液压传动第三章

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4.限压式变量叶片泵
（1）.结构特点:
o
o’
弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 转子中心固定，
定子可以水平移动
e
来改变流量。
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外反馈、限压
（2）.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，
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4.限压式变量叶片泵（续）
限压式变量叶片泵在工作过程中,当工作压力p小于预先调定的限 定压力pc时,液压作用力不能克服弹簧的预紧力,这时定子的偏心距保 持最大不变,因此泵的输出流量q不变,当工作压力p大于预先调定的限 定压力pc时，泵的工作压力愈高,偏心量就愈小,泵的输出流量也就愈 小,且当p达到一定值时,泵的输出流量为零,控制定子移动的作用力 是将液压泵出口的压力油引到柱塞上,然后再加到定子上去,这种控制 方式称为外反馈式。
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1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续1）
CB—B齿轮泵的结构
1-轴承外环 2-堵头 3-滚子 4-后泵盖 5-键 6-齿轮 7-泵体8-前泵盖 9-螺钉 10-压环 11-密封环 12-主动轴 13-键 14-泻油孔15-从动轴 16-泻油槽 17-定位销
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m
Tt
Ti
pVn qv
总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即：


Po pi

pqv 2 n Ti

2 n Ti V n
v m
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3.2
齿轮泵
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3.2.1 外啮合齿轮泵 1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理
(1).主要结构：齿轮、壳体、端盖等
v
2B (R
2
r )
2
(2) 流量：
qv
2 B [ ( R
2
r )
2
R r
cos
z ]n v
其中：B - 叶片宽度 R - 定子长轴半径 r - 定子短轴半径 θ – 叶片倾角 δ – 叶片厚度
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3.3.3
单作用叶片泵
1.结构
转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。
转矩和转速，是液压系统的执行元件。
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3.1.1
液压泵工作原理及分类
1.液压泵工作原理
液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示。
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1.液压泵工作原理 液压泵正常工作的三个必备条件
▲必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积； ▲密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变 大——吸油，由大变小——压油； ▲密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油； 密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单 柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。
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1.外啮合齿轮泵的结构及工作原理(续2）
(2). 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。
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。
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定子的过渡曲线
4.叶片倾角
受力分析： N
{
T P
T = N sinβ β——压力角 T∝ sinβ , β↑, sinβ↑, T↑ 危害：叶片和槽磨损，卡死
措施：沿旋转方向前倾θ角
前倾θ角后：N
{
T’ P’
压力角——(β－θ )
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5.流量计算
(1）排量：

d
2
e Z n v
调节e的大小——变量泵 改变e的方向——双向泵
特点： ●定子和转子偏心； ●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。 单作用叶片泵的工作原理
1—转子 2—定子 3—叶片 中国地质大学远程教学
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2.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 径向力不平衡——非平衡式叶片泵 为了更有利于叶片在惯性力作用下 向外伸出，而使叶片有一个与旋转 方向相反的倾斜角，称后倾角，一 般为24°。
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1.液压泵的分类
液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为： 定量泵（定量马达） 变量泵（变量马达） 按结构形式可分为： 齿轮式 叶片式 柱塞式 螺杆式
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1.液压泵和液压马达的图形符号
a.单向定量液压泵 b.单向变量液压泵 c.单向定量马达 d.单向变量马达 e.双向变量液压泵
2 z
式中：R为定子的内径(m);e为转子与定子之间的偏心矩(m);B为定子的宽度 (m);β 为相邻两个叶片间的夹角,β =2π /z;z为叶片的个数。
单作用叶片泵的排量为：
V zV ' 4 R e B
泵的实际流量为 :
qv= 4πRe Bnηv
单作用叶片泵排量计算简图
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2.外啮合齿轮泵的排量公式
齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿谷容积之和,假如齿谷容积 大致等于轮齿的体积,那么齿轮泵的排量等于一个齿轮的齿谷容积 和轮齿容积体积的总和,即相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的 平面所扫过的环形体积。 B
V=πDhB=2πzm 2B
z —主动齿数，m —齿轮模数， B —齿宽
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3.排量和流量计算
单作用叶片泵的排量为各工作容积在主轴旋转一周时所排出的液体的总和, 如图所示,两个叶片形成的一个工作容积V′近似地等于扇形体积V1和V2之差, 即： 1 4 2 2 V ' V1 V 2 B R e R e Re B
定子曲线是由四段圆弧和四段过渡 曲线组成的。 过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内 表面上,保证叶片在转子槽中径向 运动时速度和加速度的变化均匀, 使叶片对定子的内表面的冲击尽可 能小。 阿基米德螺旋线：连接点处产生很 大的径向加速度,对定子产生冲击, 造成连接点处严重磨损。 等加速一等减速曲线：叶片的速度 变化均匀,故不会对定子内表面产 生很大的冲击
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3.1.2
液压泵和液压马达的性能参数(续3）
5.功率 (1) 输入功率Pi : 液压泵的输入功率是指作用在液压泵 主轴上的机械功率,当输入转矩为T，角速度为ω 时,有：
Pi ω T 2 πnT
(2) 输出功率Po : 液压泵的输出功率是指液压泵在工作过 程中的实际吸、压油口间的压差Δ p和输出流量q的乘积即
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3.2.2 内啮合齿轮泵 1.渐开线齿轮泵
特点:

结构紧凑，尺寸小，重量轻 流量脉动小，噪声小。
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3.2.2 内啮合齿轮泵(续) 2.摆线齿轮泵
特点: 结构简单，体积小 重叠系数大，传动平稳 吸油条件好 齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。
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Po p q v p q v
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3.1.2
液压泵和液压马达的性能参数(续4）
6.效率
容积效率：经过容积损失(指液压泵流量上的损失)后实际输出流量与理论 输出流量之比
v
qv
q vt
机械效率：经过机械损失（指液压泵在转矩上的损失）后理论输入转矩与 实际输入转矩之比
ＡＢ段：当工作压力p小于预先 调定的限定压力pc ＢＣ段：泵的供油压力p超过预 先调整的压力pc 限压式变量叶片泵的特性曲线
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3.4
柱塞泵
轴向式
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径向式
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3.4.1 径向柱塞泵 1.径向柱塞泵工作原理
1—柱塞 2—缸体 3—标准规定情况下，允许连续运转的最高压力
(3)最高压力:短时间运行允许最高压力
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3.1.2
液压泵和液压马达的性能参数(续1）
2.排量
不考虑泄漏情况下，泵每转一圈所排出液体的体积，一般由其结构 尺寸计算得来（mL/r)。
3.流量
单位时间内流体流过任意截面的流体的体积。 1）理论流量： 2）实际流量 3）额定流量
f.双向变量马达
a
b
c
d
e
f
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3.1.2 液压泵和液压马达的性能参数 1.压力
(1)工作压力:（输出油液压力)取决于负载 (2)额定压力:按试验标准规定情况下，允许连续运转的最高压力 泵 (3)最高压力:短时间运行允许最高压力 (1)工作压力:（输入油液压力）取决于输出轴上的转矩 马 达
缸体２（转子）由原动机带动连 同柱塞1一起旋转 定子４不动 偏心距ｅ 配油轴５（不动） 衬套３（与缸体紧配合） 密封工作腔 柱塞伸出：离心力
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3.4.1 径向柱塞泵（续） 2.排量及流量计算
V A h
d
4
2
2e
2
d
2
2
e
v V Z
d
2
2
e Z
qv
V 6.66 zm B
2
ha h hf
s
e rb r
pb
ra
齿轮泵的流量q(1/min)为：
q 6 .6 6 zm B n v 1 0
2
3
O
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3.外啮合齿轮泵的工况分析
(1).困油现象
困油现象产生的原因：齿轮重迭系数ε ＞ 1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一 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。
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1.液压泵工作原理(续） 液压泵与马达结构上的区别
1.一般泵进口尺寸>出口尺寸，马达则进出口尺寸相同。 2.泵结构上有自吸能力，而马达则无此能力。 3.马达需正反转，内部结构一般对称，泵一般无此要求。 4.马达结构及润滑要求要满足很宽的调速范围，泵高速而变化小。 5.马达需较大的启动扭矩，要求内部摩擦小。
压
吸
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3.外啮合齿轮泵的工况分析( 续1）
困油现象解决方法 困油现象的危害:闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液 发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。 卸荷措施:在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽
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3.外啮合齿轮泵的工况分析( 续2）
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3.3
叶片泵
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3.3.1
叶片泵分类
分类
{
单作用
双作用
每转排油一次
每转排油两次
优点：输出流量 均匀、脉动小、噪声低、体积小。 缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。
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3.3.2
双作用叶片泵
1.工作原理 旋转一周，完成二次吸油，二次排 油——双作用泵
q v t Vn( L / m )
q v q vt q
额定压力、额定转速下泵输出的流量
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3.1.2
液压泵和液压马达的性能参数(续2）
4.转速 公称转速：nn:泵（马达）不产生空穴及气蚀下连续运转的 速度。 最大转速：nmax:泵（马达）有零件磨擦限制的短期最高运 转的速度。 最小转速：nmin:马达不产生爬行现象的最低稳定运转速度。
第3章
液压泵及液压马达
主讲教师：张 萌
主要内容
3.1 液压泵概述
3.2 齿轮泵 3.3 叶片泵 3.4 柱塞泵 3.5 液压马达 3.6 液压泵的性能比较及选用原则
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3.1 液压泵概述
液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械
能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。
液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出
径向力平衡——平衡式叶片泵
（两个吸油区，两个排油区)
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2.结构形式
结构特点： ●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。
YB1型叶片泵
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2.结构形式(续）
典型结构剖切图
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3.定子曲线
(2).径向力不平衡 齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿 轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力 F 即为齿轮泵的径向力
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3.外啮合齿轮泵的工况分析( 续3）
减小径向力措施 合理选择齿宽及齿顶圆直径。 缩小压油腔尺寸。 延伸压油腔或吸油腔。 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。 平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为 代价。