第三章液压泵与液压马达
第三章液压泵及液压马达
3.1液压泵与液压马达作用
3.2液压泵与液压马达工作原理
3.3液压泵与液压马达分类
3.4液压泵与液压马达参数
3.5齿轮泵和齿轮马达
3.6叶片泵和与叶片马达
3.7柱塞泵和柱塞马达
3.8液压泵的性能比较
第三章液压泵与液压马达
§3.1 液压泵及液压马达的作用
液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。
液压马达是将液体压力能转换为机械能的装
置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。
第三章液压泵与液压马达
§3.2 工作原理
液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示
.
第三章液压泵与液压马达
液压马达的工作原理
液压系统中使用的液压马达也是容积式
的，
从原理上讲是把容积式泵逆用，即向泵中输入压力油，就可使泵轴转动，输出转矩和转速，成为液压马达。
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液压泵正常工作的三个必备条件
▲必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；
▲密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大——吸油，由大变小——压油；
▲密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。
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液压泵与马达结构上的区别
1.一般泵进口尺寸>出口尺寸，马达则进出口尺寸相同。
2.泵结构上有自吸能力，而马达则无此能力。
3.马达需正反转，内部结构一般对称，泵一般无此要求。
4.马达结构及润滑要求要满足很宽的调速范围，泵高速而变化小。
5.马达需较大的启动扭矩，要求内部摩擦小。
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§3.3 液压泵和液压马达的分类
一、液压泵和液压马达的分类
液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为：
定量泵（定量马达）
变量泵（变量马达）
按结构形式可分为：
齿轮式
叶片式
柱塞式
螺杆式
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二、液压泵和液压马达的图形符号
A.单向定量液压泵
B.单向变量液压泵
C.单向定量马达
D.单向变量马达
E.双向变量液压泵
F.双向变量
马达
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§3.4 液压泵和液压马达的性能参数一、压力
(1)工作压力:（输出油液压力)取决于负载。
(2)额定压力:按试验标准规定情况下，允许连续运转的最高压力。
(3)最高压力:短时间运行允许最高压力。(1)工作压力:（输入油液压力）取决于输出轴上的转矩。
(2)额定压力:按试验标准规定情况下，允许连续运转的最高压力。
(3)最高压力:短时间运行允许最高压力。泵马达
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流量与排量
二、排量(v)：不考虑泄漏情况下，泵（马达）每转一圈所排出液体的体积，一般由其结构尺寸计算得来(L/r升/转)。
三、流量：单位时间内流体流过任意截面的流体的体积。
1）理论流量：
2）实际流量
3）额定流量qt=vnq=qt−∆q单位（ m3/s)或 （ L/m)额定压力、额定转速下泵
输出的流量
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四、转速
公称转速：nn:泵（马达）不产生空穴及气蚀下连续运转的速度。
最大转速：nmax:泵（马达）有零件磨擦限制的短期最高运转的速度。
最小转速：nmin:马达不产生爬行现象的最低稳定运转速度。
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泵
理论输入功率Pbn=qt⋅∆p实际输入功率Pbi=ωT理论输出功率Pbt=qt⋅∆p实际输出功率Pb=q⋅∆p
马达
理论输入功率Pmn=qt⋅∆p实际输入功率Pmi=q⋅∆p理论输出功率Pmt=qt⋅∆p实际输出功率Pm=ωT
T、ω五、功率Δp、q
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六、效率
泵
容积效率：经过容积损失后实际输出功率（流量）与理论输出功率（流量）之比ηv=Pb/Pbt=qb/qbt机械效率：理论输入功率（转矩）与实际输入功率（转矩）之比ηm=Pbn/Pbi=Tbn/Tbi马达
容积效率：经过容积损失后理论输入功率（流量）与实际输入功率（流量）之比ηv=Pmt/Pmi=qmt/qmi机械效率：实际输出功率（转矩）与理论输出功率（转矩）之比ηm=Pm/Pmt=Tm/Tmt
第三章
液压泵与液压马达
实际值
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计算实例1
例题2－1 某液压系统，泵的排量V＝10m L/r，电机转速n＝1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率ηv＝0.92，总效率η＝0.84，求：
1）泵的理论流量；
2）泵的实际流量；
3）泵的输出功率(实际）；
4）驱动电机功率。
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计算实例
解：1）泵的理论流量
qt=v·n·10-3=10×1200×10-3＝12 L/min
2) 泵的实际流量
q ＝qt·ηv＝12×0.92＝11.04 L/min
3)泵的输出功率
4）驱动电机功率pq5×11.04P===0.9(kw)6060p0.9Pi===1.07(kw)η0.84
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计算习题
已知泵的排量为160mL/r，转速为1000r/min，机械效率为0.9，总效率为0.85；液压马达排量为140 mL/r，机械效率0.9，总效率为0.8，系统压力为8.5MPa，不计管路损失，液压马达的转速是多少？其输出转矩是多少？驱动液压泵所需的转矩和功率是
多少？
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泵性能指标公式记忆
泵性能指标公式记忆
理论转矩记住它, 等于排量乘压差.理论流量记得住, 等于排量乘转速.功率等于p 乘q , 也等转矩乘转速.能流方向分出入, 乘除效率不含糊.计算单位应统一, 国际单位要牢记.
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§3.5 齿轮泵和齿轮
马达
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一、齿轮泵的分类
分类{内啮合渐开线按齿形曲线{摆线按啮合形式
按齿面外啮合{直齿
斜齿
人字齿
第三章
液压泵与液压马达
二、外啮合齿轮泵原理和结构
(一)外啮合齿轮泵的结构
1. 结构：齿轮、壳体、端盖等
第三章
A-A
液压泵与液压马达
A
典型结构
A
1轴承外环；2堵头；3滚子；4后泵盖；5键；6齿轮；7泵体；8前泵盖；9螺钉；10压环；11油封；12主动轴；13键；14泄油孔；15从动轴；16卸荷槽；17定位销
CB 齿轮泵结构
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典型结构剖切图
CB齿轮泵p = 2.5 MPa卸荷槽缩小压油口减小端面间隙0.03～0.04mm增大吸油口小槽a (泄油）小
孔
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(二)、工作原理
工作原理两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。
吸油过程：轮齿脱开啮合→V↑→p ↓→吸油；排油过程：轮齿进入啮合→V ↓→p ↑→排油。
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标准直齿圆柱齿轮各部分名称和尺寸
一、外齿轮齿轮基本
基圆－db、rb齿顶圆－da、ra
齿根圆－df、rf齿厚－sk齿槽宽－ek弧长
齿距（周节）－pk= s法向齿距（周节）－分度圆－－人为规定的此圆表示符号：d、r、s、齿顶高ha齿根高hf齿宽－B
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外啮合齿轮泵的排量公式
齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿谷容积之和,假如齿谷容积大致等于轮齿的体积,那么齿轮泵的排量等于一个齿轮的齿谷容积和轮齿容积体积的总和,即相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的平面所扫过的环形体积。V=πDhB=2πzm 2B
z—主动齿数，m—齿轮模
B—齿宽D—分度圆直径
（D=mz）
实际上齿谷的容积要比轮齿的体积稍大,中常加以系数进行修正,则上式可写成：
v= 2πkzm 2 B齿轮泵的流量q(1/min)为：
q= 2πkzm 2 Bnηv
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三、齿轮泵结构特点
1. 困油现象
困油现象产生的原因齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。
压
吸
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困油现象解决方法
困油现象的危害:闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。
卸荷措施:在前后盖板或浮动轴套上开
卸荷槽
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2. 径向力不平衡
齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力F 即为齿轮泵的径
向力
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减小径向力措施
（1) 合理选择齿宽及齿顶圆直径。（2) 缩小压油腔尺寸。（3) 延伸压油腔或吸油腔
。
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减小径向力措施
（4) 通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相
通，产生一个与液压径向力平衡的作用。
平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价
。
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3. 泄漏问题
1) 泄漏途径：轴向间隙
径向间隙啮合处
2) 危害：ηv↓3) 防泄措施：
a) 减小轴向间隙b) 轴向间隙补偿装置
浮动侧板浮动轴套
80% ql15% ql5% ql
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防泄措施
a) 减小轴向间隙
小流量：间隙0.025-0.04 mm大流量：间隙0.04-0.06
mm
b) 轴向间隙补偿装置
浮动侧板浮动轴套
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四、齿轮泵优缺点和用途
优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，
自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。
缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。
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五、内啮合齿轮
泵
1. 渐开线齿轮泵
特点:
nn
结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小
。
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2. 摆线齿轮泵（转子泵）
特点:
结构简单，体积小
重叠系数大，传动平稳吸油条件好
齿形复杂，加工精度要求高，造价高。
应用：机床低压系统
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五、齿轮泵的常见故障及排除方法
故障现象
产生原因
1．吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2．泵盖螺钉松动
3．泵与联轴器不同心或松动4．齿轮齿形精度太低或接触不良5．齿轮轴向间隙过小
6．齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7．泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大，产生困油
8．滚针轴承等零件损坏
9．装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1．齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大
2．径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙
3．泵盖螺钉过松
4．中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重1．轴向间隙与径向间隙过小
2．侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦
排除方法
1．用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2．适当拧紧
3．重新安装，使其同心，紧固连接件4．更换齿轮或研磨修整5．配磨齿轮、泵体和泵盖6．检查并修复有关零件
7．修整卸荷槽，保证两槽距离8．拆检，更换损坏件9．拆检，重装调整
1．修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上毛刺2．校正或更换齿轮轴3．适当拧紧4．更换零件
噪声大
流量不足或压力不能升
高
过热
1．检测泵体、齿轮，重配间隙2．修理或更换侧板和轴套
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六、齿轮马达
结构特点：两个油口一样大，有单独的泄油口
。
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课堂练习题
1．容积式液压泵是靠____________来实现吸油和排油的。2.液压泵的额定流量是指泵在额定转速和____________压力下的
输出流量。
3.液压泵的机械损失是指液压泵在_______________上的损失。4.液压泵是把_______________能转变为液体_______________能的
转换装置。
5.齿轮泵的泄漏一般有三个渠道：_______;_______;__________。
其中以_____________最为严重。
密封容积的变化
额定
克服相对运动件表面的摩擦
机械，压力径向间隙，端面间隙，啮合处；端面间隙
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§3.6 叶片泵与叶片
马达
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一、叶片泵分类
分类
{双作用
体积小。
单作用每转排油一次每转排油两次
优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结
构较复杂。
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二. 双作用叶片泵
工作原理
旋转一周，完成二次吸油，二次排油——双作用泵
径向力平衡——平衡式叶片泵（两个吸油区，两个排油区
)
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2、结构形式
结构特点：●定子和转子同心；●定子内曲线由四段圆弧
和四段过渡曲线组成；
●配油盘上有四个月牙形
窗口。
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典型结构剖切
图
第三章液压泵与液压马达
22
2
3. 流量计算
1）排量：2) 流量：
v=2Bπ(Rq=2B[π(R
−r)
2
R−r
−r)−δz]nηv
cos其中：B -R-r-θ–δ–叶片宽度
定子长轴半径定子短轴半径叶片倾角叶片厚度
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4.结构特点
1）. 配油盘上的三角槽
原因：p↑↑V↓油液倒流。影响：流量脉动，噪声。
吸
压
措施：开三角槽，减小困油。作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。
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2）. 叶片
倾角
受力分析：N
{
TP
T = N sinββ——压力角T∝sinβ, β↑, sinβ↑, T↑
危害：叶片和槽磨损，卡死。措施：沿旋转方向前倾θ角前倾θ角后：N{
T ’P ’
压力角——(β-θ)
作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。
一般取θ= 10~14OYB 型叶片泵取θ=13O
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三、单作用叶片泵
1. 结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。
特点：
●定子和转子偏心；●定子内曲线是圆；●配油盘有二个月牙形窗口。
●叶片靠离心力伸出
。
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2. 工作原理
密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出→V ↑→p ↓→吸油；排油过程：叶片缩回→V ↓→p ↑→排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油径向力不平衡——非平衡式叶片泵
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单作用叶片泵排量计算
排量公式
q = 4πRe B流量公式Q= 4πRe Bnηv