授课时间: 第三周 4小节 第四周 4小节 第五周 2小节

授课内容：第三章液压泵、液压马达 3-1液压泵的概述 3-2齿轮泵 3-3叶片泵 3-4柱塞泵 3-5液压马达

授课学时：10

能力目标：能够依据液压泵和液压马达的结构特点、使用要点、主要性能参数和工作原理对其故障进行分析并能拆卸、安装。 知识目标：1、了解常用液压泵的

2、掌握液压泵和液压马达的主要性能参数和工作原理。

教学重点：1．液压压泵和液压马达的工作原理、特点和主要性能参数；

2．液压泵的选用方法。

教学难点：1．液压泵和液压马达的功率和效率及计算方法；

2．限压式变量叶片泵的工作原理及压力流量特性曲线。

教学内容：

第三章 液压泵、液压马达

液压泵是液压系统的动力元件，它是将输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。液压马达是液压系统的执行元件，它是将液体的压力能转换为旋转运动机械能的能量转换装置。

第一节 液压泵的概述

一、 液压泵的工作原理、分类及图形符号

1.液压泵的工作原理

液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，为执行元件提供动力，它是液压传动系统的核心元件，其性能好坏将直接影响到系统是否正常工作。

1—偏心轮 2—柱塞 3—缸体 4—弹簧 5、6—单向阀

图3-1 液压泵工作原理图

液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油腔a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。

2.液压泵的特点

单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：

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(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。

(2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。

(3)具有相应的配流机构，将吸油腔和排油腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。如图3-1中的单向阀5、6就是配流机构。

容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为吸油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力，吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力；油腔处于压油时称为压油腔，压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。

容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的内泄露和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。

液压泵按其结构形式不同可分为叶片泵、齿轮泵、柱塞泵、螺杆泵等；按其输出流量能否改变，又可分为定量泵和变量泵；按其工作压力不同还可分为低压泵、中压泵、中高压泵和高压泵等；按输出液流的方向，又有单向泵和双向泵之分。

液压泵的类型很多，其结构不同，但是它们的工作原理相同，都是依靠密闭容积的变化来工作的，因此都称为容积式液压泵。

常用的液压泵的图形符号如图3-2所示

a) b) c) d)

图3-2 液压泵图形符号

a)单向定量泵 b)单向变量泵 c)双向定量泵 d)双向变量泵

二、液压泵的主要性能参数

（一）液压泵的压力 1.工作压力p

液压泵工作时输出油液的实际压力称为工作压力p。其数值取决于负载的大小。 2.额定压力pn

液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。

3.最高允许压力pmax 在超过额定压力的条件下,根据试验标准规定,允许液压泵短暂运行的最高压力值,称为液压泵的最高允许压力。

（二）液压泵的排量V和流量qV 1.排量V

在没有泄漏的情况下，液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变化计算而得到的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵;排量为常数的液压泵则称为定量泵。

2.理论流量qV

t理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单位时间内所排出的液体体积的

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平均值。显然,如果液压泵的排量为V,其主轴转速为n,则该液压泵的理论流量qV为：

t

qVt?Vn (3-1)

3.实际流量qV

液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积称为实际流量,它等于理论流量qV减去泄漏流量?qV,即：

qV?qVt??qV

(3-2)

4.额定流量qV

n液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定(如在额定压力和额定转速下)必须保证的流量。

（三）液压泵的功率P

1.液压功率与压力及流量的关系

功率是指单位时间内所做的功，在液压缸系统中，忽略其它能量损失，当进油腔的压力为p，流量为qV，活塞的面积为A，则液体作用在活塞上的推力F?pA，活塞的移动速度??qV/A，所以液压功率为

P?F??pAqV/A?pqV (3-3)

由上式可见，液压功率P等于液体压力p与液体流量qV的乘积。 2.泵的输入功率Pi

原动机（如电动机等）对泵的输出功率即为泵的输入功率，它表现为原动机输出转矩T与泵输入轴转速?（??2?n）的乘积。即

Pi?2?nT (3-4)

3.泵的输出功率P0

P0为泵实际输出液体的压力p与实际输出流量qV的乘积。即

P0?pqV (3-5)

（四）液压泵的效率? 1.液压泵的容积效率?V

?V为泵的实际流量qV与理论流量qV之比。即

t?V?qV/qV?qV/Vn (3-6)

t由式（3-6）可得到已知排量为V（mL/r）和转速n（r/min）时，实际流量为qV（L/min）的计算公式。即

qV?Vn?V?10 (3-7)

32.液压泵的机械效率?m

由于泵在工作中存在机械损耗和油液粘性引起的摩擦损失，所以液压泵的实际输入转矩Ti必然大于理论转矩Tt，其机械效率为?m为泵的理论转矩Tt与实际输入转矩的Ti比值。即

?m?Tt/Ti (3-8)

3.液压泵的总效率?

?为泵的输出功率P0与输入功率Pi之比。即

??P0/Pi (3-9)

不计能量损失时，泵的理论功率Pt?pqt?2?nTt，所以

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??PPi?pq2?nTi?pqt?V2?nTi??V?m (3-10)

（五）液压泵所需电动机功率的计算

在液压系统设计时，如果已选定了泵的类型，并计算出了所需泵的输出功率P0。则可用公式Pi?P0/?计算泵所需要的输入功率Pi。

在实用中，可直接用以下两个公式之一计算。

1） Pi?pqV/1000 (3-11) 式中各参数的单位：p为Pa；qV为m/s；Pi为kW。

2） Pi?pqV/60 (3-12) 式中各参数的单位：p为MPa；qV为L/min；Pi为kW。

例如，已知某液压系统所需泵输出油的压力为4.5MPa，流量为10L/min，泵的总效率为0.7，则泵所需要的输入功率Pi应为

10/60 × 0.7kW = 1.07kW Pi = 4.5 ×

这样，即可从电动机产品样本中查取功率为1.1kW的电动机。

（六）液压泵的特性曲线

液压泵的特性曲线是在一定的介质、转速和温度下，通过试验得出的。它表示液压泵的工作压力p与容积效率?V（或实际流量）、总效率?与输入功率Pi之间的关系。图3-3所示为某一液压泵的性能曲线。

由性能曲线可以看出，实际流量随工作压力的升高而减少。当压力p?0时（空载），泄漏量?qV高值。

?03

，实际流量近似等于理论流量。总效率?随工作压力增高而增大，且有一个最

图3-3 液压泵的特性曲线

第二节 齿轮泵

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,其主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。下面以外啮合齿轮泵为例来剖析齿轮泵。

一、 齿轮泵的工作原理和结构

外啮合齿轮泵的工作原理如图3-4所示。在泵体内装有一对齿数相同、宽度和模数相等

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