液压泵和液压马达-精品

第四章液压泵和液压马达第五节液压马达第四节柱塞泵第三节叶片泵第二节齿轮泵第一节概述第六节摆动液压马达第四章液压泵和液压马达第九节液压泵的选用第八节液压泵的噪声第七节液压泵的气穴现象4.1概述液压泵：将驱动电机的机械能转换成液体的压力能,向系统供油。液压马达：将液体的压力能转换成机械能，使主机工作部件产生运动液压泵和液压马达的作用容积式液压泵工作原理:4.1概述泵是靠密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的；其排油量的大小取决于密封工作腔的容积变化值。4.1概述定量变量按流量是否可调节齿轮式螺杆式叶片式柱塞式按结构形式液压泵（马达）液压泵：低压、中压、高压液压马达：高速、低速液压泵图形符号性能参数压力效率功率流量排量4.1概述液压泵和马达主要性能参数4.1概述－压力、排量和流量压力1指泵(马达)实际工作时的压力，其值取决于外界负载工作压力2指泵(马达)在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力额定压力3泵在短时间内允许超载使用(pmax)的极限压力最高允许压力几何排量V:是指泵（马达）轴每转一转，由其封闭容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积。几何流量qt（不考虑泄漏）：是指泵（马达）在单位时间内由其封闭容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积。qt=Vn额定流量：额定转速和额定压力下由泵输出（或输入到马达中去）的实际流量。4.1概述－压力、排量和流量几何流量≠额定流量（内泄漏）4.1概述－功率和效率不考虑能量转换损失，液压泵（马达）输出和输入功率相等，即为几何功率tttPpqTpqpq实际存在能量转换损失（可分为容积损失和机械损失），输出功率小于输入功率Tt为几何转矩液压泵液压马达TT物理量：输入？输出？4.1概述转矩T转速n（角速度ω）压力p流量q液压泵由于存在机械损失，TTt，机械效率为mtttTTTTT由于存在容积损失，qtq，容积效率为tvttqqqqqTtqt总效率为vmoutttinttPPTpqpqpqPTPTpqT=klp4.1概述转矩T转速n（角速度ω）压力p流量q液压泵TtqtηvηmηpT,q,ηqtqΔqTtTΔT物理量：输入？输出？4.1概述液压马达由于存在机械损失，TtT，机械效率为mtttTTTTT由于存在容积损失，qqt，容积效率为tvqqqqq总效率为vmoutttinttPPpqTTTPpqpqPpqT转矩T转速n（角速度ω）压力p流量qTtqt4.1概述液压马达转矩T转速n（角速度ω）压力p流量qTtqtηvηmηpT,q,ηqtqΔqTtTΔT例1：某液压泵铭牌上的压力pH=6.3MPa，工作阻力F=45KN，液压缸的有效工作面积A=90cm2，管路较短，压力损失△p=0.5MPa。问该泵的输出压力为多少？所选的液压泵是否满足要求？液压缸的工作压力：MPaPaPaAFp510510901045643液压泵的输出压力：MPaMPaMPapppp5.55.05Hppp所以液压泵能满足系统的工作要求。例2：某液压泵输出油压p=10MPa，转速n=1450r/min，泵的排量Vp=46.2ml/r，容积效率v=0.95，总效率=0.9。求驱动该泵所需电动机的功率P电和泵的输出功率P？（1）求液压泵的输出功率液压泵的实际输出流量qmin/64.6395.01450102.463lnVqqvpvt液压泵的输出功率PKWpqP6.1010664.631010106767（2）求所需的电动机功率KWPP77.119.06.10电例3：某液压泵的铭牌上标有额定压力PH=2.5MPa，额定流量qH=25l/min，泵的总效率=0.75，容积效率v=0.8。试求液压泵的泄漏损失量和所需要的电动机功率？若要求液压泵的工作压力p=1.2MPa时，需要多大的电动机功率？（1）液压泵的泄漏损失量min/25.6258.025lqqqHvH（2）计算所需的电动机功率KWqppHH38.1106075.01025105.2336电（3）计算所需的电动机功率KWpqpH67.0106075.01025102.1336电作业4-14-34-84.2齿轮泵优点：齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种泵，抗污染能力强，价格最便宜。缺点：一般齿轮泵容积效率较低，轴承上不平衡力大，工作压力不高；齿轮泵的另一个重要缺点是流量脉动大，运行时噪声较高，在高压下运行时尤为突出。应用场合：齿轮泵主要用于低压或噪声水平限制不严的场合。一般机械的润滑泵以及非自吸式泵的辅助泵都采用齿轮泵。从结构上看齿轮泵可分为外啮合和内啮合两类，其中以外啮合齿轮泵应用更广泛。4.2齿轮泵外啮合齿轮泵的结构组成:前、后端盖，壳体，一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮。4.2齿轮泵外啮合齿轮泵结构组成4.2齿轮泵外啮合齿轮泵工作原理密封容积形成密封容积变化吸压油口隔开齿轮、壳体内表面、前后端盖围成齿轮退出啮合,容积↑吸油齿轮进入啮合,容积↓压油两啮合的齿轮及端盖外啮合齿轮泵工作原理4.2齿轮泵外啮合齿轮泵的排量V=(1.06~1.115)2zm2b式中z—齿轮齿数；D—分度圆直径(mz)m—模数；hw—工作齿高(2m)；b—齿宽排量计算4.2齿轮泵4.2齿轮泵流量计算理论流量：qt=Vn=(1.06~1.115)2zm2b实际流量：q=qtηv=(1.06~1.115)zm2bηv结论：1、齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数。2、因为转速等于常数，流量等于常数，所以齿轮泵是定量泵。3、理论流量与出口压力无关。∵每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化（容积变化率不均匀）引起瞬时流量变化∴出现流量脉动流量脉动结果：引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，影响传动的平稳性。%100minmaxqqq4.2齿轮泵流量脉动流量脉动率外啮合齿轮泵结构特点径向不平衡力泄漏困油外啮合齿轮泵结构特点和优缺点4.2齿轮泵1、困油齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，于是总有两对齿轮同时啮合的瞬间，在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个封闭容积。一部分油液也就被困在这一封闭容积中见图(a)，齿轮连续旋转时,这一封闭容积便逐渐减小,到两啮合点处于节点两侧的对称位置时见图(b)，封闭容积为最小，齿轮再继续转动时，封闭容积又逐渐增大，直到图(c)所示位置时,容积又变为最大。4.2齿轮泵a→b容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使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。b→c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。4.2齿轮泵1、困油引起的结果方法：齿轮泵的两侧盖板上铣出卸荷槽，如图中虚线所示。使封闭腔容积减小时通过右边的卸荷槽与压油腔相通(图a)，容积增大时通过左边的卸荷槽与吸油腔相通(图c)。两卸荷槽之间的距离必须保证在任何时候都不能使压油腔和吸油腔互通。4.2齿轮泵1、消除困油的方法在液压泵中，运动件间的密封是靠微小间隙密封的，这些微小间隙从运动学上形成摩擦副，同时，高压腔的油液通过间隙向低压腔的泄漏是不可避免的；齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去：齿侧间隙——通过齿轮啮合线处的间隙，约占齿轮泵总泄漏量的5%；齿顶径向间隙——通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙，约占齿轮泵总泄漏量的20%~25%；端面轴向间隙——通过齿轮两端面和侧板间的间隙，约占齿轮泵总泄漏量的75%~80%。总之：泵压力愈高，泄漏愈大。4.2齿轮泵2、泄漏径向不平衡力的产生：液压力液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔，压力沿齿轮外圆逐齿降低。p↑，径向不平衡力增大，齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，产生振动和噪声。4.2齿轮泵3、径向不平衡力改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积；扩大泵体内腔高压区径向间隙；开压力平衡槽，会使容积效率减小。4.2齿轮泵3、径向不平衡力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工作可靠，便于维护（1）外啮合齿轮泵的优点：（2）外啮合齿轮泵的缺点：流量脉动大压力脉动和噪声大排量不可调4.2齿轮泵4、外啮合齿轮泵的优缺点提高外啮合齿轮泵压力措施齿轮泵由于泄漏大和存在径向不平衡力，因而限制了压力的提高。为使齿轮泵能在高压下工作，常采取的措施为：对泄漏量最大的端面轴向间隙采用自动补偿的办法，如浮动轴套、浮动侧板或弹性侧板；减小径向不平衡力；提高轴与轴承的刚度。4.2齿轮泵端面轴向间隙的补偿装置——浮动轴套利用泵的出口压力油，引入齿轮轴上的浮动轴套1的外侧A腔，在液体压力作用下，使轴套紧贴齿轮3的侧面，从而保证了两者之间的间隙值与工作压力相适应且长期适应。在泵起动时，靠弹簧4来产生预紧力，保证了轴向间隙的密封。提高外啮合齿轮泵压力措施4.2齿轮泵浮动轴套将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。端面轴向间隙的补偿装置——弹性侧板提高外啮合齿轮泵压力措施4.2齿轮泵弹性侧板螺杆泵4.2齿轮泵渐开线内啮合齿轮泵4.2齿轮泵4.2齿轮泵渐开线内啮合齿轮泵摆线内啮合齿轮泵4.2齿轮泵单作用叶片泵（非平衡式，变量泵）双作用叶片泵（平衡式，定量泵）结构较齿轮泵复杂，但工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声较小，寿命较长。被广泛应用于机械制造中的专用机床、自动线等中低压液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。4.3叶片泵分类单作用叶片泵的工作原理1.1单作用叶片泵的结构组成组成：定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等。定子2具有圆柱形内表面，定子和转子1间有偏心距。叶片3装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力或压力油的作用，使叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作腔。4.3叶片泵密封容积的变化，转子逆时针转动时：叶片伸出，v密↑，吸油叶片缩回，v密↓，压油吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片4.3叶片泵1.2单作用叶片泵的工作原理转子每转一转，每个工作空间完成一次吸油和压油，因此称为单作用叶片泵。单作用叶片泵的排量4.3叶片泵1.3单作用叶片泵的排量计算理论流量：qt=Vn=2πbeDn实际流量：q=qtηv=2πbeDnηv结论：1）qt=f(几何参数，n，e)2）∵n=常量e变化q≠常量∴变量泵当e=0q=0当e大小变化，流量大小变化当e方向变化，输油方向变化故单作用叶片泵可做双向变量泵4.3叶片泵1.4单作用叶片泵的流量计算单作用叶片泵的流量改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时，吸油压油方向也相反。处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用,该作用要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子内表面上。由于转子受到不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。4.3叶片泵1.5单作用叶片泵的特点双作用叶片泵的工作原理组成：定子、转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等4.3叶片泵2.1双作用叶片泵的结构组成为什么称为双作用叶片泵？又称平衡式叶片泵4.3叶片泵2.2双作用叶片泵的工作原理密封容积的形成：定子、转子和相邻两叶片、配流盘围成密封容积的变化，转子顺时针转动时：左上、右下，叶片伸出，V密↑吸油右上、左下，叶片缩回，V密↓压油吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片双作用叶片泵精确排量计算公式为22()2()cosRrVbRrsz结论：q=f(几何参数，n)