液压泵的主要技术参数(1) 泵的排量(mL/r)泵每旋转一周、所能排出的液体体积2) 泵的理论流量(L/min)在额定转数时、用计算方法得到的单位时间内泵能排出的最大流量3) 泵的额定流量(L/min)在正常工作条件下;保证泵长时间运转所能输出的最大流量4) 泵的额定压力(MPa)在正常工作条件下,能保证泵能长时间运转的最高压力5) 泵的最高压力(MPa )允许泵在短时间内超过额定压力运转时的最高压力6) 泵的额定转数(r/min)在额定压力下,能保证长时间正常运转的最高转数7) 泵的最高转数(r/min)在额定压力下,允许泵在短时间内超过额定转速运转时的最高转数8) 泵的容积效率(%)泵的实际输出流量与理论流量的比值9) 泵的总效率(%)泵输出的液压功率与输入的机械功率的比值10) 泵的驱动功率(kW)在正常工作条件下能驱动液压泵的机械功率2.2 液压泵的常用计算公式(见表 2)液压泵功率=排量X转速X压力60表 2 液压泵的常用计算公式参数名称单位计算公式符号说明流量L/minq =V・n0q=V・n・n0v—排量(mL/r)n一转速(r/min)q —理论流量(L/min) 0q—实际流量(L/min)输入功率kWP =2n Tn/600P —输入功率(kW)T—转矩(N・m)输出功率kWP =pq/600P —输出功率(kW)0P—输出压力(MPa)容积效率%n = X1000n——容积效率(%)0机械效率%n = X100mn——机械效率(%)m总效率%n = X100n —总效率(%)第三章 液压泵3.1 重点、难点分析本章的重点是容积式泵和液压马达的工作原理;泵和液压马达的性能参数的定义、相互间的关系、量值的计算;常用液压泵和马达的典型结构、工作原理、性能特点及适用场合外反馈限压式变量叶片泵的特性曲线(曲线形状分析、曲线调整方法)等内容。
学习容积式泵 和马达的性能参数及参数计算关系,是为了在使用中能正确选用与合理匹配元件;掌握常用 液压泵和马达的工作原理、性能特点及适用场合是为了合理使用与恰当分析泵及马达的故 障,也便于分析液压系统的工作状态本章内容的难点是容积式泵和液压马达的主要性能参数的含义及其相互间的关系;容积 式泵和液压马达的工作原理;容积式泵和液压马达的困油、泄漏、流量脉动、定子曲线、叶 片倾角等相关问题;限压式变量泵的原理与变量特性;高压泵的结构特点1.液压泵与液压马达的性能参数 液压泵与液压马达的性能参数主要有:压力、流量、效率、功率、扭矩等1)泵的压力 泵的压力包括额定压力、工作压力和最大压力液压泵(马达)的额定压力是指泵(马 达)在标准工况下连续运转时所允许达到的最大工作压力,它与泵(马达)的结构形式与容 积效率有关;液压泵(马达)的工作压力pB(pM)是指泵(马达)工作时从泵(马达)出口实 际测量的压力,其大小取决于负载;泵的最大压力是指泵在短时间内所允许超载运行的极限 压力,它受泵本身密封性能和零件强度等因素的限制;工作压力小于或等于额定压力,额定 压力小于最大压力2) 泵的流量泵的流量分为排量、理论流量、实际流量和瞬时流量。
泵(马达)的排量V(V )是指BM 在不考虑泄漏的情况下,泵(马达)的轴转过一转所能输出(输入)油液的体积;泵(马达) 的理论流量q (q )是指在不考虑泄漏的情况下,单位时间内所能输出(输入)油液的体积;BtMt实际流量q (q)是指泵(马达)工作时实际输出(输入)的流量;额定流量q (q )是指泵B M Bn Mn(马达)在额定转速和额定压力下工作时输出(输入)的流量泵的瞬时流量q是液压泵Bin 在某一瞬间的流量值,一般指泵瞬间的理论(几何)流量考虑到泄漏,泵(马达)的实际 流量小于(大于)或等于额定流量,泵(马达)的理论流量大于(小于)实际流量3) 液压泵与液压马达的功率与效率 液压泵与液压马达的功率与效率主要指输入功率、输出功率、机械效率、容积效率、总效率对于液压泵,输入的是机械功率PBI,输出的是液压PBT,两功率之比为泵的总效率BI BTn R,泵的输出功率小于输入功率,两者之间的差值为功率损失,包括容积损失和机械损失,B这些损失分别用总效率n 口、容积效率n Bv、机械效率n Bm表示由于存在泄漏损失和摩擦 B B BBmBVp、—B BBt = 2 兀损失,泵的实际流量qB小于理论流量qBt,理论扭TBt矩小于实际扭矩Tb。
与泵有关的计算 公式有:Pp q=—B-B-qB=PPBBIBI耳耳 q 二V n二 Bv Bm Bt Bt Bq 1 q 耳 =—= 1 — —Bi-Bv q qBB对于液压马达,输入的是机械功率P 1,输出的是液压P T,两功率之比为泵的总效率I mTn皿,马达的输出功率小于输入功率,两者之间的差值为功率损失,功率损失分为容积损失 和机械损失,这些损失分别用总效率n m、容积效率n mv、机械效率n Mm表示马达的实际 流量qM大于理论流量qMt,理论扭TMt矩大于实际扭矩TM与马达有关的计算主要公式有:P p q耳 時=m m 耳 耳耳 q = V nM = P T ① M = Mv Mm Mt Bt MMI M M耳 二 M — 1 — —n^ 耳 =—Mt T mMv q q Mm t Bt = 2 兀Mt mt M2.液压泵的工作原理容积式液压泵的共性工作条件是:有容积可变化的密封工作容积,有与变化相协调的配 流机构;工作原理是当容积增大时吸油,当容积减小时排油不同的液压泵,密封工作容积的构成方式不同,容积变化的过程不同,配流机构的形式 不同外啮合齿轮泵的工作密闭容积由泵体、前后盖板与齿轮组成,啮合线将齿轮分为吸油 腔和排油腔两个部分,工作时,轮齿进入啮合的一侧容积减小排油,轮齿脱开啮合的一侧容 积增大吸油,啮合线自动形成配流过程;叶片泵是由定子、转子、叶片、配流盘等组成若干 个密封密闭工作容积,转子旋转时叶片紧贴在钉子内表面滑动,同时可以在转子的叶片槽内 往复移动,当叶片外伸时吸油,叶片内缩时压油,由配流盘上的配流窗完成配流;柱塞泵的 密闭工作容积是由柱塞与缸体孔配流盘(轴)组成,当柱塞在缸体孔内作往复运动时,柱塞 向外伸出时柱塞底部容积增大吸油,柱塞向里缩回则柱塞底部容积减小排油,轴向柱塞泵由 配流盘上的配流窗完成配流,径向柱塞泵由配流轴完成配流。
液压泵的密闭工作容积变化方式是难点之一,需要特别注意齿轮泵靠轮齿的啮合与脱 开实现整体容积变化;叶片泵的叶片外伸依靠叶片根部的液压作用力及作用在叶片上的离心 力,内缩依靠定子内表面的约束;单作用叶片泵密闭容积大小变化是因为定子相对于转子存 在偏心,叶片外伸完全依靠离心力的作用,内缩也靠定子内表面的约束;柱塞泵的柱塞在缸 体孔内作往复运动时,轴向柱塞泵由斜盘与柱塞底部的弹簧(或顶部的滑履)共同作用实现, 径向柱塞泵则是由定子与压环共同作用来完成3.液压马达的工作原理液压马达的共性工作原理是液压扭矩形成的过程齿轮马达是靠进油腔的液压油,作用 在每一齿轮齿侧的面积差而形成切向力差构成扭矩;叶片马达是靠进油腔每一组工作腔内, 液压油作用在叶片相邻测面的液压作用力的差值形成扭矩;轴向柱塞马达是靠作用在进油侧 柱塞上斜盘垂直于柱塞轴线反作用分力形成扭矩;径向柱塞马达是靠进油测偏心定子作用在 柱塞上的切向反作用分力形成扭矩液压马达按其结构类型分为齿轮马达、双作用叶片马达、轴向柱塞马达和径向柱塞马达 前三类为高速马达,高速液压马达的结构与同类液压泵大致相同,液压马达要求能够正反转, 启动时能形成可靠的密封容积,为此液压马达在结构上具有对称性:进、出油口大小一样、 泄漏油单独外引、叶片径向放置等。
为保证起动时能形成可靠的密闭容积,双作用叶片马达 的叶片根部装有燕式弹簧等径向柱塞液压马达为低速马达,具有单作用曲柄连杆与多圆心 内圆弧定子曲线等特殊结构4.变量液压泵排量可以改变的液压泵称为变量泵,按照变量方式不同有手动变量泵(含手动伺服变量) 和自动变量泵两种,自动变量泵又分恒压变量泵、恒流量变量泵、恒功率变量泵、限压式变 量泵、差压式变量泵等轴向柱塞泵通过变量机构改变斜盘倾角可以改变排量;径向柱塞泵 和单作用叶片泵是通过改变定子相对转子轴线的偏心距改变排量限压式变量叶片泵的原理是自动变量的变量泵工作过程的典型范例其工作过程主要是 分析作用在定子两端的液压力与弹簧力相互作用而使定子与转子间偏心得到自动调整的过 程,最后达到泵的输出流量随泵出口压力的增加而自动变小的效果可以通过调整弹簧调整 螺钉和最大偏心螺钉来调整泵的限定压力和最大流量;也可以通过调整上述螺钉,分析泵的 特性曲线的变化过程5.泵的困油现象泵的困油现象是容积式液压泵普遍存在的一种现象产生困油现象的条件是:在吸油与 压油腔之间存在一个封闭容积,且容积大小发生变化为了保证液压泵正常工作,泵的吸、 压油腔必须可靠的隔开,而泵的密闭工作容积在吸油终了须向压油腔转移,在转移过程中, 当密闭工作容积既不与吸油腔通又不与压油腔相通时,就形成了封油容积;若此封油容积的 大小发生变化时,封闭在容积内的液压油受到挤压或扩张,在封油容积内就产生局部的高压 或孔穴,于是就产生了困油现象。
解决困油现象的方法有:开卸荷槽、开减振槽或减振孔、 控制封油区的形成等在轴向柱塞泵中,由于配流窗口间隔角大于缸体孔分布角,柱塞底部容积在吸、压油转 移过程中会产生困油现象为减少困油现象的危害,可以通过在配流盘的配流窗上采取结构 措施来消除:如在配流窗口前端开减振槽或减振孔,使柱塞底部闭死容积大小变化时与压油 腔或吸油腔相通;若将配流盘顺着缸体旋转方向偏转一定角度放置,使柱塞底部密闭容积实 现预压缩或预膨胀就可以减缓压力突变;对双作用叶片泵,由于定子的圆弧段为泵吸、压油 腔的转移位置,设计时只要取圆弧段的圆心角大于吸、压油窗口的间隔角与叶片间的夹角, 使封闭容积的大小不会发生变化,困油现象就不会产生;在外啮合齿轮泵中,为了保证齿轮 传动的平稳性,要求重合度£ >1,因此会出现两对轮齿同时啮合的情况此时两对轮齿同时 啮合所构成的封闭容积既不与压油腔相通,也不与吸油腔相通,并且该容积大小先由大变小, 后由小变大,因此便产生了困油现象,为消除齿轮泵困油现象,通常在泵的前、后盖板或浮 动侧板、浮动轴套上开卸荷槽6.液压泵的流量计算分析液压泵流量计算的目的是了解影响液压泵流量大小的结构参数,从而了解液压泵的 设计思路。
在设计液压泵时,要求在结构紧凑的前提下得到最大的排量液压泵流量计算的 方法是:通过泵工作时,几何参数的变化量计算泵的排量,再通过排量与转速相乘得到理论 流量,然后再乘以容积效率得到泵的实际流量对于齿轮泵排量V=2n zm2B在节圆直径D=mz 一定时,增大m、减小z可增大排量,为此齿轮泵的齿数都较少为避免加工出现根切现象,须对齿轮进行正变位修正;对于双作用叶片泵排量V = 2nB( R 2、2 兀 bs( R - r)-r2)- cosr-,增大(R-r)可以增大排量,但受叶片强度限制,一般取R/r=l.l〜1.2;对于轴向柱塞泵排量 V=(nd2Dztana)/4在柱塞分布圆直 径D 一定时,增大柱塞直径d容易增大泵的排量,但缸体的结构强度限制zdWO. 75nD7.液压泵的泄漏由于液压。