第3章液壓動力元件鎮江高等職業技術學校機械教研室液壓與氣壓傳動第一頁，共三十九頁。目錄

3.1概述

3.2齒輪泵

3.3葉片泵

3.4柱塞泵3.5螺桿泵

3.6液壓泵的選用3.7液壓泵常見故障及維修

3.6液壓馬達

第二頁，共三十九頁。3.1概述液壓泵與液壓馬達，是液壓系統中的能量轉換裝置。

液壓泵與液壓馬達的能量轉換關系

液壓泵與液壓馬達都是容積式的，其工作原理都是利用密封容積的變化完成吸油與排油的。

第三頁，共三十九頁。液壓泵液壓馬達屬于動力元件。其功用是將原動機輸出的機械能轉換成壓力能，給液壓系統提供足夠的壓力油以驅動系統工作。因此，液壓泵的輸入參量為機械參量(轉矩T和轉速n)，輸出參量為液壓參量(壓力p和流量q)。

屬于執行元件。其功用是將輸入的液體壓力能轉換成工作機構所需要的機械能，直接或間接驅動負載連續回轉而做功。常置于液壓系統的輸出端。因此，液壓馬達的輸入參量為液壓參量(壓力p和流量q)，輸出參量為機械參量(轉矩T和轉速n)。

3.1概述第四頁，共三十九頁。3.2液壓泵與液壓馬達

的工作原理

液壓泵的工作原理容積式液壓泵（柱塞泵）的工作原理圖

1—凸輪2—柱塞3—缸體4—彈簧5、6—單向閥a—密封油腔

容積式液壓泵工作時必備的條件：1.必須形成密封空間2.密封空間周期性變化3.吸、壓油腔要隔開，有相應的配流裝置4.郵箱必須接通大氣第五頁，共三十九頁。壓力3.1.2液壓泵與液壓馬達的主要性能參數額定壓力

最高允許壓力

工作壓力

吸入壓力

在正常工作條件下，按試驗標準規定連續運轉所允許的最高壓力泵短時間內所允許超載使用的極限壓力實際工作時的輸出壓力，即液壓泵出口的壓力液壓泵進口處的壓力

第六頁，共三十九頁。3.1液壓泵與液壓馬達概述排量及流量理論流量實際流量排量V在不考慮泄漏的情況下，主軸每轉一周，所排出的液體的體積。排量取決于密封工作間的大小及數目。在不考慮泄漏的情況下，液壓泵在單位時間內所排出的液體的體積指實際運行時，在不同壓力下液壓泵所排出的流量額定流量在額定壓力、額定轉速下，按試驗標準規定必須保證的輸出流量第七頁，共三十九頁。3.1液壓泵與液壓馬達概述輸入功率Pi輸出功率Po理論功率Pt效率和功率功率原動機的輸出功率，即實際驅動泵軸所需的機械功率輸出功率(kW)用其實際流量q和出口壓力p的乘積表示如果液壓泵在能量轉換過程中沒有能量損失，則輸入功率與輸出功率相等，即為理論功率第八頁，共三十九頁。3.1液壓泵與液壓馬達概述液壓泵效率效率和功率總效率容積效率機械效率定義為理論流量與實際流量之比液壓馬達效率定義為實際輸出轉矩T與理論轉矩之比第九頁，共三十九頁。按主要運動構件的形狀和運動方式分為：

齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵及凸輪轉子泵五大類按排量能否改變可分為：定量泵和變量泵。

按其工作特性分為高速液壓馬達和低速液壓馬達。高速小扭矩馬達按結構不同有齒輪式、葉片式、柱塞式。低速大扭矩馬達按結構不同有軸向式、徑向式。3.1.3液壓泵與液壓馬達的分類液壓泵的分類液壓馬達的分類第十頁，共三十九頁。液壓泵和液壓馬達的圖形符號3.1.3液壓泵與液壓馬達的分類第十一頁，共三十九頁。3.2.齒輪泵分類按結構形式不同分為：外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵。按齒形曲線不同分為：漸開線齒形和非漸開線齒形。優點：結構簡單、體積小、質量輕、轉速高、調速范圍大、自吸性能好、對油污不敏感、工作可靠、維護方便、價格低廉、一般液壓系統中應用廣。缺點：流量脈動和壓力脈動大、泄漏損失大、容積效率低、噪聲較大、容易發熱、排量不可調節，只能做定量泵，適用范圍受到一定限制。第十二頁，共三十九頁。3.2.1外嚙合齒輪泵的結構CB-B型齒輪泵結構圖

1-后泵蓋2-滾針軸承3-泵體4-主動齒輪5-前泵蓋6-傳動軸7-鍵8-從動齒輪9-O型密封圈第十三頁，共三十九頁。l—殼體2—主動齒輪3—從動齒輪齒輪泵的工作原理圖

3.2.2外嚙合齒輪泵

的工作原理一對嚙合的輪齒，將泵體、前后泵蓋和齒輪包圍的密封容積分隔成左、右兩個密封工作腔。齒輪如圖示方向旋轉時：吸油腔--右側的輪齒不斷退出嚙合，其密封工作腔容積逐漸增大，形成局部真空實現吸油。壓油腔--左側的輪齒不斷進入嚙合，密封油腔容積逐漸減小，實現壓油。齒輪連續旋轉，泵連續不斷地吸油和壓油。

第十四頁，共三十九頁。1.齒輪泵的泄漏3.2.3齒輪泵的結構特點泄漏途徑泵體的內圓和齒頂徑向間隙的泄漏

齒面嚙合處間隙的泄漏

齒輪端面間隙的泄漏——軸向泄漏

齒輪泵由于泄漏量較大，其額定工作壓力不高，要想提高齒輪泵的額定壓力并保證較高的容積效率，首先要解決軸向泄漏問題。（此處泄漏占75%~80%）第十五頁，共三十九頁。2.徑向作用力不平衡原因：在齒輪泵中，齒輪周圍壓力不一致，使齒輪軸受力不平衡。齒和齒之間壓力油，從壓油口到吸油口按遞減規律分布，這些力的合力構成了一個不平衡的徑向力。危害：加重了軸承的負荷，加速了齒頂與泵體之間磨損，影響泵的壽命。措施：采用減小壓油口的尺寸；加大齒輪軸和軸承的承載能力；開壓力平衡槽；適當增大徑向間隙等。3.2.3齒輪泵的結構特點齒輪泵的徑向不平衡作用力第十六頁，共三十九頁。3.2齒輪泵3.困油現象困油現象：兩對輪齒同時嚙合時，有一部分油液困在兩對輪齒所形成的封閉油腔內，既不與吸油腔相通也不與壓油腔相通。這個封閉油腔的容積，開始時隨齒輪的旋轉逐漸減少，以后又逐漸增大。封閉油腔容積減小時，困在油腔中的油液受到擠壓，并從縫隙中擠出而產生高壓，使油液發熱，軸承負荷增大；而封閉油腔容積增大時，又會造成局部真空，產生氣穴現象。這些都將使齒輪泵產生強烈的振動和噪音。

為了保證齒輪傳動的平穩性，就要求嚙合時的重疊系數大于1，即會出現兩對輪齒同時嚙合的情況。齒輪泵的困油現象消除措施：密封容積減小時，通壓油口，排油；密封容積增大時，通吸油口，及時補油。具體措施：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽。消除困油的措施第十七頁，共三十九頁。內嚙合齒輪泵

漸開線內嚙合齒輪泵擺線內嚙合齒輪泵（轉子泵）漸開線齒輪泵由小齒輪、內齒圈和月牙板組成。月牙板將吸、壓油腔隔開。特點：結構緊湊，尺寸小，質量輕，轉向相同，磨損小，壽命長，且運轉平穩，噪聲小，流量脈動小。但齒形復雜，加工精度高，加工困難，價格昂貴，應用不如外嚙合普遍。3.2.5內嚙合齒輪泵(b)擺線齒輪泵內外轉子相差1齒，且有一偏心距，不需設置隔板。第十八頁，共三十九頁。

葉片泵

3.3葉片泵按轉子轉一周密封容積吸、排油次數可分為：

轉子旋轉一周進行一次吸油、壓油，并且流量可調節，故稱變量泵。轉子受徑向不平衡液壓力作用，又稱非平衡式葉片泵。單作用式葉片泵

轉子旋轉一周，進行二次吸油、壓油，并且流量不可調節，故稱定量泵。轉子受徑向平衡液壓力作用，又稱卸荷式葉片泵。

雙作用式葉片泵第十九頁，共三十九頁。單作用葉片泵1-轉子2-定子3-葉片3.3.1單作用式葉片泵工作原理單作用葉片泵

密封容積的構成：轉子安裝在定子內，與定子有一偏距e，葉片在槽中靈活滑動。轉子在旋轉過程中由于離心慣性力和葉片根部油液作用，葉片頂部緊貼定子內表面，這樣在定子、轉子、葉片和配油盤間形成一個個密封工作腔。吸壓油形成：轉子按圖示方向旋轉，右邊的葉片逐漸伸出，密封容積逐步增大，完成吸油。相反，左邊的葉片逐漸推入轉子槽內，密封容積逐步減小，完成壓油。在吸、壓油間有一段封油區隔開，保證正常工作。分類：轉子旋轉一周每個密封工作腔完成一次吸、壓油，故稱單作用式葉片泵。且轉子受徑向不平衡液壓力作用，又稱非卸荷式葉片泵。第二十頁，共三十九頁。3.3.1雙作用式葉片泵工作原理雙作用葉片泵

密封容積的構成：轉子和定子中心重合，定子內表面近似橢圓形。轉子轉動時，葉片在離心慣性力和根部壓力油作用下，葉片頂部緊貼定子內表面，葉片、定子內表面、轉子外表面和配油盤間形成若干個密封工作腔。吸壓油形成：轉子按圖示方向旋轉，葉片外伸，密封容積增大，吸入油液。相反，葉片被定子內壁逐漸壓進槽內，密封容積逐步變小，壓出油液。分類：轉子每轉一周，每個工作腔完成兩次吸、壓油，故稱雙作用式葉片泵。有兩個吸、壓油腔，作用在轉子上的油液壓力平衡，又稱卸荷式葉片泵。雙作用葉片泵1-定子2-轉子3-葉片第二十一頁，共三十九頁。3.3葉片泵葉片泵的優缺點及應用

優點缺點應用流量比齒輪泵均勻，運轉平穩，噪聲小；工作壓力較高，容積效率也較高；單作用式葉片泵易于實現流量調節，雙作用式葉片泵所受徑向液壓平衡，壽命長；結構緊湊，輪廓尺寸小，流量大。自吸性能較齒輪泵差，對吸油條件要求較嚴格、轉速必須在500~1500r/min內；對油污敏感，葉片易被雜質咬死，工作可靠性較差；結構較復雜，制造精度較高，價格較高。一般用于中壓（6.3MPa）系統中，在機床控制中應用十分廣泛，特別是雙作用式葉片泵因流量脈動很小，在精密機床中廣泛應用。第二十二頁，共三十九頁。3.4柱塞泵

柱塞泵按柱塞排列和運動方式的不同分軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。柱塞泵類型

是柱塞的軸線和傳動軸的軸線平行。又分：斜盤式和斜軸式。軸向柱塞泵是柱塞的軸線和傳動軸的軸線垂直。

徑向柱塞泵第二十三頁，共三十九頁。工作原理軸向柱塞泵的工作原理

1-斜盤2-柱塞3-缸體4-配流盤3.4.1軸向柱塞泵結構：柱塞和配油盤形成若干個密封工作油腔，斜盤傾角(斜盤工作表面與垂直于軸線方向的夾角)為γo。油缸體內均布著幾個柱塞孔，柱塞在柱塞孔里滑動。柱塞泵是依靠柱塞在缸體內作往復運動，使得密封油腔容積變化而實現吸油和壓油。吸、壓油：當傳動軸帶著缸體和柱塞一起逆時針旋轉時，柱塞在缸體內作往復運動。在自下而上回轉的半周內，柱塞逐漸向外伸出，使缸體內密封油腔容積增加，形成局部真空，于是油液就通過配油盤的吸油窗口a進入缸體中。在自上而下的半周內，柱塞被斜盤推著逐漸向里縮回，使密封油腔容積減小，將液體從配油窗口b排出去。這樣，缸體每轉動一周，完成一次吸油和一次壓油。第二十四頁，共三十九頁。(1)柱塞和柱塞孔的加工、裝配精度高(2)缸體端面間隙能自動補償：彈簧力、液壓力共同作用。

(3)滑履結構：斜盤式軸向柱塞泵中，個柱塞球形頭部直接接觸斜盤而滑動，為點接觸。當工作壓力大時，通常在柱塞頭部裝一滑履，經壓力油作用，滑

履和斜盤間形成液體潤滑，改善接觸應力。(4)軸向塞泵沒有自吸能力

(5)變量機構：主體部分大致相同，變量機構有手動、手動伺服、恒功率、恒變量等。

結構特點3.4.1軸向柱塞泵滑履結構

手動伺服變量機構1-缸筒2-活塞3-伺服閥閥芯4-斜盤

第二十五頁，共三十九頁。結構舉例

3.4.1軸向柱塞泵第二十六頁，共三十九頁。3.4.2徑向柱塞泵結構簡圖

第二十七頁，共三十九頁。徑向柱塞泵的工作原理

1-柱塞2-轉子3-襯套4-定子5-配流軸a、b-吸油孔b、c-排油腔e-偏心距

工作原理3.4.2徑向柱塞泵吸、壓油：轉子順時針旋轉時，上半周的柱塞往外滑動，柱塞底部的密封容積增大，從a孔實現吸油；下半周的柱塞往里滑動，柱塞孔內的密封工作容積減小，從b孔實現壓油。類型：轉子每轉一周，柱塞在缸孔內吸、壓油各一次。當移動定子改變偏心距e的大小時，泵的排量就得到改變；當移動定子使偏心距從正值變為負值時，泵的吸、壓油腔就互換。因此徑向柱塞泵可以制成單向或雙向變量泵。特點及應用：徑向尺寸大，轉動慣量大，自吸能力差，且配流軸受到徑向不平衡液壓力作用，易磨損，限制了轉速與壓力的提高，故應用范圍較小。常用于拉床、壓力機或船舶等大功率系統。

構造：轉子的中心與定子中心之間有一偏心距e，柱塞徑向排列安裝在缸體中，轉子旋轉，柱塞在離心力(或低壓油)作用下抵緊定子內壁，形成若干個密封工作腔。第二十八頁，共三十九頁。優點：柱塞泵的柱塞與缸體內控均是圓柱面，因此加工方便，配合精度高，密封性好，具有壓力高、結構緊湊、效率高及流量易于調節。缺點：自吸性差，對油污敏感，結構復雜，成本高。應用：常用于高壓、大流量、變量的系統中，如：拉床、液壓機、起重機設備等。3.4.3柱塞泵的特點第二十九頁，共三十九頁。

螺桿泵

螺桿泵的工作機構是由互相嚙合且裝于定子內的三根螺桿組成，中間一根為主動螺桿，由電機帶動，旁邊兩根為從動螺桿、另外還有前、后端蓋等主要零件組成。三螺桿泵1—后蓋

2—泵體

3—主動螺桿4—從動螺桿5—前蓋3.5螺桿泵特點及應用：螺桿泵流量均勻，理論上無脈動，噪聲小，自吸性好，且對油污不敏感。但結構復雜、加工精度高，加工困難。常用于對流量、壓力的均勻性和工作平穩性有較高要求的精密機床液壓系統中。工作原理：螺桿的嚙合線把主、從動螺桿的螺旋槽分割成多個相互隔離的密封腔。隨著螺桿的旋轉，這些密封工作腔一個接一個地在左端形成，不斷地從左到右移動。主動螺桿每轉一周，每個工作腔便移動一個導程。密封工作腔在左端形成時容積逐漸增大并吸油，在右端消失時，容積逐漸增小，并壓油。螺桿直徑愈大，螺旋槽愈深，泵的排量就愈大；螺桿愈長，吸、壓油口之間密封層次愈多，泵的額定壓力就愈高。

第三十頁，共三十九頁。3.6液壓泵的選用

液壓泵是液壓系統的動力元件，其作用是供給系統一定流量和壓力的油液，因此也是液壓系統的核心元件。合理地選擇液壓泵對于降低液壓系統的能耗、提高系統的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統的可靠工作都十分重要。

液壓泵的選用原則首先看有無變量要求，有變量要求，首選徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用式葉片泵；其次看工作壓力，低壓系統或輔助裝置選低壓齒輪泵，中壓系統多選葉片泵，高壓系統多選柱塞泵；再看工作環境，齒輪泵抗污染最好；然后對比噪聲指數，低噪聲用內嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量最均勻；最后對比各種泵的效率，軸向柱塞泵的總效率最高；同一結構的泵，排量大的泵總效率高，同一排量的泵在額定工況下總效率最高。第三十一頁，共三十九頁。常見液壓泵的技術性能及應用范圍3.6液壓泵的選用第三十二頁，共三十九頁。3.7液壓泵常見故障及維修1.不出油、輸油量不足、壓力跟不上2.噪聲嚴重，壓力波動厲害故障分析解決方法電機轉向不對檢查電機轉向是否正確吸油管或過濾器被堵疏通管道、清晰過濾器、更換油液軸向或徑向間隙過大檢查并及時更換零件連接處泄漏或系統混入空氣緊固連接螺釘，防空氣混入系統油液粘度太大或油溫過高正確選用油液，控制油溫故障分析解決方法吸油管及過濾器堵塞或過濾器容量小正確選用并常清洗過濾器，使吸油暢通吸油管密封處漏氣或油液中有氣泡連接或密封處加油、擰緊接頭更換密封圈泵與聯軸器不同心調整使其同心油位低及時加油油溫低或粘度高加熱到適當溫度泵軸承損壞檢查泵軸承部分的油溫3.泵軸頸油封漏油故障分析：漏油使管道液阻增大，泵體內壓力超過油封許用值。解決方法：檢查泵體上的泄油口是否單獨接油箱，在泵泄油口處接壓力表控制壓力值小于0.08MPa。第三十三頁，共三十九頁。3.8液壓馬達

從能量互相轉換的觀點看，泵和馬達是統一體矛盾的兩個方面，它們可以依一定條件而變化。當電動機帶動其轉動時，即為泵，輸出壓力油(流量和壓力)；當向其通入壓力油時，即為馬達，輸出機械能(扭矩和轉速)。

從工作原理上講，它們是可逆的，但由于用途不同，故在結構上各有其特點。因此，在實際工作中大部分泵和馬達是不可逆的。

液壓馬達和液壓泵的區別在于：作用上相反，結構上相似，原理上互逆。液壓馬達是液壓系統的執行元件，其作用是將液壓能轉變為機械能從而對負載做功。液壓馬達分類按轉速分按排量分定量液壓馬達變量液壓馬達高轉速液壓馬達低速大轉矩液壓馬達齒輪式、葉片式、柱塞式軸向式、徑向式按結構分按結構分第三十四頁，共三十九頁。工作原理3.8.2葉片式液壓馬達當壓力油經過配油窗口a進入葉片1和葉片3(或葉片5和葉片7)之間時，葉片1和葉片3一側作用高壓油，另一側作用低壓油，同時由于葉片3伸出的面積大于葉片1伸出的面積，因此使轉子產生順時針轉動的力矩。同時葉片5和葉片7的壓力油作用面積之差也使轉子產生順時針轉矩。兩者之和即為液壓馬達產生的轉矩。在供油量一定的情況下，液壓馬達將以確定的轉速旋轉。位于壓油腔葉片2和葉片6兩面同時受壓力油作用，受力平衡對轉子不產生轉矩。

若改變進油方向，馬達便反向轉動。

葉片式液壓馬達工作原理圖

進油口出油口第三十五頁，共三十九頁。徑向柱塞馬達工作原理

工作原理3.8.3徑向柱塞馬達

壓力油經固定的配流軸窗口進入缸體柱塞孔時，便將柱塞推向定子內壁。由于缸體與定子之間存在偏距e，定子對柱塞的反作用力FN的切向分力FT對缸體產生一轉矩，是缸體旋轉并通過傳動軸輸出轉矩。壓油區各個柱塞在不同位置產生的切向力不同，各柱塞產生的轉矩之和即為液壓馬達的輸出轉矩。第三十六頁，共三十九頁。馬達與泵在結構上存在如下主要差距：1）馬達靠輸入壓力油起動，密封容積必須密封可靠。2）馬達往往要求能正反轉，其配流機構對稱，進、出油口大小相等。3）馬達靠泵輸出壓力工作，不需具備自吸能力。4）馬達要實現雙向轉動，高、低