【正文】 ? qt=πd2zDntan β /4= π 7 176。 ? 2． 4 齒輪泵的模數(shù) m=4 mm，齒數(shù) z=9，齒寬B=18mm，在額定壓力下，轉(zhuǎn)速 n=2022 r／ min時，泵的實際輸出流量 Q=30 L／ min，求泵的容積效率。 ? (4)馬達(dá)輸出功率 。 ? 液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的重要的執(zhí)行元件之一，它是液壓泵的逆工況，向工作機(jī)構(gòu)提供機(jī)械能，并以轉(zhuǎn)速和扭矩的形式輸出；本章對高速馬達(dá)及以曲柄連桿馬達(dá)、靜力平衡馬達(dá)、多作用內(nèi)曲線馬達(dá)為代表的低速大扭矩馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了介紹；所述問題對液壓泵、液壓馬達(dá)的選擇、使用有重要意義。 ? (5)某些形式的液壓馬達(dá)必須在回油口具有足夠的背壓才能保證正常工作，并且轉(zhuǎn)速越高所需背壓也越 大， 背壓的增高意味著油源的壓力利用率低，系統(tǒng)的損失大 。 ? (2)馬達(dá)應(yīng)能正、反運(yùn)轉(zhuǎn) 。 ? (4)液壓泵的流量具有某種程度的脈動性質(zhì)，其脈動情況取決于泵的形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。 ? 隨著排油量的增加，泵的工作壓力根據(jù)負(fù)載大小自動增加，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。 (3)內(nèi)曲線馬達(dá)排量計算 ? 式中 q — 每轉(zhuǎn)排油量，ml/r； S — 軌道波峰至波谷的 高度； ? K — 作用數(shù)，即馬達(dá)每轉(zhuǎn)一圈時柱塞往復(fù)次數(shù)。 即 6倍。 柱塞底部油腔的進(jìn)排油由配油軸控制 ， 配油軸上有兩組配油窗口 ， 每組的窗口數(shù)同導(dǎo)軌曲線段數(shù)相同 ， 兩組配油窗口的位置應(yīng)分別與導(dǎo)軌曲線上的工作區(qū)段和排油區(qū)段的位置嚴(yán)格對應(yīng) 。 事實上，只有當(dāng)五星輪上液壓力達(dá)到完全平衡，使得五星輪處于“懸浮”狀態(tài)時，液壓馬達(dá)的扭矩才是完全由液壓力直接產(chǎn)生的；否則，五星輪與配流軸之間仍然有機(jī)械接觸的作用力及相應(yīng)的摩擦力矩存在。 ? 在圖示位置時，配流軸上方的三個油缸通高壓油，下方的兩個油缸通低壓回油。國外把這類馬達(dá)稱為羅斯通 (Roston)馬達(dá)，國內(nèi)也有不少產(chǎn)品，并已經(jīng)在船舶機(jī)械、挖掘機(jī)以及石油鉆探機(jī)械上使用。 高壓起點(diǎn) 低壓起點(diǎn) ? 總之，由于配流軸過渡密封間隔的方位與曲軸的偏心方向一致，并且同時旋轉(zhuǎn)，所以配流軸頸的進(jìn)油窗口始終對著偏心線 OO1一邊的二只或三只油缸，吸油窗口對著偏心線 OO1另一邊的其余油缸，總的輸出扭矩是疊加所有柱塞對曲軸中心所產(chǎn)生的扭矩，該扭矩使得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動得以持續(xù)下去。圖 。 ? 低速大扭矩液壓馬達(dá)的基本形式有三種：它們分別是曲柄連桿馬達(dá)、靜力平衡馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線馬達(dá)。 ?????????NiiNii RpdTT121s i nt a n4??? 低速大扭矩液壓馬達(dá) ? 低速大扭矩液壓馬達(dá)是相對于高速馬達(dá)而言的，通常這類馬達(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 5~10r／ min，輸出扭矩大，可達(dá)幾萬 N ? d—— 柱塞直徑 (m)； φi—— 柱塞的方位角 (186。 (π/4) d2 d2 ? 下面以圖 ，說明高速馬達(dá)的工作原理，其它形式高速馬達(dá)可進(jìn)行類似分析。 ηV ? 馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速等于理論流量 qt與排量 V(每轉(zhuǎn)排量 )的比值，即 ? n= qt/V= q即 Δp=p－ p出 ? 在馬達(dá)出口直接接油箱的情況下，為便于定性分析問題，通常近似認(rèn)為馬達(dá)的工作壓力等于工作壓差。 ? 馬達(dá)和泵在工作原理上是互逆的，當(dāng)向泵內(nèi)輸入壓力油時，其軸就輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩成為馬達(dá)。 ? 最近發(fā)展起來的帶滑靴連桿 — 柱塞組件的非點(diǎn)接觸徑向柱塞泵，改變了這一狀況。當(dāng)轉(zhuǎn)子 2旋轉(zhuǎn)時，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)表面緊密接觸，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(fù)滑動，當(dāng)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，柱塞底部的密封工作容積縮小，通過配流軸向外排壓力油。 ? 在變量形式上， 斜盤式軸向柱塞泵靠斜盤擺動變量 ， 斜軸式軸向柱塞泵則為擺缸變量 ；因此，后者的變量系統(tǒng)的響應(yīng)較慢。 ? 液壓伺服變量機(jī)構(gòu) 斜軸式軸向柱塞泵 ? 圖 ，傳動軸 5的軸線相對于缸體 3有傾角 γ，柱塞 2與傳動軸圓盤之間用相互鉸接的連桿 4相連。 ? 液壓伺服變量機(jī)構(gòu)。一般軸向柱塞泵都在柱塞頭部裝一滑靴，如圖所示，滑靴是按靜壓軸承原理設(shè)計的，缸體中的壓力油經(jīng)過柱塞球頭中間小孔流入滑靴油室 5，使滑靴和斜盤間形成液體潤滑，改善了柱塞頭部和斜盤的接觸情況，有利于提高軸向柱塞泵的壓力和其它參數(shù)，使其在高壓、高速下工作。 (2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? ① 端面間隙的自動補(bǔ)償 ? 由圖可見，使缸體緊壓配流盤端面的作用力，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。13撥叉 ? 主體部分：傳動軸 6與缸體 7通過花鍵連接而驅(qū)動缸體轉(zhuǎn)動，均勻分布在缸體上的七個柱塞 8繞傳動軸的軸線作牽連旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；每個柱塞的球頭與滑靴 9鉸接，回程彈簧 4通過內(nèi)套 鋼球、回程盤 2將滑靴緊緊壓在斜盤及變量頭組件 10上，由于斜盤及變量頭組件的法線方向與傳動軸的軸線方向有一夾角，當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時，柱塞沿缸體上的柱塞孔作相對往復(fù)運(yùn)動，通過配流盤 5完成吸、排油。9滑靴 。4回程彈簧； 5配流盤 。 斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? (1)結(jié)構(gòu) ? 圖 SCYl4— lB斜盤式手動變量柱塞泵，該泵由 主體部分 和 變量機(jī)構(gòu)兩大部分組成，現(xiàn)分述如下。 S d 改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效 變化量 ，實現(xiàn)泵的變量。由于柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，滑動表面配合精度高，所以這類泵的特點(diǎn)是泄漏小，容積效率高，可以在高壓下工作。 ③ 葉片在槽中的 安裝方向 葉片泵中葉片端部有一倒角A。 ? (3)端面間隙的自動補(bǔ)償 ? 為了提高壓力，減少端面泄漏， 采取的間隙自動補(bǔ)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。 當(dāng)葉片有安放角時 ， 葉片泵就不允許反轉(zhuǎn) 。這使泵的工作壓力和排量的提高均受到限制。 ? 單作用葉片泵的特點(diǎn) ? (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，在吸、排油過渡區(qū)，當(dāng)兩葉 ?片間的密封容積發(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 。 (4)階梯葉片結(jié)構(gòu) ? 如圖 ，葉片做成階梯形式，轉(zhuǎn)子上的葉片槽亦具有相應(yīng)的形狀。 (3)子母葉片結(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(dāng)，須正確選擇子葉片和母葉片的寬度尺寸之比，轉(zhuǎn)子上的壓力平衡孔使母葉片的頭部和底部液壓力相等，泵的排油壓力經(jīng)過配流盤、轉(zhuǎn)子槽通到母、子葉片之間的中間壓力腔，如不考慮離心力和慣性力，由圖可知，葉片作用在定子上的力為： F=bt(p2— p1) () ? 在吸油區(qū)， p1 =0，則 F=btp2；在排油區(qū)， p2=p1 ，故F=0。如圖所示，葉片在 頭部及兩側(cè)開有半圓形槽，在葉片的底面上開有三個彈簧孔 。 (1)雙葉片結(jié)構(gòu) ? 如圖所示，各轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個經(jīng)過倒角的葉片。 ? 則雙作用葉片泵精確流量計算公式為 )(c os)(2)(2 22 VBnbzrRrRq ??? ?????? ?????對于特殊結(jié)構(gòu)的雙作用葉片泵，如雙葉片結(jié)構(gòu)、彈簧葉片結(jié)構(gòu)，其葉片底部和單作用葉片泵一樣也參加泵的吸油和排油，其平均流量計算方法仍采用式 (2． 21)。 雙作用葉片泵的實際平均流量為 : q=2?（ R2－ r2） B nηV （ ) ?式 ()是不考慮葉片幾何尺寸時的平均流量計算公式。 由于雙作用葉片泵有兩個吸油區(qū)和兩個排油區(qū)，并且各自的中心夾角是對稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油壓作用力互相平衡。 ? 限壓式變量葉片泵對既要實現(xiàn)快速行程，又要實現(xiàn)保壓和工作進(jìn)給的執(zhí)行元件來說是一種合適的油源； 快速行程需要大的流量，負(fù)載壓力較低，正好使用曲線的 AB段部分 ； 保壓和工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流量減小，正好使用曲線的BC段部分。 ? 由式 () 得 pB =kx(x0+emax－ e0) /Ax () ? 泵的實際輸出流量一般形式 : q=kqe － kLp () 式中 kq— 泵的流量增益； kL— 泵的泄漏系數(shù)。當(dāng)壓力達(dá)到使泵的偏心所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負(fù)載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱為外反饋限壓式變量葉片泵。定子右邊有反饋柱塞 5，它的油腔與泵的壓油腔相通。調(diào)節(jié)最大流量調(diào)節(jié)螺釘，可以調(diào)節(jié)曲線 A點(diǎn)在縱坐標(biāo)上的位置。當(dāng)工作壓力到達(dá) pc時，與定子環(huán)的偏心量對應(yīng)的泵的理論流量等于它的泄漏量，泵的實際排出流量為零，此時泵的輸出壓力為最大。 (1)限壓式內(nèi)反饋變量葉片泵 內(nèi)反饋式變量泵的操縱力來自泵本身的排油壓力，其配流盤的吸、排油窗口的布置如圖 。 流量隨偏心距的減小而減小 。 在吸油腔與壓油腔之間有一段封油區(qū) ， 把吸油腔和壓油腔隔開 ， 稱作過渡區(qū) 。 ? 單作用葉片泵的缺點(diǎn)：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命。 ? （ 液壓元件 ） ? 單作用葉片泵主要由配油盤 軸 轉(zhuǎn)子 定子 葉片 殼體 6等零件組成 ， 如圖所示 。 ? 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈時，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱為 單作用 葉片泵。 主要特點(diǎn) ： （ 1）齒輪兩邊側(cè)板有背壓室，可保證軸向間隙自動補(bǔ)償；（ 2）浮動支撐隔板有背壓室，可補(bǔ)償徑向間隙及嚙合間隙。 ? 齒輪泵的浮動軸套是浮動的：安裝的軸套外側(cè)的空腔與泵的壓油腔相通 ， 當(dāng)泵工作時 ， 浮動軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面 ， 將齒輪兩 側(cè)面壓緊 ， 從而補(bǔ)償了端面間隙 。 齒輪泵的泄漏通道及 端面間隙的自動補(bǔ)償 在液壓泵中 ， 運(yùn)動件間是靠微小間隙密封的 ， 這些微小間隙從運(yùn)動學(xué)上形成摩擦副 ， 而高壓腔的油液通過間隙向低壓腔泄漏是不可避免的；齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔去 :(1)通過齒輪嚙合線處的間隙 —— 齒側(cè)間隙 ； (2)通過泵體定子環(huán)內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙 —— 齒頂間隙 ； (3)通過齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙 —— 端面間隙 。 在齒輪泵中 ， 油液作用在齒輪外緣的壓力是不均勻的 ， 從低壓腔到高壓腔 ， 壓力沿齒輪旋轉(zhuǎn)的方向逐齒遞增 ， 因此 ， 齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用 ， 工作壓力越高 ， 徑向不平衡力越大 ， 徑向不平衡力很大時 ， 能使泵軸彎曲 ， 導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端 ， 使定子偏磨 ， 同時也加速軸承的磨損 ， 降低軸承使用壽命 。 消除困油現(xiàn)象的方法： 通常是在兩端蓋板上開卸荷槽，見圖 222中的虛線方框。受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，