第4章 液壓泵和液壓馬達(dá)

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1、第4章液壓泵和液壓馬達(dá)返回§4.1液壓泵的基本工作原理及分類§4.2液壓泵的基本性能參數(shù)和特性曲線§4.3齒輪泵§4.4葉片泵§4.5柱塞泵§4.6螺桿泵§4.7各類液壓泵的性能比較及應(yīng)用§4.8液壓馬達(dá)§4.1液壓泵的基本工作原理及分類液壓泵和液壓馬達(dá)都是靠密封容積的變化來(lái)工作的。圖4.1所示為液壓泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。當(dāng)偏心輪1由動(dòng)力裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2便在偏心輪1和彈簧4的作用下在泵體3內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。柱塞右移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變大，產(chǎn)生真空，油箱中的油液便在大氣壓力作用下通過(guò)吸油（單向）閥

2、5吸入液壓泵內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吸油；柱塞左移時(shí)，缸體中密封工作腔a的容積變小，油液受擠壓，通過(guò)壓油（單向）閥6輸?shù)较到y(tǒng)中去，實(shí)現(xiàn)壓油。由此可見(jiàn)，液壓泵是靠密封工作腔的容積變化來(lái)工作的。它具有一定的密封容積，而且其密封容積是變化的，同時(shí)還要有吸壓油部分。液壓泵輸出油液流量的大小，由密封工作腔的容積變化量和單位時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)決定。因此這類液壓泵又稱為容積式泵。圖4.1容積式液壓泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1－偏心輪；2－柱塞；3－缸體；4－彈簧；5－吸油閥；6－壓油閥液壓泵的基本工作原理及分類(2/2)按照結(jié)構(gòu)形式的不同，液壓

3、泵可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和螺桿式等類型；按密封工作腔容積變化量能否調(diào)節(jié)，液壓泵又分為定量式和變量式兩類。液壓泵的一般圖形符號(hào)如圖4.2（a）所示，液壓馬達(dá)的一般圖形符號(hào)如圖4.2（b）所示。圖4.2液壓泵和液壓馬達(dá)圖形符號(hào)1.液壓泵的基本性能參數(shù)（1）壓力液壓泵的壓力參數(shù)主要是工作壓力和額定壓力。（a）工作壓力它是指液壓泵在實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力值，即泵出油口處壓力值，也稱為系統(tǒng)壓力。此壓力取決于系統(tǒng)中阻止液體流動(dòng)的阻力。阻力（負(fù)載）增大，工作壓力升高；反之則工作壓力降低。泵的最大工作壓力

4、是由其組成部分零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封好壞來(lái)決定的，隨著泵工作壓力的提高，它的泄漏量增大，效率降低。（b）額定壓力它是指在保證液壓泵的容積效率、使用壽命和額定轉(zhuǎn)速的前提下，泵連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允許使用的壓力最大限定值。它是泵在正常工作的條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。當(dāng)泵的工作壓力超過(guò)額定壓力時(shí)，就會(huì)過(guò)載?！?.2液壓泵的基本性能參數(shù)和特性液壓泵的基本性能參數(shù)(2/5)(2)流量和排量由液壓泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的液壓泵每轉(zhuǎn)排出液體的體積，稱為液壓泵的排量V。在工程上，它可以用在無(wú)

5、泄漏的情況下，液壓泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積來(lái)表示，常用單位為mL/r。由液壓泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得到的液壓泵在單位時(shí)間內(nèi)排出液體的體積，稱為液壓泵的理論流量qt。它等于液壓泵排量V和轉(zhuǎn)速n的乘積，即（4.1）液壓泵在工作時(shí)的輸出流量稱為液壓泵的實(shí)際流量q。這時(shí)的流量必須考慮到液壓泵的泄漏。液壓泵在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量稱為液壓泵的額定流量qn。由于液壓泵存在泄漏，所以液壓泵的實(shí)際流量和額定流量都小于理論流量。液壓泵的基本性能參數(shù)(3/5)(3)功率液壓泵的輸入能量為機(jī)械能，其表現(xiàn)

6、為轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速ω；液壓泵的輸出能量為液壓能，表現(xiàn)為壓力p和流量q。液壓缸的輸入能量為液壓能，其表現(xiàn)為壓力p和流量q；液壓缸的輸出能量為機(jī)械能，表現(xiàn)為力F和速度?。以泵－缸系統(tǒng)為例，液壓泵的輸入功率Pi為（4.2）液壓泵的輸出功率Po為（4.3）當(dāng)忽略能量轉(zhuǎn)換及輸送過(guò)程中的損失時(shí)，液壓泵的輸出功率應(yīng)該等于輸入功率，即液壓泵的理論功率為（4.4）式中?——液壓泵的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（rad/s）；Tt——液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩（N·m）。液壓泵的基本性能參數(shù)(4/5)(4)效率液壓泵由于存在泄漏，因此它的實(shí)際輸出流

7、量q為（4.6）q和ql都與液壓泵的工作壓力p有關(guān)，ql隨p的升高而加大，從而導(dǎo)致q隨p的升高而減小。液壓泵實(shí)際流量與理論流量的比值，稱為容積效率，以?v表示（4.7）由于液壓泵內(nèi)零件之間的間隙很小，泄漏油液的流態(tài)可以看做是層流，所以泄漏量ql和液壓泵的工作壓力p成正比關(guān)系，即（4.8）故又有（4.9）液壓泵的基本性能參數(shù)(5/5)液壓泵由于存在機(jī)械摩擦（相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的摩擦及液體的粘性摩擦），因此它的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩Ti必然大于理論轉(zhuǎn)矩Tt。液壓泵理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值，稱為機(jī)械效率，以?m表示

8、（4.10）或根據(jù)式（4.4），將代入上式，得（4.11）因此，液壓泵的總效率可寫成（4.12）由圖可見(jiàn)，液壓泵的理論流量不隨液壓泵的壓力變化。由于液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大，所以液壓泵的實(shí)際輸出流量q隨壓力的升高而降低，而容積效率也隨之降低。總效率?開(kāi)始隨壓力p的增大很快上升，達(dá)到最大值后，又逐步下降。由容積效率和總效率這兩條曲線的變化，可以看出2.液壓泵特性曲線機(jī)械效率的變化情況。液壓泵在低壓時(shí)，機(jī)械摩擦損失在總損失中所占的比重較大，其機(jī)械效率很低。隨著工作壓力的提高，機(jī)械