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1、第2章 能源装置与辅件 液压泵及气源,2.1 概述,2.2 液压泵,2.3 油箱,2.4 液压辅件,2.5 气源装置,2.6 气动辅件,2.7 管件,2.1 概述,能源装置：完成机械能向液压能的转换，给系统提供 具有一定压力和流量的工作介质。,能源装置的组成 液压系统：泵、油箱及液压辅件（过滤器、热交换器、蓄能器、压力表、管件等），辅件依系统需要而设置。 气动系统：空压机、净化器、储气罐、气动三联件及辅件（排水器、消声器、缓冲器、管件等），辅件依系统需要而设置。,对能源装置的基本要求 1.外观美观，色泽与主机协调 2.所装元件排列布置应匀称，调节维护方便，易于更换元件 3.工作平稳，振动小，噪
2、声水平符合有关规定 4.能远程控制能源装置符合对所需参数的变化要求 5.利用过载保护或其他适当措施保其工作高度可靠 6.尽量采用标准元件组合 7.减少泄漏,2.2 液压泵,2.2.1 液压泵概述 一、工作原理,图2-1单柱塞泵的结构原理 1一凸轮 2一柱塞 3一缸体 4一弹簧 5一排液阀 6一吸液阀,通过该单柱塞式液压泵工作原理揭示构成容积式液压泵的三要素： 1）具有密封的工作腔； 2）密封腔容积可变，有配流作用； 3）吸、排油腔隔离。,二、液压泵的主要性能参数 1.液压泵的压力 工作压力：泵出口的实际压力，大小取决于外负载。 反映实际工况 额定压力：泵在连续工作中所允许的最高压力。表 征能力
3、指标。,2.液压泵的排量、流量 排量：无泄漏情况下，泵每转所排出的油液体积。 决定于几何尺寸 理论流量：无泄漏，泵单位时间所输出的油液体 积。 实际流量：泵在单位时间里实际输出的油液体积。 考虑了泄漏、效率 额定流量：额定转速和额定压力下的输出流量,3.功率与效率 输入功率：驱动液压泵输入轴的机械功率。 输出功率：液压泵输出的液压功率。 在不考虑能量转换过程中效率因素的理想情况下， 理论功率 容积效率：,机械效率： 总效率：,液压泵的总效率为容积效率和机械效率之积,（三）液压泵的特性曲线,（四）液压泵的分类 按排量是否可调：变量泵和定量泵； 按结构形式分类：柱塞泵、叶片泵、齿轮泵和螺杆泵等。,
4、图2-3液压泵的图形符号 （a）单向定量液压泵 （b）单向变量液压泵 （c）双向定量液压泵 （d）双向变量液压泵,液压泵的图形符号,2.2.1齿轮液压泵,（一）外啮合齿轮泵 1工作原理,图2-4 外啮合齿轮泵,2流量和脉动 通常按齿间槽容积计算排量并适当修正可取为 泵的实际流量为 用流量脉动率来评价瞬时流量的脉动,i为主动齿轮和被动齿轮的齿数比。齿数越少，脉动率就 越大；而内啮合齿轮泵的脉动率比外啮合齿轮泵的脉动率 要小的多。,1.齿顶圆与壳体内孔之间的径向间隙； 2.齿轮端面与侧盖之间的轴向间隙； 3.齿宽方向上的不完全啮合造成的齿面间隙。,3.几个问题 3.1齿轮泵的泄漏,泄漏途径：,途径
5、2是最主要的泄漏途径，约占总泄漏的7580。,图25 齿轮泵的困油现象,3.2 困油 为使泵运转平稳，必须使齿轮啮合的重叠系数大于一，这就造成了啮合齿轮对之间的封闭空间，产生困油现象。,为消除困油现象，通常采用开卸荷槽的办法。,3.3 径向不平衡力 由于齿轮周边的压力分布，齿轮轴上受径向不平衡力，而且在周边分布压力和齿轮啮合力的共同作用下，被动轴所受径向不平衡力更大。,3.4 提高压力的措施 采用浮动轴套的办法来解决轴向泄漏的问题；提高齿轮轴特别是被动齿轮轴、轴承的强度和刚度。,（二）内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种结构型,工作原理,齿轮泵的优缺点及应用 优点：结构简单
6、，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。 2. 缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。 3. 应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。,（三）螺杆泵,螺杆泵结构简单，体积、噪声小，容积效率高，对油液污染不敏感，运转平稳，输油均匀，适合于不宜强烈搅动的液体输送。主要缺点是加工较困难，不易于保证精度。,2.2.3 叶片液压泵,单作用：转子旋转一周，密封工作腔容积增大和 减小各一次，完成一次吸油和压油 双作用：转子旋转一周，密封工作腔容积增大和 减小各二次，完成二次吸油和压油,叶片
7、泵优缺点及应用 优点是：运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸 小、流量大； 缺点是：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡 死；与齿轮泵相比结构较复杂。 它广泛的应用于机械制造中的专用机床、自动线等中、低压 液压系统中。,（一）单作用叶片泵 1. 工作原理,2.排量计算,3.结构特点 1).改变e可改变排量及流量,偏心反向吸压油方向也相反 2).转子受不平衡径向液压力 3). 叶片数为奇数时流量脉动率小，一般为13或15 4).叶片后倾,（二）双作用叶片泵 1.结构及工作原理,2.排量计算,3.结构特点 1).双作用液片泵吸压油窗口对称分布，转子径向液压力平衡 2).提高工作压力措
8、施 3).叶片数通常取12或16 4).叶片前倾,（三）限压式变量叶片泵,1.工作原理,2.流量压力特性曲线,1.调节左端弹簧预压缩量，可改变拐点压力和最大输出压力值，BC段曲线左右平移； 2.调节右端流量调整螺钉，可改变初始最大偏心距，从而改变泵的最大流量，AB段曲线上下平移，同时拐点压力值稍有变化； 3.更换不同刚度的弹簧，则可改变BC段的斜率，弹簧越“软”，BC段越陡，反之BC段越平坦。,限压式变量叶片泵的应用 执行机构需要有快、慢速运动的场合，如：组合机床进给 系统实现快进、工进、快退等 快进或快退： 用AB段 工进： 用BC段 定位夹紧： 用AB段 夹紧结束保压：用C点,2.2.3
9、柱塞液压泵,（一）直轴式轴向柱塞泵,1工作原理,2流量 设柱塞泵的柱塞数为z，则其流量的平均值为 理论流量： 实际流量： 实际上每个柱塞沿轴向移动的速度是随着缸体的转动角度 而变化的，可推出每个柱塞的瞬时理论流量为,注意：柱塞泵的在任意时刻的总流量等于所有处 于压油区的柱塞的瞬时流量的代数和，可见柱塞 泵在任意时刻所输出的流量是脉动的。理论分析 表明，奇数柱塞所造成的流量脉动比较小，所 以，实际柱塞泵的柱塞数往往为7、9。,3.变量机构 改变斜盘倾角，就可以改变轴向柱塞泵的排量，从 而改变输出流量。,（二）斜轴式轴向柱塞泵,柱塞泵特点: 1）工作压力高，容积效率高，p2040MPa，Pmax可
10、到100MPa； 2）流量大，易于实现变量； 3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率重量小。,2.2.5 液压泵的气穴,泵在吸油时，吸油腔的压力将低于大气压，如果吸油腔 的压力低于油液的空气分离压，就会产生气穴现象，发 出噪声和振动，破坏泵的零件。,2.2.6液压泵的噪声,2.2.7液压泵的选用,选择液压泵的原则 1、是否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。 2、工作压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达21MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。 3、工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。 4、噪声指标
11、：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。 5、效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。,2.3 油箱,一、功用 贮液、散热、释气、基台 二、油箱的容量 油箱的容量按油面最大高度为油箱高度的80作为油箱的有效容积。,三、结构,2.4 管路和管接头,一、管路,管路有三大类： 1.金属管（钢管、铜管、铝管等） 2.橡胶管 3.尼龙管,安装要求： 1.管道尽量短，最好横平竖直，转弯少 2.管道尽量避免交叉，平行管间距大于100mm，防止接触震动便于安装管接头 3.管道直线安装时要有30%左右的余量，
12、适应油温变化，受拉和振动的需要,表2.1 管道的种类、特点和适用场合,二、管接头,对管接头的基本要求： 1.具有足够的连接强度，也就是要有一定的螺纹扣数和一定的厚度 2.密封可靠,2.4 液压辅件,一、过滤器 过滤混在油液中的杂质，控制杂质颗粒大小在系统正常工作范围内 二、热交换器 冷却器和加热器的总称。 三、蓄能器 在液压系统中，用蓄能器来存贮油液的压力能，可作为辅助动力源、较长时间维持系统压力、吸收液压冲击或压力脉动而使用。 四、管件 包括油管和管接头。 管道中液流的流速，吸油管取0.51.5m/s，压油管取2.55m/s，回油管取2.53m/s。,2.5 气源装置,一、对气压传动介质的质
13、量要求 压缩空气质量等级及典型应用场合的推荐值参 二、压缩空气发生装置 空压机 三、压缩空气净化、贮存设备 后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。,四、常用气动三联件（气动三大件） （一）分水过滤器 除去压缩空气中的冷却水、颗粒较大的固态杂质和油滴。 （二）油雾器 将纯净油液雾化后随气流进入气动系统中对气动元件起润滑作用。 （三）减压阀 将较高的输入压力调定为某一较低输出值幷保持输出压力稳定。 五、压缩空气输送管道 气动系统的软管连接都采用快插式管接头或快速管接头。,2.6 气动辅件,一、自动排水器 自动排除管道、油水分离器、贮气罐、分水过滤器等处的积水。 二、消声器 降低排气噪声。 三、真空元件 （一）真空系统的组成 真空发生器、吸盘、真空阀及辅助元件。 （二）真空发生器 通常使用利用气流流动的文丘里原理的真空发生器所产生的负压。,返回,双作用叶片泵叶片倾角,返回,母子叶片结构,阶梯叶片 1定子；2 转子；3 中间油腔；4 压力平衡油道,双叶片,返回,
