的寿命。
2)、密封的工作腔：由两相邻的叶片、定 子、转子、配油盘形成；
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3)、密封的工作腔容积是可改变的 • 当转子旋转时→密封工作腔的容积（在 左上角和右下角处）↑→ 吸油； • 当转子旋转时→密封工作腔的容积（在 左下角和右上角处）↓→压油。
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2、流量计算
1)、流量： 双作用叶片泵的实际输出流量计算： q = 2 b [π (R2-r2) – sz(R-r)/cosθ] nηv 式中：R和r — 定子圆弧的长短半径； θ— 叶片的倾角；