液压与气压传动

1. 液压与气压传动 华北水利水电学院 机械学院

2. 第三章 液压泵和液压马达 • 液压泵是液压系统的动力元件，它将原动机输入的机械能转换为油液的压力能输出，为执行元件提供压力油液。 • 液压马达是液压系统中的执行元件，将液体的压力能转换为旋转形式的机械能、从而拖动负载作功。

3. 第一节概述 • 液压泵和液压马达的工作原理 • 分类 • 基本参数

4. 第一节概述 液压泵的基本工作原理

5. 液压泵正常工作的基本条件： • ⑴在结构上具有一个或多个密封且可以周期性变化的工作容积； • 当工作容积增大时，完成吸油过程；当工作容积减小时，完成排油过程。 • ⑵具有相应的配油机构，将吸油过程与排油过程分开； • ⑶油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。

6. 液压马达的基本工作原理 从能量转换的观点来看，液压马达与液压泵是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可以使液压泵变成液压马达工况；反之，当液压马达的输出部件由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。 它们具有同样的基本条件：密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。

7. 二、液压泵和液压马达基本参数 • (一)液压泵的基本参数 • 液压泵是由原动机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。 • 液压泵是输出液压能量的元件，压力p和流量q是它的主要性能参数。

8. (一)液压泵的基本参数 • 1、压力： • 工作压力： • 指泵实际工作时的压力，其大小取决于外负载。 • 额定压力： • 是指泵正常工作条件下 (按试验标准规定、保证一定的容积效率和使用寿命条件下)连续运转允许的最高压力。 • 最大压力： • 指泵在短时间内超载所允许承受的极限压力。

9. (一)液压泵的基本参数 • 2、排量 • 液压泵排量V：指泵每转一转密封工作容积的变化量。泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值。 • 泵的排量只取决于泵的结构参数。 • 泵排量固定，则为定量泵； • 排量可变，则为变量泵。

10. (一)液压泵的基本参数 • 3、流量： • 理论流量： • 指单位时间内，由密封容腔几何尺寸变化而计算得到的排出的液体体积，用qt表示。 • 不考虑泄漏，液压泵排出的液体体积。 • 实际流量: • 指单位时间内液压泵实际排出的液体的体积，用q表示。 • 额定流量： • 是指在正常工作条件下，按试验标准必须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出的流量，用qn表示。 • 因为泵存在内泄漏，所以额定流量和理论流量是不同的。

11. 液压泵的基本参数 • 4、转速 • 额定转速：保持液压泵在正常工作情况下(额定压力下)连续运转最高的转速。 • 最高转速：在额定压力下，超过额定转速而允许短暂运行的最高转速。 • 齿轮泵转速300r/min~3000r/min，国外可达4000r/min。 • 叶片泵转速600~2800r/min。 • 轴向柱塞泵转速600~7500r/min。

12. 液压泵的基本参数 • 6、液压泵的功率和效率 • (1)输入功率 • 理论输入功率 • 实际输入功率 转矩 • 理论转矩 • 实际转矩

13. (2)输出功率 • 理论输出功率 • 实际输出功率

14. 容积损失： • 因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩造成流量上的损失，容积损失用容积效率表征； • 机械损失： • 因摩擦而造成转矩上的损失，机械损失用机械效率表征。

15. (一)液压泵的基本参数 • 机械效率： • 理论转矩与实际输入转矩的比值。 • 容积效率： • 实际输出流量和理论流量比值。

16. (3)效率：液压泵的总效率是输出的液压功率与输入功率之比。(3)效率：液压泵的总效率是输出的液压功率与输入功率之比。

17. 特性曲线：随负载压力变化的曲线

18. 7、自吸能力 • 液压泵的自吸能力是指泵在额定转速下，从低于吸油口以下的开式油箱中自行吸油的能力。这种能力的大小，常以吸油高度或真空度表示。 • 各种液压泵的自吸能力是不同的，一般泵的吸油高度不超过500mm。

19. 液压马达基本参数 • 1、转矩 • 液压马达输入的是压力和流量，输出的是转矩和转速，这是它的主要性能参数。 • 理论转矩 • 实际转矩

20. 液压马达基本参数 • 2、转速 液压马达常规定有最高转速和最低稳定转速。不同形式和排量的马达最高和最低稳定转速不同。

21. 液压马达基本参数 • 3、液压马达的功率和效率

22. 三、液压泵、液压马达的分类 • 液压泵分类

23. 液压马达分类

24. 液压泵和液压马达的工作原理 • 齿轮泵和齿轮马达 • 叶片泵和叶片式马达 • 柱塞泵和柱塞式液压马达

25. 四、液压泵和液压马达的职能符号

26. 第二节 齿轮泵 • 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，液压系统中常用的液压泵。 • 按啮合形式可分为: • 外啮合齿轮泵; • 内啮合齿轮泵。

27. 图为外啮合齿轮泵实物结构

30. 一外啮合齿轮泵工作原理 吸排方向取决于转向，脱开啮合的一侧与吸入管连通，插入啮合的一侧与排出管连通。

31. 二、 流量计算和流量脉动 • 齿轮泵的实际输出流量为： • 由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化不均匀，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的 。 • 外啮合齿轮泵齿数越少，脉动率就越大。

32. 三、外啮合齿轮泵的结构特点 • 1.困油 • 2.泄露 • 3.径向不平衡力

33. 困油 闭死容积： 留在两对啮合齿间的液体既不与低压腔通也不与高压腔通，称这两对啮合齿间所形成的封闭空间为“闭死容积”。

34. 困油 • 困油现象： • 在闭死容积中造成油压急剧变化的现象。

35. 危害：困油现象使泵工作时产生振动和噪声，产生气穴，并影响泵的工作平稳性和寿命。危害：困油现象使泵工作时产生振动和噪声，产生气穴，并影响泵的工作平稳性和寿命。 • 解决办法： • 为消除困油现象，应使闭死容积变化时不全然闭死。

36. 卸荷措施： • 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。

37. 泄漏 • 外啮合齿轮泵高压腔的压力油可通过三种途径泄漏到低压腔中去： • 一是通过齿轮啮合线处间隙； • 二是通过泵体和齿顶圆间的径向间隙； • 三是通过齿轮两侧和侧盖板间的端面间隙。 • 通过端面间隙的泄漏量最大，可占总泄漏量的75%～80%。

38. 径向不平衡力 主、从动齿轮所受径向力大小不等(从动齿轮受力较大)，方向不同。

39. 具体措施： • 为了减小径向不平衡力的影响，常采用缩小压油口的办法，使压力油径向作用于齿轮上的面积减小。

40. 四齿轮泵的优缺点及其应用 • 1、齿轮泵体积小，重量轻，结构简单，制造方便，维修容易，价格低廉； • 2、齿轮泵可靠性好，因此可用于飞机上； • 3、齿轮泵对油液污染不敏感，因此可以用在工程机械、矿山机械等外界条件差的地方； • 4、齿轮泵自吸性能好，转速低至300～400r/min 时仍能稳定、可靠地实现自吸； • 5、齿轮泵流量和压力有脉动，因此一般不用于加工精度高的精密机床上。

41. 六、齿轮马达 1、齿轮马达的工作原理

42. 2、结构特点 齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下： 1、为满足正、反转的要求，液压马达的结构应完全对称，包括进、出油口，卸荷结构和轴向间隙自动补偿结构; 2、液压马达泄漏的油必须用泄漏管道引至油箱，而不能象泵那样引到吸油口，故称液压马达为外泄，而称液压泵为内泄: 3、为了减少磨擦损失，改善起动性能，一般液压马达均用滚动轴承。 4、齿轮液压马达的齿数较液压泵的齿数多，以减小转矩脉动幅度。

44. 第三节 叶片泵 优点是：运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸小、流量大； 缺点是：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡死；与齿轮泵相比结构较复杂。 它广泛的应用于机械制造中的专用机床、自动线等中、低压液压系统中。

45. 叶片泵的结构 根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类： 完成一次吸、排油液的单作用叶片泵； 完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。

46. 一、单作用叶片泵工作原理

47. 单作用叶片泵的流量 理论流量： 实际流量： 结论：1) qT = f(几何参数、 n、e) 2）∵ n = c e变化 q ≠ C ∴变量泵 e = 0 q = 0 e ：大小变化，流量大小变化 方向变化，输油方向变化 故 单作用叶片泵可做双向变量泵

48. 单作用叶片泵的结构特征 • 1、定子内表面为圆柱面，转子相对于定子有一偏心距。 • 改变定子和转子间的偏心量e，就可改变泵的排量(变量泵)。 • 2、叶片泵圆周方向上划分为一个压油腔和一个吸油腔，转子轴及其轴承受到很大的不平衡径向力作用。

49. 单作用叶片泵的结构特征 • 3、要使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部可通过特殊的沟槽和压油腔相通；吸油腔一侧的叶片底部则要和吸油腔相通，以平衡叶片上下的液压力。 • 叶片是靠离心力甩出，顶在定子内表面上与定子内表面接触，保证密封。

50. 单作用叶片泵的结构特征 • 4、容积变化不均匀，流量也有脉动。 • 理论分析表明,泵内叶片数越多,流量脉动率越小,此外,奇数叶片的泵的脉动率比偶数叶片的泵的脉动率小,所以单作用叶片泵的叶片数均为奇数,一般为13或15片。