液压泵和液压马达.pptx

履带式推土机履带式推土机液压松土器液压松土器轮式装载机轮式装载机履带式液压反铲挖掘机履带式液压反铲挖掘机挖掘机配合滑模机挖掘机配合滑模机 摊铺摊铺水泥混凝土水泥混凝土面层面层平地机平地机平地机平地机3-1 液压泵与液压马达的基本概念液压泵与液压马达的基本概念一、液压泵与液压马达的作用一、液压泵与液压马达的作用液压泵在液压泵在原动机原动机（电动机、发动机）的带动下，（电动机、发动机）的带动下，将输入的将输入的机械能转换成流动液体的压力能机械能转换成流动液体的压力能；液压马达将液压马达将输入的压力能转换成机械能输入的压力能转换成机械能；它们都是能量转换装置。它们都是能量转换装置。（一）（一）液压泵液压泵 的工作原理的工作原理以以单柱塞液压泵单柱塞液压泵为例分析其工作原理。为例分析其工作原理。（见下工作原理图）（见下工作原理图）单柱塞液压泵工作原理图单柱塞液压泵工作原理图-单柱塞液压泵工作原理图单柱塞液压泵工作原理图 （动画（动画液压动画汇总液压动画汇总单柱塞式液压泵单柱塞式液压泵工作原理图工作原理图.swf）液压泵工作原理图液压泵工作原理图 （动画（动画液压动画汇总液压动画汇总叶片泵原理图叶片泵原理图.swf）（二）液压泵工作的基本条件（二）液压泵工作的基本条件1.结构上必须具有良好的密封工作容积。结构上必须具有良好的密封工作容积。2.工作容积在增加或减小中循环进行。工作容积在增加或减小中循环进行。3.吸油口和压油口不相通。吸油口和压油口不相通。（三）液压泵的工作特点（三）液压泵的工作特点1.液压泵吸油和压油的根本原因液压泵吸油和压油的根本原因是：是：密封的工作容积不断重复着由大到小、由密封的工作容积不断重复着由大到小、由小到大的变化。小到大的变化。液压泵输出油液的量是和这个密封液压泵输出油液的量是和这个密封容积变化的容积变化的大小大小及及单位时间内往返运动次数成正比单位时间内往返运动次数成正比。2.液压泵的吸油条件液压泵的吸油条件在吸油过程中，必须使在吸油过程中，必须使油箱与大气接触油箱与大气接触。在压油过程中，油液压力的大小取决于在压油过程中，油液压力的大小取决于油液推油液推动单向阀遇到的阻力动单向阀遇到的阻力，即，即液压泵输出的压力液压泵输出的压力取决于外界负载的大小取决于外界负载的大小。二、液压泵和液压马达的分类二、液压泵和液压马达的分类（一）液压泵的分类（一）液压泵的分类1.按液压泵的结构分按液压泵的结构分齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵柱塞泵柱塞泵2.按液压泵工作压力分按液压泵工作压力分低压泵工作压力低压泵工作压力 中压泵工作压力中压泵工作压力 中高压泵工作压力中高压泵工作压力高压泵工作压力高压泵工作压力 超高压泵工作压力超高压泵工作压力 P2.58MPaP816MPaP1632MPP32MPa3.按液压泵输出流量分：定量泵、变量泵。按液压泵输出流量分：定量泵、变量泵。（二）液压马达的分类（二）液压马达的分类1.按结构分为按结构分为2.按输出扭矩转速分按输出扭矩转速分按结构分为按结构分为齿轮马达齿轮马达叶片马达叶片马达柱塞马达等柱塞马达等低速大扭矩马达低速大扭矩马达高速小扭矩马达高速小扭矩马达三、职能符号与能量转换图三、职能符号与能量转换图（一）液压泵和液压马达的职能符号（一）液压泵和液压马达的职能符号（见下图）（见下图）（二）能量转换图（二）能量转换图四、液压泵的主要性能参数四、液压泵的主要性能参数液压泵有规定的性能参数有：液压泵有规定的性能参数有：这些参数是选用液压泵的重要依据。这些参数是选用液压泵的重要依据。压力压力流量流量转速转速容积效率容积效率机械效率机械效率总效率等总效率等（一）压力（一）压力1.工作压力工作压力液压泵正常工作时输出的压力，其大小由负液压泵正常工作时输出的压力，其大小由负载决定的。载决定的。液压泵的工作压力是液压泵的工作压力是泵输出口处油液的压力泵输出口处油液的压力。2.额定压力额定压力液压泵在液压泵在连续运转连续运转的情况下，的情况下，允许使用的压允许使用的压力力。（实际上就是在实验标准规定（实际上就是在实验标准规定连续运转的压连续运转的压力力-系统限定的额定压力系统限定的额定压力）当当负负载载增增加加时时，泵泵的的压压力力升升高高，当当负负载载减减小小时时，泵泵的的压压力力降降低低，所所以以在在液液压压系系统统工工作作过过程程中中，泵的压力是随负载的变化而变化的。泵的压力是随负载的变化而变化的。如如果果负负载载无无限限制制地地增增加加，泵泵的的压压力力也也无无限限制制地地升升高高，直直至至密密封封或或零零件件强强度度或或管管路路被被破破坏坏。这是容积式液压泵的一个重要特点。这是容积式液压泵的一个重要特点。因因此此，在在液液压压系系统统中中必必须须设设置置安安全全阀阀，限限制制泵泵的最大压力，起过载保护作用的最大压力，起过载保护作用。3.最大压力最大压力液压泵在液压泵在短时间内超载短时间内超载的情况下，允许使用的的情况下，允许使用的压力。压力。（系统限定的最大压力）（系统限定的最大压力）最大压力受最大压力受零件的零件的结构强度、密封性能及使用结构强度、密封性能及使用效率效率等方面的限制。等方面的限制。在液压系统中为了保证安全、正常工作，需要在液压系统中为了保证安全、正常工作，需要安装安装安全阀来限定系统的压力安全阀来限定系统的压力，安全阀调定安全阀调定压力值不能超泵的最大压力值。压力值不能超泵的最大压力值。（二）流量、排量（二）流量、排量1.液压泵的排量液压泵的排量泵轴泵轴每转一每转一 转转（圈）时，（圈）时，排出液体体积排出液体体积的多少。的多少。排量与排量与密封容积的几何尺寸有关密封容积的几何尺寸有关。例如单柱塞液压泵例如单柱塞液压泵-单柱塞液压泵，柱塞在偏心单柱塞液压泵，柱塞在偏心轮旋转一周往复运动一次，完成吸压油各一轮旋转一周往复运动一次，完成吸压油各一次，容积变化中就有液体被吸入与排出，排次，容积变化中就有液体被吸入与排出，排出的量即排量。出的量即排量。排量排量由柱塞直径和行程的长短决定：由柱塞直径和行程的长短决定：q=V=dh（单位：（单位：l/r）q=V=dh（单位：（单位：l/r）（参见单柱塞泵的工作原理图）（参见单柱塞泵的工作原理图）2.液压泵的流量液压泵的流量流量流量单位时间单位时间内液压泵内液压泵输出液体体积输出液体体积的多少。的多少。（单位：（单位：l/min）在规定的转速和额定压力下的流量：在规定的转速和额定压力下的流量：Q=qn流量取决于泵的流量取决于泵的转速与排量转速与排量。由于液压元件组成的液压系统存在有间隙，工由于液压元件组成的液压系统存在有间隙，工作时会有泄漏，因此流量有理论流量和实际作时会有泄漏，因此流量有理论流量和实际流量之分。流量之分。（1）理论流量）理论流量由泵的密封容积几何尺寸变化计算而得的泵的由泵的密封容积几何尺寸变化计算而得的泵的每转排液体体积称每转排液体体积称。液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。液压泵的理论流量等于排量和转速的乘积。Q=qn 液压泵的排量和理论流量是在不考虑泄漏的情液压泵的排量和理论流量是在不考虑泄漏的情况下，由计算得出的值，与泵的工作压力无况下，由计算得出的值，与泵的工作压力无关。关。（2）实际流量）实际流量是指泵工作时的实际输出的流量。是指泵工作时的实际输出的流量。（3）额定流量）额定流量是指泵在正常条件下，按实验标准规定必须保是指泵在正常条件下，按实验标准规定必须保证输出的流量。证输出的流量。由于泵存在泄漏，泵的实际流量和额定流量都由于泵存在泄漏，泵的实际流量和额定流量都小于理论流量。小于理论流量。为了使液压泵正常工作，驱动电机的转速应按为了使液压泵正常工作，驱动电机的转速应按照泵的转速选取。照泵的转速选取。液压泵的流量为什么不能通过改变其转速来实液压泵的流量为什么不能通过改变其转速来实现？现？Q=qn由公式分析由公式分析 Q=qn可以，但实际：可以，但实际：泵在工作时，其转速不得变化泵在工作时，其转速不得变化（1）因为泵的因为泵的转速过高转速过高，会影响泵的吸油，会影响泵的吸油，产生吸空现象，反而使泵的流量和容积效率产生吸空现象，反而使泵的流量和容积效率下降，同时零件的磨损加剧，降低泵的使用下降，同时零件的磨损加剧，降低泵的使用寿命。寿命。（2）当泵的）当泵的转速低于规定值转速低于规定值时，泵虽能正常时，泵虽能正常工作，但由于泄漏的关系，其容积效率将显工作，但由于泄漏的关系，其容积效率将显著下降，其潜力不能发挥。著下降，其潜力不能发挥。压力与流量之间的关系压力与流量之间的关系：正常工作时，压力与流量无关，由公式得知：正常工作时，压力与流量无关，由公式得知：在泵的转速不变的情况下，压力与流量无关，在泵的转速不变的情况下，压力与流量无关，当泵的输出压力高于额定压力时，泵的输出当泵的输出压力高于额定压力时，泵的输出流量急剧下降，这是由于压力超过额定值时，流量急剧下降，这是由于压力超过额定值时，泵的密封失效，造成泄漏，压力越高泄漏就泵的密封失效，造成泄漏，压力越高泄漏就越大，这样就使泵的实际输出压力减小、流越大，这样就使泵的实际输出压力减小、流量降低。量降低。（三）液压泵的功率与效率（三）液压泵的功率与效率1.功率功率:单位时间内做功的多少。单位时间内做功的多少。功率分为输出功率和输入功率。功率分为输出功率和输入功率。（1）输出功率：为执行机构的输入功率。）输出功率：为执行机构的输入功率。输出功率输出功率-（2）输入功率：液压泵轴的驱动功率。）输入功率：液压泵轴的驱动功率。输入功率输入功率-式中：式中：n:泵的转速；泵的转速；Mi：泵输入扭矩。：泵输入扭矩。液压泵工作时，由于有泄漏和摩擦，就有能量液压泵工作时，由于有泄漏和摩擦，就有能量损失，故其输出功率小于输入功率。损失，故其输出功率小于输入功率。如果不考虑液压泵工作时的损失，输出功率等如果不考虑液压泵工作时的损失，输出功率等于输入功率等于理论功率。于输入功率等于理论功率。2.效率效率容积效率、机械效率容积效率、机械效率（1）容积效率）容积效率液压泵抵抗容积损失的能力用容积效率表示。液压泵抵抗容积损失的能力用容积效率表示。由于泄漏的存在，液压泵就有理论流量和实际由于泄漏的存在，液压泵就有理论流量和实际流量。流量。理论流量：理论流量：当压力等于零（空载）时，内泄漏当压力等于零（空载）时，内泄漏接近与零，输出流量最大，此时的流量效率接近与零，输出流量最大，此时的流量效率称为容积效率称为容积效率。理论流量理论流量=实际流量实际流量+泄漏量泄漏量液压泵的制造精度、安装精度越高，泄漏越液压泵的制造精度、安装精度越高，泄漏越少，容积效率越高，少，容积效率越高，所以容积效率是衡量所以容积效率是衡量液压泵性能好坏的重要指标之一。液压泵性能好坏的重要指标之一。（2）机械效率）机械效率机械损失：机械损失：液压运动件之间如轴承等之间的摩液压运动件之间如轴承等之间的摩擦引起的能量损失擦引起的能量损失(液体粘性摩擦等液体粘性摩擦等)称机械损称机械损失。失。机械损失用机械效率表示。机械损失用机械效率表示。机械效率用功率或扭矩来表示。机械效率用功率或扭矩来表示。机械效率机械效率=理论输出功率理论输出功率/实际输入功率。实际输入功率。（理论输入扭矩（理论输入扭矩Mt/实际输入扭矩实际输入扭矩M）。）。（3）液压泵总的效率）液压泵总的效率=容积效率容积效率X机械效率机械效率（四）液压泵的自吸能力（四）液压泵的自吸能力是指液压泵在是指液压泵在高于油箱油面的条件下高于油箱油面的条件下，从油箱，从油箱中自行吸油的能力。中自行吸油的能力。吸油能力常用吸油能力常用吸油高度吸油高度来表示。来表示。液压泵吸油能力越强，说明其吸油腔的真空度液压泵吸油能力越强，说明其吸油腔的真空度大。但是一般吸油真空度有一定要求，就是大。但是一般吸油真空度有一定要求，就是防止泵吸油口处产生气穴现象、振动、噪声防止泵吸油口处产生气穴现象、振动、噪声。液压泵的自吸能力的实质，是因液压泵的自吸能力的实质，是因泵的吸油腔形泵的吸油腔形成局部真空成局部真空，油箱中的液压油在，油箱中的液压油在大气压大气压的作的作用下流入吸油腔，所以，液压泵吸油腔的用下流入吸油腔，所以，液压泵吸油腔的真真空度越大，则吸油高度越高。空度越大，则吸油高度越高。但但真空度的数值受气蚀条件的限制。真空度的数值受气蚀条件的限制。一一般般所所允允许许的的吸吸油油高高度度不不超超过过500毫毫米米（即即吸吸油管的长度油管的长度）。）。对对于于自自吸吸油油能能力力较较差差的的液液压压泵泵，一一般般采采取取如如下下措施：措施：（1）使使油油箱箱液液面面高高于于液液压压泵泵-即即液液压压泵泵安安装装在在油箱液面以下的位置处。油箱液面以下的位置处。（2）采采用用压压力力油油箱箱-即即采采用用封封闭闭油油箱箱，增增加加油油箱的表面压力，一般预压力为箱的表面压力，一般预压力为0.050.25MPa。（3）采采用用补补油油泵泵供供油油，一一般般补补油油压压力力为为0.30.7MPa。对对于于不不同同结结构构类类型型的的液液压压泵泵，其其自自吸吸能能力力是是不不同同的的，所所以以泵泵的的自自吸吸能能力力也也是是衡衡量量它它的的性性能能指标之一。指标之一。五、液压马达的主要性能参数五、液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数有液压马达的主要性能参数有排量排量q流量流量Q工作压力工作压力额定压力额定压力输出扭矩输出扭矩M输出转数输出转数n容积效率容积效率机械效率机械效率总效率等总效率等（一）压力（一）压力 1.1.工作压力：工作压力：液压马达液压马达入口处的压力入口处的压力。2.2.额额定定压压力力：马马达达在在正正常常工工作作条条件件下下，按按实实验验标准规定运转的标准规定运转的最高压力最高压力。（二）排量（二）排量q q、流量、流量Q Q1.1.排量排量液液压压马马达达工工作作轴轴每每转转一一周周，输输入入液液体体的的体体积积称称为排量为排量。排排量量不不可可变变的的为为定定量量马马达达，排排量量可可变变的的为为变变量量马达。马达。2.2.流量流量液液压压马马达达的的流流量量:单单位位时时间间输输入入马马达达的的液液体体体体积的多少。积的多少。（三）容积效率、机械效率、总效率（三）容积效率、机械效率、总效率1.1.容积效率容积效率=理论输入流量与实际输入流量的比值。理论输入流量与实际输入流量的比值。2.2.机械效率机械效率=实际输出扭矩与理论输出扭矩之比。实际输出扭矩与理论输出扭矩之比。由于液压马达实际中也存在机械损失，实由于液压马达实际中也存在机械损失，实际扭矩等于理论扭矩与机械损失之差。际扭矩等于理论扭矩与机械损失之差。3.3.液压马达总效率：机械效率与容积效率乘积。液压马达总效率：机械效率与容积效率乘积。（四）最低回油背压（四）最低回油背压防止液压马达出现脱空现象，防止液压马达出现脱空现象，在回油腔必须保在回油腔必须保持的最低压力持的最低压力。最低回油背压越小，液压马达性能就越好最低回油背压越小，液压马达性能就越好。（五）起动效率（五）起动效率液压马达的起动效率高，特别是起动时的机械液压马达的起动效率高，特别是起动时的机械效率高，可获得较大的起动扭矩。效率高，可获得较大的起动扭矩。（六）起动扭矩（六）起动扭矩是指在额定压力下，液压马达转速为零时输出是指在额定压力下，液压马达转速为零时输出轴上所产生扭矩的大小。轴上所产生扭矩的大小。不同的马达起动扭矩的差别较大。不同的马达起动扭矩的差别较大。一般滑动轴承齿轮马达最低，内曲线液压马达一般滑动轴承齿轮马达最低，内曲线液压马达最高最高。（七）最高使用转速（七）最高使用转速液压马达的最高转速，主要受马达机械效率和液压马达的最高转速，主要受马达机械效率和元件使用寿命的限制元件使用寿命的限制-即即通流能力通流能力的限制，的限制，轴承寿命和摩擦配合面的磨损限制，轴承寿命和摩擦配合面的磨损限制，液压马液压马达的排量越大，最高使用转速越低。达的排量越大，最高使用转速越低。（八）最低稳定转速（八）最低稳定转速马达的马达的最低稳定转速最低稳定转速受受摩擦力摩擦力的变化，的变化，泄漏量泄漏量的波动及排量脉动的波动及排量脉动的影响，故需按使用要求的影响，故需按使用要求工作。工作。3-2 齿轮泵与齿轮马达齿轮泵与齿轮马达 gear pump and motor一、齿轮泵一、齿轮泵（一）齿轮泵结构特点（一）齿轮泵结构特点齿轮泵由于结构简单、成本较低，工作可靠，齿轮泵由于结构简单、成本较低，工作可靠，自吸能力强，对油液的污染不敏感。自吸能力强，对油液的污染不敏感。但流量但流量和压力的脉动大，噪声大和压力的脉动大，噪声大。排量不可调节排量不可调节-是定量泵。是定量泵。齿轮泵在液压系统中得到广泛应用。齿轮泵在液压系统中得到广泛应用。按齿轮的啮合方式，齿轮泵分有按齿轮的啮合方式，齿轮泵分有 两种。两种。内啮合式内啮合式外啮合式外啮合式以外啮合齿轮泵为例，介绍其工作原理及结构以外啮合齿轮泵为例，介绍其工作原理及结构特点。特点。外啮合齿轮泵允许的最高转速一般可达到外啮合齿轮泵允许的最高转速一般可达到3000r/min。根据（其结构特点）工作压力（额定压力）齿根据（其结构特点）工作压力（额定压力）齿轮泵分有：轮泵分有：低压齿轮泵低压齿轮泵-中高压齿轮泵中高压齿轮泵-高压齿轮泵高压齿轮泵-压力为压力为2.5MPa压力为压力为1620MPa压力为压力为32MPa（二）齿轮泵的组成、工作原理（二）齿轮泵的组成、工作原理如图所示的齿轮泵如图所示的齿轮泵是由两个相互啮合是由两个相互啮合的一对齿轮的一对齿轮I和和II、泵体、端盖、轴泵体、端盖、轴及轴承等组成。及轴承等组成。在壳体上，开设在壳体上，开设有吸油口和压油口。有吸油口和压油口。1.结构组成结构组成工作容积的位置：工作容积的位置：由两个齿轮、壳体与两侧板由两个齿轮、壳体与两侧板间、在齿轮啮合点的两侧形成两个密封的工间、在齿轮啮合点的两侧形成两个密封的工作腔（吸油工作腔和压油工作腔）。作腔（吸油工作腔和压油工作腔）。吸油过程吸油过程-发生在吸油腔，两齿脱离啮合，容积发生在吸油腔，两齿脱离啮合，容积增大产生真空，油箱中的液体在大气压的作增大产生真空，油箱中的液体在大气压的作用下，被吸入，填满增大的空间，完成吸油用下，被吸入，填满增大的空间，完成吸油过程。过程。压油过程压油过程-发生在压油腔，两齿进入啮合，容积发生在压油腔，两齿进入啮合，容积减小减小 油液受到挤压，产生压力，向外输压力油液受到挤压，产生压力，向外输压力油，完成压油过程。油，完成压油过程。2.齿轮泵工作原理齿轮泵工作原理 齿轮泵的工作原理齿轮泵的工作原理 （动画（动画液压动画汇总液压动画汇总齿轮泵原理图齿轮泵原理图.SWF）（三）齿轮泵的流量计算（三）齿轮泵的流量计算通通过过齿齿轮轮泵泵的的工工作作原原理理可可知知，齿齿轮轮每每转转过过一一个个齿齿，就就会会将将一一对对齿齿间间容容积积的的油油液液挤挤出出，所所以以齿齿轮轮泵泵的的排排量量q应应是是其其两两个个齿齿轮轮的的齿齿间间容容积积之之总和。总和。近近似似计计算算时时，可可假假设设齿齿间间的的容容积积等等于于轮轮齿齿的的体体积积，且且不不计计齿齿轮轮啮啮合合时时的的径径向向间间隙隙，当当齿齿轮轮齿齿数数为为z、节节圆圆直直径径为为D、工工作作齿齿高高为为h、模模数数为为m、齿宽为、齿宽为B时，泵的排量为时，泵的排量为q=dhb。实实际际上上齿齿间间的的容容积积比比轮轮齿齿的的体体积积大大一一点点，齿齿数数少时大得更多，少时大得更多，为为此此取取值值为为3.333.5，当当齿齿数数少少时时，取取值值大大些些；齿齿数数多多时时，取取值值小小些些，这这样样齿齿轮轮泵泵的的排排量应为：量应为：q=6.66Zmb，（d=Zm，h=2m。）。）流量流量Q=6.66Zmbn；提高齿轮泵的转速，提高齿轮泵的转速，增大模数和齿数，增大模数和齿数，可以增大流量。可以增大流量。（为什么讲齿轮泵是定量泵）（为什么讲齿轮泵是定量泵）由由于于在在轮轮齿齿不不同同的的啮啮合合点点，密密封封工工作作腔腔的的容容积积变变化化率率不不一一样样，因因此此瞬瞬时时输输出出的的流流量量是是变变化化的，的，这就是齿轮泵输出流量脉动的基本原因。这就是齿轮泵输出流量脉动的基本原因。液液压压泵泵输输出出流流量量的的脉脉动动程程度度，可可用用脉脉动动率率（或或脉动系数）脉动系数）来表示来表示,如下图所示如下图所示:流量脉动率流量脉动率 是液压泵工作性能的重要参数之是液压泵工作性能的重要参数之一，它直接影响液压系统一，它直接影响液压系统工作的平稳性工作的平稳性。齿轮泵的流量脉动率与齿数有关，齿轮泵的流量脉动率与齿数有关，齿数愈少，齿数愈少，脉动率愈大脉动率愈大。此外，。此外，外啮合齿轮泵比内啮合外啮合齿轮泵比内啮合齿轮泵的脉动率要大。齿轮泵的脉动率要大。(四四)CB)CB型齿轮泵的结构型齿轮泵的结构CB型齿轮泵其额定压力为型齿轮泵其额定压力为2.5MPa，是由泵体、，是由泵体、前、后端盖三片组成的。前、后端盖三片组成的。要掌握其结构上相关元件要掌握其结构上相关元件小孔、槽小孔、槽的作用。的作用。见下图为见下图为CB型齿轮泵结构图型齿轮泵结构图-（或参见课本（或参见课本P30图图2-4）。）。CB型齿轮泵结构图型齿轮泵结构图-1,4-端盖；端盖；2-滚针轴承；滚针轴承；3-泵体；泵体；5-传动轴传动轴（五）齿轮泵结构上的共性问题（五）齿轮泵结构上的共性问题1.困油现象困油现象（1）齿轮泵正常工作的条件）齿轮泵正常工作的条件要使齿轮泵工作时齿轮传动平稳，不产生冲击，要使齿轮泵工作时齿轮传动平稳，不产生冲击，就必须使就必须使齿轮啮合的重叠系数齿轮啮合的重叠系数1。（2 2）困油现象产生的原因）困油现象产生的原因于是在某一段时间内就有两对轮齿同时处于啮于是在某一段时间内就有两对轮齿同时处于啮合状态，两啮合点之间存在之间存在有合状态，两啮合点之间存在之间存在有密封密封间隙间隙，使留在此密封间隙的油液被围困在两，使留在此密封间隙的油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间，对轮齿所形成的封闭空腔之间，如图（如图（2-7a）所示）所示这个封闭腔的容积，这个封闭腔的容积，开始时随着齿轮的转开始时随着齿轮的转动而逐渐减小动而逐渐减小（图（图a到图到图b的过程中）的过程中）以后又随着齿轮的以后又随着齿轮的转动而逐渐加大转动而逐渐加大（图（图b到图到图c的过程中）的过程中）。齿轮泵困油现象齿轮泵困油现象（3）困油现象定义）困油现象定义困油现象：困油现象：当齿轮旋转时，当齿轮旋转时，困油容积由大到小，困油容积由大到小，由小到大变化由小到大变化，使容积中的油液压力随之急，使容积中的油液压力随之急剧升高和下降剧升高和下降,这种现象称困油现象。这种现象称困油现象。（4 4）危害）危害由于油液的可压缩性很小，所以封闭腔容积的由于油液的可压缩性很小，所以封闭腔容积的减小减小会使被困油液受挤压而产生很高的压力，会使被困油液受挤压而产生很高的压力，从各处缝隙中挤出去，造成油液发热，并使从各处缝隙中挤出去，造成油液发热，并使机件（如轴承等）受到额外的负载；机件（如轴承等）受到额外的负载；而封闭腔容积的增大又会造成局部真空而封闭腔容积的增大又会造成局部真空,使油液使油液中溶解的气体分离出来，或使油液本身汽化，中溶解的气体分离出来，或使油液本身汽化，加剧流量的不均匀。还会产生径向力，造成加剧流量的不均匀。还会产生径向力，造成轴与轴承的磨损，并产生强烈的噪声和振动。轴与轴承的磨损，并产生强烈的噪声和振动。（5）减小方法）减小方法减小齿轮泵上困油现象的方法：减小齿轮泵上困油现象的方法：通通常常是是在在两两端端盖盖上上（或或两两侧侧盖盖板板、轴轴套套上上），开有卸荷槽。开有卸荷槽。图中的虚线所示图中的虚线所示*当当密密封封（困困油油）容容积积减减小小时时，通通过过左左边边的的卸卸荷荷槽与压油腔相通，防止压力升高；槽与压油腔相通，防止压力升高；*当密封容积（困油）增大时，通过右边的卸荷当密封容积（困油）增大时，通过右边的卸荷槽与吸油腔相通，防止气穴现象发生；槽与吸油腔相通，防止气穴现象发生；*两卸荷槽之间的间距则必须保证两卸荷槽之间的间距则必须保证在任何时候都在任何时候都不能使吸油腔和压油腔相互串通不能使吸油腔和压油腔相互串通。2.径向力不平衡问题径向力不平衡问题（1）产生的原因及后果）产生的原因及后果齿齿轮轮泵泵工工作作时时，作作用用在在齿齿轮轮外外圆圆上上的的力力是是不不一一样的（为什么？）样的（为什么？）在在齿齿轮轮泵泵中中，液液体体作作用用在在齿齿轮轮外外缘缘的的压压力力是是不不均均匀匀的的，从从低低压压腔腔到到高高压压腔腔，压压力力沿沿齿齿轮轮旋旋转转方方向向逐逐齿齿递递增增，因因此此齿齿轮轮和和轴轴受受到到径径向向不不平衡力的作用。平衡力的作用。工作压力越高，径向不平衡力也越大。工作压力越高，径向不平衡力也越大。这样在齿轮外圆上便产生了径向力。这样在齿轮外圆上便产生了径向力。齿轮泵的径向不平衡力齿轮泵的径向不平衡力 齿齿轮轮泵泵（特特别别是是中中高高压压齿齿轮轮泵泵）的的轴轴承承磨磨损损是是影影响响泵泵寿寿命命的的主主要要因因素素之之一一。其其磨磨损损是是由于由于径向力径向力造成的。造成的。因此对齿轮上的径向作用力的了解很重要。因此对齿轮上的径向作用力的了解很重要。（2）减小径向力的方法）减小径向力的方法缩小压油口的尺寸缩小压油口的尺寸。(为什么？为什么？)这样使压力油作用在齿的面积减小。这样使压力油作用在齿的面积减小。许多高压齿轮泵的实测结果也表明：压力在许多高压齿轮泵的实测结果也表明：压力在径向间隙中沿齿轮圆周的分布并非均匀下径向间隙中沿齿轮圆周的分布并非均匀下降。在靠近吸油腔的最后降。在靠近吸油腔的最后12个齿顶间隙的个齿顶间隙的压力降占泵的吸、压油压差的压力降占泵的吸、压油压差的 80左右。左右。3.间隙泄漏问题间隙泄漏问题齿轮泵的间隙有：齿轮泵的间隙有：（1）齿轮的端面和端盖之间称）齿轮的端面和端盖之间称轴向间隙轴向间隙。该间隙处的泄漏占总漏的该间隙处的泄漏占总漏的7580%。（2）齿轮外圆与泵体、两齿啮合处，称）齿轮外圆与泵体、两齿啮合处，称径向间径向间隙。隙。齿轮外圆与泵体之间的泄漏占总泄漏的齿轮外圆与泵体之间的泄漏占总泄漏的5%；两齿啮合处的泄漏占总泄漏两齿啮合处的泄漏占总泄漏1015%。间隙泄漏只有靠间隙泄漏只有靠工艺加工的公差和安装公差工艺加工的公差和安装公差来保来保证。证。（六）高压齿轮泵（六）高压齿轮泵由于齿轮泵结构上的优点，希望其应用范围更由于齿轮泵结构上的优点，希望其应用范围更广些，在结构上采取一定方法使其能适合较广些，在结构上采取一定方法使其能适合较高的工作压力下工作。高的工作压力下工作。新型的高压齿轮泵在结构上采取了新型的高压齿轮泵在结构上采取了轴向间隙自轴向间隙自动补偿装置动补偿装置。常用的有：浮动轴套、浮动侧板、挠性侧板。常用的有：浮动轴套、浮动侧板、挠性侧板。但使用最多的是但使用最多的是浮动轴套浮动轴套，在此介绍浮动轴套，在此介绍浮动轴套式的补偿装置。式的补偿装置。(实物分析实物分析)（七）内啮合齿轮泵的工作原理（七）内啮合齿轮泵的工作原理（动画（动画液压动画汇总液压动画汇总内啮内啮合渐开线齿轮泵图合渐开线齿轮泵图.swf）二、齿轮马达二、齿轮马达（一）（一）结构组成、工作原理结构组成、工作原理1.结构组成结构组成（参见图）（参见图）2.工作原理工作原理（动画（动画液压动画汇总液压动画汇总液压马达图液压马达图.swf）3.齿轮马达的结构特点齿轮马达的结构特点由于马达是带负载启动工作的，要求有正反转由于马达是带负载启动工作的，要求有正反转功能，其结构有如下特点：功能，其结构有如下特点：（1）进油口与回油口尺寸一样；）进油口与回油口尺寸一样；（2）齿轮马达采用外泄漏；）齿轮马达采用外泄漏；（3）其内部结构对称布置；）其内部结构对称布置；（4）为了减小摩擦损失，改善马达启动性能，）为了减小摩擦损失，改善马达启动性能，采用滚动轴承。采用滚动轴承。3-3 叶片泵与叶片马达叶片泵与叶片马达 一、叶片泵一、叶片泵（一）结构特点：（一）结构特点：流量均匀、噪声低、体积小，结构紧凑，重流量均匀、噪声低、体积小，结构紧凑，重量轻。对油液的污染较敏感，叶片高速运动量轻。对油液的污染较敏感，叶片高速运动与伸缩使其转速受到限制，有较大的径向力与伸缩使其转速受到限制，有较大的径向力的作用，一般可在的作用，一般可在6002000r/min中使用。中使用。中低压叶片泵的压力为中低压叶片泵的压力为8MPa，中高压的压力为中高压的压力为32MPa。叶片泵一般用在压力为叶片泵一般用在压力为616MPa的工作环境的工作环境下进。下进。（二）分类、组成（二）分类、组成1.单作用叶片泵单作用叶片泵 又称非卸荷式叶片泵（变量泵）。又称非卸荷式叶片泵（变量泵）。2.双作用叶片泵双作用叶片泵 又称卸荷式叶片泵（定量泵）。又称卸荷式叶片泵（定量泵）。叶片泵是由定子、转子、前后两配油盘、若干叶片泵是由定子、转子、前后两配油盘、若干个叶片、泵体等组成。个叶片、泵体等组成。（三）叶片泵的工作原理（三）叶片泵的工作原理1.单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的工作原理单作用叶片泵的组成特点：单作用叶片泵的组成特点：定子的内表面是一个圆形，转子与定子之间有定子的内表面是一个圆形，转子与定子之间有一偏心距一偏心距e，两端的配盘上只开有一吸油窗，两端的配盘上只开有一吸油窗口和一个压油窗口。口和一个压油窗口。当转子旋转一周时，每当转子旋转一周时，每一个叶片在转子槽中往复滑动一次一个叶片在转子槽中往复滑动一次，每相邻，每相邻的两叶片间的密封腔容积发生一次增大和减的两叶片间的密封腔容积发生一次增大和减小的变化，容积增大时通过吸油口完成一次小的变化，容积增大时通过吸油口完成一次吸油，容积减小时通过压油口完成一次压油吸油，容积减小时通过压油口完成一次压油由于转子每转一转吸、压油各一次故称为单由于转子每转一转吸、压油各一次故称为单作用叶片泵。作用叶片泵。由于泵的由于泵的转子受有不平衡的径向液压力转子受有不平衡的径向液压力，又，又称称其为非卸荷式叶片泵。其为非卸荷式叶片泵。这样轴和轴承上的不平负荷较大，因而这种泵这样轴和轴承上的不平负荷较大，因而这种泵的工作压力受到了限制。的工作压力受到了限制。该泵的排量可通过该泵的排量可通过e调节，是变量泵。调节，是变量泵。单作用叶片泵的工作原理图单作用叶片泵的工作原理图（动画（动画液压动画汇总液压动画汇总叶片泵叶片泵.swf）单作用叶片泵的结单作用叶片泵的结构及工作原理构及工作原理 2.双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理其结构组成特点其结构组成特点-其定子内表面形似椭圆，是由其定子内表面形似椭圆，是由两段长半径两段长半径和和两段短半径两段短半径和和四段过度曲线四段过度曲线组组成，定子和转子的中心重合。成，定子和转子的中心重合。与过渡曲线对应的配油盘上开有四个腰形窗口，与过渡曲线对应的配油盘上开有四个腰形窗口，两个是吸油口、两个是压油口，转子每转一两个是吸油口、两个是压油口，转子每转一周，周，吸压油各一次吸压油各一次故称其为双作用叶片泵。故称其为双作用叶片泵。因两个吸、压油窗口是对称布置的，转子和轴因两个吸、压油窗口是对称布置的，转子和轴承所受的径向力相互平衡。这种泵的排量是承所受的径向力相互平衡。这种泵的排量是不可调的，因而是不可调的，因而是定量泵定量泵。双作用叶片泵的工作原理（结构）示意图双作用叶片泵的工作原理（结构）示意图-双作用叶片泵工作原理示意图双作用叶片泵工作原理示意图（动画（动画（动画（动画液压动画汇总液压动画汇总液压动画汇总液压动画汇总 叶片泵叶片泵叶片泵叶片泵1.swf1.swf液压动画汇总液压动画汇总液压动画汇总液压动画汇总 叶片泵原理图叶片泵原理图叶片泵原理图叶片泵原理图.swf.swf）（四）双作用叶片泵的流量计算（四）双作用叶片泵的流量计算转子转动一周，任意相邻的两叶片所形成的密转子转动一周，任意相邻的两叶片所形成的密封工作容积进行了两次的吸油与压油，排除封工作容积进行了两次的吸油与压油，排除了了2ZV的体积。的体积。（五）（五）YB型双作用叶片泵的结构型双作用叶片泵的结构 1-滚针轴承；滚针轴承；2、7-配油盘；配油盘；3-传动轴；传动轴；4-转子；转子；5-定子；定子；6、10-泵体；泵体；8-滚珠轴承；滚珠轴承；9-叶片。叶片。（六）（六）YB双作用叶片泵的结构特点分析双作用叶片泵的结构特点分析1.定子内表面形状常用的有：定子内表面形状常用的有：修正的阿基米德螺线、正弦加速曲线、等加速修正的阿基米德螺线、正弦加速曲线、等加速等减速曲线、高次曲线等。等减速曲线、高次曲线等。但现在使用最多的是但现在使用最多的是等加速等减速曲线等加速等减速曲线当转当转子转速恒定时，叶片径向运动的加速度或减子转速恒定时，叶片径向运动的加速度或减速度值是恒定的速度值是恒定的。其特点是使其特点是使过渡曲线与圆弧曲线的连接平稳光过渡曲线与圆弧曲线的连接平稳光滑，滑，移动时，减小了与定子的冲击、磨损与移动时，减小了与定子的冲击、磨损与噪声。噪声。2.叶片的安装角度叶片的安装角度叶片槽叶片槽不是沿着半径方向不是沿着半径方向（即不是通过转子中（即不是通过转子中心），而是心），而是向转子旋转方向前倾一定的角度向转子旋转方向前倾一定的角度，其目的是其目的是改善叶片受力改善叶片受力，避免叶片被卡死避免叶片被卡死与与折段折段。（参见图）（参见图）叶片安放受力分析：叶片安放受力分析：如图，其工作时，在压油腔的叶片，定子的内如图，其工作时，在压油腔的叶片，定子的内表面将叶片推向中心，这时作用力的方向与表面将叶片推向中心，这时作用力的方向与转子半径方向的夹角是转子半径方向的夹角是（如果叶片沿半径方如果叶片沿半径方向安装，此角为压力向安装，此角为压力角）。如果角）。如果压力角大压力角大，叶片在槽内滑动时的，叶片在槽内滑动时的摩摩擦力大擦力大，叶片，叶片伸缩不灵活伸缩不灵活，且，且磨损不均匀磨损不均匀，甚至会出现叶片甚至会出现叶片卡死、折断卡死、折断。如果将叶片沿半径方向前倾一个角如果将叶片沿半径方向前倾一个角，以减小压，以减小压力角，这样就保证叶片工作时叶片的安全。力角，这样就保证叶片工作时叶片的安全。这样安装叶片会发生摩擦与自锁否？分析指出这样安装叶片会发生摩擦与自锁否？分析指出不会！不会！（1）叶片泵的转速在）叶片泵的转速在1500r/min以上，叶片往以上，叶片往返次数每分钟三千次，再加上高频振荡。返次数每分钟三千次，再加上高频振荡。（2）在金属壁与液体之间，存在某些边界层。）在金属壁与液体之间，存在某些边界层。（3）配油盘的结构作用。）配油盘的结构作用。3.配油盘结构配油盘结构（结合实物分析）（结合实物分析）-双作用叶片泵的配油盘双作用叶片泵的配油盘在盘上有两个吸油窗口在盘上有两个吸油窗口2、4；和两个压油窗口和两个压油窗口1、3；窗口之间为封油区；窗口之间为封油区；环形槽环形槽c与压油腔相通并与与压油腔相通并与转子叶片槽底部相通转子叶片槽底部相通,使叶片的底部作用有使叶片的底部作用有压力油。压力油。4.双叶片结构双叶片结构5.提高双作用叶片泵压力的措施提高双作用叶片泵压力的措施由于一般双作用叶片泵的由于一般双作用叶片泵的叶片底部通压力油叶片底部通压力油，就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液就使得处于吸油区的叶片顶部和底部的液压作用力不平衡，叶片顶部以很大的压紧压作用力不平衡，叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上，使磨损加力抵在定子吸油区的内表面上，使磨损加剧，影响叶片泵的使用寿命，尤其是工作剧，影响叶片泵的使用寿命，尤其是工作压力较高时，磨损更严重，因此吸油区叶压力较高时，磨损更严重，因此吸油区叶片两端压力不平衡，限制了双作用叶片泵片两端压力不平衡，限制了双作用叶片泵工作压力的提高。工作压力的提高。（1）减小作用在叶片底部的油液压力。）减小作用在叶片底部的油液压力。（2）减小叶片底部承受压力油作用的面积。）减小