液压与气压传动第三章
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第三章 液压与气压传动动力元件
学习内容
1.液压泵的工作原理及性能参数 2.齿轮泵 3. 4.柱塞泵 5.常用液压泵的性能 6.气源装置
液压与气压传动第三章
第一节、概述
液压泵和气源装置 是液压与气压传动系统中的能量转换元件。
液 压 泵 机械能 液体压力能 p、q
气源装置
气体压力能
由原动机驱动，把输入的机械能转换成为油液 或气体 的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是 液压与气压系统的动力源。
3）（实际）输出功率 P o：
Po pq p 泵出口与进口压力差
Po Pi Pt ?
TtT ，qqt
POPiPt
功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分： 容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的
流量损失。 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。
液压与气压传动第三章
4、效率
1）容积效率 pv ：泵的实际流量与理论流量之比。
2）额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规 定连续运转的最高压力。超过此压力时过载。
3）最高允许压力：液压泵在短时间内允许超载使用的极 限压力。
4）吸入压力：液压泵的吸入口处压力。
液压与气压传动第三章
2、排量和流量 1）排量VV ：是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值。
排量常用单位为m3/r 或 mL/r。
液压与气压传动第三章
3. 功率
1）理论功率P t ：
T
原动机 驱动
pq 液压泵
输出
液压能
P t ptq Tt 2ntT
式中：T t n — 液压泵的理论转 矩(N.m)和转速(r/min)。
p q t — 液压泵的压力和理论流量。
液压与气压传动第三章
2）(实际)输入功率 P i：
Pi T2nT
T－泵实际输入扭矩
平均流量，则流量脉动率为
q
qmaxqmin10% 0 q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮泵的齿数越少， q 就越大
液压与气压传动第三章
三、齿轮泵的结构特点
（1）径向不平衡力
液压与气压传动第三章
后果： a. 力F使泵轴弯曲齿轮接触
壳体产生摩擦。 b. 加速轴承磨损。
解决方法： a. 缩小压油口（减小高压油
2）理论流量 q t：无内外泄漏时，单位时间内泵排出液
体的体积。 即 qt Vn。
3）实际流量 q：泵工作时实际输出的流量。 qqt q
4）额定流量 q n ：在额定转速和额定压力下泵输出的流
量。也是按试验标准规定必须保证的流量。
5）瞬时流量 q i n：泵在某一瞬时的理论（几何）流量。
流量常用单位为m3/s 或 L/min。
齿轮泵的工作原理
泵体内相互啮合的 主动齿轮2、从动齿轮3 与两端盖及泵体1一起构 成密封工作容积，齿轮 的啮合点将左、右两腔 隔开，形成了吸、压油 腔。（封闭工作容积形成）
1—泵体;2 —主动齿轮;3 —从动齿轮
液压与气压传动第三章
当齿轮按图示方向旋转 时，右侧吸油腔内的轮齿脱 离啮合，密封腔容积不断增 大。
液压与气压传动第三章
各个参数和压力之间的关系
液压与气压传动第三章
例3.1 某液压系统，泵的排量V＝10mL/r，电机转速n＝1200r/min， 泵的输出压力p=5Mpa，泵容积效率ηpv＝0.92，总效率 ηp＝0.84，求 1）泵的理论流量；2）泵的实际流量；3）泵的输出功率；
4）驱动电机功率。
左侧压油腔内的轮齿不 断进入啮合，使密封腔容积 减小，油液受到挤压被排往 系统。
。（封闭工作容积变化）
液压与气压传动第三章
二、齿轮泵的排量和流量
外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容 积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积，则
VDh 2 B zm 2B
实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少 误差越大，因此,在实际计算中用6.66~7.5来代替上式中2π值。
液压泵分类：
按排量 能否调节
变量泵 定量泵
按结构形式
液压与气压传动第三章
齿轮式 叶片式 柱塞式
螺杆式
液压泵的图形符号
单向定量泵
单向变量泵
双向定量泵
双向变量泵
液压与气压传动第三章
二、液压泵的性能参数
液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、 流量、功率和效率等。
1. 压力 1）工作压力：指泵实际工作时输出的油液压力值。 实际工作压力取决于相应外负载。
pvq qt qt qtq1 qq t 1V qn
q kl p kl —泵泄漏系数
2)机械效率 pm ：泵所需要的理论转矩Tt与实际转矩T的比值称 为机械效率。
pmTTt
2nTt Pt 2nT Pi
3)总效率 p ：是泵输出功率与输入功率之比。
pP P o i 2 p n q T q q t2 p nt q T q q t P P tipvpm
解：1）泵的理论流量
q t V n 1 0 1 3 0 12 0 10 2（L/min）
2) 泵的实际流量
qq t pv 1 2 0 .9 2 1.0 14 （L/min）
3)泵的输出功率 51.0 14
P op q
0.9(k)w 60
4）驱动电机功率
Pi PO p
0.9 1.07(k
0.84 液压与气压传动第三章
w )
第二节 齿轮泵
齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简 单、制造方便、价格低廉、体积小、重量轻、自吸性好、 对油液污染不敏感、工作可靠；其主要缺点是流量和压力 脉动大、噪声大、排量不可调。
齿轮泵分类：
按啮合形式
外啮合 内啮合
液压与气压传动第三章
一、外啮合齿轮泵的结构和工作原理
液压与气压传动第三章
液压与气压传动第三章
一、液压泵的工作原理
至系统
油箱
液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，容积变大时 吸油，容积变小时排油。
液压与气压传动第三章
液压泵工作的必需条件：
（1）必须有一个或多个周期性变化的封闭容积； （2）必须有配油机构，即
封闭容积加大时吸油腔相通 封闭容积减小时排出压油腔相通
（3）吸、压油腔要互相隔开并具有良好密封性。
V(6.6~67.5)zm 2B
由此得齿轮泵的输出流量为（实际）
q(6 .6~ 67 .5 )zm 2B n p V
液压与气压传动第三章
上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过 程中，排量是转角的周期函数，因此瞬时流量是脉动的。 脉动的大小用脉动率表示。
若用 q max 、qmin 来表示最大、最小瞬时流量，q 0表示
学习内容
1.液压泵的工作原理及性能参数 2.齿轮泵 3. 4.柱塞泵 5.常用液压泵的性能 6.气源装置
液压与气压传动第三章
第一节、概述
液压泵和气源装置 是液压与气压传动系统中的能量转换元件。
液 压 泵 机械能 液体压力能 p、q
气源装置
气体压力能
由原动机驱动，把输入的机械能转换成为油液 或气体 的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是 液压与气压系统的动力源。
3）（实际）输出功率 P o：
Po pq p 泵出口与进口压力差
Po Pi Pt ?
TtT ，qqt
POPiPt
功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分： 容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的
流量损失。 机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。
液压与气压传动第三章
4、效率
1）容积效率 pv ：泵的实际流量与理论流量之比。
2）额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规 定连续运转的最高压力。超过此压力时过载。
3）最高允许压力：液压泵在短时间内允许超载使用的极 限压力。
4）吸入压力：液压泵的吸入口处压力。
液压与气压传动第三章
2、排量和流量 1）排量VV ：是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值。
排量常用单位为m3/r 或 mL/r。
液压与气压传动第三章
3. 功率
1）理论功率P t ：
T
原动机 驱动
pq 液压泵
输出
液压能
P t ptq Tt 2ntT
式中：T t n — 液压泵的理论转 矩(N.m)和转速(r/min)。
p q t — 液压泵的压力和理论流量。
液压与气压传动第三章
2）(实际)输入功率 P i：
Pi T2nT
T－泵实际输入扭矩
平均流量，则流量脉动率为
q
qmaxqmin10% 0 q
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮泵的齿数越少， q 就越大
液压与气压传动第三章
三、齿轮泵的结构特点
（1）径向不平衡力
液压与气压传动第三章
后果： a. 力F使泵轴弯曲齿轮接触
壳体产生摩擦。 b. 加速轴承磨损。
解决方法： a. 缩小压油口（减小高压油
2）理论流量 q t：无内外泄漏时，单位时间内泵排出液
体的体积。 即 qt Vn。
3）实际流量 q：泵工作时实际输出的流量。 qqt q
4）额定流量 q n ：在额定转速和额定压力下泵输出的流
量。也是按试验标准规定必须保证的流量。
5）瞬时流量 q i n：泵在某一瞬时的理论（几何）流量。
流量常用单位为m3/s 或 L/min。
齿轮泵的工作原理
泵体内相互啮合的 主动齿轮2、从动齿轮3 与两端盖及泵体1一起构 成密封工作容积，齿轮 的啮合点将左、右两腔 隔开，形成了吸、压油 腔。（封闭工作容积形成）
1—泵体;2 —主动齿轮;3 —从动齿轮
液压与气压传动第三章
当齿轮按图示方向旋转 时，右侧吸油腔内的轮齿脱 离啮合，密封腔容积不断增 大。
液压与气压传动第三章
各个参数和压力之间的关系
液压与气压传动第三章
例3.1 某液压系统，泵的排量V＝10mL/r，电机转速n＝1200r/min， 泵的输出压力p=5Mpa，泵容积效率ηpv＝0.92，总效率 ηp＝0.84，求 1）泵的理论流量；2）泵的实际流量；3）泵的输出功率；
4）驱动电机功率。
左侧压油腔内的轮齿不 断进入啮合，使密封腔容积 减小，油液受到挤压被排往 系统。
。（封闭工作容积变化）
液压与气压传动第三章
二、齿轮泵的排量和流量
外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容 积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积，则
VDh 2 B zm 2B
实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大一些，并且齿数越少 误差越大，因此,在实际计算中用6.66~7.5来代替上式中2π值。
液压泵分类：
按排量 能否调节
变量泵 定量泵
按结构形式
液压与气压传动第三章
齿轮式 叶片式 柱塞式
螺杆式
液压泵的图形符号
单向定量泵
单向变量泵
双向定量泵
双向变量泵
液压与气压传动第三章
二、液压泵的性能参数
液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、 流量、功率和效率等。
1. 压力 1）工作压力：指泵实际工作时输出的油液压力值。 实际工作压力取决于相应外负载。
pvq qt qt qtq1 qq t 1V qn
q kl p kl —泵泄漏系数
2)机械效率 pm ：泵所需要的理论转矩Tt与实际转矩T的比值称 为机械效率。
pmTTt
2nTt Pt 2nT Pi
3)总效率 p ：是泵输出功率与输入功率之比。
pP P o i 2 p n q T q q t2 p nt q T q q t P P tipvpm
解：1）泵的理论流量
q t V n 1 0 1 3 0 12 0 10 2（L/min）
2) 泵的实际流量
qq t pv 1 2 0 .9 2 1.0 14 （L/min）
3)泵的输出功率 51.0 14
P op q
0.9(k)w 60
4）驱动电机功率
Pi PO p
0.9 1.07(k
0.84 液压与气压传动第三章
w )
第二节 齿轮泵
齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简 单、制造方便、价格低廉、体积小、重量轻、自吸性好、 对油液污染不敏感、工作可靠；其主要缺点是流量和压力 脉动大、噪声大、排量不可调。
齿轮泵分类：
按啮合形式
外啮合 内啮合
液压与气压传动第三章
一、外啮合齿轮泵的结构和工作原理
液压与气压传动第三章
液压与气压传动第三章
一、液压泵的工作原理
至系统
油箱
液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，容积变大时 吸油，容积变小时排油。
液压与气压传动第三章
液压泵工作的必需条件：
（1）必须有一个或多个周期性变化的封闭容积； （2）必须有配油机构，即
封闭容积加大时吸油腔相通 封闭容积减小时排出压油腔相通
（3）吸、压油腔要互相隔开并具有良好密封性。
V(6.6~67.5)zm 2B
由此得齿轮泵的输出流量为（实际）
q(6 .6~ 67 .5 )zm 2B n p V
液压与气压传动第三章
上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过 程中，排量是转角的周期函数，因此瞬时流量是脉动的。 脉动的大小用脉动率表示。
若用 q max 、qmin 来表示最大、最小瞬时流量，q 0表示