液压与气压传动 教学课件 ppt 作者 白柳 于军 第3章10n3y8r于军

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1、液压与气压传动,3.1液压泵概述 液压泵概述 3.1.1 液压泵的工作原理及特点 1液压泵的工作原理 工作原理： 原动机驱动偏心轮不断旋转， 液压泵就不断地吸油和压油。 作用: 将原动机输入的机械能转换 成液体的压力能，向系统输 压力油。,液压与气压传动,2液压泵的特点 单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵 的基本点,这也是容积式液压泵正常工 作的必要条件： (1)具有若干个可以周期性变化的密封容积，密封容积增大时实现吸油，容积减小时实现压油。 (2)油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。 (3)具有相应的配流机构。,液压与气压传动,3液压泵的分类及图形符号 按结构分为：齿轮式、叶片式、柱

2、塞式 按排量是否可变分为：定量泵、变量泵 按供油方向分为：单向泵、双向泵 图形符号：,液压与气压传动,3.1.2 液压泵的主要性能参数 1.压力: 工作压力p：实际工作时泵输出的压力。 p取决于负载，当p = 0时称为泵的卸荷。 额定压力pn ：在正常工作条件下连续运转时所能达到的最高压力。 pn取决于泵的结构，ppn时称为过载。 最高允许压力pmax：允许液压泵在短暂运行时所能达到的最高压力。,液压与气压传动,2排量和流量 排量V: V=AL A柱塞面积 L柱塞行程 可见：V取决于几何尺寸,与n和泄漏无关。 理论流量 qt：qt= vn 实际流量 q：q = qtqL ( 泄漏量qL p)

3、额定流量 qn：在pn和nn下的实际输出流量 (即铭牌流量)。 （q qn）,液压与气压传动,3.功率和效率 输入功率Pi： Pi = T = 2nT 输出功率PO： 当泵的入口压力pi0时, PO=pq 当泵的入口压力pi0时, PO=pq p =po-pi 式中：pi 泵的入口压力 po 泵的出口压力,液压与气压传动,若不考虑功率损失,即Pi=PO,则Tt2n=pqt 液压泵的功率损失及效率 1)容积损失:液压泵在流量上的损失。,液压与气压传动,2)机械损失:机械损失是指液压泵在转矩上的损失。,3）液压泵的总效率:,液压与气压传动,3.2 齿轮泵 齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种泵，它 一

4、般做成定量泵。按结构不同，齿轮泵分为 外啮合式和内啮合式两种。 3.2.1外啮合齿轮泵的工作原理及特点 1外啮合齿轮泵的工作原理 1)组成 2)工作原理,液压与气压传动,轮齿脱开啮合的一侧 实现吸油，称为吸油腔。 轮齿进入啮合的一侧 实现压油，称为压油腔。,液压与气压传动,2外啮合齿轮泵的排量和流量计算 排量： 式中：m齿轮的模数；B齿轮的齿宽； Z齿轮的齿数。,实际上齿间槽的容积比轮齿的体积稍大些，所以通常取,液压与气压传动,流量：,以上计算的是外啮合齿轮泵的平均流量，实际上随着啮合点位置的不断改变，吸、压油腔在每一瞬时的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的，则流量脉动率可用下

5、式表示,液压与气压传动,3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点 （1）泄漏问题 齿轮泵存在着三个可能产生泄漏的部位： 齿轮端面和端盖间的轴向间隙 齿轮外圆和壳体内孔间的径向间隙 两个齿轮的齿面啮合处 轴向间隙的泄漏占总泄漏量的75%80， 因此必须严格控制泵的轴向间隙。,液压与气压传动,还可采用齿轮轴向 间隙自动补偿装置 解决。,（2）困油现象 由于困油区容积不断 变化而引起的现象称 为齿轮泵的困油现象。,液压与气压传动,消除困油现象的方法，通常是在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽便于及时补油，防止真空气化。 （3）径向不平衡力问题 为了减小径向不平衡力的 影响，有的泵上采取了缩 小压油口的办法，同时

6、适 当增大径向间隙，使齿轮 在压力作用下，齿顶不能 和壳体相接触。,液压与气压传动,（4）外啮合齿轮泵的优缺点 外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，漏大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉大，因而压力脉动和噪声都比较大。 3.2.2 齿轮泵的常见故障及排除方法 （见表3-2）,液压与气压传动,3.3 叶片泵 叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作 压力较高，且流量脉动小，工作平稳， 噪声较小，寿命较长。 叶片泵分为单作用式和双作用式两种。 其中单作用式叶片泵多用于变量

7、泵，双 作用叶片泵均为定量泵。,液压与气压传动,3.3.1 单作用叶片泵 1单作用叶片泵的工作原理 单作用叶片泵由转 子2、定子3、叶片4、 配油盘和端盖（图中 未画出）等组成。,液压与气压传动,2单作用叶片泵的排量和流量计算 排量：单作用叶片泵的排量理论上应为每个工作容积在 转子旋转一周时所排出液体的总和。 所示，每个工作容积旋转一周所排出的液体的体积近似地 等于扇形体积V1 和V2之差。 泵的排量可以近似表示为：,式中: Z 叶片数； R 定子的内圆半径； e 转子与定子之间的偏心矩； B 定子的宽度。,液压与气压传动,流量：当单作用叶片泵转速为n，泵的理论流 量和实际流量分别为 单作用叶

8、片泵的流量是有脉动的，理论分析 表明，泵内叶片数越多，流量脉动率越小， 并且叶片数为奇数时脉动率较小，所以单作 用叶片泵的叶片数均为奇数，一般为13或15 片。,液压与气压传动,3特点 （l）单作用叶片泵可以做成双向变量泵。 （2）通常采取压油腔一侧的叶片底部与压 油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部与吸油腔 相通的结构形式。 （3）通常单作用叶片泵的叶片后倾24。 （4）由于转子受有不平衡的径向液压力作 用，所以泵的工作压力受到限制，不宜用于 高压系统。,液压与气压传动,3.3.2 双作用叶片泵 1双作用叶片泵的工作原理,双作用叶片泵由定子1、 转子2、叶片3和配油盘 等组成。,液压与气压传动,2

9、双作用叶片泵的排量和流量计算 排量：双作用叶片泵的排量理论上应为两 扇形体积之差的两倍，即,当叶片厚度为b, 叶片倾 角为时的排量为：,液压与气压传动,流量：故当双作用叶片泵转速为n时，泵的 理论流量和实际流量分别为,由于双作用叶片数为4的整数倍时流量脉动较 小，所以一般取12或16片。,液压与气压传动,3特点 （1）配油盘 双作用叶片泵在盘配油上有两个吸油窗口2、4和两 个压油窗口1、 3，窗口之间为封油区，通常应使封 油区对应的中心角稍大于或等 于两个叶片之间的夹角。在配 油盘的压油窗口进入压油区的一 边开有一个三角槽，使压力区压 力逐渐上升，避免引起液压泵的 流量脉动、压力脉动和噪声。,

10、液压与气压传动,（2）定子曲线 定子内表面曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成 的，过渡曲线一般采用“等加速一等减速”曲线， 且在大、小圆弧和过渡曲线的连接点处用小圆弧圆 滑过渡。 （3）叶片的倾角 在双作用叶片泵中，一般将叶片顺着转子回转方向 前倾一个角，通常取1014。目的是使处 于压油区叶片的受力方向有利于向槽内的滑动，同 时可减少叶片对转子槽侧面的压紧力和磨损。,液压与气压传动,（4）双作用叶片泵叶片的底部始终与压油口 相连。这样就使得处于吸油区的叶片顶部以 很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上， 使磨损加剧，寿命降低，这是限制泵工作压 力提高的主要原因。,液压与气压传动,3.3.3 限

11、压式变量叶片泵 1.限压式变量叶片泵的工作原理 限压式变量叶片泵的特点是能够根据输出压力的大小自动调节泵的输出流量。,液压与气压传动,2. 限压式变量叶片泵的调整及应用 调整：调节螺钉5可以改变最 大偏心距e0，即改变最大输出 流量，使AB线段上下平移。 调节螺钉10，可改变弹簧的预 压缩量，即可改变限定压力pB， 使BC线段左右平移。而改变弹 簧的刚度k 时，可改变BC 段 的斜率，弹簧越“软”，BC 段越徒，Pmax值越小。,液压与气压传动,应用：由于限压式变量叶片泵能够根据输出 压力的大小自动调节输出流量。在功率使用 上较为合理，可减少油液发热。对既要实现 快速移动，又要实现工作进给（慢

12、速移动） 的执行元件来说是一种合适的油源。 3.3.4 叶片泵的常见故障及排除方法 （见表3-3）,液压与气压传动,3.4 柱塞泵 柱塞泵是利用柱塞在缸体中的往复运动 形成密封容积的变化来实现吸油与压油 的液压泵。 按照柱塞在缸体中的排列方向的不同可 分为：径向柱塞泵和轴向柱塞泵,液压与气压传动,改变偏心距可改变 流量；改变偏心距 方向即改变进出油 口方向，可以做成 双向变量泵。,3.4.1 径向柱塞泵 径向柱塞泵主要由定子1、转子2、柱塞3、 衬套4和配油轴5组成。,液压与气压传动,由于径向柱塞泵径向尺寸大，结构复杂，自 吸能力差，且配油轴受有径向不平衡液压力 的作用，易于磨损，从而限制了转

13、速和压力 的提高。 3.4.2 轴向柱塞泵 1轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵是将柱塞轴向配置在缸体的圆周 上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一 种泵。,液压与气压传动,由缸体3、柱塞2、配油盘4、斜盘1组成 （柱塞沿圆周均匀分布在缸体内）,缸体每转一周，每个柱塞底部的容积完成 吸、压油各一次，转子连续运转即可连续 输出压力油。,液压与气压传动,2轴向柱塞泵的排量和流量计算 设柱塞的直径为d，柱塞分布圆直径为D， 斜盘倾角为，则柱塞的行程为sDtan， 当柱塞数为Z时，轴向柱塞泵的排量为：,设泵的转速为n，则泵的实际输出流量为：,液压与气压传动,只要改变斜盘的倾角，即可改变轴向柱塞 泵的排量

14、和输出流量。 试验证明当柱塞数为奇数时，输出流量脉动 较小，且柱塞数多脉动也较小，因而一般常 用的柱塞泵的柱塞个数为7、9或ll。,3轴向柱塞泵的结构 （1）主体部分结构 （2）变量机构,液压与气压传动,1调节手轮、2锁紧螺母、3上法兰、4调节螺杆、5刻度盘、 6变量活塞、7变量壳体、8下法兰、9滑靴、10柱塞、 11缸体、12配油盘、13出口、14骨架油封、15传动轴、 16法兰盘、17泵体、18泵壳、19回程盘、20斜盘,液压与气压传动,3.4.3 柱塞泵的常见故障及排除方法 （见表34） 3.5 液压泵的选用 3.5.1 液压泵类型的选择 由于各类液压泵有各自突出的特点，其结 构，功用和运转方式各自不相同，因此应 根据不同的使用场合选择合适的液压泵。 常用液压泵的主要性能见下表：,液压与气压传动,液压与气压传动,3.5.2 液压泵的额定压力和额定流量 的确定 （1）泵的额定压力pn应满足系统中执行元 件所需的最大工作压力pmax要求，即,（2）额定流量qn应满足系统中同时工作的 执行元件所需流量之和的最大值，即,