03_动力元件.

第3章动力元件•3．1液压泵概述•3．2齿轮泵•3．3叶片泵•3．4柱塞泵•3．5各类液压泵的主要性能及其应用•3．6气源装置•3．7气源净化设备•本章学习需要注意的问题•知识点框图•拓展阅读2020年1月15日星期三2由于这种泵是依靠泵的密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的，因而称为容积式泵。容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。若不计泄漏，流量与压力无关。液压泵的分类方式很多，它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵。也可按流量是否可调节分为定量泵和变量泵。又可按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。容积泵工作原理3.1液压泵概述图3．1单柱塞泵的结构原理1一凸轮，2一柱塞，3一缸体；4一弹簧；5一排液阀；6一吸液阀2020年1月15日星期三液压与气压传动3液压泵正常工作的三个必备条件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；吸油腔与排油腔在任何瞬间都不能同时接通。2020年1月15日星期三43.1.1、压力(MPa)1）工作压力Pn：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。2）额定压力：液压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称为液压泵的额定压力。3）最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力，超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。2020年1月15日星期三53.1.2、排量V(ml/r)排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，由几何尺寸计算而得。如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。2020年1月15日星期三63.1.3、流量q：为泵单位时间内排出的液体体积（L/min），有理论流量qbth和实际流量qb两种。（3－1）式中：V—泵的排量（L/r）n—泵的转速（r/min）（3－2）式中qb——泵的实际流量；qbth——泵的理论流量；——泵的泄漏量。bthqVnqbbthqqq74、容积效率和机械效率泵的容积效率：泵的机械效率：Tbth－泵的理论输入扭矩Tbi－泵的实际输入扭矩bbVbthqqbthbmbiTTPbvqVn85、泵的总效率、功率泵的总效率：—泵实际输出液压功率。式中：Pb—泵输出的工作压力（Pa）。qb—泵的实际输出流量（m3/s）。—电动机输出功率；泵实际输入机械功率。.bbbmbvbiNNbNbiN()bbbNpqw3()(/)()(/min)()()60babbabbibbppqmspMPqLNwkw2020年1月15日星期三96、液压泵的图形符号第3章动力元件图3-2液压泵的图形符号（a）单向定量液压泵（b）单向变量液压泵（c）双向定量液压泵（d）双向变量液压泵2020年1月15日星期三10例题3－1某液压系统，泵的排量qb＝10ml/r，电机转速n＝1200rpm，泵的输出压力pb=5Mpa，泵容积效率ηbV＝0.92，总效率ηb＝0.84，求：1）泵的理论流量qbth；2）泵的实际流量qb；3）泵的输出功率Nb；4）驱动电机功率Nbi。2020年1月15日星期三11解：1）泵的理论流量qbth=qb.n=10×10-3×1200＝12L/min2)泵的实际流量qb＝qbth.ηbv＝12×0.92＝11.04L/min3)泵的输出功率4）驱动电机功率6351011.0410920()60bbbPpqw0.921.095()0.84bbipPkw第3章动力元件返回2020年1月15日星期三131、齿轮泵：液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图3－3所示。齿轮泵工作原理3.2齿轮泵图3-3外啮合齿轮泵工作原理2020年1月15日星期三141、齿轮泵：液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合摆线齿轮泵与内啮合渐开线齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造如右图所示。2020年1月15日星期三151）外啮合齿轮泵：其构造是由装在壳体内的一对齿轮所组成齿轮两侧有端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。外啮合齿轮运转时泄漏途径有三：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙，当压力增加时，前者不会改变，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的原因，故不适合用作高压泵。三为齿轮的啮合面处。第3章动力元件2020年1月15日星期三16解决方法：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、浮动侧板。第3章动力元件2020年1月15日星期三液压与气压传动172）内啮合齿轮泵：图a为有隔板的内啮合齿轮泵，图b为摆线式内啮合齿轮泵，它们共同的特点是由于内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小；又因齿数相异，绝对不会发生困油现象，但因外齿轮的齿端必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，故不适用于较高的压力，泵的额定压力可达成30MPa。第3章动力元件2020年1月15日星期三18齿轮泵的优缺点及应用1.优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。2.缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。3.应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。第3章动力元件2020年1月15日星期三192、螺杆泵：如图所示，液压油沿螺旋方向前进，转轴径向负载各处均相等，脉动少，故运动时噪音低，可高速运转，适合作大容量泵。但压缩量小，不适合高压，一般用于燃油、润滑油泵而不用作液压泵。第3章动力元件第3章动力元件返回2020年1月15日星期三21其优点是：运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸小、流量大；其缺点是：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡死；与齿轮泵相比结构较复杂。它广泛的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。该泵有两种结构形式：一种是单作用叶片泵，另一种是双作用式叶片泵。第3章动力元件3.3叶片泵2020年1月15日星期三221）单作用叶片泵，其工作原理如图所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。单作用叶片泵原理第3章动力元件2020年1月15日星期三231）单作用叶片泵：改变转子与定子的偏心量，即可改变泵的流量，偏心越大，流量越大，如调成几乎是同心，则流量接近于零。因此单作用叶片泵大多为变量泵。另外还有一种限压式变量泵，当负荷小时，泵输出流量大，负载可快速移动，当负荷增加时，泵输出流量变少，输出压力增加，负载速度降低，如此可减少能量消耗，避免油温上升。第3章动力元件2020年1月15日星期三24•外反馈限压式变量叶片泵组成•组成：变量泵主体、限压弹簧、调节机构（螺钉）、反馈液压缸。第3章动力元件25•外反馈限压式变量叶片泵工作原理•当pAksx0时，定子不动，e=e0，q=qmax•当pA=ksx0时，定子即将移动，•当pAksx0时，定子右移，e↓，q↓•p=pC，即为最高压力。e=0，q=0（近似）第3章动力元件液压与气压传动26•限压式变量叶片泵的特性曲线•当ppb时，pAksx0定量泵•当ppb时，pA=ks（x0+x）变量泵第3章动力元件27•调节螺钉4，可改变qmax，使AB段上下平移•调节螺钉3，可改变pB，使BC段左右平移•更换弹簧，可改变弹簧刚度，使BC段斜率•k大，曲线平缓变化•k小，曲线较陡第3章动力元件28•限压式变量叶片泵的应用•执行机构需要有快、慢速运动的场合，如：组合机床进给系统实现快进、工进、快退等•快进或快退：用AB段•工进：用BC段•定位夹紧：用AB段•夹紧结束保压：用C点第3章动力元件29•限压式变量叶片泵的特点减小了△P，减少了油液发热，简化了系统，但结构复杂。思考题：限压式变量叶片泵能否作双向变量泵？第3章动力元件2020年1月15日星期三302）双作用叶片泵双作用式叶片泵如图所示，定子内表面近似椭圆，转子和定子同心安装，有两个吸油区和两个压油区对称布置。转子每转一周，完成两次吸油和压油。双作用叶片泵大多是定量泵。双作用叶片泵原理双作用叶片泵结构第3章动力元件2020年1月15日星期三31叶片泵的应用1.用于中低压、要求较高的系统中。2.油液粘度要合适，转速不能太低，500～1500rpm。3.要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。4.通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折断。第3章动力元件第3章动力元件返回2020年1月15日星期三33工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。它可分为轴向式和径向式两种形式。柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。第3章动力元件3.4柱塞泵2020年1月15日星期三341）轴向柱塞泵：如图3－8所示，可分为直轴式（图a）所示）和斜轴式（图b）所示）两种，该两种泵都是变量泵，通过调节斜盘倾角γ，即可改变泵的输出流量。柱塞泵工作原理柱塞泵结构图柱塞泵体结构图柱塞泵变量结构图第3章动力元件2020年1月15日星期三35柱塞泵特点:1）工作压力高，容积效率高，p＝20～40MPa，Pmax可到100MPa；2）流量大，易于实现变量；3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率重量小。第3章动力元件2020年1月15日星期三361、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21MPa；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。第3章动力元件3．5各类液压泵的主要性能及其应用2020年1月15日星期三371、液压泵大小的选用液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P泵可按下式确定：P泵≥k压×P缸式中：P泵一液压泵所需要提供的压力，Pa,k压一系统中压力损失系数，取1.3~1.5P缸一液压缸中所需的最大工作压力，Pa第3章动力元件2020年1月15日星期三381、液压泵大小的选用液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即q泵≥K流×q缸式中：q泵—液压泵所需输出的流量，m3/min。K流—系统的泄漏系数，取1.1~1.3q缸一液压缸所需提供的最大流量，m3/min。若为多液压缸同时动作，q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。在P泵、q泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常可放大2