液压与气压传动第2版教学作者刘延俊主编3液压泵

本章目录总目录退出液压泵是一种能量转换装置，它把驱动它的原动机（一般为电动机）的机械能转换成输送到系统中去的油液的压力能，而液压马达则把输入油液的压力能转换成机械能，使其驱动的工作部件作旋转运动。液压泵和液压马达都是容积式的。教学要求重点难点2总目录返回本章下一页上一页结束教学要求液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。本章要求掌握：液压泵的基本工作原理液压泵的主要性能参数液压泵的分类和选用液压泵的图形符号3总目录返回本章下一页上一页结束重点难点容积式泵的三个工作条件液压泵的基本工作原理液压泵排量及效率的计算齿轮泵的三大问题及解决措施双作用叶片泵与单作用叶片泵的异同点各类液压泵的比较及选用4总目录返回本章下一页上一页结束本章目录第一节概述第二节齿轮泵第三节叶片泵第四节柱塞泵第五节液压泵的选用第六节液压马达总目录返回本章返回本节下一页上一页结束第一节概述液压泵工作原理液压泵主要性能参数液压泵的分类和选用液压泵的图形符号液压泵的工作条件总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵基本工作原理组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为d，偏心轮偏心距为e。偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。以单柱塞泵为例总目录返回本章返回本节下一页上一页结束单柱塞泵工作原理总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵的三个工作条件必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大——吸油，由大变小——压油；要有相应的配油机构；注：密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵的主要性能参数液压泵的压力工作压力p：泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。额定压力ps：正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。吸入压力：泵进口处的压力。液压泵的排量、流量和容积效率排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束平均理论流量qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，qt=nv，单位为m3/s或L/min。实际流量q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力≠0时，因存在泄漏流量Δq，因此q=qt–Δq。瞬时理论流量qsh：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即qsh≠qt。额定流量qs：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。容积效率ηv：ηv=q/qt=（qt–Δq）/qt=1–Δq/qt=1-kp/nV式中k为泄漏系数总目录返回本章返回本节下一页上一页结束泵的功率和效率输入功率Pt：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，Pt=Tω输出功率P：泵输出液压功率，P=pq总效率ηp：ηp=P/Pt=pq/Tω=ηvηm式中ηm为机械效率。泵的转速：额定转速ns：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最高转速nmax：额定压力下允许短时间运行的最高转速。最低转速nmin：正常运转允许的最低转速。转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵的分类和选用按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵按排量能否变量分定量泵和变量泵单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵选用原则：是否要求变量要求变量选用变量泵工作压力柱塞泵的额定压力最高工作环境齿轮泵的抗污能力最好噪声指标双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵效率轴向柱塞泵的总效率最高总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵的图形符号总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压泵的功率和效率推导：nT2ωTpVnpqPttttπpωTqmvmvηηPPPPηTTPPηqqPPη实实理理机实机理液理液实机实液实总实理机实机理理实液理液实PP不考虑损失时，理实液理qpP实理机理ωTP实实液实qpP实实机实ωTP复习回顾1、液压泵的工作原理及三个工作条件2、液压泵的性能参数及计算。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束第二节齿轮泵外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的结构外啮合齿轮泵的三个问题其他类型的齿轮泵齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的。根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动而形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵与齿轮泵放在一起介绍总目录返回本章返回本节下一页上一页结束外啮合齿轮泵的工作原理总目录返回本章返回本节下一页上一页结束齿轮泵结构外啮合齿轮泵1—后盖2—轴承3—泵体4—主动齿轮5—前盖6—泵轴7—键8—从动齿轮总目录返回本章返回本节下一页上一页结束外啮合齿轮泵的排量和流量总目录返回本章返回本节下一页上一页结束流量脉动总目录返回本章返回本节下一页上一页结束齿轮泵的三个问题困油现象与卸荷措施困油现象产生原因：齿轮重迭系数ε＞1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽开设卸荷槽的原则：两槽间距α为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束泄漏与间隙补偿措施：齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏q泄=75%~80%；径向间隙泄漏q泄=15%~20%；啮合线泄漏q泄=5%。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束液压径向力及平衡措施产生原因：齿槽内的油液由油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力F=KpBDe,式中K为系数，主动齿轮K=0.75；从动齿轮K=0.85。危害：轴承载荷增加；轴受径向力而变形。平衡措施：开压力平衡槽即：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用力，但是，它是以增加径向泄漏为代价的。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束减小压油孔（常用方式）增大径向间隙加径向浮动块这也是以增加径向泄漏为代价的增加轴承承载能力总目录返回本章返回本节下一页上一页结束内啮合齿轮泵原理:一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。特点:无困油现象;流量脉动小，噪声低;采取间隙补偿措施后，泵的额定压力可达30MPa。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束摆线泵原理：结构：总目录返回本章返回本节下一页上一页结束螺杆泵：依螺杆数分类：单螺杆、双螺杆、三螺杆、四螺杆、五螺杆结构：工作原理1—后盖2—壳体3—主动螺杆4—从动螺杆5—前盖总目录返回本章返回本节下一页上一页结束螺杆泵工作原理与特点原理：相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。特点：流量均匀，噪声低；自吸性能好。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束第三节叶片泵双作用叶片泵单作用叶片泵变量叶片泵叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名;单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。双作用叶片泵只能作定量叶片泵，单作用叶片泵可用作变量泵。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束结构组成：定子:其内环由两段大半径圆弧，两段小半径圆弧，和四段过渡曲线组成转子:转子内有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度为B叶片:在叶片槽内能自由滑动左、右配流盘:开有对称布置的吸、压油窗口传动轴：带有花键槽，由轴承支撑双作用叶片泵总目录返回本章返回本节下一页上一页结束工作原理:由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴于定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束双作用叶片泵的流量计算：v2222020220202121sZ]nηcosθr)(R)r(R2b[qsZ]cosθr)(R)r(R2b[Vsbcosθ)r(rbz1)r(rVsbcosθ)r(Rbz1)r(RV)V2Z(VVππππ注：式中θ为叶片的倾角总目录返回本章返回本节下一页上一页结束双作用叶片泵的结构特点：定子曲线：由八段弧线组成，两段半径为r的圆弧，两段长半径为R的圆弧，四段夹角为α的过渡曲线：等加（减）速曲线阿基米德螺旋线叶片倾角：为保证叶片所受合力与运动方向一致，减少叶片受弯的力，叶片前倾θ角径向力：转轴所受径向力平衡，无径向不平衡力根部通油：为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油叶片数：合理设计叶片数（Z≥8，一般为4的倍数），可使理论流量均匀，噪声低定量泵：双作用叶片泵转子转一转，吸、压油各两次，为定量泵叶片伸出主要靠离心力和压力油作用总目录返回本章返回本节下一页上一页结束高压叶片泵特点：叶片槽根部全部通压力油会带来以下负作用：定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损，减少了泵的理论排量，可能引起瞬时理论流量脉动。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。提高双作用叶片泵额定压力的措施：1、减小作用在叶片底部的油液压力。2、减小叶片底部承受压力油作用的厚度。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束单作用叶片泵结构组成：定子：内环为圆转子：与定子存在偏心e，转子内有Z个叶片槽叶片：在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘：铣有吸、压油窗口传动轴总目录返回本章返回本节下一页上一页结束工作原理：由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分。传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子与转子之间有偏心，故有一部分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，一部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束单作用叶片泵的特点：定子曲线：单作用叶片泵定子内表面为圆面;叶片倾角：为保证叶片所受合力与运动方向一致，减少叶片受弯的力，叶片后倾θ角;径向力：转轴所受径向力不平衡，有径向不平衡力;叶片数：因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动;变量泵：可以通过改变定子的偏心距e来调节泵的排量和流量;叶片伸出：主要靠离心力作用。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束变量叶片泵（限压