第3章液压动力元件

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1、第3章 液压动力元件,3.1 液压泵概述 3.2 齿轮泵 3.3 叶片泵 3.4 柱塞泵 3.5 液压泵选用 小结,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.1 液压泵概述,3.1.1 液压泵的工作原理,液压泵的工作条件 必须有容积大小可交替变化的密闭工作腔； 合理的配流装置。保证密闭工作腔在吸油时与油箱相通，在排油时，与供油管道相通。 液压泵每一次工作循环过程所吸入和排出油液的理论体积取决于密闭工作腔的容积变化量，而与排油压力无关，这是液压泵的一个重要特性。,2019/10/20,第3章 液压动力元件,容积式液压泵的种类很多。 按结构形式：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等。 按排量是否

2、可调节：定量泵和变量泵。,1.泵的种类,2.液压泵的图形符号,3.1.2 液压泵的种类与图形符号,2019/10/20,第3章 液压动力元件,工作压力 pp（MPa）：液压泵实际工作时的输出压力。 额定压力 pn（MPa）：正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。 最大压力 pmax（MPa）：按试验标准规定，允许泵短暂运行的最高压力。,1. 压力p（MPa）,2. 排量和流量q（m3/s , L/min）,3.1.3 液压泵的主要性能参数,泵的转数（r/s， r/min）。,额定流量qpn,实际流量qp：泵在单位时间内输出液体的体积 (m3/s, L/min)。,排量Vp （m3/

3、r, mL/r）； 理论流量qpt,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.功率与效率,容积效率,机械效率,输入功率,输出功率,总效率,2019/10/20,第3章 液压动力元件,实际流量和理论流量的关系,实际流量小于理论流量，因为泵的各密封间隙有泄漏。即泄漏损失与泵的密封程度、工作压力和液压油粘度有关。所以泵的实际流量是随泵的输出压力变化而变化的，输出压力升高，泵的实际流量减小，而泵的理论流量与泵的输出压力无关。,液压泵的理论转矩和实际转矩,液压泵的实际输入转矩比理论输入转矩大，因液压泵体内相对运动部件之间机械摩擦而引起的摩擦转矩损失，以及液体的粘性而引起的摩擦损失。,2019/10

4、/20,第3章 液压动力元件,【例3.1 】已知中高压齿轮泵CBG2040的排量为40.6mL/r，该泵在1450r/min转速、10MPa的压力工况下工作，泵的容积效率pv=0.95，总效率p=0.9，求驱动该泵所需电动机的功率Ppi和泵的输出功率Ppo ？,2019/10/20,第3章 液压动力元件,返回分类,3.2 齿轮泵,3.2.1 齿轮泵的工作原理,2019/10/20,第3章 液压动力元件,齿轮泵工作原理,3.2.1 齿轮泵的工作原理,2019/10/20,第3章 液压动力元件,吸排油腔判断练习,判断下面两图中油口1、2、3、4、5、6中哪些是进油口,2019/10/20,第3章

5、液压动力元件,qpmin、qpmax分别表示最小、最大瞬时流量， qp为平均流量， p为流量脉动率。,3.2.2 齿轮泵存在的问题与解决措施,1.齿轮泵的流量脉动,2019/10/20,第3章 液压动力元件,2.困油现象,为了使一对互相啮合的齿轮运行平稳，要求重叠系数大于1,也就是当前一对轮齿尚未脱开啮合时,后一对轮齿已进入啮合, 两啮合线、齿轮的齿廓以及端盖（或侧板）形成一封闭容积，如果它即不与吸油腔相通，也不与排油腔相通，这一封闭容积在齿轮转动过程中，容积缩小时，容腔内压力急剧上升，形成瞬时高压；当封闭容积逐渐增大时,出现短暂的局部超低压。这种困油现象极为严重地影响着泵的工作平稳性和使用寿

6、命。,解决措施：在端盖或侧板上开泄荷槽，如图3-5(d)所示。,图3-5 齿轮泵困油现象,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3. 齿轮泵的径向不平衡力,图3-6 齿轮泵径向受力图,2019/10/20,第3章 液压动力元件,外啮合齿轮泵内泄漏途径: (1)泵体的内圆和齿顶径向间隙的泄漏 (2)齿面啮合处间隙的泄漏 (3)齿轮端面间隙的泄漏 齿轮端面与前后盖之间的端面间隙较大，此端面间隙封油长度 短，所以泄漏量最大，占总泄漏量的75%-80%。减小端面泄漏是提 高齿轮泵容积效率的主要途径。,4.泄漏问题,这里所说的泄漏是指液压泵的内部泄漏，即一部分液压油从压油腔流回吸油腔，没有输送到系

7、统中去。泄漏降低了液压泵的容积效率。,保持合适端面间隙的方法： 浮动轴套 浮动侧板 挠性侧板,2019/10/20,第3章 液压动力元件,齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是： 抗油液污染能力强，体积小，价格低廉； 内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。 上述特点使得齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、中压系统中。 齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多。在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，外啮合齿轮泵应用广泛。,CBY型齿轮泵,双联泵,三联泵,3.2.3 齿轮泵实例,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.3 叶片泵,按照转子旋转一周密闭工作腔吸排油次数不同，分为

8、双作用叶片泵和单作用叶片泵。,图3-13 单作用叶片泵工作原理 1-转子；2-定子；3-叶片；4-配油盘；5-壳体,2019/10/20,第3章 液压动力元件,双作用叶片泵的结构特点 （1)配油盘。 双作用叶片泵的配油盘上有两个吸油窗口和两个压油窗口，窗口之间为封油区，通常应使封油区对应的中心角稍大于或等于两个叶片之间的夹角，保证吸油腔和压油腔隔离，以免造成泄漏。 （2)定子曲线。 定子曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成的。过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表面上，保证叶片在转子槽中径向运动时速度和加速度的变化均匀，使叶片对定子的内表面的冲击尽可能小。,返回泵种类,3.3.1 双作用叶片泵,201

9、9/10/20,第3章 液压动力元件,图3-13 单作用叶片泵工作原理 1-转子；2-定子；3-叶片；4-配油盘；5-壳体,单作用叶片泵的结构特点 当单作用叶片泵叶片处在压油腔时，叶片底部通压力油，保证叶片顶部可靠地和定子内表面相接触。叶片处于吸油腔时，叶片底部和吸油腔相通，叶片靠离心力的作用顶在定子内表面上。叶片的顶部与底部的液压力基本平衡，避免了叶片与定子内表面严重磨损问题。 单作用叶片泵的轴上承受不平衡的径向力作用，因此额定压力不高。但通过改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。,3.3.2 单作用叶片泵,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.3.3 限压式变量叶片泵,图3-14

10、 外反馈限压式变量泵的工作原理 1-转子 2-定子 3-吸油窗口 4-活塞 5-螺钉 6-活塞腔 7-通道 8-吸压油窗口 9-调压弹簧 10-调压螺钉,1.限压式变量叶片泵工作原理,2019/10/20,第3章 液压动力元件,2.限压式变量叶片泵的特性曲线,图3-15 限压式变量叶片泵的特性曲 线,调节流量调节螺钉5(见图3-14)可调节最大偏心量(初始偏心量)的大小，从而改变泵的最大输出流量qA，使特性曲线AB段上下平移。 调节调压弹簧10可改变限定压力pB的大小，这时特性曲线BC段左右平移。 当改变调压弹簧的刚度时，可以改变BC段的斜率。 当定子和转子之间的偏心量为零时，系统压力达到最大

11、值，该压力称为截止压力，实际上由于泵的泄漏存在，当偏心量尚未达到零时，泵向系统的输出流量已经为零。 限压式变量叶片泵可随系统负载的变化自动改变输出流量，具有降低能耗，限制油液温升的特点。,2019/10/20,第3章 液压动力元件,图3-16 YB型叶片泵结构示意图 1-左配油盘 2、8-轴承 3-传动轴 4-定子 5-右配油盘 6-后泵体 7-前泵体 9-密封圈 10-盖板 11-叶片 12-转子 13-定位销,3.3.4 叶片泵实例,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.4 柱塞泵,按照柱塞的排列和运动方向不同可分为：轴向柱塞泵和径向柱塞泵； 轴向柱塞泵柱塞与缸体的轴线相平行，分

12、为斜盘式轴向柱塞泵和斜轴式轴向柱塞泵。,轴向柱塞泵结构简图,径向柱塞泵结构简图,2019/10/20,第3章 液压动力元件,图3-17 直轴式(斜盘式)轴向柱塞泵的工作原理 1-斜盘 2-注塞 3-缸体 4-配油盘 5-传动轴 6-弹簧,3.4.1 轴向柱塞泵,1.工作原理,2019/10/20,第3章 液压动力元件,图3-18 SCY14-1B型轴式向柱塞泵结构 1-转动手轮 2-斜盘 3-回程盘 4-滑履 5-柱塞 6-缸体 7-配油盘 8-传动轴,主体结构讲解,变量机构讲解,返回泵种类,轴向柱塞泵的结构特点 (1)直轴式柱塞泵结构,2019/10/20,第3章 液压动力元件,图3-19

13、A7V型斜轴式柱塞泵结构图 1-传动轴 2-缸体 3-配油盘 4-变量机构 5-柱塞 6-连杆,主体结构,变量机构, 斜轴式柱塞泵结构,2019/10/20,第3章 液压动力元件,轴向柱塞泵特点：,容积效率高，可达9298，额定工作压力高，可达35MPa 易于改变排量 流量压力脉动小，运转平稳 工作转速高，功率重量比是所有泵中最大的 零件制造精密，成本高；使用时对油液的清洁度要求高 广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统中，如工程机械、航空、武器装备、冶金、船舶等各个工业部门。,柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时泵内的密封工作腔发生容积变化来实现吸油和压油的。柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容

14、易得到高精度的配合。,2019/10/20,第3章 液压动力元件,图3-20 径向柱塞泵的工作原理 1-柱塞 2-缸体 3-衬套 4-定子 5-配油轴,径向尺寸大， 结构复杂， 自吸能力差， 径向力不平衡， 配油轴尺寸大，配油轴与衬套之间磨损后不能自动补偿，泄漏较大，转速和工作压力受到了限制。,3.4.2 径向柱塞泵,1.工作原理,2.结构特点,2019/10/20,第3章 液压动力元件,3.5 液压泵的选用,3.5.1 液压泵的性能比较,2019/10/20,第3章 液压动力元件,不排油或无压力,流量不足或压力不能升高,泄 漏,柱塞泵不转,过 热,噪声严重,柱塞泵变量机构失灵,3.5.2 液压泵的常见故障与排除,2019/10/20,第3章 液压动力元件,容积式液压泵的工作原理 液压泵的工作参数及计算 齿轮泵的泄漏途径。 常用三大类泵(齿轮泵、叶片泵和柱塞泵)的密封容腔特点,主要优缺点。 液压泵的图形符号。,小 结,