液压传动 由于马达实际工作时存在泄漏,并不是所有进入液压马达的液体都推动液压马达做功, 小部分液体因泄漏损失掉了,所以计算实际转速时必须考虑马达的容积效率几N。当液 压马达的泄漏流量为q时,则输入马达的实际流量为φ=q1+q1。液压马达的容积效率定 义为理论流量qn与实际流量q之比,即 n=坐=业-9=1-④ (3.12) 则马达实际输出转速为 n,=9M-9=gM n (3.13) 4.液压马达的转矩和机械效率 设马达的进、出口压力差为Δp,排量为M,不考虑功率损失,则液压马达输入液压 功率等于输出机械功率,即 Apq, =to 因为q1=VMn1,=2m,所以马达的理论转矩T为 Apl 式(3.14)称为液压转矩公式。显然,根据液压马达排量I的大小可以计算在给定压力 下马达的理论转矩的大小,也可以计算在给定负载转矩下马达的工作压力的大小 由于马达实际工作时存在机械摩擦损失,计算实际输出转矩T时,必须考虑马达的机 械效率刀Mm。当液压马达的转矩损失为ΔT时,则马达的实际输出转矩为T=T:-△T。液 压马达的机械效率定义为实际输出转矩T与理论转矩T之比,即 TT-△T (3.15) . T T 5.液压马达的功率与总效率 1)输入功率PM 液压马达的输入功率为液压功率,即进入液压马达的流量q与液压马达进口压力p 乘积 -PM 9M 2)输出功率PMo 液压马达的输出功率等于液压马达的实际输出转矩TM与输出角速度a的乘积 PMo=TMO (3.17 3)液压马达的总效率 液压马达的总效率为 (3.18) 由上式可知,液压马达的总效率等于机械效率与容积效率的乘积,这一点与液压泵相 同。但必须注意,液压马达的机械效率、容积效率的定义与液压泵的机械效率、容积效率 的定义是有区别的
·68· 液压传动 ·68· 由于马达实际工作时存在泄漏，并不是所有进入液压马达的液体都推动液压马达做功， 一小部分液体因泄漏损失掉了，所以计算实际转速时必须考虑马达的容积效率η MV 。当液 压马达的泄漏流量为 l q 时，则输入马达的实际流量为 M t1 q = + q q 。液压马达的容积效率定 义为理论流量 Mt q 与实际流量 Mq 之比，即 Mt Ml l MV MM M 1 q q q q q q q η − = = =− (3.12) 则马达实际输出转速为 Ml M M MV M M q qq n V V η − = = (3.13) 4. 液压马达的转矩和机械效率 设马达的进、出口压力差为Δp，排量为 VM，不考虑功率损失，则液压马达输入液压 功率等于输出机械功率，即 t tt Δ = pq Tω 因为 t M t. q =V n ， t t ω = 2πn ，所以马达的理论转矩 Tt为 M t 2π pV T Δ = (3.14) 式(3.14)称为液压转矩公式。显然，根据液压马达排量 VM 的大小可以计算在给定压力 下马达的理论转矩的大小，也可以计算在给定负载转矩下马达的工作压力的大小。 由于马达实际工作时存在机械摩擦损失，计算实际输出转矩 T 时，必须考虑马达的机 械效率η Mm。当液压马达的转矩损失为ΔT 时，则马达的实际输出转矩为 T＝Tt ―ΔT。液 压马达的机械效率定义为实际输出转矩 T 与理论转矩 Tt之比，即 t Mm tt t 1 T T T T T T T η − Δ Δ = = =− (3.15) 5. 液压马达的功率与总效率 1) 输入功率 PMi 液压马达的输入功率为液压功率，即进入液压马达的流量 Mq 与液压马达进口压力 Mp 的乘积。 PMi＝pM qM (3.16) 2) 输出功率 PMo 液压马达的输出功率等于液压马达的实际输出转矩 TM与输出角速度ω M 的乘积。 PMo＝TMω M (3.17) 3) 液压马达的总效率 液压马达的总效率η M 为 Mo M M M Mm MV Mi M P 2πn T P pq η == =η η (3.18) 由上式可知，液压马达的总效率等于机械效率与容积效率的乘积，这一点与液压泵相 同。但必须注意，液压马达的机械效率、容积效率的定义与液压泵的机械效率、容积效率 的定义是有区别的
第3章液压泵与液压马达 6.液压马达的启动性能 液压马达的启动性能主要由启动转矩和启动机械效率来描述。启动转矩是指液压马达 由静止状态启动时液压马达轴上所能输出的转矩。启动转矩通常小于同一工作压差,但处 于运行状态下所输出的转矩。 启动机械效率是指液压马达由静止状态启动时,液压马达实际输出的转矩与它在同 工作压差时的理论转矩之比。 启动转矩和启动机械效率的大小,除与摩擦转矩有关外,还受转矩脉动性的影响,当 输出轴处于不同相位时,其启动转矩的大小稍有差别 7.液压马达的最低稳定转速 最低稳定转速mmi是指液压马达在额定负载下,不出现爬行现象的最低转速。液压马 达的最低稳定转速除与结构形式、排量大小、加工装配质量有关外,还与泄漏量的稳定性 及工作压差有关。一般希望最低稳定转速越小越好,这样可以扩大液压马达的变速范围 8.液压马达的制动性能 当液压马达用来起吊重物或驱动车轮时,为了防止在停车时重物下落或车轮在斜坡上 自行下滑,对其制动性要有一定的要求 制动性能一般用额定转矩下,切断液压马达的进出油口后,因负载转矩变为主动转矩 使液压马达变成泵工况,出口油液转为高压,油液由此向外泄漏导致马达缓慢转动的滑转 值予以评定。 9.液压马达的工作平稳性及噪声 液压马达的工作平稳性用理论转矩的不均匀系数6M=(Ttma-Ttmm)T1评价。不均匀系 数除与液压马达的结构形式有关外,还取决于马达的工作条件和负载的性质。与液压泵相 同,液压马达的噪声亦分为机械噪声和液压噪声。为降低噪声,除设计时要注意外,使用 时亦要重视 【例32】某液压马达的排量WM=250mL,入口压力为98MPa,出口压力为049MPa, 其总效率=0.9,容积效率η=092。当输入流量为22L/min时,求液压马达输出转矩 和转速各为多少? 解 (1)液压马达的理论流量qM为 qM=q=22×0.92L/min=20.24L/min (2)液压马达的实际转速 20.24×10 250r/min=8096r/min (3)液压马达的输出转矩 pM、731(9.8-0.49)×10°×250×10°×0.9 362.56N nvM 2×092 或者
第 3 章 液压泵与液压马达 ·69· ·69· 6. 液压马达的启动性能 液压马达的启动性能主要由启动转矩和启动机械效率来描述。启动转矩是指液压马达 由静止状态启动时液压马达轴上所能输出的转矩。启动转矩通常小于同一工作压差，但处 于运行状态下所输出的转矩。 启动机械效率是指液压马达由静止状态启动时，液压马达实际输出的转矩与它在同一 工作压差时的理论转矩之比。 启动转矩和启动机械效率的大小，除与摩擦转矩有关外，还受转矩脉动性的影响，当 输出轴处于不同相位时，其启动转矩的大小稍有差别。 7. 液压马达的最低稳定转速 最低稳定转速 nmin 是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最低转速。液压马 达的最低稳定转速除与结构形式、排量大小、加工装配质量有关外，还与泄漏量的稳定性 及工作压差有关。一般希望最低稳定转速越小越好，这样可以扩大液压马达的变速范围。 8. 液压马达的制动性能 当液压马达用来起吊重物或驱动车轮时，为了防止在停车时重物下落或车轮在斜坡上 自行下滑，对其制动性要有一定的要求。 制动性能一般用额定转矩下，切断液压马达的进出油口后，因负载转矩变为主动转矩 使液压马达变成泵工况，出口油液转为高压，油液由此向外泄漏导致马达缓慢转动的滑转 值予以评定。 9. 液压马达的工作平稳性及噪声 液压马达的工作平稳性用理论转矩的不均匀系数δM＝(Tt max―Tt min)/Tt评价。不均匀系 数除与液压马达的结构形式有关外，还取决于马达的工作条件和负载的性质。与液压泵相 同，液压马达的噪声亦分为机械噪声和液压噪声。为降低噪声，除设计时要注意外，使用 时亦要重视。 【例 3.2】 某液压马达的排量 VM＝250mL/r，入口压力为 9.8MPa，出口压力为 0.49 MPa， 其总效率η M ＝0.9，容积效率η MV ＝0.92。当输入流量为 22L/min 时，求液压马达输出转矩 和转速各为多少？ 解： (1) 液压马达的理论流量 tM q 为 tM M MV q q = =× = η 22 0.92L / min 20.24L / min (2) 液压马达的实际转速 3 tM M M 20.24 10 r / min 80.96r / min 250 q n V × == = (3) 液压马达的输出转矩 6 6 MM M M VM (9.8 0.49) 10 250 10 0.9 N m 362.56N m 2π 2π 0.92 p V T η η − Δ − ×× × × = × = ⋅= ⋅ × 或者
液压传动 9.31×10×22×10 09N.m=362.56Nm 2×80.96 3.14液压泵和液压马达的分类 液压泵和液压马达的类型很多。液压泵按主要运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、 叶片泵、柱塞泵和螺杆泵4大类;按排量能否改变可分为单向变量泵和双变量泵 液压马达按结构可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达和螺杆马达:按排量能否改变 可分为单向变量马达双向变量马达;按其工作特性分为高速液压马达和低速液压马达。把 额定转速在500r/min以上的马达称为高速小转矩马达,这类马达有齿轮马达、螺杆马达 叶片马达、柱塞马达等。高速马达的特点是:转速较高,转动惯量小,便于启动和制动, 调节和换向灵敏度高,但输出转矩不大,仅几十牛米到几百牛米。额定转速在500r/min以 下的马达称为低速大转矩液压马达,这类马达有单作用连杆型径向柱塞马达和多作用内曲 线径向柱塞马达等。低速马达的特点是:排量大、体积大、转速低,有的可低到每分钟几 转甚至不到一转,因此可直接与工作机构连接,不需要减速装置,使传动机构大大简化。 通常低速液压马达的输出转矩较大,可达几千牛米到几万牛米。 液压泵和液压马达也可以按压力来分类,见表3-1。 表3-1压力分级 压力MPa ≤2.5 8~16 16~32 >32 液压泵和液压马达一般图形符号如图33所示 单向定量泵 单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵 单向定量液压马达单向变量马达双向定量液压马达双向变量液压马达 图33液压泵和液压马达的图形符号 32齿轮泵 齿轮泵的主要特点是结构简单、体积小、重量轻、转速高且范围大、自吸性能好、对 油液污染不敏感、工作可靠、维护方便和价格低廉等,在一般液压传动系统,特别是工程 机械上应用较为广泛。其主要缺点是流量脉动和压力脉动较大、泄漏损失大、容积效率较 低、噪声较严重、容易发热、排量不可调节,只能作定量泵,故适用范围受到一定限制
·70· 液压传动 ·70· 6 3 M M M M M 9.31 10 22 10 0.9 N m 362.56 N m 2π 2π 80.96 p q T n η − Δ × ×× = = × ⋅= ⋅ × 3.1.4 液压泵和液压马达的分类 液压泵和液压马达的类型很多。液压泵按主要运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、 叶片泵、柱塞泵和螺杆泵 4 大类；按排量能否改变可分为单向变量泵和双变量泵。 液压马达按结构可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达和螺杆马达；按排量能否改变 可分为单向变量马达双向变量马达；按其工作特性分为高速液压马达和低速液压马达。把 额定转速在 500r/min 以上的马达称为高速小转矩马达，这类马达有齿轮马达、螺杆马达、 叶片马达、柱塞马达等。高速马达的特点是：转速较高，转动惯量小，便于启动和制动， 调节和换向灵敏度高，但输出转矩不大，仅几十牛米到几百牛米。额定转速在 500r/min 以 下的马达称为低速大转矩液压马达，这类马达有单作用连杆型径向柱塞马达和多作用内曲 线径向柱塞马达等。低速马达的特点是：排量大、体积大、转速低，有的可低到每分钟几 转甚至不到一转，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化。 通常低速液压马达的输出转矩较大，可达几千牛米到几万牛米。 液压泵和液压马达也可以按压力来分类，见表 3-1。 表 3-1 压力分级 压力分级 低 压 中 压 中高低 高 压 超高压 压力/MPa ≤2.5 ＞2.5～8 ＞8～16 ＞16～32 ＞32 液压泵和液压马达一般图形符号如图 3.3 所示。 图 3.3 液压泵和液压马达的图形符号 3.2 齿 轮 泵 齿轮泵的主要特点是结构简单、体积小、重量轻、转速高且范围大、自吸性能好、对 油液污染不敏感、工作可靠、维护方便和价格低廉等，在一般液压传动系统，特别是工程 机械上应用较为广泛。其主要缺点是流量脉动和压力脉动较大、泄漏损失大、容积效率较 低、噪声较严重、容易发热、排量不可调节，只能作定量泵，故适用范围受到一定限制
第3章液压泵与液压马达 齿轮泵按齿轮啮合形式的不同分为外啮合和内啮合两种:按齿形曲线的不同分为渐开 线齿形和非渐开线齿形两种。 32.1齿轮泵的工作原理 图34为外啮合渐开线齿轮泵的结构简图。外啮合渐开线齿轮泵主要由一对几何参数 完全相同的主动齿轮4和从动齿轮8、传动轴6、泵体3、前泵盖5、后泵盖1等零件组成。 A leppe 图34CBB型齿轮泵结构图 1一后泵盖:2一滚针轴承:3一泵体;4一主动齿轮 5一前泵盖:6—传动轴;7—键:8—从动齿轮:9—O型密封圈 图3.5为其工作原理图。由于齿轮两端面与泵盖的 间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面的间隙都很小,因此, 对啮合的轮齿,将泵体、前后泵盖和齿轮包围的密封 容积分隔成左、右两个密封工作腔。当原动机带动齿轮 如图示方向旋转时,右侧的轮齿不断退出啮合,而左侧 的轮齿不断进入啮合,因啮合点的啮合半径小于齿顶圆 半径,右侧退出啮合的轮齿露出齿间,其密封工作腔容 积逐渐增大,形成局部真空,油箱中的油液在大气压力 的作用下经泵的吸油口进入这个密封油腔——吸油腔 随着齿轮的转动,吸入的油液被齿间转移到左侧的密封 图35齿轮泵的工作原理图 工作腔。左侧进入啮合的轮齿使密封油腔—一压油腔容 积逐渐减小,把齿间油液挤出,从压油口输出,压入液卜壳体:2一主动齿轮:3一从动齿轮 压系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。齿轮连续旋转,泵连续不断地吸油和压油。 齿轮啮合点处的齿面接触线将吸油腔和压油腔分开,起到了配油(配流)作用,因此不 需要单独设置配油装置,这种配油方式称为直接配油。 3.22齿轮泵的排量和流量计算 外啮合齿轮泵的排量是这两个轮齿的齿间槽容积的总和。如果近似地认为齿间槽的容 积等于轮齿的体积,那么外啮合齿轮泵的排量计算式为
第 3 章 液压泵与液压马达 ·71· ·71· 齿轮泵按齿轮啮合形式的不同分为外啮合和内啮合两种；按齿形曲线的不同分为渐开 线齿形和非渐开线齿形两种。 3.2.1 齿轮泵的工作原理 图 3.4 为外啮合渐开线齿轮泵的结构简图。外啮合渐开线齿轮泵主要由一对几何参数 完全相同的主动齿轮 4 和从动齿轮 8、传动轴 6、泵体 3、前泵盖 5、后泵盖 l 等零件组成。 图 3.4 CB-B 型齿轮泵结构图 1—后泵盖；2—滚针轴承；3—泵体；4—主动齿轮； 5—前泵盖；6—传动轴；7—键；8—从动齿轮；9—O 型密封圈 图 3.5 为其工作原理图。由于齿轮两端面与泵盖的 间隙以及齿轮的齿顶与泵体内表面的间隙都很小，因此， 一对啮合的轮齿，将泵体、前后泵盖和齿轮包围的密封 容积分隔成左、右两个密封工作腔。当原动机带动齿轮 如图示方向旋转时，右侧的轮齿不断退出啮合，而左侧 的轮齿不断进入啮合，因啮合点的啮合半径小于齿顶圆 半径，右侧退出啮合的轮齿露出齿间，其密封工作腔容 积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力 的作用下经泵的吸油口进入这个密封油腔——吸油腔。 随着齿轮的转动，吸入的油液被齿间转移到左侧的密封 工作腔。左侧进入啮合的轮齿使密封油腔——压油腔容 积逐渐减小，把齿间油液挤出，从压油口输出，压入液 压系统。这就是齿轮泵的吸油和压油过程。齿轮连续旋转，泵连续不断地吸油和压油。 齿轮啮合点处的齿面接触线将吸油腔和压油腔分开，起到了配油(配流)作用，因此不 需要单独设置配油装置，这种配油方式称为直接配油。 3.2.2 齿轮泵的排量和流量计算 外啮合齿轮泵的排量是这两个轮齿的齿间槽容积的总和。如果近似地认为齿间槽的容 积等于轮齿的体积，那么外啮合齿轮泵的排量计算式为 图 3.5 齿轮泵的工作原理图 l—壳体；2—主动齿轮；3—从动齿轮