《液压与气动系统及维护 教学课件 ppt 作者 崔学红第四章液压泵与马达液压泵》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压与气动系统及维护 教学课件 ppt 作者 崔学红第四章液压泵与马达液压泵（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液压与气压传动技术,第四章 液压泵,第四章 液压泵,4.1 液压泵概述 4.2 齿轮泵 4.3 叶片泵 4.4 柱塞泵 4.5 液压泵的噪声及控制 4.6 液压泵的选用原则,4.1液压泵概述,液压泵: 将电动机或其它原动机提供的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。它是系统的核心元件和动力源。,4.1.1液压泵的工作原理 以单柱塞液压泵为例说明其原理。 可见该液压泵是靠密封容积 的变化来实现吸油和压油的， 其排油量的大小取决于密封 腔的容积变化大小，故称为 容积式液压泵。 动画演示,单柱塞泵具有一切容积式泵的基本特点： 有一个或若干个密封容积，且密封容积有周期性变化:由小变大时吸油，由大变小时
2、压油。 有相应的配流装置，保证密封容积由小变大时只与吸油管连通，由大变小时只与压油管连通。 油箱内液压油液的绝对压力必须大于或等于大气压，这是保证容积式液压泵能正常吸油的外部条件。 容积式液压泵的油腔处于吸油时称为吸油腔，处于压油时称为压油腔。,4.1.2液压泵的主要性能参数、分类和图形符号 液压泵的主要性能参数有压力、排量、流量、功率和效率。 1、工作压力p和额定压力ps 工作压力p：是指泵工作时输出油液的实际压力。其大小取决于负载。是变化值。 额定压力ps：是指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。是定值。超过额定压力即为过载，长期过载会损坏液压泵。 按压力将液压泵分为以下
3、几个等级： 低压：p2.5MPa； 中压：2.5MPap8MPa 中高压： 8MPap16MPa；高压： 16MPap32MPa 超高压：32MPap,2、排量V和流量q 排量 V:液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积，又称理论排量或几何排量，单位m3/r或 mL/r。排量大小只与泵几何尺寸有关。 理论流量qt:无泄漏时，液压泵单位时间内理论上可排出的液体体积。等于排量和转速的乘积。单位m3/s或 L/min。 qt =Vn 额定流量qs:是指液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定所必须保证的流量，即泵在额定转速和额定压力下输出的流量。 实际流量q：液压泵工作时输出
4、的流量，由于存在泄漏，实际流量小于理论流量。,3、功率和效率 输入功率Pr，输出功率Po，理论功率Pt，转速n，角速度，转矩T，则 Pt =pqt=pVn=Tt=2Ttn 流量损失ql，泄漏系数Kl，设为层流: ql= Klp 容积效率v： 机械效率m： m=Tt/T 总效率： = v m,液压泵分类 按结构形式:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等 按泵的输出流量能否调节:定量泵和变量泵 按泵进、出油口的方向是否可变：单向泵和双向泵,液压泵和液压马达的图形符号,4.2 齿轮泵,齿轮泵优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠。缺点是流量和压力脉动大，
5、噪声大，排量不可调。齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。 齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，其中外啮合齿轮泵应用更广泛。, 4.2.1 外啮合齿轮泵 1、外啮合齿轮泵的工作原理 动画演示,图为外啮合齿轮泵实物结构,2、外啮合齿轮泵的流量计算和流量脉动 齿数z、节圆直径D、齿高h、模数m、齿宽b、泵的排量V: V=Dhb=2zm2b 齿槽体积大于轮齿，实际几何排量 V=6.66zm2b 实际流量： q=6.66zm2bn v 流量脉动率：=（qmax-qmin）/q 齿数愈少，脉动率愈大,3、外啮合齿轮泵的结构特点 （1）困油现象 齿轮泵要平稳工作，重合度大于1，即总有两对齿轮同时啮合。就
6、有一部分油困在两对齿轮啮合所形成的密封容积里。封闭容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。封闭容积增大又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀。这就是齿轮泵的困油现象。 消除困油的方法:通常是在 两侧端盖上开卸荷槽，且 偏向吸油腔。,（2）径向不平衡力 在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用，工作压力越高，径向不平衡力越大，径向不平衡力很大时，能使泵轴弯曲，导致齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨，同时也加速轴
7、承的磨损，降低轴承使用寿命。 为了减小径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力仅作用在一个齿到两个齿的范围内，同时，适当增大径向间隙，使齿顶不与定子内表面产生金属接触，并在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承。,（3）泄漏及端面间隙的自动补偿 齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去： 一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙， 二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙， 三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙。 其中端面间隙的泄漏量最大 ，占总泄漏量75-80 。 通常采用的自动补偿端面间隙装置有：浮动轴套式和弹性侧板式两种，其原理都是引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮
8、端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。齿轮泵的浮动轴套是浮动安装的，轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通，当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。,4.2.2 内啮合齿轮泵,4.3 叶片泵,叶片泵优点是流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小、重量轻。缺点对油液污染敏感，结构复杂。 叶片泵有两类：双作用式和单作用式叶片泵，双作用叶片泵是定量泵，单作用泵往往做成变量泵。,4.3.1单作用叶片泵 1、工作原理 动画演示 组成：定子、转子、叶片、 配油盘、传动轴、壳体等。 因转子转一转，吸压油各一次，称单作用泵。 转子受有不平衡的径向液压力,称非
9、平衡式泵。 若改变定子和转子间的偏心距e的大小，便可改变泵的排量，形成变量泵。,2、流量计算 式中b为叶片宽度，e为转子与定子间的偏心，D为定子内径。 单作用叶片泵流量也是脉动的，叶片数多脉动小。 3、特点 改变定子和转子的偏心e可改变流量。 转子受不平衡径向液压作用力，限制了工作压力的提高，故其额定压力不超过7MPa。 压油腔，叶片顶部被推入转子槽内。为使叶片顶部和定子内表面接触可靠，设计特殊的沟槽，使得压油腔叶片的底部和压油腔相通，吸油腔叶片底部和吸油腔相通。,4.3.2双作用叶片泵 1、工作原理 双作用叶片泵工作原理可由下图说明。当转子和叶片一起按图示方向旋转时，由于离心力的作用，叶片紧
10、贴在定子4的内表面，把定子内表面、转子外表面和两个配流盘形成的空间分割成八块密封容积。随着转子的旋转，每一块密封容积会周期性地变大和缩小。一转内密 封容积变化两个循环。所以 密封容积每转内吸油、压油 两次，称为双作用泵。双作 用使流量增加一倍，流量也 相应增加。它还是平衡式叶 片泵、定量泵。 动画演示1,2、流量计算 式中R和r分别为定子圆弧部分的长短半径，为叶片倾角，z为叶片数，。 3、结构要点 （1）定子过渡曲线 定子内表面的曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成的。为减小冲击和噪声，一般使用等加速和等减速曲线作为过渡曲线。 （2）径向作用力平衡 由于双作用叶片泵的吸、压油口对称分布，所以转子
11、和轴承上的径向力是平衡的。,（3）端面间隙的自动补偿 为减少端面泄漏，将右配流盘的右侧与压油腔连通，使配流 盘在液压力的作用下压向定子。泵工作压力越高，压力越大。,配流盘,4、叶片泵的高压化措施 双作用叶片泵的最高工作压力达到20-30MPa。 双作用叶片泵工作压力的提高主要受叶片与定子内表面之间磨损的限制：叶片靠旋转时离心甩出，但在压油区叶片顶部有压力油作用，只靠离心力不能保证叶片与定子可靠接触。为此，将压力油也通至叶片底部。但这样做在吸油区时叶片对定子的压力又嫌过大，使定子吸油区过渡曲线部位磨损严重。减少叶片厚度可减少叶片底部的作用力，但受到叶片强度的限制，叶片不能过薄。这往往成为提高叶片
12、泵工作压力的障碍。 在高压叶片泵中采用各种结构来减小叶片对定子的作用力： （1）双叶片结构 （2）弹簧叶片结构 （3）子母叶片结构 （4）阶梯叶片结构,4.3.3 限压式变量叶片泵 改变单作用式叶片泵的定子和转子的偏心来改变流量，用作变量泵。 按改变偏心方向不同分为：单向和双向变量泵。 按改变偏心方式不同分为：手调试和自动调节式。自动调节式变量泵又分为限压式、恒压式和稳流量式。其中限压式变量泵应用较多，它分为外反馈式和内反馈式。,1、外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 如图，依靠外反馈液压缸改变偏心距。 当pA ksx0时，定子移动， e ，q 当p=pc=ks(e0+x0)/A, e=0 q=
13、0 2、内反馈限压式变量 叶片泵的工作原理 依靠内反馈液压力直接作 用来改变偏心距。,3、限压式变量叶片泵的静态特性分析 限定压力pB:泵在保持最大输出流量不变时，可达到的最高压力。由弹簧预紧力来确定。极限压力pc:外载进一步加大时泵的工作压力不再升高，这时定子和转子间的偏心量为零，泵的实际输出流量为零。 泵转子和定子最大偏心距emax，泵初始偏心e0，弹簧预压缩量x0，刚度ks，压力逐渐增大，使定子开始移动时压力为PB，kp为泵的流量常数， kl为泵的泄漏系数。 当pAx Fs时，定子移动，对应 图中BC段，是泵的变量段。 p=0和p=pc时功率为0；p=pB时功率最大。,4、限压式变量叶片
14、泵的调整与应用: 调整螺钉4可改变弹簧预压缩量，即调节限定压力pB大小， 亦即改变B点的位置，使BC线段左右平移。 调整螺钉1可改变原始偏心量e0，即调节泵的最大输出流量，亦即改变A点的位置，使 AB线段上下平移。 改变弹簧刚度k，则可改变BC线段的斜率，弹簧越“软”（k值越小），BC线段越陡，pc值越小； 反之，弹簧越“硬”（k值越大）， BC线段越平坦，pc值越大。,4.4 柱塞泵,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，易于实现变量，可以在高压下工作。但对油液污染敏
15、感。 柱塞泵按柱塞排列方向不同可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。轴向柱塞泵又分为斜盘式和斜轴式。, 4.4.1 斜盘式轴向柱塞泵 1、斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 （1）工作原理 泵由斜盘1、柱塞2、缸体3、配油盘4等主要零件组成，斜盘1和配油盘4是不动的，传动轴5带动缸体3，柱塞2一起转动，柱塞2靠机械装置或在低压油作用压紧在斜盘上。当传动轴按图示方向旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，产生局部真空，从而将油液经配油盘4上的配油窗口a吸入；柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密 封工作腔容积不断减小，将油液从配 油盘窗口b向外排
16、出，缸体每转一转， 每个柱塞往复运动一次，完成一次 吸油动作。改变斜盘的倾角，就可 以改变密封工作容积的有效变化量， 实现泵的变量。改变斜盘倾角方向， 就改变吸、压油方向，成为双向变量 轴向柱塞泵。,（2）流量计算 轴向柱塞泵实际输出流量计算公式： q=d2Dtgznv/4 其中,z为柱塞数,d为柱塞直径,D为柱塞分布圆直径, 为斜盘轴线与缸体轴线垂线间的夹角。 流量是脉动的，柱塞为单数时，脉动较小，柱塞数视流量大小定，取7、9或11个。,2、结构特点 动画演示,（1）滑履结构 柱塞以球形头部直接接触圆盘时，球形头部和斜盘接触为 点接触，接触应力大，易磨损。所以在柱塞头部装一滑履，改点接触为面接触，大大降低了磨损。 （2）中心弹簧结构 柱塞头部的滑履必须紧贴斜盘才能正常工作。若在每个柱塞底部加一个弹簧，柱塞往复运动，弹簧易疲劳损坏。所以改用一个中心弹簧，通过钢球和压盘将滑履压向斜盘，弹簧只受静载荷，不
