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1、第二章 液压动力元件,答疑地点：5号楼409 答疑时间：周四 20：0021：30,第二章 液压动力元件,第二章 液压动力元件液压泵,第一节 概述 第二节 柱塞泵 第三节 叶片泵 第四节 齿轮泵 第五节 液压泵的选择 本章重点提示,第二章 第一节 液压泵概述,第一节 液压泵概述,液压泵的工作原理及特点 液压泵的职能符号 液压泵的主要性能参数 液压泵的特性曲线 液压泵分类,第二章 第一节 液压泵概述,一、液压泵的工作原理及特点,液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，是液压系统的动力源。 液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容
2、积式液压泵。 阀配流，自吸泵。 排量 ：,1偏心轮，2柱塞，3缸体 4弹簧，a密封油腔，5、6单向阀,第二章 第一节 液压泵概述,(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。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； (2)液压泵吸油的实质是油箱内液体在大气压下进入具有一定真空度的吸油腔。吸油腔能够自动增大的称为自吸式泵。 (3)具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。结构原理不同，其配油机构也不相同。 (4)泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。,一、液压泵的工作原理及特点,第二章 第一节 液压泵
3、概述,二、职能符号,单向定量泵 单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵,第二章 第一节 液压泵概述,三、性能参数1.压力（N/m2）,吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力；压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失。 工作压力p：液压泵实际工作时的输出压力，也称系统压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失,而与液压泵的流量无关。 额定压力ps：液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力，也称标牌压力。 吸入压力：泵进口处压力，自吸泵吸入压力低于大气压。,第二章 第一节 液压泵概述,三、性能参数 2.排量和流量,排量 V(cm3/r):液压泵轴转一周，由其
4、密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。 理论流量qt（m3/s）:不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单位时间内所排出的液体体积。 理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。 实际流量q：液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。 额定流量qs：液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。 容积效率v：v= q /q t,第二章 第一节 液压泵概述,三、性能参数 3.功率和效率,机械效率m： 实际输入转矩T 理论上所需要的转矩Tt 输入功率Pi：作用在液压泵主轴上的机械功率。 输出功率Po：液压泵输出的液压功率
5、。,第二章 第一节 液压泵概述,三、性能参数 3.功率和效率,液压泵的总效率：是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值,即： 液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积。,第二章 第一节 液压泵概述,三、性能参数 4、转速,额定转速 n s：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。 最高转速 n max：额定压力下允许短时间运行的最高转速。 最低转速n min：正常运转允许的最低转速。 转速范围： n max n min,第二章 第一节 液压泵概述,例题,例题21 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.
6、84，求： 1）泵的理论流量； 2）泵的实际流量； 3）泵的输出功率； 4）驱动电机功率。,第二章 第一节 液压泵概述,解答,解：1）泵的理论流量 qt=Vn10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的实际流量 q qt .v120.9211.04 L/min 3)泵的输出功率 4）驱动电机功率,第二章 第一节 液压泵概述,四、液压泵特性曲线,它表示液压泵的工作压力与容积效率(或实际流量)、总效率和输入功率之间的关系。 由图示性能曲线可以看出：容积效率随压力增高而减小，压力为零时，泄漏流量为零,容积效率v 100,实际流量等于理论流量。总效率随工作压力增高而增大，接近额定压力时效
7、率有一个最高值。,第二章 第一节 液压泵概述,五、液压泵类型,结构形式:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等 泵的输出排量能否调节:定量泵和变量泵 泵的额定压力的高低:低压泵、中压泵和高压泵 进出油口方向：单向泵、双向泵,第二章 第二节 柱塞泵,第二节 柱塞泵,轴向式,径向式,第二章 第二节 柱塞泵,概述,特点： 容积效率高，压力高。（v=0.98, p = 40 Mpa） （柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小） 结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小; 易于实现变量； 构造复杂,成本高； 对油液污染敏感。 应用： 用于高压、高转速的场合。,径向柱塞泵 轴向柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,一
8、、 径向柱塞泵,移动定子以改变偏心距的大小，便可改变柱塞的行程，从而改变排量 改变偏心距的方向，则可改变吸、压油的方向。径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵,1、工作原理： 密闭容腔：柱塞底部的容积； 定子与转子之间的偏心距； 固定配流轴；,第二章 第二节 柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,2、排量和流量计算,设转子和定子之间的偏心距为e，则柱塞在缸体孔中的行程为2e，设柱塞个数为z，直径为d，泵的排量为： 设泵的转数为n，容积效率为 ，则泵的实际输出流量为：,第二章 第二节 柱塞泵,3、结构特点,配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。 柱
9、塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。 可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。 改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。,第二章 第二节 柱塞泵,4、负载敏感变量径向柱塞泵,泵输出流量适应执行元件所需流量。 泵出口压力随负载压力变化而变化，自动调整。,第二章 第二节 柱塞泵,密封工作腔（缸体孔、柱塞底部） 吸油过程：柱塞伸出Vp吸油； 排油过程：柱塞缩回Vp排油。 斜盘式（直轴式）：斜盘与缸体轴线倾斜一角度。 斜轴式（摆缸式）：缸体轴线与传动轴线成一倾斜角度。,二、轴向柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,* 缸体转动 * 斜盘、配油盘不动,1、工作原理：缸体、柱塞
10、、配油盘、斜盘,* 柱塞伸出,低压油 机械装置,斜盘式轴向柱塞泵,吸油,压油,第二章 第二节 柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,传动轴,柱塞,第二章 第二节 柱塞泵,2. 排量及流量,排量:,一个密封空间:,流量:,式中： d - 柱塞直径 D - 柱塞分布圆直径 - 斜盘倾角 z - 柱塞数,第二章 第二节 柱塞泵,q tg , q ; q 。 改变 的大小变量泵； 改变 的方向双向泵。,流量脉动率：,结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取 z = 7、9、11,为限制柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最大倾角一般小于18-20,第二章 第二节
11、柱塞泵,3、结构特点,轴向柱塞泵:主体+变量机构 主体机构特点：,滑靴结构：降低接触应力，减小磨损 中心弹簧机构：柱塞的伸出，由弹簧压紧压盘，有自吸能力。 三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达32MPa。 泵体上有泄漏油口：元件零压，散热。 传动轴是悬臂梁，缸体外大轴承支承：不易高速,第二章 第二节 柱塞泵,3、结构特点,配流盘：为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。,第二章 第二节 柱塞泵,3、结构特点,手动变量机构：结构简单,但操纵不轻便,且不能在工作过程中变量。 伺服变量机构：是通过操作
12、液压伺服阀动作,利用泵输出的压力油推动变量活塞来实现变量的。故加在拉杆上的力很小,控制灵敏。,第二章 第二节 柱塞泵,通轴式柱塞泵,通轴两端滚动轴承支撑，改善受力状态，提高转速； 变量机构与传动轴平行，并作用与斜盘外缘，径向尺寸减小，操纵力减小。 传动轴较粗，避免受力变形。,第二章 第二节 柱塞泵,和上述直轴式相比,其结构较复杂,外形尺寸和重量均较大。变量范围大、强度高。,三、斜轴式柱塞泵,第二章 第二节 柱塞泵,缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。 特点：可增大摆角来增大流量，可
13、达25，且耐冲击、寿命长。,（一）工作原理及特点,第二章 第二节 柱塞泵,（二）恒功率变量轴向柱塞泵,泵输出流量随压力升高而减小。 功率不变。,第二章 第二节 柱塞泵,四、常见故障及排除方法,第二章 第三节 叶片泵,第三节 叶片泵,第二章 第三节 叶片泵,第三节 叶片泵,优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、 体积小。 缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结 构较复杂，转速受限制：600 2000rpm。,分类,单作用,双作用,每转吸、压油一次,每转吸、压油两次,第二章 第三节 叶片泵,一、双作用叶片泵,1. 结构特点： 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； 叶片底部通压力油
14、； 配油盘上有四个月牙形窗口。,第二章 第三节 叶片泵,2. 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，两个排油区的中心夹角是对称的） 为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)应当是双数。,第二章 第三节 叶片泵,3. 排量计算和流量脉动,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 S 叶片厚度 可见，流量与结构参数有关，只能做定量泵使用。,1）排量与流量：,V=2z（1/2）(R2-r2)B=2(R2-r2)B,（不考虑叶片厚度）,（考虑叶片厚度）,第二章 第三节 叶片泵,3. 流量计算和流量脉动,2)
15、 流量脉动：,一般取 z = 12、16片 (取4的倍数）,理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。,第二章 第三节 叶片泵,4.典型结构,第二章 第三节 叶片泵,5. 结构特点,1）叶片倾角,T = N sin (- ) sin (- ) sin T T 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能反转,受力分析： N,T P,T = N sin 压力角 T sin , , sin, T 危害：叶片和槽磨损，卡死。 措施：沿旋转方向前倾角,前倾角后：N,T P 压力角(- ),第二章
16、 第三节 叶片泵,5. 结构特点,开三角槽 原因： pV 油液倒流。 影响：流量脉动，噪声。 措施：开三角槽 作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。,2) 配油盘： 因配流盘的两个吸油窗口和两个压油窗口对称布置。因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受的径向力小寿命长。,第二章 第三节 叶片泵,5. 结构特点,3)定子内曲线: 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。 阿基米德螺旋线、等加速等减速曲线、高次曲线。 使相邻叶片夹角小于圆弧段范围角，闭死容积转移时不发生容
