1、 液压泵和马达的分类及工作原理液压泵和马达的分类及工作原理3-2 3-2 齿轮泵和齿轮马达齿轮泵和齿轮马达3-3-3 3 柱塞泵和柱塞式液压马达柱塞泵和柱塞式液压马达附：液压泵的工作特点附：液压泵的工作特点3-43-4 低速大转矩低速大转矩液压马达液压马达3-13-1液压泵和液压马达的基本工作原理液压泵和液压马达的基本工作原理一、一、液压泵的基本工作原理液压泵的基本工作原理 三、三、液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数四、四、液压泵和液压马达的类型液压泵和液压马达的类型一、液压泵的基本工作原理一、液压泵的基本工作原理 图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮由电动机图中为单柱塞泵的工作原理。凸轮
2、由电动机带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和带动旋转。当凸轮推动柱塞向上运动时，柱塞和缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤缸体形成的密封体积减小，油液从密封体积中挤出，经单向阀排到需要的地方去。出，经单向阀排到需要的地方去。当凸轮旋转至曲线的下降当凸轮旋转至曲线的下降 部位时，弹簧迫使柱塞向部位时，弹簧迫使柱塞向 下，形成一定真空度，油下，形成一定真空度，油 箱中的油液在大气压力的箱中的油液在大气压力的 作用下进入密封容积。凸作用下进入密封容积。凸 轮使柱塞不断地升降，密轮使柱塞不断地升降，密 封容积周期性地减小和增封容积周期性地减小和增 大，泵就不断吸油和排油。大，泵就不断吸油和
3、排油。（1 1）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密）容积式泵必定有一个或若干个周期变化的密封容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积封容积。密封容积变小使油液被挤出，密封容积变大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。变大时形成一定真空度，油液通过吸油管被吸入。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。密封容积的变换量以及变化频率决定泵的流量。（2 2）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽）合适的配流装置。不同形式泵的配流装置虽然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积然结构形式不同，但所起作用相同，并且在容积式泵中是必不可少的。式泵中是必不可少的。容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液
4、容积式泵排油的压力决定于排油管道中油液所受到的负载。所受到的负载。容积式液压泵的共同工作原理如下：容积式液压泵的共同工作原理如下：返回返回图3-2 泵的实际流量和效率 泵的泵的流量流量是指泵在单位时间内排出液流的体积。是指泵在单位时间内排出液流的体积。其有理论流量和实际流量之分。其有理论流量和实际流量之分。泵的理论流量泵的理论流量 Q QT T=qn=qn，对于前图所示单柱塞泵，对于前图所示单柱塞泵，有有 q=q=d d2 2H/4H/4,则则Q QT T=d d2 2Hn/4Hn/4。泵的实际流量泵的实际流量 Q=QQ=QT T-Q -Q QQ是泵的泄露流量是泵的泄露流量。泵的实际流量和理论
5、流量泵的实际流量和理论流量之比称为之比称为 容积效率，容积效率，即：即：PVPV=Q/Q=Q/QT T=(Q=(QT T-Q)/Q-Q)/QT T=1-=1-Q/QQ/QT T 且且 Q=QQ=QT T PVPV1、流量和容积效率、流量和容积效率工作压力工作压力是指泵的输出压力，其数值决定于外是指泵的输出压力，其数值决定于外负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负载压力之和；如果负载是并联的，则泵的工作负载压力之和；如果负载是并联的，则泵的工作压力决定于并联负载中最小的负载压力。压力决定于并联负载中最小的负载压力。2、压力、压力 最高压力最高压力比
6、额定压力稍高，可看作是泵的能比额定压力稍高，可看作是泵的能力极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。力极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。额定压力额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭用的最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭牌上所标的压力）。在额定压力下运行时，泵有牌上所标的压力）。在额定压力下运行时，泵有足够的流量输出，并且能保证较高的效率和寿命。足够的流量输出，并且能保证较高的效率和寿命。泵的理论功率为泵的理论功率为pQpQT T。输入功率输入功率2M2MT Tn n。不考虑。不考虑损失，根据能量守恒，有损失
7、，根据能量守恒，有 pQpQT T=2M=2MT Tn n。p p泵的出口压力；泵的出口压力；M MT T驱动泵所需理论扭矩。驱动泵所需理论扭矩。将将Q QT T=nq=nq代入上式，消去代入上式，消去n n得得 M MT T=pq/2.=pq/2.3、功率、机械效率和总效率、功率、机械效率和总效率总效率总效率 p p为泵的实际输出功率为泵的实际输出功率pQpQ与实际驱动泵所需与实际驱动泵所需的功率的功率2M2MP Pn n之比，即之比，即 P P=pQ/2M=pQ/2MP Pn n M MP P驱动泵所需实际扭矩。驱动泵所需实际扭矩。将将Q=QTQ=QT PvPv及及Q QT T=nq=nq
8、代入上式得：代入上式得：P P=pq=pq.PvPv/2M/2Mp p 又因为泵的又因为泵的机械效率机械效率PmPm=pq/2M=pq/2MP P 故总功率可表示为：故总功率可表示为：P P=PmPm.PVPV返回返回 设定马达的排量为设定马达的排量为q q，转速为，转速为n n，泄露量泄露量Q Q 则流量则流量Q Q为：为：Q=nq+QQ=nq+Q容积效率容积效率 mvmv=理论流量理论流量/实际流量实际流量 =nq/Q=nq/(nq+Q)=nq/Q=nq/(nq+Q)或或 n=(Q/q)n=(Q/q)mv mv 可见，可见，q q和是和是 mvmv决定液压马达转速的主要参数。决定液压马达转
9、速的主要参数。三、液压马达的主要性能参数三、液压马达的主要性能参数1 1、流量、排量和转速、流量、排量和转速 理论理论输出扭矩输出扭矩 M MT T=pq/2=pq/2 实际实际输出扭矩输出扭矩 M MM M=M=MT T-M-M 因机械效率因机械效率 MmMm=M=MM M/M/MT T=1-M/M=1-M/MT T 故故 M MM M=M=MT T.MmMm=(pq/2)=(pq/2).Mm Mm 可见液压马达的排量可见液压马达的排量q q是决定其输出扭矩的主要是决定其输出扭矩的主要参数。参数。有时采用液压马达得每弧度排量有时采用液压马达得每弧度排量D DM M=q/2=q/2来代来代替其
10、每转排量替其每转排量q q作为主要参数，这样有：作为主要参数，这样有：=2n=Q2n=Q.mvmv/D/DM M 及及 M MM M=pD=pDM M MmMm 2、扭矩、扭矩液压马达总功率：液压马达总功率：M M=2M=2MM Mn/pQ=n/pQ=mvmv MmMm 可见，容积效率和机械效率是液压泵可见，容积效率和机械效率是液压泵和马达的重要性能指标。因总功率为它们和马达的重要性能指标。因总功率为它们二者的乘积，故液压传动系统效率低下。二者的乘积，故液压传动系统效率低下。总功率过低将使能耗增加并因此引起系统总功率过低将使能耗增加并因此引起系统发热，因此提高泵和马达的效率有其重要发热，因此提
11、高泵和马达的效率有其重要意义。意义。3 3、总功率、总功率返回返回 按结构分：按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式柱塞式、叶片式和齿轮式 按排量分：按排量分：定量和变量定量和变量 按调节方式分：按调节方式分：手动式和自动式，自动手动式和自动式，自动 式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒 流式等。流式等。按自吸能力分：按自吸能力分：自吸式合非自吸式自吸式合非自吸式四、液压泵和液压马达的类型四、液压泵和液压马达的类型定量泵变量泵定量马达变量马达 双向变量泵 双向变量马达图3-3 液压泵和液压马达的图形符号返回返回一、概述一、概述二、外啮合齿轮泵工作原理二、外啮合齿轮泵工
12、作原理三、外啮合齿轮泵的几个问题三、外啮合齿轮泵的几个问题四、内啮合齿轮泵四、内啮合齿轮泵七七、齿轮马达、齿轮马达 五、齿轮泵的优缺点及应用五、齿轮泵的优缺点及应用六六、齿轮泵的管理要点、齿轮泵的管理要点 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，它的抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容的抗污染能力强，价格最便宜。但一般齿轮泵容积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高。齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声水平较高，在高压下运行时尤为突出。齿轮噪声水平较高，在高压
13、下运行时尤为突出。齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。一泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。齿轮泵。从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛类，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛。一、概述一、概述返回返回二、外啮合齿轮泵工作原理二、外啮合齿轮泵工作原理 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵由一对完全相同的由一对完全相同的齿轮啮合，由于齿轮啮合，由于 1，产生上下体，产生上下体积变化，这就形成积变化，这就形成了吸油区和压油区。了吸油区和压油区
14、。同时在啮合过程中同时在啮合过程中啮合点沿啮合线移啮合点沿啮合线移动，把这两区分开，动，把这两区分开，起配流作用。起配流作用。吸油吸油压油压油图为外啮合齿轮泵实物结构图为外啮合齿轮泵实物结构 下面分析一下泵的排量。泵每转一周把两个齿下面分析一下泵的排量。泵每转一周把两个齿轮上齿谷中的存油排出。如果泵中采用标准齿轮，轮上齿谷中的存油排出。如果泵中采用标准齿轮，并取齿谷的容积等于齿部的体积，则齿轮每转一并取齿谷的容积等于齿部的体积，则齿轮每转一周排出的体积可近似等于外径为周排出的体积可近似等于外径为(mZ+2m)，内径，内径为（为（mZ-2m)，厚度为，厚度为B的圆环体积，即的圆环体积，即q=/4
15、(mZ+2m)2-(mZ-2m)2B=2 m2ZB由于齿谷的体积大于齿部，实际几何排量还要大由于齿谷的体积大于齿部，实际几何排量还要大一些，故以一些，故以3.33代替上式中的代替上式中的 较接近实际情况。较接近实际情况。得得 q=6.66m2ZB 即泵的实际流量为：即泵的实际流量为：Q=6.66m2ZB PVPV.n返回返回3 3、困油、困油1 1、泄漏、泄漏2 2、径向力、径向力三、外啮合齿轮泵的几个问题三、外啮合齿轮泵的几个问题1）外啮合齿轮泵：外啮合齿轮运转时最主要泄漏途径有二：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙（端面泄漏占端面泄漏占8085），当压力增加时，前者不
16、会改变，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的原因，故不适合用作高压泵。解决方法：端面间隙补偿端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套、浮动侧板。件，如浮动轴套、浮动侧板。液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，如图23所示，称为困油现象，因液压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必须在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，如图23所示，称为困油现
17、象，因液压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必须在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。卸荷措施：卸荷措施：在前后盖板或浮动轴在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则：开设卸荷槽的原则：使闭死容积使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。容积由小变大时与吸油腔相通。径向不平衡力分析 图3-7 齿轮泵径向受力图2 图3-7 齿轮泵径向受力图吸油腔压油腔 112121主动2返回返回四、内啮合齿轮泵四、内啮合齿轮泵 如图所示为摆线泵工作原理图。内转子如图所示为摆线泵工作原理图。内转子1为齿为齿轮，有轮，有6个齿。外转子个
18、齿。外转子2为内齿轮，有为内齿轮，有7个齿。内外个齿。内外转子的偏心距为转子的偏心距为e。当内转子绕中心。当内转子绕中心01旋转时外转旋转时外转子绕子绕02同时旋转，内外转同时旋转，内外转 子能自动形成几个独立的子能自动形成几个独立的 密封容积，摆线泵按图示密封容积，摆线泵按图示 方向旋转时，右半部分的方向旋转时，右半部分的 封闭容积增大，形成局部封闭容积增大，形成局部 真空真空,并通过配油窗口并通过配油窗口B从从 油箱吸油油箱吸油(b图图)。当转子转。当转子转 到图到图c位置时位置时,封闭容积为封闭容积为 最大。在图最大。在图d，油从，油从A输出。输出。图示为内啮合齿轮泵结构图。摆线泵由于采
19、用图示为内啮合齿轮泵结构图。摆线泵由于采用摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵比较，结构更为简单，紧凑。泵的轴向配油，配比较，结构更为简单，紧凑。泵的轴向配油，配油窗口很大，吸排油很充分。内啮合的一对转子油窗口很大，吸排油很充分。内啮合的一对转子 同向旋转，并且只同向旋转，并且只 相差一个齿，两转相差一个齿，两转 子齿部处的相对子齿部处的相对 滑动速度滑动速度 很小，所很小，所 以运以运 动平动平 稳，噪声小寿命稳，噪声小寿命 长。摆线泵的缺点长。摆线泵的缺点 是转子齿数少，流量是转子齿数少，流量 脉动大，在高压低速的情况下，容积效率较低。脉动大
20、，在高压低速的情况下，容积效率较低。图中为内啮合齿轮泵实物结构图中为内啮合齿轮泵实物结构返回返回五、齿轮泵的优缺点及应用1.优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。2.缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。3.应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。返回返回六、齿轮泵的管理要点1.注意泵的转向和连接反转会使吸排方向相反泵和电机保持良好对中，最好用挠性连接（flexibility）2.齿轮泵虽有自吸能力起动前泵内要存有油液（否则严重摩损）吸油高度一般不大于0.5m
21、。3.机械轴封属于较精密的部件拆装时要防止损伤密封元件安装时应在轴上涂滑油，按正确次序装入，用手推动环时应有浮动性。上紧轴封盖时要均匀，机械轴封一定要防止干摩擦。4.不宜超额定P工作 会使原动机过载，加大轴承负荷，使工作部件变形，磨损和漏泄增加，严重时造成卡阻。5.要防止吸口真空度大于允许吸上真空度 否则不能正常吸入 当吸入P过低时，会产生“气穴现象”油在低压区析出许多气泡，Q降低 当气泡到高压区时，空气重新溶入油中，形成局部真空，四周的高压油液就会以高速流过来填补 产生液压冲击，并伴随剧烈的噪声6.保持合适的油温和粘度 运动粘度以2533 mm2s为宜 粘度太小则漏泄增加，还容易产生气穴现象
22、 粘度过大同样也会使v降低和吸入不正常。7.要防止吸入空气 会使流量减少，而且产生噪声。8.端面间隙对齿轮泵的自吸能力和v影响甚大 可用压软铅丝的方法测出 9.高压齿轮泵敏感度大 吸油口可用150目网式滤器 液压系统泵要求滤油精度3040m 回油管路滤油器精度最好20m 七、齿轮马达七、齿轮马达 1 1、齿轮马达的工作原理、齿轮马达的工作原理 图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中P点为两齿轮的啮合点，点为两齿轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达当压力油进入齿轮马达时时,压力油分别作用在个压力油分别作用在个 齿面上。由图可知，在齿面上。由图可知，在 两个齿轮上各有
23、一个使两个齿轮上各有一个使 其产生转矩的作用力，其产生转矩的作用力，两齿轮便按图示方向旋两齿轮便按图示方向旋 转，齿轮马达输出轴上转，齿轮马达输出轴上 也就输出旋转力矩。也就输出旋转力矩。齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下：（1 1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进出而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进出油口大小相等。油口大小相等。（2 2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接）齿轮
24、马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接引到低压腔去，而必须由单独的泄漏通道引到壳引到低压腔去，而必须由单独的泄漏通道引到壳体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏体外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部油直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封分都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失效。失效。2 2、结构特点、结构特点（3 3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低最低稳定转速，一般采用滚针轴承或其他改善轴承低稳定转速，一般采用滚针轴承或其他改善轴承润滑冷却条件等的措施。润滑
25、冷却条件等的措施。齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优点。因此，在矿山、工程机械及农业机械上优点。因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮广泛使用。但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩较小，一般都上的作用面积小，所以输出转矩较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。用于高转速低转矩的情况下。返回返回 在第一节所述单柱塞泵中，凸轮使泵在第一节所述单柱塞泵中，凸轮使泵在半周内吸油，半周内排油。因此泵排出在半周内吸油，半周内排油
26、。因此泵排出的流量是脉动的，它所驱动的液压缸或液的流量是脉动的，它所驱动的液压缸或液压马达的运动速度是不均匀的。所以无论压马达的运动速度是不均匀的。所以无论是泵或马达总是做成多柱塞的。常用的多是泵或马达总是做成多柱塞的。常用的多柱塞泵有轴向式和径向式两大类。柱塞泵有轴向式和径向式两大类。一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵二、轴向柱塞式液压马达二、轴向柱塞式液压马达三、径向柱塞泵和马达三、径向柱塞泵和马达一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧图3-21 直轴式轴向柱塞泵的工作原理1、直轴式轴向柱塞泵原理、直轴式轴向柱塞泵原理一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵 图为
27、该泵的工作原理。图中斜盘图为该泵的工作原理。图中斜盘1和配流盘和配流盘4固定不转，电机带动轴固定不转，电机带动轴5、缸体、缸体2以及缸体内柱以及缸体内柱塞塞3一起旋转。柱塞尾有弹簧，使其球头与斜盘一起旋转。柱塞尾有弹簧，使其球头与斜盘保持接触。保持接触。2 2、流量、流量轴向柱塞泵的几何排量轴向柱塞泵的几何排量q=(dq=(d2 2/4)DZtg/4)DZtg平均理论流量为平均理论流量为 Q QT T=(d=(d2 2/4)DZntg/4)DZntg式中式中 d d柱塞直径；柱塞直径；D D柱塞在缸体上的分布直径；柱塞在缸体上的分布直径；Z Z柱塞数；柱塞数；n n轴的转速；轴的转速；斜盘倾斜
28、角度。斜盘倾斜角度。从上式看出：泵的流量及每转排量可通过从上式看出：泵的流量及每转排量可通过改变斜盘倾角改变斜盘倾角而改变，所以轴向柱塞泵而改变，所以轴向柱塞泵可很方便地做成变量泵。可很方便地做成变量泵。3 3、直轴式柱塞泵的结构和变量机构、直轴式柱塞泵的结构和变量机构1-中间泵体 2-内套 3-弹簧 4-钢套 5-缸体 6-配油盘 7-前泵体 8-传动轴 9-柱塞 10-外套 11-轴承 12-滑靴 13-钢珠 14-回程盘 15-斜盘 6-轴销 17-变量活塞 18-丝杠 19-手轮 20-变量机构壳体 图示是一手动变量直轴式柱塞泵结构。它由图示是一手动变量直轴式柱塞泵结构。它由泵主体和变
29、量机构两部分组成。动力由轴泵主体和变量机构两部分组成。动力由轴8传入，传入，带动缸体带动缸体5连同其中的柱塞连同其中的柱塞9旋转。缸体旋转时，旋转。缸体旋转时，斜盘的斜面通过滑靴迫使柱塞向里运动，只要改斜盘的斜面通过滑靴迫使柱塞向里运动，只要改变斜盘变斜盘倾角倾角 就就可改变可改变泵的流泵的流量。量。图3-16 CY型轴向柱塞1-中间泵体 2-缸外大轴承 3-滑靴 4-柱塞 5-缸体 6-定位销 7-前泵体 8-轴承9-传动轴 10-配流盘 11-中心弹簧 12-内套筒 13-外套筒 14-刚球 15-回程盘16-调节手轮 17-调节螺杆 18-变量活塞 19-导向键 20-斜盘 21-销轴
30、22-后泵盖 图 3-16 CY型轴向柱塞12365222114182019171513121178910164图3-17 滑靴的静压支承机构工作情况图3-17 滑靴的静压支承机构工作情况12hAg f斜盘RR（1）滑靴斜盘结构（2）缸体结构 图 3-18 缸体图 3-19 缸体图3-18 定量配油盘nm（3）配油盘结构 图3-20 变量泵配油盘aAA-AA过渡区阻尼孔柱塞孔左止点位置32212220232401过渡区盲孔柱塞孔右止点位置012 为了节约能量，希为了节约能量，希望泵的流量能自动改变。望泵的流量能自动改变。常用的自动变量泵有恒常用的自动变量泵有恒功率式、恒压力式和恒功率式、恒压力
31、式和恒流量式等。图中为实现流量式等。图中为实现恒功率控制的压力补偿恒功率控制的压力补偿变量机构，以此机构代变量机构，以此机构代替上图手顶变量泵左端替上图手顶变量泵左端的手动变量机构，就成的手动变量机构，就成为恒功率变量泵。图中为恒功率变量泵。图中滑阀滑阀5和活塞和活塞6则形成一则形成一个液压伺服机构。个液压伺服机构。1-限位螺钉 2-弹簧套 3、4-弹簧 5-伺服滑阀 6-变量机构 7-变量壳体 8-轴销 9-导杆液压伺服机构的工作原理可用下图说明液压伺服机构的工作原理可用下图说明 活塞活塞6是差动活塞，是差动活塞，g腔的面积腔的面积为为d腔的二倍。泵的压力油经单向腔的二倍。泵的压力油经单向阀
32、进入阀进入d腔，故腔，故d腔始终与压力油相腔始终与压力油相通。阀芯相对阀套处于中间位置时，通。阀芯相对阀套处于中间位置时，活塞不运动。当阀芯向下偏离中位活塞不运动。当阀芯向下偏离中位时，时，g腔与腔与d腔接通。由于腔接通。由于g腔活塞腔活塞面积较大，活塞向下运动。当活塞面积较大，活塞向下运动。当活塞向下运动的距离与阀芯偏离中位的向下运动的距离与阀芯偏离中位的距离相等时，活塞停止运动；当阀距离相等时，活塞停止运动；当阀芯向上偏离中位时，芯向上偏离中位时，g腔与回油相腔与回油相通，活塞向上运动，当行至与前情通，活塞向上运动，当行至与前情况相同时停止。况相同时停止。图3-26 恒功率特性曲线示：示：
33、其中其中AG为斜盘倾角最大时，泵的最大流量。为斜盘倾角最大时，泵的最大流量。而而GF则表示当泵压力升高，斜盘倾角减小，泵流则表示当泵压力升高，斜盘倾角减小，泵流量减少。当泵压力进一步升高时，流量按图中量减少。当泵压力进一步升高时，流量按图中FE线改变。最后倾角不再线改变。最后倾角不再 变化，则流量不再变化，变化，则流量不再变化，如图中如图中ED线。因此，泵线。因此，泵 的输出流量根据使用压力的输出流量根据使用压力 自动按折线自动按折线GFED变化。变化。折线折线GFED与等功率线与等功率线 HK接近。泵的流量压力接近。泵的流量压力 特性可在图中阴影的范围特性可在图中阴影的范围 内调节。如果使变
34、量机构的两个弹簧中只有弹簧内调节。如果使变量机构的两个弹簧中只有弹簧4起作用，则其变量特性如图中起作用，则其变量特性如图中AB线所示。线所示。上述泵又称为恒功率变量泵，其特性如下图所上述泵又称为恒功率变量泵，其特性如下图所4、斜轴式轴向柱塞泵、斜轴式轴向柱塞泵 由图可见其缸体的中心线与传动主轴成一角度，由图可见其缸体的中心线与传动主轴成一角度，故此泵称为斜轴泵。故此泵称为斜轴泵。图中为斜轴式轴向柱塞泵外形图中为斜轴式轴向柱塞泵外形二、轴向柱塞式液压马达二、轴向柱塞式液压马达斜盘 2-缸体 3-柱塞 4-配流盘 5-轴 6-弹簧轴向柱塞式液压马达的工作原理可参照轴向柱塞泵轴向柱塞式液压马达的工作
35、原理可参照轴向柱塞泵 如果在配有盘如果在配有盘II中通入压力油，而槽中通入压力油，而槽I与回油相与回油相通，则处于前面柱塞底部受到压力油液的作用，通，则处于前面柱塞底部受到压力油液的作用，时柱塞球头作用在斜盘的斜面上，其受力状况如时柱塞球头作用在斜盘的斜面上，其受力状况如图所示。图所示。根据静力平衡原理由下图可得：根据静力平衡原理由下图可得：F=Ncos+Nsin ,T=Nsin-Ncos 故故 T=Ftg(-)=(d2/4)ptg(-)N斜面对柱塞球头的法向反作用力；斜面对柱塞球头的法向反作用力；斜面与柱塞头部间的摩擦系数；斜面与柱塞头部间的摩擦系数；N斜面对柱塞头部的摩擦力；斜面对柱塞头部
36、的摩擦力；F柱塞上的液压力；柱塞上的液压力；T柱塞上受力的合力；柱塞上受力的合力；斜盘倾角；斜盘倾角；摩擦角。摩擦角。FFTTNNNN轴向液压马达受力分析返回返回三、径向柱塞泵和马达三、径向柱塞泵和马达柱塞 2-定子 3-转子 4-套 5-配流轴图3-31 径向柱塞泵工作原理1.1.径向柱塞泵的工作原理径向柱塞泵的工作原理 图为径向柱塞泵的工作原理。之所以称为径图为径向柱塞泵的工作原理。之所以称为径向柱塞泵是因为有多个柱塞径向地配置在一个共向柱塞泵是因为有多个柱塞径向地配置在一个共同的缸体同的缸体3内。缸体由电动机带动旋转，柱塞要靠内。缸体由电动机带动旋转，柱塞要靠离心力甩出，但其顶部被定离心
37、力甩出，但其顶部被定 子子2的内壁所限制。定子的内壁所限制。定子2是是 一个与缸体偏心放置的圆环。一个与缸体偏心放置的圆环。因此，当缸体旋转时柱塞就因此，当缸体旋转时柱塞就 做往复运动。这里采用配流做往复运动。这里采用配流 轴配油，又称径向配流。径轴配油，又称径向配流。径 向柱塞泵外形尺寸较大，目向柱塞泵外形尺寸较大，目 前生产中应用不广。前生产中应用不广。2.2.径向柱塞式液压马达径向柱塞式液压马达连杆式径向柱塞液压马达 与泵的情况相反，低速大扭矩马达多数采用径与泵的情况相反，低速大扭矩马达多数采用径向柱塞式结构。图为低速大扭矩液压马达的典型向柱塞式结构。图为低速大扭矩液压马达的典型结构。马
38、达有五个活塞，壳体上有五个缸，外形结构。马达有五个活塞，壳体上有五个缸，外形像星，又称为星形马达。连杆一端通过球铰与活像星，又称为星形马达。连杆一端通过球铰与活塞连接在一起；另一端为圆弧表面，圆弧半径与塞连接在一起；另一端为圆弧表面，圆弧半径与偏心轮半径一致。两个圆环套偏心轮半径一致。两个圆环套在连杆圆弧外面，使连杆既在连杆圆弧外面，使连杆既能沿着偏心轮的圆弧表面滑能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而又不能脱开。输出轴左动而又不能脱开。输出轴左端通过联轴器使配流轴同步端通过联轴器使配流轴同步旋转。旋转。马达的排量为马达的排量为：q=(d2/4)HZI式中式中 d柱塞直径；柱塞直径；H柱塞行程；柱塞行程
39、；Z柱塞数；柱塞数；I定子内曲线行程数。定子内曲线行程数。可见这种马达的排量较单行程马达增可见这种马达的排量较单行程马达增加加I倍，相当于有倍，相当于有IZ个柱塞泵。个柱塞泵。返回返回3-4 3-4 低速大转矩液压马达低速大转矩液压马达一、单作用连杆型径向柱塞马达一、单作用连杆型径向柱塞马达结构原理结构原理 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作
40、用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。通。曲轴为输出轴。曲轴为输出轴。配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。排量公式排量公式 v=d 2e z/2d 为柱塞直径；为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；为曲轴偏心距；z 为柱塞数。为柱塞数。应用应用 结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积可以
41、是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静压支承或重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静压支承或静压平衡后最低转速可达静压平衡后最低转速可达3 r/min。二、多作用内曲线径向柱塞马达二、多作用内曲线径向柱塞马达 结构原理结构原理 壳体内环由壳体内环由x 个导轨曲个导轨曲面组成，每个曲面分为面组成，每个曲面分为a、b两个区段；两个区段；缸体径向均布有缸体径向均布有z 个柱个柱塞孔，柱塞球面头部顶塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上，使之在滚轮组横梁上，使之在缸体径向槽内滑动在缸体径向槽内滑动；n 柱塞、滚轮组组成柱塞组件，柱塞、滚轮组组成柱塞组件
42、，a段导轨对柱塞组件的段导轨对柱塞组件的法向反力的切向分力对缸体产生转矩；法向反力的切向分力对缸体产生转矩；n 配流轴圆周均布配流轴圆周均布2x 个配流窗口，其中个配流窗口，其中x 个窗口对应个窗口对应于于a段，通高压油，段，通高压油，x 个窗口对应于个窗口对应于b段，通回油段，通回油（xz)；n 输出轴输出轴，缸体与输出轴连成一体。，缸体与输出轴连成一体。v=（d 2/4）sxyz s 为柱塞行程；为柱塞行程；x 为作用次数；为作用次数；y 为柱塞排数；为柱塞排数；z 为每排柱塞数为每排柱塞数。应用应用 转矩脉动小，径向力平衡，启动转转矩脉动小，径向力平衡，启动转矩大，能在低速下稳定运转，普
43、遍用于工矩大，能在低速下稳定运转，普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。等机械中。排量公式排量公式返回返回（1）液压泵的吸油压力过低将会产生吸油不畅，异）液压泵的吸油压力过低将会产生吸油不畅，异常噪声常噪声,甚至无法工作。因此，除了在泵的结甚至无法工作。因此，除了在泵的结 构上，构上，尽可能减少吸油管的液阻外，为了保证泵的正常运行，尽可能减少吸油管的液阻外，为了保证泵的正常运行，应该使泵的安装高度不超过允许值，避免吸油滤油器应该使泵的安装高度不超过允许值，避免吸油滤油器及管路形成过大的压降，限制泵的使用转速在额定范及管路形成过大的压降，限制
44、泵的使用转速在额定范围之内。围之内。（2）液压泵的工作压力取决于外负载，若负载为零，）液压泵的工作压力取决于外负载，若负载为零，则泵的工作压力为零。泵的最高工作压力主要受结构则泵的工作压力为零。泵的最高工作压力主要受结构强度和使用寿命的限制。为了防止压力过高而使泵系强度和使用寿命的限制。为了防止压力过高而使泵系统受到损坏，液压泵的出口常常要采取限压措施。统受到损坏，液压泵的出口常常要采取限压措施。液压泵的工作特点液压泵的工作特点（3）变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只）变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量，但是，转速的增大受有用改变转速的办法来调节流量
45、，但是，转速的增大受到吸油性能、泵的使用寿命、效率的限制。到吸油性能、泵的使用寿命、效率的限制。（4）液压泵的流量具有某种程度的脉动性质，其脉动）液压泵的流量具有某种程度的脉动性质，其脉动情况取决于泵的形式以及结构参数。为了减小脉动的影情况取决于泵的形式以及结构参数。为了减小脉动的影响，除了在造型上考虑外，必要时可以在系统中设置蓄响，除了在造型上考虑外，必要时可以在系统中设置蓄能器和液压滤波器。能器和液压滤波器。（5）液压泵的工作腔靠容积的变化来吸、排油，所以）液压泵的工作腔靠容积的变化来吸、排油，所以就会在过渡密封区存在容积剧烈变化时压力急剧升高或就会在过渡密封区存在容积剧烈变化时压力急剧升高或降低的降低的“困油现象困油现象”从而影响效率，产生压力脉动、噪从而影响效率，产生压力脉动、噪声及工作结构附加震动等问题。声及工作结构附加震动等问题。
