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1、第四章,液压泵 和液压马达,UNIT FOUR hydraulic pumps and hydraulic motors,第一节 概述.Enter 第二节 齿轮泵.Enter 第三节 叶片泵一、单作用叶片泵.Enter二、双作用叶片泵.Enter三、限压式叶片泵.Enter 第四节 柱塞泵一、轴向柱塞泵.Enter二、径向柱塞泵.Enter 第五节 液压马达.Enter 第六节 摆动液压马达.Enter 第九节 液压泵的选择.Enter 作业.Enter,论坛,论坛,论坛,第四章 END,谢谢各位,第四章 液压泵及液压马达,第一节 基本概念一、基本工作原理与分类液压泵和液压马达都属于能量转换装
2、置; 液压泵将原动机的机械能转换成油液的液压能，属于动力元件; 液压马达将液压能转换成输出机构的机械能，属于执行元件; 都是容积式的; 在理论上它们是可逆的。图3-1 单柱塞泵 1-凸轮 2-柱塞 3-弹簧 4-工作容积 5-吸油阀 6-排油阀容积式液压泵工作的三个基本条件：1.密闭的工作容积必须发生变化2.变化过程中分别与高、低压腔接通3.高、低压腔必须相互隔开,第一节,分类,二、液压泵与液压马达的基本参数,1.压力 工作压力：即实际压力，取决于负载，图3-2 额定压力：铭牌上标注的压力。按试验标准规定的连续运转的最高压力 式中：A-液压缸无杆腔面积p-实际压力重要概念：压力取决于负载！,2
3、.排量与流量,排量V：在没有泄漏情况下，液压泵(马达)每转一圈所排出来的液体体积。 流量q：V =AL式中：A-单柱塞泵无杆腔面积L-柱塞最大行程 qt = Vn式中：n -液压泵的转速马达也一样：V = ALqt = Vn,3.功率与效率,理解,第二节齿轮泵,一、外啮合齿轮泵工作原理（动画Enter. )1.注意工作容积的变化情况吸油侧：逐渐变大排油侧：逐渐变小 2.重叠系数大于1，保证高低压腔相互隔开 3.连续输出油液，但流量不是均匀的流量脉动系数：,二、基本参数计算,排量计算方法： 假设：齿轮的轮谷和轮齿体积相等(如图) 可作出一个计算环，外径为齿顶园 ，内径为排量流量相同流量时，采用较
4、大的模数，可以减少齿数。脉动系数,三、结构特点,1.困油现象 容积最小解决措施： 开两个卸荷槽 左边槽连P 右边槽连T2.泄漏问题 三个泄漏通道 端面最严重，占80% 端面间隙自动补偿结构图3-53.径向力不平衡问题 Enter. 解决措施：缩小输油口,四、主要品牌-榆次齿轮泵,榆次液压集团有限公司是中国液压元件及相关产品的重要制造基地，是中国液压领域集科研、开发、贸易与生产制造为一体的高新技术大型企业。公司成立于1988年，1995年改制为国有独资有限责任公司，总资产9亿元人民币。下属6个子公司和3个中外合资公司。1993年公司入选中国500家最大机械工业企业，现为山西省“十五”期间重点扶持
5、的十大高新技术大型企业之一，其资产总额、工业生产总值、利税总额在中国液压行业名列前茅。 公司的主要产品有三大类常规阀、叠加阀、插装阀、比例阀（引进日本油研技术和美国Vickers技术）；叶片泵（含汽车转向泵，引进意大Atos技术）；齿轮泵、柱塞泵、大口径油缸（缸径400-1000）以及滤油器（引进德国ERE技术）。齿轮泵压力达20Mpa,四、主要品牌意大利Marzocchi(马祖奇、马卓取),意大利马祖奇MARZOCCHI 公司成立于1961年，经过不断的投资及产品开发，Marzocchi 现已成为世界上最大的齿轮泵及齿轮马达的生产厂家之一。 Marzocchi高壓齒輪泵，最高壓力可達到31M
6、pa，具有壓力高、壓力穩定、噪音小、,四、主要品牌保加利亚caproni-卡普罗尼,一、单作用 叶片泵,1.工作原理动画密闭的工作容积如何发生变化？ 变化过程中如何与高低压腔连通？ 高低压腔如何相互隔开？ 为什么又称为非平衡泵？ 为什么又称为变量泵？ 为什么叶片后倾安装？,2结构特点(叶片后倾),存在问题:在吸油区段，叶片伸出困难。后果是: 解决措施:将叶片后倾安装 叶片受力分析： 1.离心力Pe 2.哥氏惯性力Pg 3.定子表面 的摩擦力Pf 合力为P 结论: 有利于叶片顺利伸 出并贴紧定子表面提示: 合力在叶片垂直方向上的分力,如果此力大了,伸出势必困难。,二、双作用叶片泵,1.工作原理
7、a.观察定子内表面曲线；（由一对大圆弧、一对小圆弧和四段过渡曲线组成） b.转子与定子同心； c.转子转一圈，工作容积完成2次吸排油； d.注意配油窗口的对称性；转子轴受力平衡故称为平衡式叶片泵 e.不能变量，只能做定量泵存在问题： 压油区段，叶片容易折断 为什么？,结构特点（叶片前倾问题）,分析,基本参数计算,式中： R-定子导轨曲线的大圆弧半径 r-定子导轨曲线的小圆弧半径 r0-转子半径 -叶片倾角 S-叶片厚度 Z-叶片数,YB1型双作用叶片泵,组成：定子6、转子5、配油盘4，8、两条螺栓固定主轴11、滚珠轴承12，1，花键a-泄漏通道b-与输出油口通，且压紧定子与配油盘,配油盘,左右
8、共两个 1-吸油区段 2-压油区段 -过渡区段压油窗口两端的 三角沟槽对称， 可适应正反转， 减少压力冲击困油现象解决,双作用叶片泵定子导轨曲线等加速等减速曲线,最大行程（R-r） 最大幅角,限压式变量叶片泵,转子不平动，仅转动 定子平动平动的方式： 液压力P与弹簧力FS的平衡当PFS , x=emax=e0, q=qmax 当PFS, x减小直至0改变弹簧刚度K，可改变BC斜率0 拧动调节螺钉，可使AB平移0 拐点B的位置取决于预压缩力、面积、刚度等,一、轴向柱塞泵动画,特点：柱塞沿主轴方向布置 基本参数计算,CY14轴向柱塞泵,特点： 容积效率95% 高压32Mpa 对清洁度要求高 中心弹
9、簧作用？,变量机构,有多种变量方式：手动、手动伺服（随动）、液动等；如图为手动伺服变量机构： 伺服活塞力平衡方程： paAa=pbAb 式中AaAb斜盘顺时针转动调节过程： 3-b腔通过d与油箱通- paAapbAb- -活塞向上移动直至阀口被遮盖斜盘逆时针转动调节过程： 3-a腔通过c与b腔通- paAapbAb- -活塞向下移动直至阀口被遮盖总结：1.手动给定 2.随动输出,斜轴式轴向柱塞泵,柱塞相对于传动轴倾斜布置与斜盘式比较： 1.主轴倾斜、盘不斜 2.都可以实现工作容 积随主轴转动而变化； 3.都是通过调节； 4.都是高压； 5.流量更大； 6.价格更高。,传动轴,主轴,盘,配油盘,
10、工作容积,二、径向柱塞泵,组成： 定子、转子、柱塞、配油轴 柱塞径向布置而得名。 转动部分： 转子、柱塞、衬套 不转动部分： 配油轴、定子特点： 低速大扭矩 体积大,配油轴,齿轮马达,工作原理 啮合点为C 未平衡力：pB(h-a)pBh-pB(h-b) 在理论上与液压泵互逆 实际上的区别： 1.马达进出油口对称,适应正反转要求 2.马达有独立泄漏通道 实际上不能互换齿轮马达特点 结构简单、价廉、体积小， 重量轻、效率低、噪音大。 一般为中低压小扭矩马达， 16Mpa以下,轴向柱塞马达,位于高压区段的柱塞伸出顶住斜盘， 接触点处的反力FN可分解为两个分力，其中切向分力FT是驱动力。驱动力矩,摆动
11、液压马达（摆动缸）,有单作用和双作用两种结构型式。 单作用：转角小于360 双作用：转角小于180，输出转矩是单作用的两倍。输出转速是单作用的一半。主要问题 密封,液压泵的选择（性能比较）,增加价格部分比较。,齿轮泵经向力不平衡问题,py径向液压力 p1啮合力（方向沿啮合线） 从动轮最严重解决办法： 1.减小排油尺寸； 2.采用平衡槽结构 的滑动轴承（略）。,单作用叶片泵动画,轴向柱塞泵变量原理动画,齿轮泵,排油腔吸油腔,作业1,1、已知泵的额定压 力和流量，若忽略管 路压力损失，试说明 图示各种工况下泵出 口处压力表读数。2、某液压泵在压力 P=16MPa时，实际输 出流量q=63L/min
12、，液 压泵的容积效率为 0.91、机械效率为 0.9，问选用2.5KW的电动机能否拖动？3、一齿轮泵的模数m=4,齿数z=9,齿宽b=18mm,在额定压力下，转速n=2000r/min时，泵的输出流量q=30L/min,求泵的容积效率。,作业2,4、某机床液压系统采用一限压式变量泵。泵的流量压力特性曲线ABC如图示。泵的总效率为0.7。如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为45105Pa 和2.5L/min，在快速移动时，泵的压力和流量为20105Pa ,20L/min，问泵的特性曲线应调成何种形状？泵所需的最大驱动功率为多少？ （提示：最大驱动功率可认为在拐点处）5、一液压泵的排量为16cm
13、3/r,当泵的转 速为1000r/min，压力为7MPa时，其输出 流量为14.6L/min，原动机输入扭矩为 20.3Nm，求：1、泵的总效率；2、驱动泵所需要的理论扭矩。6、某液压马达的排量是40cm3/r，马达在 压力为6.3MPa和转速1450r/min时，马达 吸入的实际流量为63L/min，马达实际输 出扭矩是37.5Nm，求液压马达的容积效率、 机械效率和总效率。,1题解答,1、已知压力流量，不计管道损失，求泵出口处压力 解： （a）为0 （b）为0 （c）由公式3-30整理 （d）P=F/A （e）,2、3题解答,2、解3、解 已知齿轮泵参数：m、Z、b和n、q，求容积效率,4
14、题解答,4、解：根据快进时的压力和流量可得到工作点F，通过F点作AB的平行线AE，根据工进时的压力和流量可得工作点G，过G作BC的平行线DC。 AE和 DC相交于B点，则ABC即为调整后的泵的特性曲线。B点为拐点，在图上查出B点对应的压力和流量分别为32.5105Pa和19.5L/min。变量泵的最大功率可认为在拐点附近，故泵的最大驱动功率近似等于,5题解答之一,5、一液压泵的排量为16cm3/r,当泵的转速为1000r/min，压力为7MPa时，其输出 流量为14.6L/min，原动机输入扭矩为20.3Nm，求：1、泵的总效率；2、驱动泵所需要的理论扭矩。 解：,5题解答之二,已知V、n、P
15、、q、Ti，求泵的总效率、泵的理论扭矩 解,6题解答,教材4-2,2、液压泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为0.9。实验测得：当压力为0时，流量为106L/min。压力为2.5MPa时，流量为100.7L/min，求：1、泵的容积效率；2、如泵转速下降到500rpm，求额定压力下的流量。3、两种转速下泵的驱动功率。 解：,习题课,液压流体力学习题,习题 3-1 如图,一具有真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度 h =1m,设液体的密度为 = 1000kg/m3, 试求容器中的真空度。解: 列0-0等压面方程等压面: 在静止流体中,压强相等的点所组成的面. 仅重力作用时,等压面为一族彼此平行的水平面 真空度:当相对压强为负值时,其值的绝对值就是真空度(真空度的大小就是比大气压小多少的值 ) 4. 作题中要标出等压面,列出等压面方程.,习题 3-3 如图,容器A中液体的密度A=900kg/m3, B中液体的密度B=1200kg/m3, ZA=200 mm, ZB=180 mm, h=60 mm,U形管中的测压介质为汞, 试求A、之间的压力差。解: 列1-1等压面方程* 对涉及U形差压计的计算问题,要会利用U形测压计的左右两支管间的等压面做关联条件来求解问题.,
