液壓與氣動(dòng)技術(shù)（第6版）課件：液壓泵與液壓馬達(dá)

液壓與氣動(dòng)技術(shù)

液壓泵與液壓馬達(dá)第一節(jié)概述第二節(jié)齒輪泵第三節(jié)葉片泵第四節(jié)柱塞泵第五節(jié)液壓馬達(dá)第六節(jié)液壓泵與液壓馬達(dá)常見的故障及排除方法第七節(jié)液壓泵與液壓馬達(dá)的選用第一節(jié)概述一、液壓泵與液壓馬達(dá)的工作原理及分類

液壓泵是液壓動(dòng)力元件，它是將電動(dòng)機(jī)（或其他原動(dòng)機(jī)）輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件，它可以將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。齒輪泵（外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵）葉片泵（單作用葉片泵和雙作用葉片泵）柱塞泵（軸向柱塞泵和徑向柱塞泵）液壓泵分類液壓馬達(dá)分類高速液壓馬達(dá)和低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。二、液壓泵的工作原理液壓泵是靠密封容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化。容積式泵工作的兩個(gè)必要條件是：（1）有周期性的密封容積變化。密封容積由小變大時(shí)吸油，由大變小時(shí)壓油。（2）有配油裝置。它保證密封容積由小變大時(shí)只與吸油管連通；密封容積由大變小時(shí)只與壓油管連通。液壓馬達(dá)也是依靠密封容積的變化來進(jìn)行工作的。液壓馬達(dá)的工作原理在理論上與液壓泵具有可逆性，它們的結(jié)構(gòu)也基本相同；但是，由于它們的工作任務(wù)和具體要求不同，所以在實(shí)際結(jié)構(gòu)上只有少數(shù)泵能做馬達(dá)使用。（1）理論流量（2）實(shí)際流量（3）額定流量：額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下泵輸出的流量二、液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)1.壓力3.流量（1）工作壓力p

取決于負(fù)載（2）額定壓力pn允許的最大工作壓力2.排量（mL/r）1）輸出功率：2）輸入功率：4.液壓泵效率：3.液壓泵的功率泵輸出的液壓功率為泵的輸出功率。液壓泵輸入的是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩Ｔ和轉(zhuǎn)速ｎ；液壓泵的實(shí)際流量與理論流量比值1）容積效率3）總效率2）機(jī)械效率驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值5.液壓馬達(dá)的容積效率和轉(zhuǎn)速1）液壓馬達(dá)的容積效率為理論流量比實(shí)際流量，即2）液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速公式為6.液壓馬達(dá)的機(jī)械效率和轉(zhuǎn)矩1）液壓馬達(dá)的機(jī)械效率實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Ｔ和理論轉(zhuǎn)矩Ｔt的比值2）馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為7.液壓馬達(dá)的總效率外嚙合內(nèi)嚙合分類按齒向線按齒廓曲線按嚙合形式直齒斜齒人字齒

漸開線擺線第二節(jié)齒輪泵齒輪泵優(yōu)缺點(diǎn)和用途優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，自吸性能好，對(duì)油液污染不敏感，便于制造、維修。缺點(diǎn)：效率低，流量脈動(dòng)大，噪聲高。用途：工程機(jī)械、機(jī)床低壓系統(tǒng)。1.工作原理(結(jié)構(gòu))齒輪、殼體、端蓋等）一、外嚙合式齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)1)工作原理密封工作腔：齒間槽、殼體、端蓋組成嚙合線、吸油腔、排油腔吸油過程：輪齒脫開嚙合→V↑→p↓→吸油；壓油過程：輪齒進(jìn)入嚙合→V↓→p↑→壓油。

產(chǎn)生原因：

ε>1，構(gòu)成閉死容積VbVb由大→小，p↑↑，油液發(fā)熱，軸承磨損。

Vb由小→大，p↓↓，汽蝕、噪聲、振動(dòng)、金屬表面剝蝕。2)外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）困油現(xiàn)象

危害：影響工作、縮短壽命

措施：開卸荷槽原則：Vb由大→小，與壓油腔相通

Vb由小→大，與吸油腔相通保證吸、壓油腔始終不通吸壓（2）徑向力不平衡1）原因：徑向液壓力分布不均嚙合力2）危害：軸承磨損、刮殼。3）措施：縮小壓油口，增加徑向間隙?！鶋河涂诳s小后，安裝時(shí)注意不能反轉(zhuǎn)。（3）泄漏1)泄漏途徑：軸向間隙80%qVt

徑向間隙15%qVt

嚙合處5%qVt2)危害：ηv↓3)防泄措施：

a)減小軸向間隙

b)軸向間隙補(bǔ)償裝置浮動(dòng)側(cè)板浮動(dòng)軸套防泄措施：b)軸向間隙補(bǔ)償裝置浮動(dòng)側(cè)板浮動(dòng)軸套a)減小軸向間隙小流量：間隙0.025-0.04mm

大流量：間隙0.04-0.06mm(4)典型結(jié)構(gòu)

CB齒輪泵

p=2.5MPa卸荷槽縮小壓油口減小端面間隙

0.03~0.04mm增大吸油口小槽a(泄油）小孔二、高壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用的端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置有浮動(dòng)軸套式、浮動(dòng)側(cè)板式和撓性側(cè)板式等幾種.原理都是引入液壓油使軸套或側(cè)板緊貼于齒輪端面，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償端面間隙。三、內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理1.漸開線齒輪泵

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕；流量脈動(dòng)小，噪聲小。內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵（又稱為擺線轉(zhuǎn)子泵）兩種，2.擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)吸油條件好脈動(dòng)小，噪聲小齒形復(fù)雜，加工精度要求高，造價(jià)高。應(yīng)用：機(jī)床低壓系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：輸出流量均勻、脈動(dòng)小、噪聲低、體積小。缺點(diǎn)：自吸性能差、對(duì)油液污染敏感、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。分類：?jiǎn)巫饔秒p作用每轉(zhuǎn)壓油一次每轉(zhuǎn)壓油兩次第三節(jié)葉片泵一、定量葉片泵的工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：●定子和轉(zhuǎn)子同心；●定子內(nèi)曲線由四段圓弧和四段過渡曲線組成；●配油盤上有四個(gè)月牙形窗口。1）工作原理旋轉(zhuǎn)一周，完成二次吸油、二次壓油

——雙作用泵徑向力平衡

——平衡式葉片泵（兩個(gè)吸油區(qū)，兩個(gè)壓油區(qū)）2）

排量和流量其中：b-葉片寬度

R-定子長(zhǎng)軸半徑

r-定子短軸半徑排量：流量：二、ＹＢ１型葉片泵的結(jié)構(gòu)1）定子過渡曲線2）葉片傾角T’=Nsin(β-θ)

∵sin(β-θ)

＜

sinβ∴T’＜

T作用：減小切向分力，減輕葉片和槽的磨損，避免卡死。一般取θ=10~14

O

YB型葉片泵取θ=13

O雙作用葉片泵前傾，單作用葉片后傾?！?/p>

葉片傾斜放置的泵不能反轉(zhuǎn)受力分析：

NTPT=Nsinββ——壓力角

T∝sinβ,β↑,sinβ↑,T↑危害：葉片和槽磨損，卡死。措施：沿旋轉(zhuǎn)方向前傾θ角

前傾θ角后：NT’P’壓力角——(β-θ)3)配油盤上的三角槽原因：p↑↑v↓，油液倒流。影響：流量脈動(dòng)，噪聲。措施：開三角槽作用：緩沖，避免壓力突變，減小流量脈動(dòng)和噪聲。吸壓三、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)四、變量葉片泵

1.工作原理密封工作腔（轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤組成）吸油過程：葉片伸出→V↑→p↓→吸油；壓油過程：葉片縮回→V↓→p↑→壓油。旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油，一次排油——單作用泵徑向力不平衡——非平衡式葉片泵（一個(gè)吸油區(qū)，一個(gè)壓油區(qū)）2.單作用葉片泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤、殼體、端蓋等。

特點(diǎn)：●定子和轉(zhuǎn)子偏心；●定子內(nèi)曲線是圓；●配油盤有二個(gè)月牙形窗口?！袢~片靠離心力伸出。3.限壓式變量葉片泵1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

彈簧、反饋柱塞、限位螺釘。2）工作原理：靠反饋力和彈簧力平衡，控制偏心距的大小，來改變流量。轉(zhuǎn)子中心固定，定子可以水平移動(dòng)外反饋、限壓3）流量調(diào)節(jié)qV∝e

，e↑,qV

↑;e↓qV

↓；e=0,qV

=0調(diào)節(jié)e的方法手動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)（壓力補(bǔ)償）壓力補(bǔ)償：利用輸出油壓的變化，自動(dòng)改變偏心距的大小。4）流量-壓力特性曲線調(diào)節(jié)限位螺釘，qVt(qVmax)變;改變彈簧剛度，pc(pmax)變，BC斜率變。5）YBX型限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)6）優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：功率利用合理，簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泄漏增加，ηm↓，ηv↓應(yīng)用：要求執(zhí)行元件有快速、慢速和保壓的場(chǎng)合第四節(jié)柱塞泵軸向式徑向式一、徑向柱塞泵的工作原理

定子不動(dòng)，缸體（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)動(dòng)

配油軸（不動(dòng)）襯套（與缸體緊配合）密封工作腔偏心距e柱塞伸出：離心力二、軸向柱塞泵的工作原理*缸體轉(zhuǎn)動(dòng)*斜盤、配油盤不動(dòng)1）結(jié)構(gòu)：*柱塞伸縮

（機(jī)械裝置，如彈簧等）2）工作原理密封工作腔（缸體孔、柱塞底部、配流盤）斜盤傾斜放置，柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)沿軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，底部密封容積變化，實(shí)現(xiàn)吸油、壓油。過程吸油：柱塞伸出→ΔV↑→p↓→吸油；壓油過程：柱塞縮回→ΔV↓→p↑→壓油。3）

典型結(jié)構(gòu)SCY14-1型軸向柱塞泵（p=32MPa）斜盤配油盤變量機(jī)構(gòu)壓盤缸體滑靴配油盤傳動(dòng)軸4）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滑靴：降低接觸應(yīng)力，減小磨損。柱塞的伸出：由彈簧壓緊壓盤，有自吸能力。中心彈簧機(jī)構(gòu)缸體端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償變量機(jī)構(gòu)：手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)。5）特點(diǎn)及應(yīng)用

特點(diǎn)：容積效率高，壓力高。（ηv=0.98,p=32Mpa）（柱塞和缸體均為圓柱表面,易加工,精度高，內(nèi)泄?。┙Y(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小;易于實(shí)現(xiàn)變量；構(gòu)造復(fù)雜,成本高；