液压泵及液压马达

《 液压泵及液压马达》由会员分享，可在线阅读，更多相关《 液压泵及液压马达（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 液压泵及液压马达,3.1 液压泵与液压马达作用 3.2 液压泵与液压马达工作原理 3.3 液压泵与液压马达分类 3.4 液压泵与液压马达参数 3.5 齿轮泵和齿轮马达 3.6 叶片泵和叶片马达 3.7 柱塞泵和柱塞马达 3.8 液压泵的性能比较,3.1 液压泵及液压马达的作用,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。,液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。,3.2 工作原理 液压泵必须具备周期性变化的密封容积和配流装置才能工作,属于容积式泵.,配流装置使密封容积轮流和油箱或负载相通。,液压马达的工

2、作原理,液压系统中使用的液压马达也是容积式的，从原理上讲是把容积式泵逆用，即向泵中输入压力油，就可使泵轴转动，输出转矩和转速，成为液压马达。,液压泵正常工作的三个必备条件,必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积； 密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。,液压泵与马达结构上的区别,1.一般泵进口尺寸出口尺寸，马达则进出口尺寸相同。 2.泵结构上有自吸能力，而马达则无此能力。 3.马达需正反转，内部结

3、构一般对称，泵一般无此要求。 4.马达结构及润滑要求要满足很宽的调速范围，泵高速而变化小。 5.马达需较大的启动扭矩，要求内部摩擦小。,液压泵和液压马达的种类按其排量能否调节分为：定量泵（定量马达）变量泵（变量马达）,一、液压泵和液压马达的分类,3.3 液压泵和液压马达的分类,按结构形式可分为：齿轮式叶片式柱塞式螺杆式,二、 液压泵和液压马达的图形符号,a.单向定量液压泵 b.单向变量液压泵 c.单向定量马达 d.单向变量马达 e.双向变量液压泵f.双向变量马达,3.4 液压泵和液压马达的性能参数,二、 流量与排量,二、排量V：不考虑泄漏情况下，泵（马达）每转一圈所排出液体的体积，一般由其结构

4、尺寸计算得来。,三、流量q：单位时间内能排出的流体体积。,1）理论流量：不考虑泄露,额定压力、额定转速下泵输出的流量,qt=Vn/60,2）实际流量,3）额定流量qn,三、功率,理论输入功率,实际输入功率,理论输出功率,实际输出功率,泵,理论输入功率,实际输入功率,理论输出功率,实际输出功率,马达,容积效率：反映泄露的影响，影响液压泵的实际输出流量。,机械效率：反映液压泵的机械摩擦损失，影响驱动液压泵所需的转矩。,总效率为两个效率的乘积。,四、效率,容积效率：经过容积损失后实际输出功率（流量）与理论输出功率（流量）之比,泵,马达,机械效率：理论输入功率（转矩）与实际输入功率（转矩）之比,容积效

5、率：经过容积损失后理论输入功率（流量）与实际输入 功率（流量）之比,机械效率：实际输出功率（转矩）与理论输出功率（转矩）之比,计算实例1,某液压系统，泵的排量V10m L/r，电机转速n1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率v0.92，总效率0.84，求：1） 泵的理论流量；2）泵的实际流量；3）泵的输出功率(实际）；4）驱动电机功率。,解：1）泵的理论流量qt=vn10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的实际流量q qtv120.9211.04 L/min 3)泵的输出功率4）驱动电机功率,计算实例1,计算实例2,已知泵的排量为160mL/r，转速为1000r

6、/min，机械效率为0.9，总效率为0.85；液压马达排量为140 mL/r ，机械效率0.9，总效率为0.8，系统压力为8.5MPa，不计管路损失，液压马达的转速是多少？其输出转矩是多少？驱动液压泵所需的转矩和功率是多少？,3.5 齿轮泵和齿轮马达,外啮合 内啮合,分类,按齿面,按齿形曲线,按啮合形式,直齿 斜齿 人字齿,渐开线 摆线,一、齿轮泵的分类,二、 外啮合齿轮泵原理和结构,1. 结构：,齿轮、壳体、端盖等,(一)外啮合齿轮泵的结构,典型结构,典型结构剖切图,CB齿轮泵 p = 2.5 MPa 卸荷槽 缩小压油口 减小端面间隙 0.030.04mm 增大吸油口 小槽 a (泄油） 小

7、孔,(二)、工作原理,吸油过程：轮齿脱开啮合 V p 吸油； 排油过程：轮齿进入啮合V p 排油。,工作原理 （动画） 两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。,一、外齿轮 齿轮基本尺寸的名称和符号,齿顶圆 da、ra,齿根圆 df、rf,齿厚 sk 任意圆上的弧长,齿槽宽 ek 弧长,齿距 （周节） pk= sk +ek 同侧齿廓弧长,齿顶高ha,齿根高 hf,齿全高 h= ha+hf,齿宽 B,分度圆人为规定的计算基准圆,表示符号： d、r、s、e，p= s+e,法向齿距 （周节）

8、pn,= pb,此圆上具有标准的模数和压力角,基圆 db、rb,标准直齿圆柱齿轮各部分名称 和尺寸,外啮合齿轮泵的排量公式,V=DhB=2zm 2Bz 主动齿数，m 齿轮模数，B 齿宽,齿轮泵的排量V相当于一对齿轮所有齿谷容积之和,假如齿谷容积大致等于轮齿的体积,那么齿轮泵的排量等于一个齿轮的齿谷容积和轮齿容积体积的总和,即相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的平面所扫过的环形体积。,实际上齿谷的容积要比轮齿的体积稍大,故上式 中常加以系数进行修正,则上式可写成：,齿轮泵的流量q(1/min)为：,v = 2kz m 2 B,q= 2kz m 2 Bnv,三、齿轮泵结构特点,1. 困油现象,

9、困油现象产生的原因 齿轮重迭系数1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。困油现象描述,困油现象解决方法,困油现象的危害:闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施:在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽,2. 径向力不平衡,齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力 F 即为齿轮泵的径向力,减小径向力措施,（1) 减小齿宽,增大齿顶圆直径。 （2) 缩小压油腔尺寸,使压力油作用在较少的齿范围内。 （

10、3) 延伸压油腔或吸油腔,在工作过程中只有很少的齿起密封作用。,减小径向力措施,（4) 通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。,3. 泄漏问题,1) 泄漏途径：端面间隙 80% ql径向间隙 15% ql 啮合处 5% ql 2) 危害：v 3) 防泄措施：a) 减小端面间隙b) 端面间隙补偿装置浮动侧板浮动轴套,防泄措施,b) 轴向间隙补偿装置浮动侧板浮动轴套,a) 减小轴向间隙 小流量：间隙0.025-0.04 mm大流量：间隙0.04-0.06 mm,F1稍大于F2,四、齿轮泵优缺点和用途,优点：体积

11、小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。 缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。 用途：工程机械、机床低压系统。,五、内啮合齿轮泵,1. 渐开线齿轮泵,特点: 结构紧凑，尺寸小，重量轻 流量脉动小，噪声小。,2. 摆线齿轮泵（转子泵）,特点: 结构简单，体积小 重叠系数大，传动平稳 吸油条件好 齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。 应用：机床低压系统,摆线齿轮泵实物结构,五、齿轮泵的常见故障及排除方法,结构特点,两个油口一样大， 结构对称, 调速范围宽 启动扭矩大,例一,齿轮泵转速为1200r/min,理论流量为12.286L/min,齿数Z=8,齿宽B=3

12、0mm,机械效率和容积效率均为90%,工作压力为5.0106Pa.试求该齿轮泵的齿轮模数m,输出功率和输入功率.,课后练习题,1容积式液压泵是靠_来实现吸油和排油的。 2.液压泵的额定流量是指泵在额定转速和_下的 输出流量。 3.液压泵的机械损失是指液压泵在_上的损失。4.液压泵是把_能转变为液体_能的 转换装置。 5.齿轮泵的泄漏一般有三个渠道：_;_;_。 其中以_最为严重。,密封容积的变化,额定压力,克服相对运动件表面的摩擦,机械，压力,径向间隙，端面间隙，啮合处；端面间隙,3.6 叶片泵与叶片马达,一、叶片泵分类,优点：输出流量 均匀、脉动小、噪声低、 体积小。 缺点：自吸性能差、对油

13、液污染敏感、结 构较复杂。,分类,单作用,双作用,每转排油一次,每转排油两次,二. 双作用叶片泵,工作原理 旋转一周，完成二次吸油，二 次排油双作用泵 径向力平衡平衡式叶片泵 （两个吸油区，两个排油区),2、结构形式,定子和转子同心；定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成；配油盘上有四个月牙形 窗口。,动画,(1)过渡曲线:影响泵工作性能（如流量脉动、噪声和寿命）的主要因素,结构特点,一般采用等加速等减速曲线、阿基米德曲线等。长、短半径的比越大，泵的排量越大，但比值过大，会引起叶片卡死、折断和脱空。,(2)径向力平衡:吸、压油口是对称设置的，径向液压力平衡。,配油盘上的三角槽,原因： pV

14、油液倒流。 影响：流量脉动，噪声。 措施：开三角槽，减小困油。 作用：缓冲，避免压力突变， 减小流量脉动和噪声。,(3) 困油现象,封油区的包角大于或等于相邻两叶片间的间距角。,4）. 叶片与定子内表面的良好接触,叶片底部通压油腔。,吸油时，叶片与定子之间的接触面磨损严重。,受力分析： N,T P,T = N sin 压力角T sin , , sin, T 危害：叶片难以回槽，叶片和槽磨损，卡死。 措施：沿旋转方向前倾角,叶片倾角,在过渡曲线上，法线与转子的径向力不重合,作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取 = 1014 O YB 型叶片泵取 =13 O 叶片倾斜放置的泵不

15、能反转,典型结构及结构特征,典型结构剖切图,3. 流量计算,其中：B - 叶片宽度R - 定子长轴半径r - 定子短轴半径 叶片倾角 叶片厚度,2) 流量：,1）排量：,三、单作用叶片泵,1. 结构：,转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。,特点：定子和转子偏心；定子内曲线是圆；配油盘有二个月牙形窗口。叶片靠离心力伸出。,2. 工作原理,密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成） 吸油过程：叶片伸出V p 吸油； 排油过程：叶片缩回V p 排油。 旋转一周，完成一次吸油，一次排油 径向力不平衡非平衡式叶片泵,V = 4Re B,q= 4Re Bnv,流量公式,排量公式,控制方式：手动控制，机械控制，液压控制等。,3. 单作用变量叶片泵,转子固定不动，定子中心也相对于转子中心作水平移动，调节偏心距e的大小和方向，从而实现排量大小和排油方向的改变。,调节性能：限压式、恒功率式，恒流量式等。,其中限压式应用最广泛。,外反馈限压式变量叶片泵,