第3章 液壓泵和液壓馬達

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1、第3章液壓泵和液壓馬達液壓泵與液壓馬達，是液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓泵將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換成壓力能，屬于動力元件，其功用是給液壓系統(tǒng)提供足夠的壓力油以驅(qū)動系統(tǒng)工作，因此，液壓泵的輸入?yún)⒘繛闄C械參量（轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n），輸出參量為液壓參量（壓力p和流量q）。而液壓馬達將輸入的液體壓力能轉(zhuǎn)換成工作機構(gòu)所需要的機械能，屬于執(zhí)行元件，常置于液壓系統(tǒng)的輸出端，直接或間接驅(qū)動負(fù)載連續(xù)回轉(zhuǎn)而做功。因此，液壓馬達的輸入?yún)⒘繛橐簤簠⒘浚▔毫和流量q），輸出參量為機械參量（轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n）。3.1液壓泵及液壓馬達概述液壓泵和液壓馬達屬于容積

2、式液壓機械，它們都是利用密閉容積的大小變化來工作的。3.1.1液壓泵的工作原理液壓泵排出油液的壓力取決于油液流動需要克服的阻力，排出油液的流量取決于密封腔容積變化的大小和速率。這種單柱塞泵是靠密封油腔的容積變化進行工作的，稱為容積式泵。構(gòu)成容積式液壓泵必須具備如下的三個條件：⑴容積式泵必定具有一個或若干個密封油腔；⑵密封油腔的容積能產(chǎn)生由小到大和由大到小的變化，以形成吸、排油過程；⑶具有相應(yīng)的配流機構(gòu)以使吸、排油過程能各自獨立完成。液壓泵和液壓馬達實現(xiàn)進、排油的方式稱為配流。3.1.2液壓泵的主要性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)主要有壓

3、力、轉(zhuǎn)速、排量、流量、功率和效率。⒈液壓泵的壓力（常用單位為MPa）⑴額定壓力ps在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)所允許的最高壓力。額定壓力值與液壓泵的結(jié)構(gòu)型式及其零部件的強度、工作壽命和容積效率有關(guān)。在液壓系統(tǒng)中，安全閥的調(diào)定壓力要小于泵的額定壓力。銘牌標(biāo)注的就是此壓力。⑵最高允許壓力pmax是指泵短時間內(nèi)所允許超載使用的極限壓力，它受泵本身密封性能和零件強度等因素的限制。⑶工作壓力p液壓泵在實際工作時的輸出壓力，亦即液壓泵出口的壓力，泵的輸出壓力由負(fù)載決定。當(dāng)負(fù)載增加，輸出壓力就增大，負(fù)載減小，輸出壓力就降低。⑷吸入

4、壓力液壓泵進口處的壓力。⒉液壓泵的轉(zhuǎn)速（常用單位為r/min）⑴)額定轉(zhuǎn)速n在額定壓力下，根據(jù)試驗結(jié)果推薦能長時間連續(xù)運行并保持較高運行效率的轉(zhuǎn)速。⑵最高轉(zhuǎn)速nmax在額定壓力下，為保證使用壽命和性能所允許的短暫運行的最高轉(zhuǎn)速。其值主要與液壓泵的結(jié)構(gòu)型式及自吸能力有關(guān)。⑶最低轉(zhuǎn)速nmin為保證液壓泵可靠工作或運行效率不致過低所允許的最低轉(zhuǎn)速。⒊液壓泵的排量及流量⑴排量V（m3／r，常用單位為mL／r）在不考慮泄漏的情況下，液壓泵主軸每轉(zhuǎn)一周，所排出的液體的體積，稱為排量，又稱為理論排量、幾何排量。⑵理論流量qt（m3/s，常用單

5、位為L/min）在不考慮泄漏的情況下，液壓泵在單位時間內(nèi)所排出的液體的體積，稱為理論流量；工程上又稱空載流量。⑶實際流量q指實際運行時，在不同壓力下液壓泵所排出的流量。實際流量低于理論流量，其差值Δq＝qt－q為液壓泵的泄漏量。⑷額定流量qs在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的輸出流量。⑸瞬時理論流量qtsh由于運動學(xué)機理，液壓泵的流量往往具有脈動性，液壓泵某一瞬間所排的理論流量稱為瞬時理論流量。⑹流量不均勻系數(shù)δq在液壓泵的轉(zhuǎn)速一定時，因流量脈動造成的流量不均勻程度。⒋液壓泵的功率液壓泵的輸入功率為機械功率，表現(xiàn)為

6、泵軸上的轉(zhuǎn)矩T和角速度ω；液壓泵的輸出功率為液壓功率，表現(xiàn)為壓力p和流量q。⑴輸入功率Pi液壓泵的輸入功率是原動機的輸出功率，亦即實際驅(qū)動泵軸所需的機械功率⑵輸出功率Po液壓泵的輸出功率(kW)用其實際流量q和出口壓力p的乘積表示Po＝pq⑶理論功率Pt如果液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中沒有能量損失，則輸入功率與輸出功率相等，即為理論功率，用Pt表示，⒌液壓泵的效率實際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，功率損失用效率來描述。⑴機械效率ηm液體在泵內(nèi)流動時，液體粘性會引起轉(zhuǎn)矩?fù)p失，泵內(nèi)零件相對運動時，機械摩擦也會引起轉(zhuǎn)矩?fù)p失。機械效率

7、ηm是泵所需要的理論轉(zhuǎn)矩Tt與實際轉(zhuǎn)矩T之比，即⑵容積效率ηV在轉(zhuǎn)速一定的條件下，液壓泵的輸出功率與理論功率之比，或者液壓泵的實際流量與理論流量之比，定義為泵的容積效率，即(3.7)在液壓泵結(jié)構(gòu)型式、幾何尺寸確定后，泄漏量ql的大小主要取決于泵的出口壓力，與液壓泵的轉(zhuǎn)速（對定量泵）或排量（對變量泵）無多大關(guān)系。因此液壓泵在低轉(zhuǎn)速或小排量下工作時，其容積效率將會很低，以致無法正常工作。⑶總效率η液壓泵的輸出功率與輸入功率之比。(3.10)液壓泵的總效率η在數(shù)值上等于容積效率和機械效率的乘積。液壓泵的總效率、容積效率和機械效率可以通

8、過實驗測得。液壓泵的容積效率ηPV、機械效率ηPm、總效率ηP、理論流量qt、實際流量q和實際輸入功率Pi與工作壓力p的關(guān)系曲線如圖3.2所示。⒍液壓泵的噪聲液壓泵的噪聲通常用分貝(dB)衡量，液壓泵的噪聲產(chǎn)生的原因主要包括：流量脈動、液流沖擊、零部件的振動和摩