【正文】 這個(gè)密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。在容積式泵中，齒輪泵的流量脈動(dòng)最大，并且齒數(shù)愈少，脈動(dòng)率愈大，這是 外嚙合齒輪泵的一個(gè)弱點(diǎn)。在齒輪泵的嚙合過(guò)程中，嚙合點(diǎn)沿嚙合線(xiàn)，把 吸油區(qū)和壓油區(qū)分開(kāi)。圖 給出了液壓泵、馬達(dá)無(wú)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(yùn)動(dòng)粘度，其余符號(hào)意義同前，由圖可見(jiàn)，在不同的無(wú)因次壓力下，液壓泵和馬達(dá)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(dá)的效率值也不同的，可見(jiàn)液壓泵、馬達(dá)的使用轉(zhuǎn)速、工作壓力和傳動(dòng)介質(zhì)均會(huì)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(jī)械損失兩部分。 額定壓力：泵、馬達(dá)在額定工況條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過(guò)此值就是過(guò)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(shí)現(xiàn)具有密封性能的可變工作容積。柱塞向右移動(dòng)時(shí)，工作腔容積變大，產(chǎn)生真空，油液便通過(guò)吸油閥 5 吸入；柱塞 2 向左移動(dòng)時(shí)，工作腔容積變小，已吸入的油液便通過(guò)壓油閥 6 排到系統(tǒng)中去。 教學(xué)重點(diǎn)： 1．對(duì)容積式 泵和馬達(dá)工作原理 進(jìn)行闡述，對(duì)容積式 泵和馬達(dá)的效率進(jìn)行計(jì)算 ； 2．介紹幾種泵和馬達(dá)： 齒輪泵及齒輪馬達(dá)、葉片泵及葉片馬達(dá)、柱塞泵及柱塞馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理與效率 ； 3．簡(jiǎn)介 幾種泵和馬達(dá)的工作特點(diǎn)、 優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域。③高速液壓馬達(dá)及低速大扭矩馬達(dá)。液壓泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，把輸入的機(jī)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(dòng)力源；液壓馬達(dá)則將輸入的 壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以扭矩和轉(zhuǎn)速的形式輸送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)做功，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件。但在實(shí)際中由于性能及結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性等要求不同，一般情況下，液壓泵和液壓馬達(dá)不能互換。 液壓泵、馬達(dá)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?yàn)楸煤婉R達(dá)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(duì)液壓泵來(lái)說(shuō)，泵的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩總是大于其理論上需要的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p失為 fT ，理論轉(zhuǎn)矩為 tT ，則泵實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩為 ft TTT ?? ，用機(jī)械效率 m? 來(lái)表征泵的機(jī)械損失，則 tfftttmTTTTTTT?????11? () 對(duì)于液壓馬達(dá)來(lái)說(shuō)，由于摩擦損失的存在，其實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 T 小于理論轉(zhuǎn)矩tT ，它的機(jī)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(dá)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(dá)式。泵主要由主、從動(dòng)齒輪，驅(qū)動(dòng)軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。流量脈動(dòng)會(huì)直接影響到系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，引起壓力脈動(dòng)，使管路系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。4前端蓋 。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，通過(guò)右邊的卸菏槽與壓油腔相通，而封閉容積增大時(shí)，通過(guò)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(shí)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(kāi)線(xiàn)齒形和擺線(xiàn)齒形兩種，其結(jié)構(gòu)示意可見(jiàn)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(lèi)，它輸出流量均勻，脈動(dòng)小，噪聲小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)油液的污染比較敏感。 。當(dāng)葉片處于吸油腔時(shí)，它和吸油腔相通，也參加吸油，當(dāng)葉片處于壓油腔時(shí)，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(bǔ)償了工作油腔中葉片所占的體積，因此葉 片對(duì)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(xiàn)變平坦，調(diào)節(jié)彈簧剛度減弱， BC 線(xiàn)變徒。壓力愈高，偏心愈小，輸出流量也愈小。泵的兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)是徑向?qū)ΨQ(chēng)的，作用在轉(zhuǎn)子上的壓力徑向平衡，所以又稱(chēng)為平衡式葉片泵。 雙作用葉片泵的平均實(shí)際流量為 vBnrRq ?? )(2 22 ?? （ ） 圖 雙作用葉片泵平均流量計(jì)算原理 式（ ）是不考慮葉片幾何尺度時(shí)的平均流量計(jì)算公式。這個(gè)承壓面積的差值就形成葉片對(duì)定子內(nèi)表面的接觸力。 圖 雙葉片結(jié)構(gòu)原理 圖 彈簧負(fù)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(duì)滑動(dòng)，為了使母葉片和定子的接觸壓力適當(dāng)，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(diǎn)比較 單作用葉片的特點(diǎn) (1) (1) 存在困油現(xiàn)象 配流盤(pán)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(dāng)上述被封閉的容腔發(fā)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與齒輪泵相類(lèi)似的困油現(xiàn)象，通常，通過(guò)配流盤(pán)排油窗口邊緣開(kāi)三角卸荷槽的方法來(lái)消除困油現(xiàn)象。 （ 3）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 為了提高壓力，減少端面泄漏，采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將配流盤(pán)的外側(cè)與壓油腔連通，使配流盤(pán)在液壓推力作用下壓向轉(zhuǎn)子。 圖 斜盤(pán)式軸向柱塞泵的工作原理 1斜 盤(pán)； ； 3缸體； 4配流盤(pán)； 5傳動(dòng)軸； a吸油窗口； b壓油窗口； 斜盤(pán)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(pán)傾角為 ? ，則泵的排量為 ?? zDtgdV 24? （ ） 則泵的輸出流量為 ??? tgzDndq v24? （ ） 實(shí)際上，柱塞泵的排量是轉(zhuǎn)角的函數(shù)，其輸出流量是脈動(dòng)的，就柱塞數(shù)而言，柱塞數(shù)為奇數(shù)時(shí)的脈動(dòng)率比偶數(shù)柱塞小，且柱塞數(shù)越多，脈動(dòng)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(jī)構(gòu) 在斜盤(pán)式軸向柱塞泵中，通過(guò)改變斜盤(pán)傾角 ? 的大小就可調(diào)節(jié)泵的排量，變量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，這里以手動(dòng)伺服變量機(jī)構(gòu)為例說(shuō)明變量機(jī)構(gòu)的工作原理。傳動(dòng)軸 5 的軸線(xiàn)相對(duì)于缸體 3有傾角 ? ，柱塞 2 與傳動(dòng)軸圓盤(pán)之間用相互鉸接的連桿 4 相連。當(dāng)轉(zhuǎn)子 2 旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞 5 在離心力及機(jī)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(dòng)時(shí)，又在柱塞孔內(nèi)作徑向往復(fù)滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子 2 按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上半周的柱塞皆往外滑動(dòng)，柱塞孔的密封容積增大，通過(guò) 軸向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑動(dòng)，柱塞孔內(nèi)的密封工作容積縮小，通過(guò)配流盤(pán)向外排油。但由于二者的任務(wù)和要求有所不同，故在實(shí)際結(jié)構(gòu)上只有少數(shù)泵能做馬達(dá)使用。實(shí)際流量和理論流量之差即為馬達(dá)的泄漏量。 高速液壓馬達(dá)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(dá) 低速大扭矩液壓馬達(dá)是相對(duì)于高速馬達(dá)而言的，通常這類(lèi)馬達(dá)在結(jié)構(gòu)形式上多為徑向柱塞式 ,其特點(diǎn)是：最低轉(zhuǎn)速低，大約在 5~10 轉(zhuǎn) /分；輸出扭矩大，可達(dá)幾萬(wàn)牛頓米；徑向尺寸大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大。隨著驅(qū)動(dòng)軸、配流軸轉(zhuǎn)動(dòng)，配流狀態(tài)交替變化。由于是通過(guò)油壓直接作用于偏心軸而產(chǎn)生輸出扭矩，因此，稱(chēng)作為靜力平衡液壓馬達(dá)。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(jì)上盡可能減小吸油管路的液阻外，為了保證泵的正常運(yùn)行，應(yīng)該使泵的安裝高度不超過(guò)允許 值；避免吸油濾油器及管路形成過(guò)大的壓降；限制泵的使用轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速以?xún)?nèi)。 （ 5）液壓泵靠工作腔的容積變化來(lái)吸、排油，如果工作腔處在吸、排油之間的過(guò)渡密封區(qū)時(shí)存在容積變化，就會(huì)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(dòng)、噪聲及工作構(gòu)件上的附加動(dòng)載荷，這是液壓泵設(shè)計(jì)中需要注意的一個(gè)共性問(wèn)題。液壓泵和液壓馬達(dá)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(lèi)，要掌握各類(lèi)泵、馬達(dá)的工作原理、排量與流量的計(jì)算方法，了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 。液壓馬達(dá)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(dá)是液壓泵的逆工況。 （ 2）馬達(dá)有應(yīng)能正、反運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，就要求液壓馬達(dá)在設(shè)計(jì)時(shí)具有結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱(chēng)性。隨著排油量的增加，泵的工作壓力根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)增加，泵的最高工作壓力主要受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命的限制。柱塞所作的運(yùn)動(dòng)為復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即隨轉(zhuǎn)子 2 旋轉(zhuǎn)的同時(shí)并在轉(zhuǎn)子的柱塞缸孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，定子和配流軸是不轉(zhuǎn)的。 多作用內(nèi)曲線(xiàn)馬達(dá) 多作用內(nèi)曲線(xiàn)液壓馬達(dá)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(chē)輪的輪轂中的車(chē)輪式液壓馬達(dá)等型式。 總之，由于配流軸過(guò)渡密封間隔的方位和曲軸的偏心方向一致，并且同時(shí)旋轉(zhuǎn)，所以配流軸頸的進(jìn)油窗口始終對(duì)著偏心線(xiàn) o? 的一邊的二只或三只油缸，吸油窗對(duì)著偏心線(xiàn) o? 另一邊的其余油缸，總的輸出扭矩是所有柱塞對(duì)曲軸中心所產(chǎn)生的扭矩的疊加，該扭矩使得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)得以持續(xù)下去。低速大扭矩液壓馬達(dá)廣泛用于起重、運(yùn)輸、建筑、礦山和船舶等機(jī)械上。下面以圖 所示的軸向柱塞馬達(dá)為例，說(shuō)明高速馬達(dá)的工作原理，其它形式高速馬達(dá)可進(jìn)行類(lèi)似分析。 （ 3）容積效率和轉(zhuǎn)速 因馬達(dá)實(shí)際存在泄漏，由實(shí)際流量 q 計(jì)算轉(zhuǎn)速 n時(shí)， 應(yīng)考慮馬達(dá)的容積效率v? 。 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù) （ 1）工作壓力和額定壓力 馬達(dá)入口油液的實(shí)際壓力稱(chēng)為馬達(dá)的工作壓力，馬達(dá)入口壓力和出口壓力的差值稱(chēng)為馬達(dá)的工作壓差。 徑向柱塞泵的徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復(fù)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(pán)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(qiáng)度較高可以有較高的設(shè)計(jì)參數(shù)，其缸體軸線(xiàn)與驅(qū)動(dòng)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(fù)雜。活塞 2 的內(nèi)腔構(gòu)成了伺服閥的閥體，并有 c 、 d 和 e 三個(gè)孔道分別溝通缸筒 1 下腔 a 、上腔 b 和油箱。 斜盤(pán)式軸向柱塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 由圖 可見(jiàn)，使缸體緊壓配流盤(pán)端面的作用力，除機(jī)械裝置或彈簧作為預(yù)密封的推力外，還有柱塞孔底部臺(tái)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(guò)柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)