液壓與氣壓傳動（第5版）課件：液壓泵和液壓馬達(dá)

液壓泵和液壓馬達(dá)

2025/5/6知識目標(biāo)掌握：1.液壓泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.液壓泵和液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)的計(jì)算。理解：1.容積式液壓泵的工作原理。2.各類液壓泵密封容積的形成。了解：液壓泵的類型及應(yīng)用,液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

技能目標(biāo)

1.會分析齒輪泵和葉片泵的結(jié)構(gòu),認(rèn)識組成零件。

2.能按正確的步驟進(jìn)行液壓泵的拆裝。

2025/5/6液壓泵和液壓馬達(dá)功用液壓泵：電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，向系統(tǒng)供油。液壓馬達(dá)：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對負(fù)載做功。

2025/5/6液壓泵和液壓馬達(dá)第一節(jié)液壓泵概述第二節(jié)齒輪泵第三節(jié)葉片泵第四節(jié)柱塞泵第五節(jié)液壓泵的選用第六節(jié)液壓馬達(dá)2025/5/6液壓泵與液壓馬達(dá)的關(guān)系

功用上—

相反

結(jié)構(gòu)上—相似原理上—互逆2025/5/6第一節(jié)液壓泵概述重點(diǎn)：液壓泵工作原理液壓泵工作必備條件液壓泵的主要工作參數(shù)

難點(diǎn)：液壓泵的主要工作參數(shù)的計(jì)算2025/5/6

容積式液壓泵的基本原理

吸油：密封容積增大，產(chǎn)生真空

壓油：密封容積減小，油液被迫壓出2025/5/6第一節(jié)液壓泵概述一、液壓泵的工作原理及分類1．液壓泵的工作原理圖示為液壓泵的工作原理圖

工作原理動圖2025/5/6液壓泵正常工作必備的條件（1）具有密封容積；（2）密封容積能交替變化；（3）應(yīng)有配油裝置，吸壓油腔隔開；（4）吸油時(shí)油箱表面與大氣相通。2025/5/6

2．液壓泵的類型和圖形符號

按輸出流量能否調(diào)節(jié)：定量變量按結(jié)構(gòu)形式：齒輪式葉片式柱塞式按輸油方向能否改變：單向雙向按使用壓力：低壓中壓中高壓高壓2025/5/6液壓泵的圖形符號a)單向定量泵b)單向變向泵c)雙向變向泵2025/5/6二、液壓泵的主要工作參數(shù)1．工作壓力和額定壓力

工作壓力是指泵實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力。

額定壓力是指泵在正常工作條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高工作壓力。額定壓力又稱為公稱壓力、銘牌壓力。2025/5/6

2．排量和流量

什么是排量？

液壓泵的排量（用V表示）是指在無泄漏的情況下，其每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能輸出的液體體積。常用單位為cm3

/r。2025/5/6理論流量不考慮泄露的情況下，單位時(shí)間內(nèi)由其密封油腔幾何尺寸變化計(jì)算而得出的所出的液體的體積。

2025/5/6液壓泵的額定流量

是指在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量。即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出的流量。2025/5/6液壓泵的有效流量

液壓泵的有效流量就是工作時(shí)實(shí)際輸?shù)牧髁俊?/p>

由于泵存在內(nèi)泄漏，所以有效流量小于理論流量。流量單位為L/min或m3/s。2025/5/63．功率和效率

液壓泵的理論功率

液壓泵由電機(jī)驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出量是液體的壓力和流量。如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率，也就是它們的理論功率

2025/5/6

液壓泵的實(shí)際輸出功率液壓泵的實(shí)際輸出功率等于工作壓力與實(shí)輸出的有效流量乘積公式中的單位

－輸出功率W

p－工作壓力Pa

－有效流量m3/s2025/5/6容積效率液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的。輸出功率小于輸入功率。兩者之差值即是功率損失，功率損失可以分為容積損失和機(jī)械損失兩部分，容積損失是因?yàn)閮?nèi)泄漏造成的流量上的損失。

容積效率為：

2025/5/6機(jī)械效率機(jī)械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失，驅(qū)動泵的實(shí)際轉(zhuǎn)矩總是大于其理論上需要的轉(zhuǎn)矩。機(jī)械效率為：

2025/5/6總效率液壓泵總效率是輸出功率與輸入功率之比液壓泵的總效率等于容積效率和機(jī)械效率乘積2025/5/6

例2-1某液壓系統(tǒng)，泵的排量V＝15mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1450r/min，泵的輸出壓力p=10MPa,泵容積效率＝0.95，總效率

＝0.9，求：（1）泵的有效流量；（2）泵的輸出功率；（3）電機(jī)的驅(qū)動功率。2025/5/6解：（1）泵的實(shí)際流量

=

（2）泵的輸出功率

=107×0.344×10-6=3.44kw

（3）電機(jī)驅(qū)動功率

2025/5/6思考題：液壓泵的壓力為p，通過節(jié)流閥的壓力損失為△p，圖示工況泵的工作壓力各為多少？2025/5/6

小節(jié)習(xí)題

1．圖2-1中的密封容積V增大泵吸油，密封容積V

減小泵壓油。2．液壓泵按結(jié)構(gòu)式可分為齒輪式、葉片式、柱塞式三大類。3．液壓泵由電機(jī)驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，輸出量是液體的壓力和流量。4．液壓泵的實(shí)際輸出功率等于壓力p與流量

的乘積。5．液壓泵的總效率都等于機(jī)械效率和容積效率的乘積。6．液壓泵正常工作必備的條件是具有密封容積；

密封容積能交替變化；

應(yīng)有配油裝置；吸油時(shí)油箱表面與大氣相通。

2025/5/6第二節(jié)齒輪泵

2025/5/6重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)

齒輪泵的原理和結(jié)構(gòu)齒輪泵的三大問題難點(diǎn)

齒輪泵的三大問題

2025/5/6齒輪泵的分類內(nèi)嚙合外嚙合2025/5/6

一、外嚙合齒輪泵

1．齒輪泵的工作原理在齒輪泵的泵體內(nèi)有一對外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)有端蓋。泵體、端蓋和齒輪的各個齒間組成了許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作腔容積增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸進(jìn)來，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。在壓油區(qū)一側(cè)，由于輪齒逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去。2025/5/6

工作原理

密封容積形成—齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成齒輪退出嚙合,容積↑吸油密封容積變化

齒輪進(jìn)入嚙合,容積↓壓油吸壓油口隔開—兩齒輪嚙合線及泵蓋(配油)

原理動畫

2025/5/6外嚙合齒輪泵2025/5/62.CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)一對幾何參數(shù)完全相同的齒輪，泵體，前后泵蓋，主、從動軸結(jié)構(gòu)原理動畫2025/5/63.齒輪泵的流量計(jì)算齒輪泵流量的精確計(jì)算比較麻煩，實(shí)際計(jì)算如下：假設(shè)：齒槽容積=輪齒體積則排量=齒槽容積+輪齒體積即相當(dāng)于有效齒高和齒寬所構(gòu)成的平面所掃過的環(huán)形體積，則V=πDhb=2πzm2b實(shí)際上∵齒槽容積>輪齒體積∴取V=6.66zm2b2025/5/62025/5/6理論流量：有效輸出流量：結(jié)論1齒輪泵的理論流量是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。2∵轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù)。

∴定量泵3理論流量與出口壓力無關(guān)。4.外嚙合齒輪泵的三大問題

（1）泄漏

一般齒輪泵泄漏大，要提高齒輪泵的壓力，就必需解決泄漏問題。齒輪泵泄漏的三條路途:端面泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的75%~80%徑向泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的20%~25%齒側(cè)泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的5%總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。2025/5/6提高外嚙合齒輪泵壓力措施

問題：

齒輪泵存在間隙p↑△q↑ηv↓提高齒輪泵壓力的方法：浮動軸套補(bǔ)償原理：將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒端面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。彈性側(cè)板式補(bǔ)償原理：將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙。2025/5/6浮動軸套式2025/5/6浮動軸套浮動軸套（2）徑向力不平衡為什么產(chǎn)生徑向不平衡力?

因?yàn)辇X輪受到的徑向液壓力沿圓周從高壓腔到低壓腔，壓力沿齒輪外圓逐齒降低。徑向不平衡力增大齒輪和軸承受到很大的沖擊載荷，產(chǎn)生振動和噪聲。改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙開壓力平衡槽，會使容積效率減小。2025/5/6徑向不平衡力圖示2025/5/6（3）困油現(xiàn)象

困油現(xiàn)象

產(chǎn)生原因引起結(jié)果消除的方法2025/5/6困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因∵

為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使吸壓油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必須大于1?！嗫傆袃蓪嘄X同時(shí)嚙合，在齒向嚙合線間形成一個封閉容積。封閉容積內(nèi)充滿液體。2025/5/6困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因

a→b容積縮小

2025/5/6困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因

b→c容積增大2025/5/6困油引起的結(jié)果a→b容積縮小

p↑高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時(shí)無功損耗增大，油液發(fā)熱。b→c容積增大p↓形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕?？傊河捎诶в同F(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。2025/5/6消除困油的方法

原則：a→b密封容積減小，使之通壓油口

b→c密封容積增大，使之通吸油口

d密封容積最小，隔開吸壓油方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困油。2025/5/6消除困油的方法2025/5/6二、內(nèi)嚙合齒輪泵2025/5/62025/5/6

內(nèi)嚙合齒輪泵類型和原理

1．漸開線齒形在漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵腔中，小齒輪和內(nèi)齒輪之間要裝一塊月牙形隔板，把吸油腔和壓油腔隔開。

動畫２．?dāng)[線齒形擺線齒形內(nèi)嚙合泵又稱擺線轉(zhuǎn)子泵，由于小齒輪和內(nèi)齒輪相差一齒，因而不需設(shè)置隔板。2025/5/6內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)

內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，在高速下工作有較高的容積效率。其缺點(diǎn)是制造工藝較復(fù)雜，價(jià)格較貴。2025/5/6

第三節(jié)

葉片泵

2025/5/6重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：1雙作用葉片泵的工作原理

2限壓式變量葉片泵的工作原理難點(diǎn)：限壓式變量葉片泵的特性曲線和應(yīng)用2025/5/6葉片泵

雙作用卸荷式—定量泵分類

單作用非卸荷式—變量泵

2025/5/6一、定量葉片泵

1.定量葉片泵的工作原理

2025/5/6雙作用葉片泵結(jié)構(gòu)

定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤、傳動軸、泵體等

2025/5/6雙作用葉片泵工作原理V密形成：定子、轉(zhuǎn)子和相鄰兩葉片、配油盤圍成

左下、右上，葉片伸出，V密↑吸油

V密變化：

原理動畫(當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)轉(zhuǎn))

左上、右下，葉片縮回，V密↓壓油吸壓油口隔開：配油盤上封油區(qū)及葉片2025/5/6雙作用葉片泵特點(diǎn)1）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次。

稱雙作用式。

2）吸、壓油口對稱，徑向力平衡。

稱卸荷式。2025/5/62．YB1型葉片泵的結(jié)構(gòu)2025/5/63.雙作用葉片泵的流量為兩倍的環(huán)形體積

即Vt

=2π(R2-r2)B∵葉片有一定厚度δ、葉片的傾角為θ∴葉片所占體積為

雙作用葉片泵的實(shí)際排量為

2025/5/62025/5/6雙作用葉片泵的理論流量為：

雙作用葉片泵的有效輸出流量為：

4．雙聯(lián)葉片泵

2025/5/6二、變量葉片泵1.變量葉片泵的工作原理單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)定子、轉(zhuǎn)子、葉片、∨(偏心安裝)配油盤、傳動軸、殼體等原理動畫2025/5/6單作用葉片泵的工作原理v密形成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤圍成右半周，葉片伸出，v密↑，吸油v密變化:

(轉(zhuǎn)子逆時(shí)轉(zhuǎn))

左半周，葉片縮回，v密↓，壓油

吸壓油腔隔開：配油盤上封油區(qū)和葉片2025/5/62025/5/62.單作用葉片泵有效輸出流量

D為定子內(nèi)徑，e為定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距。單作用葉片泵密封容積的變化是不均勻的，故它的瞬時(shí)流量是脈動的，泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動越小。此外奇數(shù)葉片的脈動率比偶數(shù)葉片脈動率小，所以單作用葉片泵的葉片數(shù)一般為13或者15片。單作用葉片泵特點(diǎn)1.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸壓油各一次，稱單作用式。

2.吸壓油口各半，徑向力不平衡，稱非卸荷式。2025/5/62.限壓式變量葉片泵的工作原理

限壓式變量泵利用壓力反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)變量限壓式變量葉片泵的分類

外反饋

內(nèi)反饋2025/5/6外反饋限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)變量泵主體、限壓彈簧、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（螺釘）、反饋液壓缸。2025/5/6外反饋限壓式變量葉片泵工作原理當(dāng)pA<ksx0時(shí)，定子不動，e=e0，q=

qmax當(dāng)pA=ksx0時(shí)，定子即將移動。

當(dāng)

p=pB，即為設(shè)定壓力。當(dāng)pA>ksx0時(shí)，定子右移，e↓，q↓2025/5/6限壓式變量葉片泵的特性曲線當(dāng)p<pB時(shí)，pA<ksx0

相當(dāng)于定量泵當(dāng)p>pB時(shí)，pA=ks（x0+x）

開始變量

2025/5/6限壓式變量葉片泵的調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)螺釘7，可改變qmax，使AB段上下平移調(diào)節(jié)螺釘4，可改變pB，使BC段左右平移更換彈簧，可改變彈簧剛度，使BC段斜率

k大，曲線平緩變化

k小，曲線較陡2025/5/6限壓式變量葉片泵的應(yīng)用

執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快、慢速運(yùn)動的場合，如：組合機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等

快進(jìn)或快退：用AB段

工進(jìn)：用BC段

2025/5/6第四節(jié)柱塞泵

2025/5/6

重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)

軸向柱塞泵、液壓馬達(dá)工作原理。難點(diǎn)

軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和原理。2025/5/6

柱塞泵和液壓馬達(dá)分類

柱塞泵按柱塞排列分為

徑向柱塞泵：柱塞徑向排列在轉(zhuǎn)子中軸向柱塞泵：柱塞軸線平行或傾斜于缸體的軸線

2025/5/6

一、

徑向柱塞泵

1．徑向柱塞泵的工作原理

2025/5/6

2．徑向柱塞泵特點(diǎn)

徑向柱塞泵的性能穩(wěn)定，耐沖擊性能好，工作可靠；但其徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自吸能力差，且配油軸受到不平衡液壓力的作用，容易磨損，這些都限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。2025/5/6

二、

軸向柱塞泵

1.軸向柱塞泵的工作原理

2.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)

2025/5/6

1.軸向柱塞泵工作原理

靠柱塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動，使密封容積變化實(shí)現(xiàn)吸壓油。動畫2025/5/6

1.軸向柱塞泵工作原理

V密形成—柱塞和缸體配合而成右半周，V密增大，吸油

V密變化

(缸體逆轉(zhuǎn))

左半周，V密減小，壓油

吸壓油口隔開—配油盤上的封油區(qū)及缸體底部的通油孔

2025/5/6

軸向柱塞泵變量原理

γ=0=0

大小變化，流量大小變γ

方向變化，輸油方向變化

斜盤式軸向柱塞泵可作雙向變量泵2025/5/6

結(jié)論

1)

=f(

n、γ)

2)

n=c，γ=0，=0

大小變化，流量大小變化

γ

方向變化，輸油方向變化軸向柱塞泵可作雙向變量泵

2025/5/6

2.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)下圖所示為SCY14-1型軸向柱塞泵，由

主體部分和變量機(jī)構(gòu)兩部分組成。2025/5/6

2.4.3斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)2025/5/6

結(jié)構(gòu)原理動畫缸體端面間隙的自動補(bǔ)償除中心彈簧使缸體緊壓配油盤外，柱塞孔底部的液壓力也使缸體緊貼配油盤，補(bǔ)償端面間隙，提高了容積效率。

2025/5/6

CY14—1軸向柱塞泵變量機(jī)構(gòu)

手動

變量機(jī)構(gòu)

自動2025/5/6

3.斜盤式軸向柱塞泵的流量斜盤式軸向柱塞泵的實(shí)際輸出流量d為柱塞直徑；D為柱塞分布圓直徑；Z為柱塞數(shù)；γ為斜盤的傾角；其余符號同前。

由于柱塞在缸體孔中運(yùn)動的速度不是恒速的，所以輸出流量是脈動的，并隨柱塞數(shù)的增加而下降。當(dāng)柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)，脈動率