液压泵和液压马达

出功率小于输入功率，两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分
为容积损失和机械损失两部分。
p、q
M1、n1 M2、n2
第一节：液压泵
37-11
液压泵实际输出流量必然小于它的理论流量，容积效率表示：
qL q qt qL V 1 qt qt qt
液压马达来说，输入液压马达的实际流量必然大于它的理论流量， 其容积效率可表示为：
第一节：液压泵
37-3
构成容积泵必须具备以下基本条件： (1)结构上能实现具有密封性能的可变 工作容积。 (2)工作腔能周而复始地增大和减小， 当它增大时与吸油口相连，当它减 小时与排油口相通。 (3)吸油口与排油口不能连通，即不能
同时开启。
第一节：液压泵
37-4
•
从工作过程可以看出，在不考虑油液泄漏的情况下，液压
第二节：齿轮泵
37-24
（2）径向不平衡力
产生径向力的原因:（a）吸油腔侧压力低于压油腔侧压力；（b）齿轮的啮
合力。
第二节：齿轮泵
37-25
减小径向力不平衡的措施：
a）减小压油口直径；使压油腔的压力 仅作用在一个齿到两个齿的范围内; b）采用滚针轴承； c）开减载槽；即将齿槽中的高压区引 向低压吸油口，齿槽的低压区引向高 压的排油口。
第三节：叶片泵
37-35
考虑泵的容积效率ηV ，当泵的转速为n时，单作用叶
片泵的实际流量q可写为: q =V nηV=4πReB nηV 思考一下：若想改变泵的排量V，改变上式中哪个参数最 方便呢？ 那么，怎样改变容易实现呢？
第三节：叶片泵
37-36
单作用叶片泵的变量原理
改变偏心距e，就是改变定子与转子的相对位置，转子轴是固定在轴承中的， 使定子移动在结构上比较容易实现，这就需要一个力来推动定子移动，这个力称 为操纵力。根据操纵力不同，变量叶片泵分为内反馈式和外反馈式两种。如果操 纵力是来自泵定子内部的排油压力，就称为内反馈式变量泵,见左图。如果操纵力 是来自泵定子外部的排油压力，就称为外反馈式变量泵，见右图。
qt q qL qL V 1 q q q
第一节：液压泵
37-12
机械损失是指因摩擦而造成的转矩损失。
对液压泵来说，泵的驱动转矩总是大于其理论上需要的驱动转矩， 其机械效率为：
Tf Tt T T f m 1 T T T
对于液压马达来说，由于摩擦损失，使液压马达实际输出转矩小 于其理论转矩。它的机械效率为：
内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵(摆线转子泵)两种。
内啮合齿轮泵
1— 吸油腔，2 — 压油腔，3 — 隔板
第二节：齿轮泵
37-30
渐开线齿轮泵
第二节：齿轮泵
37-31
摆线转子泵
摆线转子泵的额定压力一般为2.5MPa、4MPa，这种泵作为补油 泵和润滑泵使用。广泛应用于大、中型车辆的液压转向系统中。
第二节：齿轮泵
37-32
第三节：叶片泵
叶片泵是一种小功率泵，排油均匀，工作平稳，噪声小， 应用在中、低压系统。
叶片泵分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。
当转子转一圈时，油泵每一工作容积吸、排油各一次， 称为单作用叶片泵。一般，单作用叶片泵往往是做成变量泵 结构。 当转子转一圈，油泵每一工作容积吸、排油各两次，称 为双作用叶片泵。双作用叶片泵则只能做成定量泵结构。
Tf T Tt T f m 1 Tt Tt Tt
第一节：液压泵
37-13
液压泵的总效率是其输出功率和输入功率之比：

N出 N入
V m
η——液压泵、马达的总效率。 • 这就是说，液压泵或液压马达的总效率都等于各自容积 效率与机械效率的乘积。
第一节：液压泵
37-14
液压泵、马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦
Nt=p〃qt（泵）=Tt 〃 ω（马达）
其中，理论输入(输出)转矩为: Tt=p〃V/(2π) 工作压力为 理论流量为
p = Tt / Vd =(2π)〃 Tt/ V qt ＝V×n
式中Nt—液压泵、马达的理论功率(W)；
Tt—液压泵、马达的理论转矩(N〃m)；
第一节：液压泵
37-10
实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此，输
引起共振，加剧振动和噪声。为了度量流量脉动的大小，引入了流量 脉动率：
σ=(qmax－qmin)/q0
式中 σ——液压泵的流量脉动率； qmax——液压泵最大瞬时流量(L／min)； qmin——液压泵最小瞬时流量(L／min)； q0——液压泵的平均流量(L／min)。 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弱点。
•齿轮泵是一种常用的液压泵，主要特点是结构简单，制造方 便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，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。 •齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工 程机械，农林机械等各个行业。 •齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，其 中外啮合齿轮泵应用较广，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
第三节：叶片泵
37-33
一、单作用叶片泵工作原理
泵由转子2、定子3、叶片4、配油盘和端盖（图中未
示）等件所组成。
单作用叶片泵的优点：
结构工艺简单，可以实现 各种形式的变量。 单作用叶片泵的缺点： 作用在转子上的液压力不 平衡，增大轴承磨损，缩 短泵的寿命。
第三节：叶片泵
37-34
单作用叶片泵平均流量计算
损失有关，而泄漏及摩擦损失则与泵、马达的工作压力、油液粘度、转速有关。
容积效率ηv
液 压 泵 的 效 率 特 性 曲 线
实际流量q
理论流量qt
机械效率ηm
总效率η
第一节：液压泵
37-15
容积效率ηv
实际流量q
理论流量qt
马 达 效 率 特 性 曲 线
机械效率ηm
总效率η
第一节：液压泵
37-16
第二节：齿轮泵
第二节：齿轮泵
37-22
齿轮泵的结构特点
（1）困油的现象
齿轮啮合时的重叠系数必大于1，故有一部分油液困在两对轮齿 啮合时所形成的封闭油腔之内，这个密封容积的大小随齿轮转动而 变化，形成困油。
AB间的死容积 逐步减小
AB间的死容积 达到最小
第二节：齿轮泵
AB间的死容wk.baidu.com 逐步增大
37-23
消除困油现象的方法：通常是在两端盖板上开卸荷槽，见图中的虚 线方框。当封闭容积减小时，通过右边的卸荷槽与压油腔相通。而封闭 容积增大时，通过左边的卸荷槽与吸油腔相通，两卸荷槽的间距必须确 保在任何时候都不使吸、排油相通。也有在这个端盖上钻一个盲孔或两 个盲孔作为卸荷槽。
液压输入 液压泵
Q p
液压输出
Q
Q p
m Tm
J
p Tp
机械输入
液压马达
机械输出
液压马达则将输入的压力能转换成机械能，以扭矩和转速的形式输 送到执行机构做功，是液压传动系统的执行元件。
第一节：液压泵
37-2
1.液压泵的工作原理
容积式液压泵，利用封闭容积改变大小，来输出压力油。
液压马达的工作原理与液压泵的相同。
泵在每一工作周期中吸入或排出的油液体积只取决于工作构件
的几何尺寸，如柱塞泵的柱塞直径和工作行程。 • 在不考虑油液泄漏等影响时，液压泵单位时间排出的油液 体积与液压泵密封容积变化频率n成正比，也与 泵密封容积的 变化量V成正比；
•
在不考虑液体的压缩性和泄漏时，液压泵单位时间内排出
的液体体积与工作压力无关。
所能输出的液体体积)，简称排量(L／r)。 理论流量qt：在不考虑泄漏情况下，泵(马达)在单位时间 内排出(输入)的液体体积，称泵(马达)的理论流量(L/min)。 qt ＝V×n
第一节：液压泵
37-8
实际流量q：泵工作时实际排出的流量。 它等于泵的理论流量qt减去泄漏流量(含压缩损失)ql，即 q=qt－qL qL为容积流失，它与工作油液的粘度、泵的密封性及工作压力p等因素 有关。(有什么样的关系？) 对于马达，实际流量与理论流量的关系为 q=qt+ qL
V＝πdhb=2πzm2b
式中 V——液压泵的每转排量(m3／r)；
z——齿轮的齿数；
m——齿轮的模数(m)； b——齿轮的齿宽(m)；
d——齿轮的节圆（分度圆）直径(m)，d=mz；
h——齿轮的有效齿高(m)，h=2m。
第二节：齿轮泵
37-20
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3.33～3.50来代替上式中 的π值，齿数少时取大值，齿数多时取小值。这样，齿轮泵 的排量可写为
第一节：液压泵
37-5
2.液压泵分类
(1)按结构分:柱塞泵、齿轮泵、叶片泵(常用)三大类； (2)按排量是否可调分:定量泵、变量泵； (3)按排油方向分:单向泵、双向泵； (4)按压力级别分:低压、中压、中高压、超高压泵；
液压泵的职 能符号下：
单向定量泵 单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵
液压马达的职 能符号如下：
V=(6.66～7)zm2b
由此得齿轮泵的输出流量为
q=(6.66～7) zm2b nηV
实际上，由于齿轮泵在工作过程中，排量是转角的周期 函数，存在排量脉动，瞬时流量也是脉动的。
第二节：齿轮泵
37-21
流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性，引起压力脉动，使管
路系统产生振动和噪声，如果脉动频率与系统的固有频率一致，还将
第二节：齿轮泵
37-28
3.CB－Z2型高压齿轮泵
此泵是采用双向补偿。高压力 、高效率、长寿命。
1－主动齿轮轴 2－骨架油封 3－前泵盖 4－轴承 5－定位销 6－泵体 7－浮动侧板 8－垫板 9－支承套 10－后泵盖
1－螺栓 12－径向密封块 13－密封圈
第二节：齿轮泵
37-29
二、内啮合齿轮泵
第二节：齿轮泵
37-17
1.外啮合齿轮泵工作原理
泵 体 压 油 腔 主 动 齿 轮 吸 油 腔 被 动 齿 轮
由一对完全相同 的圆柱齿轮及泵体、 前后泵盖、传动轴、 密封件等组成。其组 成及工作原理如图所 示。
第二节：齿轮泵
37-18
外啮合齿轮泵
第二节：齿轮泵
37-19
齿轮泵的流量和脉动率
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所占体积，齿轮泵的排量可近似为：
第三章：液压泵和液压马达
第一节：液压泵 第二节：齿轮泵
第三节：叶片泵
第四节：柱塞泵
第五节：液压马达
第六节：液压泵和液压马达的选用
第三节：叶片泵
37-1
第一节：液压泵和液压马达概述
液压泵和液压马达都是液压传动系统中的能量转换元件。 液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换成为油液的压力能，再 以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压系统的动力源。
第二节：齿轮泵
37-26
(3)泄漏
泄漏有三条途径： 一是通过齿轮啮合处的间隙； 二是泵体内表面与齿顶圆间的径向间隙； 三是通过齿轮两端面与两侧端盖间的端面轴向间隙（泄漏量最大，占总 泄漏量的70%—80%）。
第二节：齿轮泵
37-27
(4)措施
减小端面轴向间隙，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的
办法来解决。
单向定量马达 单向变量马达 双向定量马达 双向变量马达 37-6
第一节：液压泵
3. 液压泵与液压马达的性能参数
液压泵(马达)的基本性能参数主要有压力、排量、流量、功率和效 率。
(1)工作压力和额定压力
工作压力：液压泵和液压马达的工作压力是指泵(马达)实际工作时 的压力。
对泵来说，工作压力是指它的输出油液压力；对马达来说，则是
每个工作腔的体积ΔV等于大扇形面积aO1b减去小扇形面积 cO1d再乘以转子的宽度B。即画阴影线的部分。 ΔV=B(S扇大－ S扇小)
当单作用叶片泵有z个封闭容积时， 泵的理论排量V的表达式可写为:
V= zΔV=π[(R +e)2－(R－e)2]B
=4πReB •式中 R — 定子半径； e — 偏心距； B — 转子宽度。
额定流量qn：在额定转速和额定压力下泵输出(或输入到马达中去)的实
际流量。
第一节：液压泵
37-9
功率和效率
液压泵由原动机驱动，输入量是转矩T 和角速度ω，输出量是液体的压
力p和流量q； 液压马达则刚好相反。 如果不考虑液压泵(液压马达)在能量转换过程中的损失，则输出功率等 于输入功率，也就是它们的理论功率是：
指它的输入压力。在实际工作中，泵的压力是由负载大小而决定的。
额定压力：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，按试验标准规定连续运转的最高压力。超过此值就是过载。
第一节：液压泵
37-7
排量和流量
排量V：泵(马达)每转一圈，由其几何尺寸计算而得到的
排出(或吸入)液体的体积(即在无泄漏的情况下，其每转一圈