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1、第二章 液压动力元件,液压泵,第二章 液压动力元件,目的任务 了解液压泵主要性能参数分类 掌握泵原理、工作的必要条件、排流量、结构特点,一 液压泵的工作原理及特点,1.液压泵的基本原理 动画演示 密封容积增大，产生真空 吸油 容积式 密封容积减小，油液被迫压出 压油,第一节 液压泵概述,凸轮1旋转,油腔4形成相对真空，则从阀5吸油,柱塞2右移，油腔4容积变大,柱塞2左移，油腔4容积变小,油腔4压力升高，则将油从阀6压出,偏心轮转一圈，完成一次吸压油，偏心轮不断旋转，液压泵不断吸油和压油。,2.液压泵的特点 要记住！,1、具有若干个密封且又可以周期性变化的空间（密封工作腔） 2、油箱内液体的绝对
2、压力必须等于或大于大气压力（吸油过程中油箱与大气相通，或采用密闭的充压油箱） 3、吸压油腔隔开，保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路；压油时与供油管路相通，而与油箱切断；（配流装置） 思考：柱塞泵中的配流装置是什么？,1、分类 按压力分(单位Mpa） 低 压（2.5） 中压（2.5-8） 中高压（8-16） 高压（16-32） 超高压（32）,3.泵的分类,按结构特征分 齿轮式CB（低、中压）：内啮合、外啮合 叶片式YB（中压）：单作用式、双作用式 柱塞式ZB（高压）：轴向式、径向 按输油方向能否改变：单向、双向 按排量是否可以调节分：定量式、变量式,单向定量,单向变量,双向定
3、量,双向变量,2、泵的符号,二 液压泵的主要性能参数,1、压力：工作压力和额定压力 2、排量和流量 3、功率 4、效率,工作压力和额定压力,1、工作压力：指泵实际工作时输出油液的压力，其值取决于外界负载：（管阻、摩擦、外负载）,2、额定压力（公称压力、铭牌压力） 指泵（或马达）在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力（受泵本身泄漏和结构强度限制） p pn 即泵过载,排量和流量,排量V 理论流量qt 实际流量q 额定流量qn,排量V,排量在没有泄漏的情况下，泵每转一周所排出的液体的体积。,常用单位：ml/r,理论流量qt,理论流量qt-不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的
4、体积。 qt = Vn n主轴转速,实际流量q,指泵（或马达）工作时单位时间内实际输出的流量 q = qt-q1 q1液压泵的泄漏量 qt 液压泵的理论流量,额定流量qn,指泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的输出流量。 额定流量是泵正常工作时实际流量的最小值。,功率和效率,理论功率 输入功率 输出功率 结 论,容积效率与机械效率,1、容积效率：液压泵实际流量与理论流量之比值 v = q/qt=（qt- q）/ qt= 1- q/qt 2、机械效率：液压泵理论转矩与实际输 入转矩之比值，实际输入转矩必然大于理论转矩。 m = Tt / Ti = pV/2Ti,输入功率,即泵轴的驱动功率
5、 Pi = Ti = 2nTi n泵轴的转速； Ti 液压泵的输入转矩。,输出功率,泵输出的液压能，表现为输出油液的压力P和流量q,总效率,总效率：输出功率与输入功率之比值 = P0/Pi = Pq/2nT = Pvnv/2nT = vm 结论：总效率等于容积效率与机械效率之乘积。,【例31】 某液压系统，泵的排量V10 mL/r，电机转速n1200 r/min，泵的输出压力p5 MPa，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； (4)驱动电机功率。 (5)机械效率。,解 (1)泵的理论流量为 QthVn10310120010
6、312(L/min),(2)泵的实际流量为 QacQthv120.9211.04(L/min) (3)泵的输出功率为 (4)驱动电机功率为,(5)机械效率m /v =0.84/0.92 =0.91,第二节 齿轮泵,分类、组成、工作原理、 参数计算、结构特点,齿轮泵的分类,内啮合,外啮合,一、 外啮合齿轮泵 二、 螺杆泵和内啮合齿轮泵,第二节 齿轮泵,（一） 外啮合齿轮泵的工作原理,组成: 前、后泵 盖，泵体，一对齿 数、模数、齿形完 全相同的渐开线外 啮合。,结构图动画,工作原理： 密封容积形成齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成 右侧齿轮退出啮合,容积吸油 密封容积变化 左侧齿轮进入啮合,容积压油
7、 吸压油口隔开两齿轮啮合线及泵盖,工作原理动画,（一） 外啮合齿轮泵的工作原理,（二） 排量和流量计算,齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工作容积变化率不均匀 瞬时流量不均匀即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。,齿轮泵的流量计算,排量计算 流量计算 瞬时流量,排量计算,假设：齿槽容积=轮齿体积 则排量=齿槽容积+轮齿体积 即相当于有效齿高和齿宽所构成的平 面所扫过的环形体积， 则 V=dhB=2zm2B 实际上 齿槽容积轮齿体积 取 V=6.66zm2b,流量计算,理论流量： qt=Vn=6.66zm2Bn 实际流量： q=qtv=6.66zm2Bnv 结 论
8、1 齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数 2 转速等于常数，流量等于常数 定量泵,流量特点, 每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化 出现流量脉动 流量脉动率 外啮合齿轮泵齿数愈小，脉动率就愈大，其值最高可达20%。 流量脉动结果：引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，影响传动的平稳性（高精度机械不易采用）。,（三） 结构特点和优缺点,1、泄漏 2、困油现象及其消除措施 3、径向不平衡力,泄 漏,齿侧泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的 5% 径向泄漏约占齿轮泵总泄漏量的 20%25% 端面泄漏* 约占齿轮泵总泄漏量的 75%80% 总之：泵压力愈高，泄漏愈大。,困油现象及其消除措施,困油现象
9、 产生原因 引起结果 消除困油的方法,困油现象产生原因, 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使 吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度 必须大于1 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况， 故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积,困油现象产生原因,ab 容积缩小,ab 容积缩小 p,高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，轴 和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无 功损耗增大，油液发热。,困油现象产生原因,b c 容积增大,bc 容积增大 p,形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、 汽蚀等。 总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。,消除困油的方法,原则 ：ab 密封容积减
10、小，使之通压油口 bc 密封容积增大，使之通吸油口 b 密封容积最小，隔开吸压油 方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油，如图d,CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好,消除困油的方法,径向不平衡力,解决措施：缩小压油口或在泵盖设径向力平衡槽,外啮合齿轮泵的优点,结构简单，制造方便，价格低廉 结构紧凑，体积小，重量轻 自吸性能好，对油污不敏感 4 工作可靠，便于维护,外啮合齿轮泵的缺点,流量脉动大 噪声大 排量不可调,提高外啮合齿轮泵压力的措施,要提高压力，必须减小端面的泄漏，所以一般采用齿 轮端面间隙自动补偿的办法。 端面间隙补偿原理： 利用特别的通道把泵内压油腔的压
11、力油引到浮动轴套 的外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这 个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才 能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面， 减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。,齿轮泵的主要性能,（1）压力 一般用于低压大流量的系统（2.5MPa），具有良好补偿措施的中小排量的齿轮泵的最高工作压力可达25MPa以上，大排量的许用压力可达1620MPa。 （2）排量 工程上使用的范围为0.05800mL/r，常用的为2.5250mL/r。 （3）转速 工作转速不能小于300500r/min，微型齿轮泵的最高转速可达20000r/min以上，常用的为10003000r
12、/min。 （4）效率 低压齿轮泵的效率较低，一般0.6，带补偿措施的可达0.80.9。 （5）寿命 低压齿轮泵的寿命为30005000h，高压外啮合齿轮泵在额定压力下的寿命一般只有几百小时，高压内啮合齿轮泵的寿命可达20003000h。,小 结,工作原理 流量计算 结构要点,二、螺杆泵和内啮合齿轮泵,1. 螺杆泵,螺杆泵组成：,一根主动螺杆双头、右旋、 凸螺杆 两根从动螺杆双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其它零件组成螺杆泵。,工作原理：当主动螺杆逆时针方向旋转时：左面吸油、右面压油,1. 螺杆泵,特点,结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无
13、困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。,(a)有隔板的内啮合齿轮泵； (b)摆动式内啮合齿轮泵 具体工作原理见动画,图2.4 内啮合齿轮泵 1 吸油腔，2 压油腔，3 隔板,2. 内啮合齿轮泵,渐开线齿形内啮合齿轮泵,工作原理:小齿轮带动 内齿环同向异速旋 转，左半部分轮齿退 出啮合，形成真空吸 油。右半部分轮齿退 出啮合，容积减小， 压油。月牙板同两齿 轮将吸压油口隔开。,吸油窗口,压油窗口,摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理,吸油左半部分，轮齿脱开啮合容积 工作原理 压油右半部分，轮齿进入啮合容积,吸油窗口,压油窗口,摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵。 在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板。,内啮合齿轮泵特点,内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小；齿数相异，不会发生困油现象。因为外齿轮的齿面必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，所以内啮合齿轮泵不适用于较高压力的场合。 内啮合齿轮特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小 流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。,
