液压与气压传动 教学课件 ppt 作者 屈圭其他章节2.3液压传动泵和缸

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1、1,第二章 液压泵 2.1 液压泵概述,液压泵是动力元件：机械能转化为压力能 液压马达是执行元件：压力能转化为机械能，是互为逆装置。 2.1.1液压泵的工作原理 容积式泵利用密封容积变化来产生压力能. 工作条件： 1.周期变化的空间 2.配油机构 3.油箱与大气相连,2,第二章 液压泵 2.1 液压泵概述,2.1.2 液压泵的性能参数 1、压力：工作压力、额定压力、最大压力 2、流量和排量: (1)排量V(mL/r): 取决工作腔的几何尺寸、数目。 (2)理论流量qt： 单位时间输出的液体体积。（几何尺寸、数目和转速） （3）实际流量q：实际工作时泵输出的流量。 （4）额定流量qn：额定转速和

2、压力下输出的流量 3、功率 (1)理论功率Pt:pqt (2)输入功率Pi: (3)输出功率Po: 4、效率:见下表 5、噪声80dB *动画液压动画容积泵原理201.swf,3,2.1 液压泵概述,4,液压泵的性能曲线,100%,5,第2章 液压动力元件 2.1 液压泵概述,2.1.1液压泵和液压马达的分类 1.液压泵：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵 2.液压马达： 高转速小转矩：齿轮式、叶片式、柱塞式 3.图形符号,低转速大转矩：轴向式、径向式,6,第二章 液压传动动力元件 2.2 齿轮泵,分为：外啮合、内啮合两种结构形式 优：结构简单，制造方便，便宜，自吸性好，对油污不敏感。 缺：流量压力脉动大

3、，噪声大。 2.2.1齿轮泵工作原理,7,排量和平均流量的计算,齿间有效容积决定排量。齿间容积与轮齿体积相等，齿间深度=2齿高，两齿轮轮齿容积相当圆环体积。,8,2.2 齿轮泵,2.2.2齿轮泵的排量和流量,D,2m,B,9,2.2.3齿轮泵的结构特点,啮合齿轮、键、轴、轴承 1.泵的泄露 *轴向间隙：密封圈、卸荷槽（80%） *齿顶与内孔 *啮合处,10,2、径向力不平衡：限制工作压力的提高 压油腔：油压高， 吸油腔：油压低 沿齿顶间隙泄露形成压力变化。 合力（不平衡的径向力）作用 在齿轮和轴上，工作压力越高就越大 影响轴承寿命。 补救措施： 缩小压油口，减少作用面积 加大径向间隙（0.13

4、-0.16mm）,11,3.齿轮泵的困油现象 ,12,3.齿轮泵困油现象的解决方法-开卸荷槽,卸荷槽,卸荷槽,13,（挠性）弹性侧板式补偿装置 原理：侧板背面引入压力油， 使产生弹性变形，起端面间 隙补偿作用。,2.2.4提高外啮合齿轮泵压力的措施,14,2.2.5内啮合齿轮泵,15,内啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵分为渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵，可正、反转。 主动轮是小齿轮，内齿轮轴心线偏心距e，各绕自轴线转。 渐开线齿轮泵（a）：小齿轮和内齿轮间装一月牙形隔板，把将吸油腔和压油腔隔开。 摆线齿轮泵（b）：小齿轮和内齿轮间相差一齿，不设隔板。 特点： *流量、压力脉动小 *体积小，重量轻； *噪声低

5、（无困油）； *同向，相对滑动 速度小，磨损小， 寿命长 *复杂，贵。,16,2.2.6螺杆泵,一、螺杆泵,17,2.3 叶片泵,优点：结构紧凑、外形小，平稳，流量均匀，噪声小。 缺点：复杂，自吸性差。 分为：单作用式叶片泵和双作用式叶片泵 单作用式叶片泵：泵轴每转中每个密封容积完成一次吸压油循环。一般用作变量泵。 双作用式叶片泵：泵轴每转中每个密封容积完成两次吸压油循环。一般用作定量泵。 密封容积均由定子内表面，转子外表面，叶片，前后配油盘组成。,18,2.3.1双作用式叶片泵,19,2.3.1双作用式叶片泵 2、双作用式叶片泵的流量的计算(定量泵),20,3.3.1双作用式叶片泵 3、双作

6、用式叶片泵的结构特点,定子的内表面形状为近似椭圆面： 两段长半径圆弧、短半径圆弧和四段过渡曲线组成。 转子与定子中心重合。,21,2.3.1双作用式叶片泵 3.双作用式叶片泵的典型结构、特点及应用,优点： 1.流量均匀 2.结构紧凑 3.压力高 (中压泵) 缺点： 1.曲线加工难 2.油液污染 敏感 3.吸油能力 差,22,2.3.1双作用式叶片泵 3.双作用式叶片泵的结构特点,1.定子过度曲线:等加速运动，等减速运动连接处有加速突变，产生柔性冲击。现发展为正弦、余弦曲线和高次曲线。 2.叶片倾角,23,2.3.1双作用式叶片泵 4.高压双作用式叶片泵的结构特点,(1).端面间隙的自动补偿：右

7、配油盘与压油腔相连 (2).提高工作压力的主要措施 *双叶片式结构：V形通道，减少摩擦 *弹簧叶片式结构：顶部引入压力油和根部平衡，弹簧力小。 *母子叶片式结构复合叶片式结构：母叶片(k，c)-与压力油相通，根部(L)与顶部油相通。吸油时，只有c腔有高压油，不大。,24,2.3.2单作用式叶片泵结构 1、单作用叶片泵的工作原理,单作用叶片泵原理动画,25,2、单作用式叶片泵的流量计算,26,2.3.3单作用变量叶片泵,27,1、限压式变量叶片泵的工作原理和特点,手动式和自动调节式，自动调节式又分为限压式和稳流量式。 1.限压式变量叶片泵的工作原理：自动调节式变量泵，根据负载的大小自动改变排量。

8、 根据控制方式分为：内反馈和外反馈两种。 （1）外反馈限压式变量叶片泵,28,（2）.外反馈限压式变量叶片泵结构 转子4中心固定， 定子5左右移动， 滑块6承受 不平衡径向 液压力， 滚针轴承灵活， 反馈柱塞9 装在定子 右侧的 油腔， 与泵体 液压油 相连。,29,（3）内反馈限压式变量叶片泵的工作原理： 配油盘的配油 窗口对水平轴 不对称， 逆时针 转了 一角度。 流量的变更由本身产生的 不平衡径向液压力控 制的内反馈式,30,2.限压式变量叶片泵的压力流量特性,a.变量泵有两个工作段：定量工作段AB,自动调节变量工作段BC。 b.调节最大偏心 可以使AB在坐标系中上下平移，调整定量段工作

9、的最大流量。（调节螺钉10） c.调整弹簧的预压缩量，可以使BC段在坐标系中左右平移，改变限压值p点和零流量C点在压力轴上的位置。（调节螺钉1） d.改变弹簧刚度可以改变BC的斜率，刚度越小，BC越陡峭， 越大。 e.AB倾斜是随压力升高，内部泄露增大所致。,31,3.限压式变量叶片泵的应用,用在变速运动系统中，根据压力流量特性曲线进行调节。 优点：按负载自动调节流量，功率利用合理。减少功耗和发热。 用途：多用于有快、慢速和停止保压要求的场合。 缺点：泵的结构复杂，泄漏较大。,32,2.4 柱塞泵,优：加工方便，配合精度高，密封性好，效率高，易调节。 缺：自吸性差，油污敏感，复杂，贵 应用：高

10、压、大流量和变量液压系统 分为：径向柱塞泵和轴向柱塞泵与径向柱塞马达和轴向柱塞马达,33,2.4.1 径向柱塞泵,1、径向柱塞泵的工作原理 （1）轴配流式柱塞泵 柱塞安装在转子 （缸体）中，径向布置。 转子和定子在泵体内 有偏心距e 有配流轴输送 油液。 径向尺寸大， 自吸能力差， 结构复杂。,34,2.4.1径向柱塞泵,轴配流式柱塞泵的结构,35,2、径向柱塞泵的排量和流量,排量：当偏心为e时，柱塞运动行程为2e 3、阀配流径向柱塞泵原理见容积式泵原理,36,2.4.2轴向柱塞泵,1、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 缸体与传动轴同轴心线， 柱塞在斜盘作用下往复运动 工作原理 芯套（杆）把回程盘

11、（压盘）和滑靴 压紧在斜盘上，传动 轴带动柱塞和刚体转 动，使柱塞在缸体内 完成往复运动。,37,2.斜盘式轴向柱塞泵的排量与流量计算,38,3、轴向柱塞泵的结构,39,（1）.斜盘式轴 向柱塞泵的结构 1）非通轴式轴向柱塞泵 *柱塞泵的主体结构 手动变量机构 见下页,40,缸体,配流盘,柱塞滑履组,41,1）.斜盘式轴向柱塞泵的结构,*配油盘： 两弧形透槽：吸排油窗口 阻尼孔：消除缸体柱塞孔油液的液压冲击 盲孔：贮油润滑 均压槽：均衡液压力,静压支承结构： 柱塞压油时，有一小部分压力油通过柱塞中心小孔引至滑靴端面的油室，形成油膜润滑。,42,A手动变量机构 B压力补偿变量机构,43,2）通轴

12、式轴向柱塞泵,44,（2）斜轴式轴向柱塞泵,45,2.5 各类液压泵的性能比较及应用 1、两类不同液压装置的主要区别 固定设备用液压设备与移动设备用液压设备 各类液压泵的性能及应用范围 见手册 低压系统低压齿轮泵 中压系统叶片泵 高压系统柱塞泵（高压齿轮泵）,46,选择液压泵的原则,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。 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16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。 噪声指标 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

13、时流量均匀。 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,47,第三章 液压马达与液压缸 3.1液压马达,原理上与液压泵互逆。将液压能转换为机械能。是以密封容积变化工作的。由于工作状态不同，一般不能通用。 液压马达的分类： ns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达 ns 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）,48,液压马达的图形符号,49,液压马达的特性参数,工作压力与额定压力 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差

14、p。 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。 流量与容积效率 输入马达的实际流量 qMqMtq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时， 达到要求转速所需进口流量。 容积效率Mv qMt / qM 1 q / qM,50,排量与转速 排量V为MV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。 转速 n qMt/ V qMMV / V 转矩与机械效率 实际输出转矩 TTt-T 理论输出转矩 Ttp VMm/ 2 机械效率MmTM/TMt 功率与总效率 M PMo/ PmiT 2n/ p qM MvM 式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。,51,二、高速液压马达 （一）齿轮马达,

15、工作原理,结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口； 为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； 为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。,应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。,52,叶片马达,工作原理,结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口； 叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧； 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。,应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。,53,轴向柱塞马达,工作原理,结构

16、特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。 配流盘为对称结构。 应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。,54,低速大扭矩马达 单作用连杆型径向柱塞马达,结构组成,55,结构原理 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。 柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。 曲轴为输出轴。 配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；z 为柱塞数。 应用 结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静