1、液压传动液压传动李杞超李杞超Monday,December 05,2022 1/233.4 3.4 柱塞泵和柱塞马达柱塞泵和柱塞马达 3 3 液压泵和液压马达液压泵和液压马达柱塞泵柱塞泵原理：原理：通过柱塞在柱塞孔内往复通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密闭工作容积的变运动时密闭工作容积的变化来实现吸油和压油。化来实现吸油和压油。特点：特点：泄漏小、容积效率高、泄漏小、容积效率高、可以在高压下工作。可以在高压下工作。按结构分类：按结构分类：斜盘式斜盘式轴向柱塞泵轴向柱塞泵 斜轴式斜轴式轴向柱塞泵轴向柱塞泵径向径向柱塞泵柱塞泵Monday,December 05,2022 2/23轴向式轴向式 径向式
2、径向式高压大功率系统柱塞泵高压大功率系统柱塞泵柱塞泵Monday,December 05,2022 3/23结构结构缸体、柱塞、配油盘、缸体、柱塞、配油盘、斜盘、滑靴等组成斜盘、滑靴等组成斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵Monday,December 05,2022 4/23滑靴滑靴 球头与滑靴内球面接触形成铰链，油进入形成静压支撑。法向压力N，油室反推力F。采用剩余压紧力计算 F=0.95N 滑靴紧贴斜盘，泄漏为零。配流盘配流盘对称轴线N-N相对斜盘的垂直对称面M-M顺缸体旋转方向偏转目的：消除闭死容积体积增大)65(00孔1作用：消除困油，降低噪声。孔2作用：起润滑和缓冲作用。Monday
3、,December 05,2022 5/23变量机构 手动伺服变量机构手动伺服变量机构43b2aedp1c5变量机构由缸筒1，活塞2和伺服阀3组成。斜盘4通过拨叉机构与活塞2下端铰接，利用活塞2的上下移动来改变斜盘倾角。当用手柄使伺服阀芯3向下移动时，上面的进油阀口打开，活塞也向下移动，活塞2移动时又使伺服阀上的阀口关闭，最终使活塞2自身停止运动。同理，当手柄使伺服阀芯3向上移动时，变量活塞向上移动。Monday,December 05,2022 6/23斜盘1和配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动吸油过程：柱塞伸出吸油过程：柱塞伸出Vp吸油吸油 传动轴旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下
4、而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配油盘4上的配油窗口a吸入。斜盘1柱塞2缸体3配油盘4吸油口压油口工作原理工作原理Monday,December 05,2022 7/23排油过程：柱塞缩回排油过程：柱塞缩回Vp排油排油 柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸压油动作。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。斜盘式轴向柱塞泵工作原理斜盘式轴向柱塞泵工作原理Monday,December 05,2022 8/23基本参数计算
5、基本参数计算(轴向柱塞式轴向柱塞式)1）排量）排量:qb=d2zs/4 式中式中:s-柱塞行程，柱塞行程，s=Dtg z-柱塞个数；柱塞个数；d-柱塞直径柱塞直径 D-柱塞分布圆直径；柱塞分布圆直径；-斜盘倾角斜盘倾角 所以所以 qb=d2zDtg/4 当当=0时，时，qb=0,当当，qb 可知可知：斜盘式轴向柱塞泵，可通过改变斜盘的斜度：斜盘式轴向柱塞泵，可通过改变斜盘的斜度,来改变柱来改变柱塞的行程作为变量泵，并且改变斜盘的方向，可实现改变吸油塞的行程作为变量泵，并且改变斜盘的方向，可实现改变吸油和排油方向。和排油方向。Monday,December 05,2022 9/23（2）流量：）
6、流量：Qbt=qbnb v021sin(1)42ZidDQtgi瞬可知可知：轴向柱塞泵的瞬时流量是脉动的，与单作用叶片泵一样。：轴向柱塞泵的瞬时流量是脉动的，与单作用叶片泵一样。经理论推导，当柱塞数为经理论推导，当柱塞数为奇数奇数时流量脉动性时流量脉动性 小小(Z4)，因此轴因此轴向柱塞泵的柱塞数为向柱塞泵的柱塞数为奇数奇数，一般为，一般为7、9、11个。个。式中，式中，：柱塞旋转角度：柱塞旋转角度 ：相邻柱塞之间的夹角，设柱塞数为：相邻柱塞之间的夹角，设柱塞数为Z，则则=2/Z Z0：处于吸油区的柱塞数，当柱塞数为偶数时处于吸油区的柱塞数，当柱塞数为偶数时Z0=Z/2，当为奇数时，当为奇数时
7、，Z0=(Z+1)/2 (0 /Z)Z0=(Z-1)/2 (/Z 2/Z)（3）瞬时流量：瞬时流量：Monday,December 05,2022 10/23特点特点（1）容积效率高，压力高。（）容积效率高，压力高。（v=0.98,p=32 Mpa）；）；（柱塞和缸体均为圆柱表面，易加工，精度高，内泄小）柱塞和缸体均为圆柱表面，易加工，精度高，内泄小）（2）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;（3）易于实现变量；）易于实现变量；（4）构造复杂，成本高；）构造复杂，成本高；（5）对油液污染敏感。）对油液污染敏感。应用应用 用于高压、高转速的场合。用于高压、高转速的
8、场合。Monday,December 05,2022 11/23斜轴式轴向柱塞泵 传动轴5的轴线相对于缸体3有倾角 ，柱塞2与传动轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。轴5旋转时，连杆4就带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转，柱塞2同时也在缸体的柱塞孔内做往复运动，使密封腔容积不断发生增大和缩小的变化，通过配流盘1上的窗口 a 和 b 实现吸油和压油。g76123451流盘；2 柱塞；3 缸体；4 连杆；5 传动轴；a 吸油窗口；b 压油窗口 Monday,December 05,2022 12/23 与斜盘式泵相比较，斜轴式泵由于缸体所受的不平衡径向力较小，故结构强度较高，可以有较高的设计参数
9、，其缸体轴线与驱动轴的夹角较大，变量范围较大；但外形尺寸较大，结构也较复杂。目前，斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。Monday,December 05,2022 13/23Monday,December 05,2022 14/23径向柱塞泵径向柱塞泵结构特点：结构特点：柱塞在缸体平面内径向辐射分布结构类型：轴颈配流方式和阀式配流Monday,December 05,2022 15/23原理原理 转子2的中心与定子1的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口，该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。当转子2按图示箭头方向
10、旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，通过配流盘向外排油。径向柱塞泵的工作原理图1定子；2 转子；3 配流轴；4 出衬套；5 柱塞；a 吸油腔；b 压油腔Monday,December 05,2022 16/23 当移动定子，改变偏心量e的大小时，泵的排量就发生改变；因此，径向柱塞泵可以是单向或双向变量泵。为 了 流 量 脉动率尽可能小，通常采用奇数柱塞数。径向柱塞泵结构较复杂，自吸能力差，并且配流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损。径向泵工作原理径向泵工作原理Monday,December 05,2022 17/23径向泵的参数计算径向泵的参数计算 输出
11、流量vezndq22排量排量 qb=d2z2e/4=d2ze/2式中，式中，z-柱塞个数；柱塞个数；d-柱塞直径柱塞直径；柱塞行程；柱塞行程l=2e，e为偏心量为偏心量Monday,December 05,2022 18/23特点特点 1）转子每转一周，则每个径向孔内吸油和压油各一次。）转子每转一周，则每个径向孔内吸油和压油各一次。2）移动定子位置，可改变偏心量，从而改变排量。）移动定子位置，可改变偏心量，从而改变排量。3）改变偏心量的方向，可改变吸油和压油的方向。）改变偏心量的方向，可改变吸油和压油的方向。4）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。）径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差。5）配油轴）
12、配油轴 受到受到 径向不平衡力作用，易于磨损，且不能补偿径向不平衡力作用，易于磨损，且不能补偿。Monday,December 05,2022 19/23工作原理 当压力油输入液压马达时，处于压力腔的柱塞被顶出，压在斜盘上，斜盘对柱塞产生反力，该力可分解为轴向分力和垂直于轴向的分力。其中，垂直于轴向的分力使缸体产生转矩。轴向柱塞马达NFFFtFtFtFtFMonday,December 05,2022 20/23 柱塞式柱塞式马达的转矩计算马达的转矩计算 当压力油输入液压马达后，所产生的轴向分力为：pdF24 使缸体3产生转矩的垂直分力为：ptgdtgFFt24NFFFtFtFtFtFMond
13、ay,December 05,2022 21/23 单个柱塞产生的瞬时转矩为：itipRtgdRFTsin4sin2（2.39）液压马达总的输出转矩：NiiNiipRtgdTT121sin4（2.40）R 柱塞在缸体的分布圆半径；d 柱塞直径；可以看出，液压马达总的输出转矩等于处在马达压力腔半圆内各柱塞瞬时转矩的总和。由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化，液压马达总的输出转矩也周期性变化，所以液压马达输出的转矩是脉动的，通常只计算马达的平均转矩。Monday,December 05,2022 22/23马达应能正、反运转，因此，就要求液压马达在设计时具有结构上的对称性。当液压马达的惯性负载大、转速
14、高，并要求急速制动或反转时，会产生较高的液压冲击，应在系统中设置必要的安全阀或缓冲阀。由于内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进行制动时，仍会有缓惯的滑转，所以，需要长时间精确制动时，应另行设置防止滑转的制动器。某些型式的液压马达必须在回油口具有足够的背压才能保证正常工作。Monday,December 05,2022 23/233.5 3.5 液压泵性能比较与应用液压泵性能比较与应用性能参数性能参数齿轮泵齿轮泵双双作用叶片作用叶片泵泵限压变量限压变量泵泵轴向柱塞轴向柱塞泵泵径向柱塞径向柱塞泵泵螺杆泵螺杆泵压力压力256.33272035102010容积效率容积效率0.70.90.80.
15、940.80.920.90.980.850.950.750.95总效率总效率0.60.870.650.820.70.850.810.880.750.920.70.85流量调节流量调节不能不能不能不能能能能能能能不能不能脉动性脉动性大大小小中中中中中中很小很小自吸自吸特性特性好好较差较差较差较差较差较差差差好好污染敏感污染敏感小小中中中中大大大大小小噪声噪声中中中中中中大大大大 小小价格价格低低中中较高较高高高高高较高较高应用场合应用场合一般机械一般机械工程、运输、飞机工程、运输、飞机工程、机床、飞机工程、机床、飞机精密机械精密机械为了实际应用中合理选择液压泵，现在对各类液压泵的性能及为了实际应用中合理选择液压泵，现在对各类液压泵的性能及应用场合进行比较，如下：应用场合进行比较，如下：
