液压泵与马达

第二章液压泵与液压马达第一节液压泵和液压马达概述第二节齿轮式液压泵和齿轮式液压马达第三节叶片式液压泵和叶片式液压马达第四节柱塞式液压泵和柱塞式液压马达1、液压泵、液压马达的主要性能参数；2、液压泵、液压马达的主要性能参数的计算；3、液压泵和液压马达的结构。本章重点1、液压泵和液压马达的工作原理；2、液压泵、液压马达的主要性能参数及计算；3、液压泵和液压马达的结构特点以及图形符号。本章难点第二章§2—1液压泵和液压马达概述p38液压泵(displacementpump)是液压系统的动力元件。其作用是将原动机(电动机、柴油机等)输入的机械能(转矩和角速度)转换为压力能(压力和流量)输出，供给系统压力油，即为执行元件提供压力油。液压马达(displacementmotor)是依靠输入的压力油使输出轴作旋转运动而作功的液压执行元件，其作用是将压力能转化为机械能。液压马达输出轴与工作机构连接。承受来自工作机构的负载扭矩。第二章从工作原理上讲，液压传动中的液压泵和液压马达都是靠工作积的容积变化而工作的。因此说泵可以作马达用，马达可作泵用。实际上由于两者工作状态不一样，为了更好发挥各自工作性能，在结构上存在差别，所以不能通用。同学们把这一章学完了，液压泵和液压马达的结构弄清楚了，也就可以知道为什么液压泵和液压马达不能互逆通用。第二章一、液压泵、液压马达的工作原理及分类：偏心轮1柱塞2弹簧3缸体4单向阀5、6油箱7图2—1单柱塞泵的工作原理图(一)工作原理1、泵的工作原理如图所示，单柱塞泵由偏心轮1、柱塞2、弹簧3、缸体4和单向阀5、6等组成，柱塞与缸体孔之间形成密封容积。当原动机带动偏心轮顺时针方向旋转时，柱塞在弹簧的作用下向下运动，柱塞与缸体孔组成的密封容积增大，形成真空。油箱中的油液在大气压的作用下经单向阀5进入其内(此时单向阀6关闭)，这一过程称为吸油;第二章在偏心轮的几何中心转到最下点时终止，吸油完成，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运动，密封容积由大变小，油液受压顶开单向阀6排出(单向阀5关闭),这一过程称为排油。当偏心轮的几何中心转到最上点时终止，实现排油（完成压油），偏心轮不断旋转，泵就不断吸油和压油。1o1o第二章液压泵的工作原理归纳如下：（1）密闭的容积发生变化是吸油、压油的根本原理，容积变大时形成真空，油箱中的油液在大气压力下进入密闭的容积(吸油)，容积减小时油液受压排出(压油)；（2）油箱的液面与大气相通是吸油的必要条件；（3）要有配流装置将吸油、压油的过程分开；(吸油口、排压口不能相通)第二章2、液压马达的工作原理：液压马达是把输入液体的压力能转换成机械能输出的装置。就液压系统来说，液压马达是一个执行元件，输出的是转速和转矩，对于不同类型的液压马达其具体的工作原理有所不同，具体在后面说明。第二章（二）分类常用的液压泵及液压马达按其结构形式可分为三大类：齿轮式叶片式柱塞式齿轮式液压泵齿轮式液压马达叶片式液压泵叶片式液压马达柱塞式液压泵柱塞式液压马达第二章按输出、输入的流量是否可调又可分两大类：定量液压泵变量液压泵定量变量定量液压马达变量液压马达按输出、输入液流的方向是否可调又分两大类：单向液压泵单向液压马达单向双向双向液压泵双向液压马达齿轮式液压泵液压马达一般是定量泵一般是定量马达叶片式液压泵液压马达一般是定量马达定量泵变量泵柱塞式液压泵液压马达定量泵变量泵变量马达定量马达第二章在按结构形式分为三大类中：额定转速高于500r／min的属于高速液压马达，额定转速低于500r／min的则属于低速液压马达。对于液压马达，又可分为高速和低速两大类。一般认为：而高速液压马达的基本形式有齿轮马达、叶片马达和轴向柱塞马达(螺杆式马达)，低速液压马达主要是径向柱塞马达。第二章高速液压马达的主要特点是：转速较高、转动惯量小、便于起动和制动，调节(调速和换向)灵敏度高。通常高速马达的输出转矩不大，仅几十N·m到几百N·m，∴又称高速小转矩液压马达。低速液压马达的特点：排量大、体积小、转速低，可低到每分钟几转，能直接与工作机构连接，不需减速装置，使传动机构大大简化。低速马达输出转矩较大，可达几千N·m到几万N·m，∴又称低速大转矩马达。第二章二、液压泵、液压马达的主要性能参数：(一)液压泵的主要性能参数：p40工作压力p液压泵工作时的输出压力，其大小决定于负载；额定压力ps在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高压力。1、压力工作压力p额定压力ps吸入压力吸入压力液压泵进口处的压力；第二章国际单位：Pa(N/m2)工程单位:bar(kgf/cm2)换算关系1bar(kgf/cm2)=105Pa(N/m2)=0.1MPa（一般液压泵有一定的过载能力，允许的最大过载压力为额定压力的1.25倍）压力的单位:排量V是指在没有泄漏的理想情况下，液压泵每转所排出的油液体积。国际单位：m3/rad工程单位：cm3/r(mL/r)2、排量V排量的单位:换算关系1mL/r=cm3/r=×10-6m3/rad21第二章3、流量在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内理论上输出的油液体积。即液压泵工作时实际输出的油液体积，其值为理论流量qt减去泄漏量Δq,即(1)平均理论流量qtnVqt(2)实际流量qqqqt第二章换算关系L/min=16.67×10-6m3/s(3)瞬时(理论)流量qsh液压泵任一瞬时理论输出的流量，一般它是波动的，即qsh≠q,(4)额定流量qs液压泵在额定压力、额定转速下允许连续运行的流量。流量的单位：国际单位：m3/s工程单位：L/min第二章液压泵的实际流量与理论流量的比值，称为泵的容积效率ηv1)(tttvqqqqq即4、容积效率ηvqqtqqqtvtqqqq,液压泵第二章5、功率（1）输入功率Pr驱动液压泵轴的机械功率为泵的输入功率，若输入转矩为T，角速度为ω，则TPr第二章（2）输出功率P液压泵输出的液压功率，即实际流量q和工作压力p的乘积为输出功率。P=pq国际单位、工程单位都为KW。功率的单位:第二章设T为实际输入转矩，Tt为理论输入的转矩，则6、机械效率ηm1TTtmqpTtTT因为有摩擦消耗能量，则实际输入的转矩大于理论输入的转矩第二章液压泵的输出功率与输入功率之比为泵的总效率。7、总效率η1mvrTpqPP第二章8、转速(1)额定转速ns指在额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速。(2)最高转速nmax指在额定压力下，超过额定转速允许短时间运行的最高转速。(3)最低转速nmin指正常运转所允许的液压泵的最低转速。(4)转速范围最低转速与最高转速之间的转速为其转速范围。第二章（二）、液压马达的主要性能参数p611、压力额定压力按试验标准规定，能使马达连续正常运转的最高压力称额定压力。指在不考虑泄漏的情况下，马达每转一弧度所需输入液体的体积。工作压力指马达输入油液的实际压力，其大小取决马达的负载；2、排量V第二章3、流量理论流量是在不考虑泄漏的情况下，马达在单位时间内所需输入液体的体积。实际流量是在考虑泄漏的情况下，马达在单位时间内所需输入液体的体积。(1)理论流量qMt(2)实际流量qMqqqMtMP61(3—1)第二章1MtMMtMvMqqqq即4、容积效率ηMv液压马达也有容积效率，与液压泵不同的是马达的实际流量qM大于其理论的流量qMt(3—2)P61马达的理论流量qMt与实际流量qM之比为马达的容积效率ηMv第二章,1tvtqqqqqqtqqq液压泵,1MtMMtMvMqqqq液压马达MqqMtqMtMqqq5、功率（1）输入功率PMi为马达的进出口的压差，p（2）输出功率PMonTTPMMoM2(3—9)MiMpqP(3—8)P62第二章6、机械效率ηMm液压马达也有机械效率，与液压泵不同的是实际输出的转矩TM小于其理论转矩TMt1MMmMtTT(3—5)P62马达的实际输出的转矩TM与理论转矩TMt之比称为马达的机械效率ηMm第二章qpT液压马达1MMmMtTTMMtTTqpT液压泵因为有摩擦消耗能量tTT1TTtm马达输出功率PMo与输入功率PMi之比称马达的总效率。8、转矩和转速7、总效率ηM(3—10)P62mMvMiMoMMPP（1）理论输出转矩TMt由能量守衡定理：pqTpVpqTMtM(3—6)P62第二章(2)实际输出转矩TMmMmMtMMpVTT（3）转速nVqVqnvMMtM(3—3)P62第二章常用的计算公式：计算泵的输入功率rvmpqPP计算泵的输出流量vvtVnqq计算马达的实际输出转矩mMmMtMMpVTT计算马达的实际输出转速VqVqnvMMtM第二章例题讲解例1、某液压泵的工作压力为6.3MPa，理论流量为63L∕min，容积效率为0.9，机械效率为0.85，试求（1）液压泵输出流量；（2）液压泵输出功率；（3）液压泵需输入功率。（1）液压泵输出流量解：tvqq根据公式630.956.7/mintvqql第二章（2）液压泵输出功率pqP根据公式636.31056.710/605.95PpqKW（3）液压泵需输入功率mvrPP根据公式5.597.780.90.85rvmPPKW第二章例2、某液压马达排量为250mL/r，入口压力为10MPa，出口压力为0.5MPa，容积效率和机械效率均为0.9，若输入流量为100L/min，试求(1)液压马达的实际输出转矩；(2)液压马达的实际输出转速。(1)液压马达实际输出转矩TM解mMmMtMMpVTT根据公式mNTM3402/9.01025010)5.010(66(2)液压马达实际输出转速n根据公式VqVqnvMMtMmin/360250/9.0101003rn答：(1)液压马达的实际输出转矩为340N.m；(2)液压马达的实际输出转速为360r/min。第二章例3、某液压马达的进油压力为10MPa，排量为200×10-3L/r，总效率为0.75，机械效率为0.9，试求(1)该马达输出的理论转矩；(2)若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为多少?(3)若外负载为200N·m（n=500r/min）时马达的输入功率和输出功率各为多少?解:(1)该马达输出的理论转矩根据公式pVTtM由题意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3.318210102001010336(2)n=500r/min时马达的理论流量min/100500102003LVnqtM83.09.075.0mMMvMmin/12083.0100LqqvMtMM即输入马达的流量为120L/min。(3)当压力为10MPa时，它输出的实际转矩为mNTTmMtMM5.2869.03.318当外负载为200N·m，压力差(即马达进口压力)将下降，不是10MPa，而是PaMPaM98.6105.286200∴马达的输入功率为:MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098.636马达的输出功率KWPPMiMoM5.1075.014答：(1)该马达输出的理论转矩为318.3N.m；(2)若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为120L/min；(3)若外负载为200N·m（n=500r/min）时马达的输入功率为14KW,输出功率为10.5KW。三、液压泵的特性曲线p41液压泵的特性曲线由试验得到，它反映了液压泵的性能。曲线的横坐标为液压泵的工作压力P，纵坐标分别为液压泵的流量q、容积效率ηv、总效率η等。(它是液压泵在特定的介质、转速和油温下试验而得