第三章：液压泵与液压马达

1. 第三章：液压泵与液压马达 本章主要讲述液压泵和马达的结构、工作 原理、静态特性、液压泵与马达的选用和基本 要求。 • 3-1 概述。 • 3-2 齿轮泵。 • 3-3 叶片泵。 • 3-4 柱塞泵。 • 3-5 各类液压泵的性能比较及应用。

2. 第三章 液压泵与液压马达 第一节 概 述 一、作用与分类 液压泵——将原动机输入的机械能转换成油液的压力能，供液压系统使用。 液压马达——将输入油液的压力能转换成机械能，使其驱动的工作部件作旋转运动。 液压泵和液压马达都是 容积式的， 即依靠密封 的容积变化来工作。

4. 第三章 液压泵与液压马达 液压泵（液压马达）按其在每转一转所能输出（所需输入） 油液体积可否调节而分成定量泵（定量马达）和变量泵（变量 马达）两类。 按结构形式又可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式、螺杆式 四大类。

5. 液压泵的分类 液压泵、液压马达的符号

6. 第三章 液压泵与液压马达 我国自主研发的 CY系列轴向柱塞泵

7. 二、压力、排量和流量 工作压力：液压泵的工作压力是指实际工作时的输出压力，也就是油液为了克服阻力所必须建立起来的压力；而液压马达的工作压力则是指它的输入压力。工作压力决定于负载。 额定压力： 液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在使用中按标准条件连续运转允许达到的最大工作压力，超过此值就是过载。 最高压力：它是指泵（马达）短时间内所允许超载使用的极限压力，它受泵（马达）本身密封性能和零件强度等因素的限制； 吸入压力：是指泵吸入口处的压力。

8. 排量（V）： 液压泵（液压马达）的排量V是指在不考虑泄漏的情况下，轴转过一整转时所能输出（或所需输入）的油液体积。排量与几何尺寸有关。 理论流量(qt)：理论流量qt是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内所能输出（或所需输入）的油液体积。如泵轴的每分钟转速为n，则泵的每分钟理论流量为qt=Vn。 实际流量(q)：它是液压泵（液压马达）工作时的输出流量，这时的流量必须考虑到泵的泄漏，所以实际流量q小于(大于)理论流量 额定流量qn：液压泵（液压马达）的额定流量是指在额定转速和额定压力下泵输出（或输入马达）的流量。因为泵和马达存在内泄漏，所以额定流量的值和理论流量是不同的。

9. 瞬时流量(qin)： 它是液压泵（液压马达）在每一瞬时的流量，一般指泵瞬时理论（几何）流量。 额定转速：在额定压力下，泵（马达）能连续长时间正常运转的最高转速。 最高转速：在额定压力下，泵（马达）超过额定转速而允许暂短运行的最大转速。 三、压力的分级

10. 四、液压参量的符号与单位

11. 五、常用液压单位的换算关系 1atm=1.013×105N/㎡；1 N/㎡=1 Pa 1MPa=106Pa；1bar=105 Pa ; 1bf/in2=6.89×105Pa 1bf=4.448 N ; 1gal(UK)=4.54 L ; 1gal(US)=3.79 L 1W=1 J/s=10-7 erg/s ;1kal=4186 J 1英制马力（HP）=746 W ; 1公制马力（Ps）=735 W ;

12. 六、功率和效率 液压泵由原动机驱动，输入量是转矩和转速（角速度），输出量是液体的压力和流量； 液压马达则刚好相反，输入量是液体的压力和流量，输出量是转矩和转速（角速度）。 如果不考虑液压泵（或液压马达）在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的理论功率是: 实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。

13. 液压泵和液压马达能量转换流程

14. 容积损失是因内泄漏而造成的流量上的损失；机械损失是因相对运动表面的摩擦等原因造成的能量损失。容积损失是因内泄漏而造成的流量上的损失；机械损失是因相对运动表面的摩擦等原因造成的能量损失。 对液压泵来说，输出压力增大时内泄漏加大，泵实际输出的流量q减小。设泵的内泄漏为ql，则泵的容积损失可用容积效率 来表征 驱动泵的转矩总是大于其理论上需要的转矩的。设转矩损失为Tl，则泵实际输入转矩为T=Tt+T1，用机械效率 来表征泵的机械损失 时

15. 对液压马达来说，由于泄漏损失，输入液压马达的实际流量必然大于它的理论流量，即q=qt+q1它的容积效率：对液压马达来说，由于泄漏损失，输入液压马达的实际流量必然大于它的理论流量，即q=qt+q1它的容积效率： 由于摩擦损失，使液压马达的实际输出转矩小于其理论转矩，它的机械效率 为: 液压泵(马达）的总效率η是其输出功率与输入功率之比

16. 液压泵的能量转换关系

17. 液压马达的能量转换关系

18. 液压泵功率与效率简要公式 理论输出流量 ; 实际输出流量 理论输出功率 ; 实际输出功率 实际输入功率

19. 液压马达功率 与效率简要公式 理论输入流量 ; 实际输入流量 理论输出转矩 ; 实际输出转矩 理论转速 ; 实际转速

20. 液压传动功效歌 液压传动功率强，传动效率有文章。 油泵将机变成压，系统动力来自它。 马达将压变成机，旋转起来出大力。 机压转换有损失，摩擦泄漏在其里。 云想衣裳花想容，流量压力乘压能。 转矩转速结姻缘，机械能中月下见。 关关雎鸠鸣河上，容积效率找流量。 参差荇菜两岸绿，机械效率配转矩。

21. 世事纷纭难足虑，现实理想有差距。 耕耘未必都收获，输出总比输入少。 两者相差共几何？总效率下知分晓。 排量压差除二派，马达转矩此中来。 实际转矩有多大？机械效率折扣它。 排量转速两相乘，得出流量理论数。 没有泄漏最理想，容积效率不用忙。

22. 容积效率小于一，马达理想输实际。 油泵理想比较高，可惜总是达不到。 摩擦损失是阻力，机械效率小于一。 油泵要选大电机，马达出力要降低。 以上关系搞清楚，求职不用热线助。 工程计算当内行，眼睛挤挤勿多想。

23. 例题：已知PP=100×105 Pa , VP=10 mL/r , np=1450 r/min , VM= 10 mL/r , ηmp=0.9 , ηvp=0.9 , ηmM=0.9 , η vM=0.9 , 泵出 和马达进口间的管道压力损失为5×105 Pa , 其它损失不计，试 求： （1）泵的输出功率 （2）泵的驱动（输入）功率 （3）马达的输出转速、转矩和功率 解： （1）泵的实际输出流量 qP =VP × np × ηvp = 10×10-3 × 1450 × 0.9 =13.05 L/min

24. 泵的实际输出功率 NOP = =2.175 Kw (2) 泵的驱动（输入）功率 (3) 马达的输出转速

25. (4) 马达的输出转矩 (5) 马达的输出功率

26. 液压泵和液压马达能量转换流程

27. 第三章 液压泵与液压马达 第二节 齿轮泵 齿轮泵在结构上可分为外啮合式和内啮合式两类 一、外啮合齿轮泵的工作原理 泵的排量为 考虑到齿间槽容积比轮齿 的体积稍大些，所以通常取 齿轮泵的实际输出流量为 表示的是齿轮泵的平均流量

28. 二、外啮合齿轮泵结构特点和优缺点 1.困油现象 齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总会出现两对轮齿同时啮合并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间，如图所示。 消除困油的方法，通常是在两侧盖板上开卸荷槽 2.泄漏 外啮合齿轮泵高压腔的压力油可通过三条途径泄漏到低压腔中去： （1）通过齿轮啮合线处的间隙； （2）通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙； （3）通过齿轮两侧面和侧盖板间的端面间隙 3.径向不平衡力

29. 4. 齿轮泵的流量脉动 由于齿轮啮合过程中, 压油腔的容积变化率是不均匀的, 因此，齿轮泵的瞬时流量是脉动的。

30. 外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强（容许的吸油真空度大），对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强（容许的吸油真空度大），对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。 三、提高外啮合齿轮泵压力的措施 要提高齿轮泵的压力，必须要减小端面的泄漏，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的方法。图3-6所示为端面间隙的补偿原理。利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到轴套外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面。这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。

31. 图3-6 端面间隙补偿原理

32. 五、内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形（又名转子泵）两种类型 图3-8 内啮合齿轮泵的工作原理

33. 图3-9 内啮合齿轮泵的结构

34. 第三节 叶片泵 叶片泵有单作用式（变量泵）和双作用式（定量泵）两大类，在液压系统中得到了广泛的应用。叶片泵输出流量均匀、脉动小、噪声小，但结构较复杂、吸油特性不太好、对油液中的污染也比较敏感。 一、单作用叶片泵 1.工作原理 泵由转子、定子、叶片、配油盘和端盖等件所组成。定子的内表面是圆柱形孔。转子和定子之间存在偏心。叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时离心力以及通入叶片泵根部压力油的作用下，叶片顶部紧贴在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。

35. 图3-10 叶片泵的工作工作原理

36. 2.排量与流量计算 转子转一转过程中，每个密封腔的 容积变化为： 泵的实际输出流量

38. 3.特点 （1）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时， 吸油压油方向 也相反。 （2）处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用，要把推入转子 槽内。为了是叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧 的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片 底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶住在定子 的内表面上。 （3）由于转子受有不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般 不宜用于高压。

39. 二、 双作用叶片泵 转子在转一整转过程中，由于吸、压油各两次，则泵的排量为:

40. 第三章 液压泵与液压马达 提高双作用叶片泵压力的措施

41. 第三章 液压泵与液压马达 限压式变量叶片泵

42. 第三章 液压泵与液压马达 第四节 柱塞泵 一 、径向柱塞泵 径向柱塞泵工作原理图 泵的实际流量

43. 轴向柱塞泵工作原理图 轴向柱塞泵流量

44. CY14-1轴向柱塞泵结构 CY14-1型轴向柱塞泵是非通轴式柱塞泵，它由主体和变量两部分组成。相同流量的泵，其主体结构相同，配以不同的变量机构便派生出许多种类型，其额定工作压力多为32MPa。

45. 通轴轴向柱塞泵结构

46. 第五节 各类液压泵的性能比较及应用 液压装置可分为两类:固定设备和移动设备 固定设备用 原动机多为电动机，驱动转速较稳定，且多为1450r/min左右 多采用中压范围，由7到21MPa，个别可达25MPa,环境温度较稳定，液压装 置工作温度约50～70℃,因在室内工作，要求噪声低，应不超过80dB,工作 环境较清洁 空间布置尺寸较宽裕，利于维修、保养. 移动设备用 原动机多为内燃机，驱动转速变化范围较大，一般为500r/min到 4000r/min,多采用中、高压范围，压力范围由14至35MPa，个别高达40MPa。 工作环境较脏、尘埃多 环境温度变化大，液压装置工作温度为-20-110℃ 因在室外工作，噪声可较大，允许达90dB,空间布置尺寸紧凑，不利于维 修、保养 .

47. 第六节 液压马达 液压马达是将液压能转换为机械能的元件。液压马达按结构也可分为齿轮式、叶片式、柱塞式几种。 下面以轴向柱塞马达说明液压马达的工作原理。