【正文】 這個密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動而變化。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動最大，并且齒數(shù)愈少，脈動率愈大，這是 外嚙合齒輪泵的一個弱點。在齒輪泵的嚙合過程中，嚙合點沿嚙合線，把 吸油區(qū)和壓油區(qū)分開。圖 給出了液壓泵、馬達無因 次壓力 vnp? 與效率之間的關(guān)系，其中： v,? 分別為油液的密度和運動粘度，其余符號意義同前，由圖可見，在不同的無因次壓力下，液壓泵和馬達的這些參數(shù)值相似但不相同，而在不同的轉(zhuǎn)速和粘度下，液壓泵和液壓馬達的效率值也不同的，可見液壓泵、馬達的使用轉(zhuǎn)速、工作壓力和傳動介質(zhì)均會影響使用效率。兩者之間的差值即為功率損失，功率損失可以分為容積損失和機械損失兩部分。 額定壓力：泵、馬達在額定工況條件下按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。構(gòu)成容積泵必須具備以下基本條件： （ 1） （ 1） 結(jié)構(gòu)上能實現(xiàn)具有密封性能的可變工作容積。柱塞向右移動時，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便通過吸油閥 5 吸入；柱塞 2 向左移動時，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過壓油閥 6 排到系統(tǒng)中去。 教學重點： 1．對容積式 泵和馬達工作原理 進行闡述，對容積式 泵和馬達的效率進行計算 ； 2．介紹幾種泵和馬達： 齒輪泵及齒輪馬達、葉片泵及葉片馬達、柱塞泵及柱塞馬達的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與效率 ； 3．簡介 幾種泵和馬達的工作特點、 優(yōu)缺點與應用領(lǐng)域。③高速液壓馬達及低速大扭矩馬達。液壓泵由原動機驅(qū)動，把輸入的機械能轉(zhuǎn)換成為油液的壓力能，再以壓力、流量的形式輸入到系統(tǒng)中去，它是液壓系統(tǒng)的動力源；液壓馬達則將輸入的 壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，以扭矩和轉(zhuǎn)速的形式輸送到執(zhí)行機構(gòu)做功，是液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件。但在實際中由于性能及結(jié)構(gòu)對稱性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達不能互換。 液壓泵、馬達的基本性能參數(shù) 液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力、排量、流量、功率和效率等。因為泵和馬達存在內(nèi)泄漏，油液具有壓縮性，所以額定流量和理論流量是不同的。對液壓泵來說，泵的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩總是大于其理論上需要的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，設(shè)轉(zhuǎn)矩損失為 fT ，理論轉(zhuǎn)矩為 tT ，則泵實際輸入轉(zhuǎn)矩為 ft TTT ?? ，用機械效率 m? 來表征泵的機械損失，則 tfftttmTTTTTTT?????11? () 對于液壓馬達來說，由于摩擦損失的存在，其實際輸出轉(zhuǎn)矩 T 小于理論轉(zhuǎn)矩tT ，它的機械效率 m? 為 tftfttm TTT TTTT ????? 1? () 液壓泵的總效率 ? 是其輸出功率和輸入功率之比，由式（ ），式（ ），式（ ）可得 mv???? () 液壓馬達的總效率同樣也是其輸出功率和輸入功率之比，可由式 ()、式()、式 ()得到與式 ()相同的表達式。泵主要由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。流量脈動會直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動和噪聲。4前端蓋 。當封閉容積減小時，通過右邊的卸菏槽與壓油腔相通，而封閉容積增大時，通過左邊的卸荷槽與吸油腔通，兩卸荷糟的間距必須確保在任何時候都不使吸、排油相通。 內(nèi)嚙合齒輪泵 內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其結(jié)構(gòu)示意可見圖 。 返回本章目錄 葉片泵 葉片泵有單作用式和雙用式兩大類，它輸出流量均勻，脈動小，噪聲小，但結(jié)構(gòu)較復雜，對油液的污染比較敏感。 。當葉片處于吸油腔時，它和吸油腔相通，也參加吸油，當葉片處于壓油腔時，它和壓油腔相通，也向外壓油，葉片底部的吸油和排油作用，正好補償了工作油腔中葉片所占的體積，因此葉 片對容積的影響可不考慮。更換調(diào)節(jié)彈簧，改變其彈簧剛度，可改變 BC段的斜率，調(diào)節(jié)彈簧剛度增加， BC 線變平坦，調(diào)節(jié)彈簧剛度減弱， BC 線變徒。壓力愈高，偏心愈小，輸出流量也愈小。泵的兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的壓力徑向平衡，所以又稱為平衡式葉片泵。 雙作用葉片泵的平均實際流量為 vBnrRq ?? )(2 22 ?? （ ） 圖 雙作用葉片泵平均流量計算原理 式（ ）是不考慮葉片幾何尺度時的平均流量計算公式。這個承壓面積的差值就形成葉片對定子內(nèi)表面的接觸力。 圖 雙葉片結(jié)構(gòu)原理 圖 彈簧負載葉片結(jié)構(gòu) （ 3）母子葉片結(jié)構(gòu)； 如圖 所示，在轉(zhuǎn)子葉片槽中裝有母葉片和子葉片，母、子葉片能自由地相對滑動，為了使母葉片和定子的接觸壓力適當，須正確選擇子葉片和母葉片的寬度尺寸之比。 圖 母子葉片結(jié)構(gòu) 圖 階梯葉片結(jié)構(gòu) 1定子； ； 3中間油腔； 4壓力平衡油道 單雙葉片泵 的特點比較 單作用葉片的特點 (1) (1) 存在困油現(xiàn)象 配流盤的 吸、排油窗口間的密封角略大于兩相鄰葉片間的夾角，而單作用葉片泵的定子不存在與轉(zhuǎn)子同心的圓弧段，因此，當上述被封閉的容腔發(fā)生變化時，會產(chǎn)生與齒輪泵相類似的困油現(xiàn)象，通常，通過配流盤排油窗口邊緣開三角卸荷槽的方法來消除困油現(xiàn)象。 （ 3）端面間隙的自動補償 為了提高壓力，減少端面泄漏，采取的間隙自動補償措施是將配流盤的外側(cè)與壓油腔連通，使配流盤在液壓推力作用下壓向轉(zhuǎn)子。 圖 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理 1斜 盤； ； 3缸體； 4配流盤； 5傳動軸； a吸油窗口； b壓油窗口； 斜盤式軸向柱塞泵的排量和流量 如圖 ，若柱塞數(shù)目為 z ，柱塞直徑為 d ，柱塞孔分布圓直徑為 D ，斜盤傾角為 ? ，則泵的排量為 ?? zDtgdV 24? （ ） 則泵的輸出流量為 ??? tgzDndq v24? （ ） 實際上，柱塞泵的排量是轉(zhuǎn)角的函數(shù)，其輸出流量是脈動的，就柱塞數(shù)而言，柱塞數(shù)為奇數(shù)時的脈動率比偶數(shù)柱塞小，且柱塞數(shù)越多，脈動越小，故柱塞泵的柱塞數(shù)一般都為奇數(shù)。 圖 滑靴的靜壓支承原理 （ 3）變量機構(gòu) 在斜盤式軸向柱塞泵中，通過改變斜盤傾角 ? 的大小就可調(diào)節(jié)泵的排量，變量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，這里以手動伺服變量機構(gòu)為例說明變量機構(gòu)的工作原理。傳動軸 5 的軸線相對于缸體 3有傾角 ? ，柱塞 2 與傳動軸圓盤之間用相互鉸接的連桿 4 相連。當轉(zhuǎn)子 2 旋轉(zhuǎn)時，柱塞 5 在離心力及機械回程力作用下，它的頭部與定子 1 的內(nèi)表面緊緊接觸，由于轉(zhuǎn)子 2 與定子 1 存在偏心，所以柱塞 5 在隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，又在柱塞孔內(nèi)作徑向往復滑動，當轉(zhuǎn)子 2 按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，上半周的柱塞皆往外滑動，柱塞孔的密封容積增大，通過 軸向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑動，柱塞孔內(nèi)的密封工作容積縮小，通過配流盤向外排油。但由于二者的任務和要求有所不同，故在實際結(jié)構(gòu)上只有少數(shù)泵能做馬達使用。實際流量和理論流量之差即為馬達的泄漏量。 高速液壓馬達的基本型式有齒輪式，葉片式和軸向柱塞式等。 低速大扭矩液壓馬達 低速大扭矩液壓馬達是相對于高速馬達而言的，通常這類馬達在結(jié)構(gòu)形式上多為徑向柱塞式 ,其特點是：最低轉(zhuǎn)速低，大約在 5~10 轉(zhuǎn) /分；輸出扭矩大，可達幾萬牛頓米；徑向尺寸大，轉(zhuǎn)動慣量大。隨著驅(qū)動軸、配流軸轉(zhuǎn)動，配流狀態(tài)交替變化。由于是通過油壓直接作用于偏心軸而產(chǎn)生輸出扭矩，因此，稱作為靜力平衡液壓馬達。作用在柱塞上的液壓力經(jīng)滾輪傳遞到定子的曲面上。因此，除了在泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計上盡可能減小吸油管路的液阻外，為了保證泵的正常運行，應該使泵的安裝高度不超過允許 值；避免吸油濾油器及管路形成過大的壓降；限制泵的使用轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)。 （ 5）液壓泵靠工作腔的容積變化來吸、排油，如果工作腔處在吸、排油之間的過渡密封區(qū)時存在容積變化，就會產(chǎn)生壓力急劇升高或降低的 “困油現(xiàn)象 ”，從而影響容積效率，產(chǎn)生壓力脈動、噪聲及工作構(gòu)件上的附加動載荷，這是液壓泵設(shè)計中需要注意的一個共性問題。液壓泵和液壓馬達根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，主要分為齒輪式、葉片式、柱塞式三大類，要掌握各類泵、馬達的工作原理、排量與流量的計算方法，了解其結(jié)構(gòu)特點。 。液壓馬達是液壓系統(tǒng) 中的重要的執(zhí)行元件之一， 從原理上講，液壓馬達是液壓泵的逆工況。 （ 2）馬達有應能正、反運轉(zhuǎn)，因此，就要求液壓馬達在設(shè)計時具有結(jié)構(gòu)上的對稱性。隨著排油量的增加，泵的工作壓力根據(jù)負載大小自動增加，泵的最高工作壓力主要受結(jié)構(gòu)強度和使用壽命的限制。柱塞所作的運動為復合運動，即隨轉(zhuǎn)子 2 旋轉(zhuǎn)的同時并在轉(zhuǎn)子的柱塞缸孔內(nèi)作往復運動，定子和配流軸是不轉(zhuǎn)的。 多作用內(nèi)曲線馬達 多作用內(nèi)曲線液壓馬達的結(jié)構(gòu)形式很多，就使用方式而言，有軸轉(zhuǎn)、殼轉(zhuǎn)與直接裝在車輪的輪轂中的車輪式液壓馬達等型式。 總之，由于配流軸過渡密封間隔的方位和曲軸的偏心方向一致，并且同時旋轉(zhuǎn)，所以配流軸頸的進油窗口始終對著偏心線 o? 的一邊的二只或三只油缸，吸油窗對著偏心線 o? 另一邊的其余油缸，總的輸出扭矩是所有柱塞對曲軸中心所產(chǎn)生的扭矩的疊加，該扭矩使得旋轉(zhuǎn)運動得以持續(xù)下去。低速大扭矩液壓馬達廣泛用于起重、運輸、建筑、礦山和船舶等機械上。下面以圖 所示的軸向柱塞馬達為例，說明高速馬達的工作原理，其它形式高速馬達可進行類似分析。 （ 3）容積效率和轉(zhuǎn)速 因馬達實際存在泄漏，由實際流量 q 計算轉(zhuǎn)速 n時， 應考慮馬達的容積效率v? 。 液壓馬達的主要性能參數(shù) （ 1）工作壓力和額定壓力 馬達入口油液的實際壓力稱為馬達的工作壓力，馬達入口壓力和出口壓力的差值稱為馬達的工作壓差。 徑向柱塞泵的徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復雜，自吸能力差，并且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，這些都限制了它的速度和壓力的提高。 與斜盤式泵相比較，斜軸式泵由于缸體所受的不平衡徑向力較小，故結(jié)構(gòu) 強度較高可以有較高的設(shè)計參數(shù)，其缸體軸線與驅(qū)動軸的夾角 ? 較大，變量范圍較大；但外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)也較復雜?；钊?2 的內(nèi)腔構(gòu)成了伺服閥的閥體，并有 c 、 d 和 e 三個孔道分別溝通缸筒 1 下腔 a 、上腔 b 和油箱。 斜盤式軸向柱塞的結(jié)構(gòu)特點 （ 1）端面間隙的自動補償 由圖 可見，使缸體緊壓配流盤端面的作用力，除機械裝置或彈簧作為預密封的推力外，還有柱塞孔底部臺階面上所受的液壓力，此液壓力比彈簧力大得多，而且隨泵的工作壓力增大而增大。 返回本章目錄 柱塞泵 柱塞泵是通過柱塞在柱塞孔內(nèi)往復運動時