1、华中科技大学液压泵概述液压泵概述华中科技大学n液压泵是液压系统的动力元件，将原动机液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。元件提供压力油。n液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。工作性能和可靠性。n液压泵的基本工作原理液压泵的基本工作原理n液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数n液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n液压泵的图形符号液压泵的图形符号华中科技大学液压泵基本工作原理液压泵基本工作原理n以单柱塞泵为例以单柱塞泵为例n组成：偏心轮、柱塞、弹簧、组成：
2、偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为柱塞直径为d，偏心轮偏心，偏心轮偏心距为距为e。n偏心轮旋转一转，柱塞上下偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。油，向上运动排油。n 泵每转一转排出的油液体泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。结构参数有关。V=Sd 2/4=ed 2/2华中科技大学液压泵正常工作的三个必备条件液压泵正常工作的三个必备条件n必须具有一个由运动件和非运动件所构成必须具有一个由运动件和非运动件所
3、构成的密闭容积；的密闭容积；n密闭容积的大小随运动件的运动作周期性密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大的变化，容积由小变大吸油，由大变吸油，由大变小小压油；压油；n密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。一要求的。华中科技大学液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数n液压泵的压力液压泵的压力n工作压力工作压力 p：泵工作
4、时的出口压力，大小取决：泵工作时的出口压力，大小取决于负载。于负载。n额定压力额定压力 ps：正常工作条件下按实验标准连续：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。运转的最高压力。n吸入压力：泵的进口处的压力。吸入压力：泵的进口处的压力。n液压泵的排量、流量和容积效率液压泵的排量、流量和容积效率n排量排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。华中科技大学n平均理论流量平均理论流量 q t：泵在单位时间
5、内理论上排出的油：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，液体积，q t=n v，单位为，单位为 m3/s 或或 L/min。n实际流量实际流量 q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力在泵的出口压力 0 时，因存在泄漏流量时，因存在泄漏流量q，因此，因此q=q t-q。n瞬时理论流量瞬时理论流量 qsh：任一瞬时理论输出的流量，一般：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即泵的瞬时理论流量是脉动的，即qshq t。n额定流量额定流量 q s：泵在额定压力，额定转速下允许连续：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。运转的流量。n
6、容积效率容积效率v：v=q/q t=（q t-q）/q t =1-q/qt=1-kp/nV 式中式中 k 为泄漏系数。为泄漏系数。华中科技大学n泵的功率和效率泵的功率和效率n输入功率输入功率 P r：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，P r=Tn输出功率输出功率 P：泵输出液压功率，：泵输出液压功率，P=p qn总效率总效率p：p=P/P r=p q/T=vm式中式中m为机械效率。为机械效率。n泵的转速泵的转速：n额定转速额定转速 n s：额定压力下能连续长时间正常运转的：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最高转速。n最高转速最高转速 n max：额定
7、压力下允许短时间运行的最高：额定压力下允许短时间运行的最高转速。转速。n最低转速最低转速n min：正常运转允许的最低转速。：正常运转允许的最低转速。n转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。华中科技大学液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。柱塞泵，螺杆泵。n齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵n叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵n柱塞泵又分径向柱塞泵
8、和轴向柱塞泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵n按排量能否变量分定量泵和变量泵。按排量能否变量分定量泵和变量泵。n单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵n选用原则：选用原则：n是否要求变量是否要求变量 要求变量选用变量泵。要求变量选用变量泵。n工作压力工作压力 柱塞泵的额定压力最高。柱塞泵的额定压力最高。n工作环境工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。齿轮泵的抗污能力最好。n噪声指标噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。n效率效率 轴向柱塞泵的总效率最高。轴向柱塞泵的总效率最高。华中科技大学液压泵的图形符号液
9、压泵的图形符号华中科技大学柱塞泵华中科技大学 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。n径向柱塞泵径向柱塞泵n配流轴式径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵n阀配流径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵n轴向柱塞泵轴向柱塞泵n斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵n斜轴式无铰轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵华中科技大学配流轴配流轴式径向式径向柱塞泵柱塞泵华中科技大学配流轴式径向柱塞泵工作原理配流轴式径向柱塞泵工作原理n工作原理工作原理n缸体缸体 均布有七
10、个柱塞孔，均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作柱塞底部空间为密闭工作腔。腔。n柱塞柱塞 其头部滑履与定子其头部滑履与定子内圆接触。内圆接触。n定子定子 与缸体存在偏心。与缸体存在偏心。n配流轴配流轴n传动轴传动轴n 排量公式排量公式 V=（d 2/2）e zn e 定子与缸体之间的偏心距定子与缸体之间的偏心距n Z 柱塞数柱塞数华中科技大学配流轴式径向柱塞泵结构特点配流轴式径向柱塞泵结构特点n配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。平衡，容积效率较高。n柱塞头
11、部装有滑履，滑履与定子内圆为面接柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。触，接触面比压很小。n可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。n改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。且变量方式多样。华中科技大学华中科技大学缸体缸体柱塞滑履组柱塞滑履组配流盘配流盘华中科技大学斜盘式轴向柱塞泵工作原理斜盘式轴向柱塞泵工作原理n工作原理工作原理n缸体缸体 均布均布Z 个柱塞个柱塞孔，分布圆直孔，分布圆直径为径为Dn柱塞滑履组柱塞滑履组 柱塞直径为柱塞直径为dn斜盘斜盘 相对传动轴倾相对传动轴倾角为
12、角为n配流盘配流盘n传动轴传动轴n排量公式排量公式 V=（d 2/4）D z tg 改变斜盘倾角可以改变泵的排量改变斜盘倾角可以改变泵的排量华中科技大学斜盘式轴向柱塞泵的结构特点斜盘式轴向柱塞泵的结构特点n三对磨擦副：柱塞与缸体孔，三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。n泵体上有泄漏油口。泵体上有泄漏油口。n传动轴是悬臂梁，缸体外有大传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。轴承支承。n为减小瞬时理论流量的脉动性，为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：取柱塞数为奇数：5，7，9。为防止密
13、闭容积在吸、压油转换时因压为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。口前端开有减振槽或减振孔。华中科技大学斜轴式无铰轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵n工作原理与斜盘式轴向工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在直线上，它们之间存在一个摆角一个摆角，柱塞与传，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复柱塞在缸体孔内作往
14、复运动。运动。n特点：柱塞受力状态较特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。冲击、寿命长。华中科技大学叶片泵叶片泵华中科技大学n叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。可作变量泵用。n双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。n单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，
15、单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。故称为单作用。华中科技大学双作用叶片泵双作用叶片泵n结构组成结构组成n定子定子 其内环由两其内环由两段大半径段大半径R 圆弧、圆弧、两段小半径两段小半径 r 圆弧圆弧和四段过渡曲线组和四段过渡曲线组成成n转子转子 铣有铣有Z个叶个叶片槽，且与定子同片槽，且与定子同心，宽度为心，宽度为Bn叶片叶片 在叶片槽内在叶片槽内能自由滑动能自由滑动n左、右配流盘左、右配流盘 开开有对称布置的吸、有对称布置的吸、压油窗口压油窗口n传动轴传动轴华中科技大学双作用叶片泵工作原理双作用叶片泵工作原理n工作原理工作原理 由定子内环、转子外由定子内环、转子外圆和
16、左右配流盘组成的密闭工作容积圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将减小，线组成，故有两部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。窗口从油箱吸油。n 排量公式排量公式 V=2B（R 2 r 2）-2 z
17、 BS（R-r）/cos 为叶片倾角为叶片倾角华中科技大学双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点n径向力平衡。径向力平衡。n为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。根部全部通压力油。n合理设计过渡曲线形状和叶片数（合理设计过渡曲线形状和叶片数（z8），可使理论），可使理论流量均匀，噪声低。流量均匀，噪声低。n定子曲线圆弧段圆心角定子曲线圆弧段圆心角配流窗口的间距角配流窗口的间距角 叶片叶片间夹角间夹角（=2/z）。）。n为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引
18、起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。有减振槽。华中科技大学高压叶片泵高压叶片泵n叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；减少了泵的理论排量；定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；减少了泵的理论排量；可能引起瞬时理论流量脉动。可能引起瞬时理论流量脉动。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。提高双作用叶片泵额定压力的提高双作用叶片泵额定压力的措施：措施：采用浮动配流盘实现端面采用浮动配流盘实现端面间隙补偿间隙补偿 减小通往吸油区叶
19、片根部减小通往吸油区叶片根部的油液压力（的油液压力（p）减小吸油区叶片根部的有减小吸油区叶片根部的有效作用面积效作用面积阶梯式叶片（阶梯式叶片（s）子母叶片（子母叶片（b）柱销式叶片柱销式叶片（b）华中科技大学单作用叶片泵单作用叶片泵n工作原理工作原理n定子定子 内环为圆内环为圆n转子转子 与定子存在偏心与定子存在偏心e，铣有，铣有z 个叶片槽个叶片槽n叶片叶片 在转子叶片槽内在转子叶片槽内自由滑动，宽度为自由滑动，宽度为Bn左、右配流盘左、右配流盘 铣有吸、铣有吸、压油窗口压油窗口n传动轴传动轴 排量公式排量公式 V=4BzRe sin(/z)华中科技大学单作用叶片泵的特点单作用叶片泵的特点
20、n可以通过改变定子的偏心距可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的来调节泵的排量和流量。排量和流量。n叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。影响。n因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。的脉动。华中科技大学限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵n变量原理变量原理(动画动画)定子右边控制活塞作定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧左边作用着调压弹簧力，当力，当FFt，定子将向偏，定子将向偏心减小的方向移动，心减小
21、的方向移动，泵的输出流量减小。泵的输出流量减小。华中科技大学限压式变量叶片泵特性曲线限压式变量叶片泵特性曲线n调节压力调节螺钉调节压力调节螺钉的预压縮量，即改的预压縮量，即改变特性曲线中拐点变特性曲线中拐点B 的压力大小的压力大小 pB，曲线曲线 BC 沿水平方沿水平方向平移。向平移。n调节定子右边的最调节定子右边的最大流量调节螺钉，大流量调节螺钉，可以改变定子的最可以改变定子的最大偏心距大偏心距emax，即，即改变泵的最大流量，改变泵的最大流量，曲线曲线 AB上下移动。上下移动。更换不同刚度的弹簧，即改变了更换不同刚度的弹簧，即改变了BC 的斜率，泵的最高压力的斜率，泵的最高压力pc也就不同
22、。也就不同。限压式变量叶片泵的压力流量特性曲限压式变量叶片泵的压力流量特性曲线如图线如图ABC华中科技大学齿轮泵齿轮泵华中科技大学n 齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。在齿轮泵一起介绍。华中科技大学外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵n结构组成
23、结构组成n一对几何参数完全相一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为同的齿轮，齿宽为B，齿数为齿数为zn泵体泵体n前后盖板前后盖板n长短轴长短轴n工作原理工作原理（动画）（动画）两啮合的轮齿将泵体、前两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。经吸油口吸油。华中科技大学外啮合齿轮泵的排量公式外啮合齿轮泵的排量公式 n V=2z m 2 B z 齿数，齿数，m 齿轮模数，齿轮模数，B 齿宽
24、齿宽n齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。减小齿数。n齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。油口的两个分离的齿轮泵。华中科技大学外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点n泄漏与间隙补偿措施泄漏与间隙补偿措施n齿轮泵存在端
25、面泄漏、径向齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。泄漏和轮齿啮合处泄漏。n端面泄漏占端面泄漏占8085。n端面间隙补偿采用静压平衡端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。薄的油膜承受。华中科技大学 液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措施齿谷内的油液由吸油区的低压齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区
26、的高压。作逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力齿啮合力的合力 F=K p B De K为系数，对主动齿轮为系数，对主动齿轮K=0.75；对从动齿轮对从动齿轮K=0.85。液压径向力的平衡措施之一：通过在液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。漏为代价。华中科技大学 困油现象与卸荷措施困油现象与卸荷措施n困油现象产生的原因
27、困油现象产生的原因 齿轮重迭系数齿轮重迭系数1，在两对轮，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。生变化，先由大变小，后由小变大。n困油现象描述困油现象描述华中科技大学困油现象的危害困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压，闭死容积由大变小时油液受挤压，导导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。蚀和噪声。卸荷措施卸荷措施 在前后盖板或浮动
28、轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则 两槽间距两槽间距a为最小闭死容积，而使闭为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与死容积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。吸油腔相通。华中科技大学内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵n工作原理工作原理 一对相互啮合一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮容积增大，为吸
29、油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。积减小，为压油腔。n特点特点n无困油现象无困油现象n流量脉动小，噪声低流量脉动小，噪声低 采取间隙补偿措施后，泵的额定压采取间隙补偿措施后，泵的额定压力可达力可达30 MPa。华中科技大学螺杆泵螺杆泵n工作原理工作原理 相互啮相互啮合的螺杆与壳体之合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容间形成多个密闭容积，每个密闭容积积，每个密闭容积为一级。当传动轴为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐右端密闭容积逐渐消失，容积
30、减小为消失，容积减小为压油腔。压油腔。n特点特点 流量均匀，流量均匀，噪声低；自吸性能噪声低；自吸性能好。好。华中科技大学选择液压泵的原则选择液压泵的原则n是否要求变量是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。是变量泵。n工作压力工作压力 柱塞泵压力柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力；叶片泵压力6.3MPa，高压化以后可达高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力；齿轮泵压力2.5MPa，高压化，高压化以后可达以后可达21MPa。n工作环境工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。齿轮泵的抗污染能力最好。n噪声指标噪声指标 低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作
31、用叶片泵和螺低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。n效率效率 轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。华中科技大学液压马达液压马达华中科技大学液压马达概述液压马达概述n液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。矩和转速，是液压系统的执行元件。n马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同
32、结构上有马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。n马达的分类：马达的分类：nns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达柱塞马达nns 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）华中科技大学液压马达图形符号华中科
33、技大学液压马达的特性参数液压马达的特性参数n工作压力与额定压力工作压力与额定压力n工作压力工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差的差值称为马达的压差p。n额定压力额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。能使马达连续正常运转的最高压力。n流量与容积效率流量与容积效率 n输入马达的实际流量输入马达的实际流量 qMqMtq 其中其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，为理论流量，马达在没有泄漏时，达到要达到要求转速所需进口流量。求转速所需进口流量。n容积效率容积效率Mv qMt/qM 1 q/qM华中科技大学n排量与转速排量与
34、转速 n排量排量V为为MV等于等于1 时输出轴旋转一周所需油液时输出轴旋转一周所需油液体积。体积。n转速转速 n qMt/V qMMV/Vn转矩与机械效率转矩与机械效率 n实际输出转矩实际输出转矩 TTt-T n理论输出转矩理论输出转矩 Ttp VMm/2n机械效率机械效率MmTM/TMtn功率与总效率功率与总效率nM PMo/PmiT 2n/p qM MvM式中式中 PMo为马达输出功率，为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。为马达输入功率。华中科技大学齿轮马达齿轮马达n工作原理工作原理 结构特点结构特点 进出油口相等，有单独的泄进出油口相等，有单独的泄油口；油口；为减少摩擦力矩，采用滚动为
35、减少摩擦力矩，采用滚动轴承；轴承；为减少转矩脉动，齿数较泵为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。的齿数多。应用应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。华中科技大学叶片马达叶片马达n工作原理工作原理 结构特点结构特点 进出油口相等，有单独的泄油进出油口相等，有单独的泄油口；口；叶片径向放置，叶片底部设置叶片径向放置，叶
36、片底部设置有燕式弹簧；有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。通路上装有梭阀。应用应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。华中科技大学轴向柱塞马达轴向柱塞马达n工作原理工作原理 结构特点结构特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。配流盘为对称结构。配流盘为对称结构。应用应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而
37、且影响作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。华中科技大学低速大扭矩马达低速大扭矩马达单作用连杆型径向柱塞马达单作用连杆型径向柱塞马达 结构组成结构组成（动画）（动画）华中科技大学n结构原理结构原理n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。n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力对曲轴油进入部分柱塞缸头
38、部，高压油作用在柱塞上的作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通。旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。n曲轴为输出轴。曲轴为输出轴。n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。相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。n排量公式排量公式 v=d 2e z/2nd 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。n应用应用n结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲结构简单，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
39、旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转轴固定壳体旋转（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。采用静压支承或静压平衡后最低转矩脉动，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速可达3 r/min。华中科技大学低速大扭矩马达低速大扭矩马达多作用内曲线径向柱塞马达多作用内曲线径向柱塞马达n结构组成结构组成（动画）（动画）华中科技大学n结构原理结构原理 n壳体内环由壳体内环由x 个导轨曲面组个导轨曲面组成，每个曲面分为成，每个曲面分为a、b两个两个区段；区段；n缸体径向均布有缸体径向均布有z 个柱塞孔，个柱塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横柱塞球面头部顶在滚轮组横梁
40、上，使之在缸体径向槽内梁上，使之在缸体径向槽内滑动滑动；n 柱塞、滚轮组组成柱塞组件，柱塞、滚轮组组成柱塞组件，a段导轨对柱塞组件的法向反力的切向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；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 个窗口对应于个窗口对应于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。华中科技大学n排量公式排量公式 v=（d 2/4）sxyzns 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
41、数；为柱塞排数；z 为每排柱塞数为每排柱塞数。n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。华中科技大学液压缸液压缸华中科技大学 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸的分类液压缸的分类n按结构形式分：按结构形式分：n活塞缸活塞缸 又分单杆活塞缸、双杆活塞缸又分
42、单杆活塞缸、双杆活塞缸n柱塞缸柱塞缸n摆动缸摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸n按作用方式分：按作用方式分：n单作用液压缸单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作用一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；n双作用液压缸双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；用力来实现；n复合式缸复合式缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。华中科技大学双杆活塞缸双杆活塞
43、缸 双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。杆固定式和缸筒固定式两种。华中科技大学n双杆活塞缸的速度推力特性双杆活塞缸的速度推力特性nv q/A 4 qv/（D 2 d 2）缸在左右两个方向上输出的速度相等，缸在左右两个方向上输出的速度相等，v为缸的容积效率。为缸的容积效率。nF A（p1 p2）m（D 2d 2）（）（p1 p2）m/4 缸在左右两个方向上输出的推力相等，缸在左右两个方向上输出的推力相等，m为缸的机械效率。为缸的机械效率。当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍
44、；当活塞杆固当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。华中科技大学单杆活塞缸单杆活塞缸n单杆活塞缸速度推力特性单杆活塞缸速度推力特性n向右运动速度向右运动速度 v1 qv/A1 4 qv/D 2 向右运动推力向右运动推力 F1（A1p1 A2p2）m n向左运动速度向左运动速度 v2 qv/A2 4 qv/（D 2 d 2）向左运动推力向左运动推力 F2（A2 p1 A1p2）m n往返速比往返速比 v v2/v11/1（d/D）2 式中式中v为缸的容积效率，为缸的容积效率，m为缸的机械效
45、率为缸的机械效率 单杆活塞缸只有一端带活单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两塞杆固定两种安装方式，两种方式的运动部件移动范围种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。均为活塞有效行程的两倍。华中科技大学 单杆活塞缸差动连接的速度推力特性单杆活塞缸差动连接的速度推力特性运动速度运动速度 v3（q q）/A1（q A2v3）/A1 整理得：整理得：v3 q/（A1A2）4 q/d 2 如果要求如果要求 差动缸向右运动速度差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动速度非差动连接向左运动速度 v2 则则 D=2 1/2 d n活塞推力活塞推
46、力 F3 p1（A1A2）m 单活塞杆缸两腔同时通压力油，单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。图示为向右运能一个方向运动。图示为向右运动。动。华中科技大学柱塞缸柱塞缸n柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。n柱塞缸能承受一定的径向力。柱塞缸能承受一定的径向力。n柱塞缸的速度推力特性柱塞缸的速度推力特性n柱塞运动速度柱塞运动速度 v qv/A 4 qv/d 2n柱塞推力柱塞推力 F pAmp（d 2/4）mn 柱塞缸的特点柱塞缸的特点n 柱塞与缸筒无柱塞与缸筒无配合关系，
47、缸筒配合关系，缸筒内孔不需精加工，内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖只是柱塞与缸盖上的导向套有配上的导向套有配合关系。合关系。n 为减轻重量，为减轻重量，减少弯曲变形，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。柱塞常做成空心。华中科技大学伸缩液压缸伸缩液压缸n当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。n特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。它由两个或多个活塞式它由两个或多个活塞式缸套装而成
48、，前一级活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。寸很小。除除双作用伸缩液压缸双作用伸缩液压缸外，外，还有还有单作用伸缩液压缸单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压靠外力，而双作用靠液压作用力。作用力。华中科技大学齿条活塞缸齿条活塞缸n齿条活塞缸的速度推力特性齿条活塞缸的速度推力特性n输出转矩输出转矩 TMp（/8）D 2 D imn输出角速度输出角速度 8 qv/D 2 D i式中
49、式中 p 为缸左右两腔压力差，为缸左右两腔压力差，D 为活塞直径，为活塞直径，D i为齿轮为齿轮分度圆直径。分度圆直径。齿条活塞缸是活塞缸与齿齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。台转位、液压机械手等。华中科技大学增压缸增压缸n增压比为大活塞与小柱塞的面积比增压比为大活塞与小柱塞的面积比 KD 2/d 2 小柱塞缸输出的压力小柱塞缸输出的压力 pb paKmn增压能力是在降低有效流量的基础上得到
50、的。增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。n增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。油路的场合。增压缸是活塞缸与柱增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，它不是能量转换装置，只是一个增压器件。只是一个增压器件。增压缸动画增压缸动画华中科技大学增速缸增速缸n增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。n 增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合
