第3章液压泵

第三章液压泵§3.1液压泵概述液压泵--动力元件：将驱动电机的机械能转换成液体的压力能，供液压系统使用，它是液压系统的能源。第四章液压泵一、液压泵的工作原理和分类按其排量能否调节分为：。定量泵（定量马达）。变量泵（变量马达）按结构形式可分为：。齿轮式。叶片式。柱塞式。螺杆式1.液压泵的分类2.液压泵的工作原理及图形符号液压传动系统中使用的液压泵都是容积式的，其工作原理如图所示。(1)液压泵的工作原理动画演示吸油：密封容积增大，形成局部真空；压油：密封容积减小，压力增加。容积式泵:依靠密封容积的变化来吸油、压油。两个特征：（1）有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油；由大变小时压油。（2）有配油机构。保证密封容积由小变大时，只与吸油管相通；密封容积由大变小时，只与压油管相通（如两个单向阀）。（2）液压泵和液压马达的图形符号a.单向定量液压泵b.双向定量液压泵c.单向变量液压泵d.双向变量液压泵二、液压泵的性能参数1.压力工作压力：液压泵工作时实际输出压力，取决于负载额定压力：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，超过此值即为过载，它取决于泵的结构强度和密封条件。最高压力：液压泵在短暂运行时间内所允许的最高压力。排量V：在无泄漏的情况下，泵轴每转一转排出的液体体积，它取决于泵的几何尺寸，又称几何排量，单位是m3/r。理论流量Qt：在无泄漏的情况下，单位时间内输出液体的体积，它取决于几何排量，也称几何流量，单位是m3/s。实际流量Q：泵在单位时间内实际输出液体的体积。由于存在内、外泄漏ΔQ，所以q小于qt，即Qt＝Q＋ΔQvVnQVnQt2．排量、流量、容积效率容积效率ηv：泵实际流量和理论流量之比，即ηv＝Q/Qt。容积效率是描述泵性能好坏的重要指标。在一定范围内，泵的泄漏随泵的工作压力增高而线性增大，所以容积效率随泵工作压力的增高而降低。(空载流量与理论流量相等)额定流量：泵在额定压力、额定转速下必须保证的实际流量。nTPi2pQPPoipQPo输出功率：输入功率：ioPP效率：mvnT机械效率：泵的理论转矩与实际转矩之比，即：MMtm3．效率、输出功率、输入功率泵的能量转换关系：1、某泵转速n=950转/分，空载流量为160升/分，在压力为29.5Mpa时，相同转速下的实际流量为150升/分，泵的总效率为η=0.87，求：（1）容积效率？（2）机械效率？（3）驱动泵的电机功率N?2、液压泵进口压力，出口压力，实际输出流量，泵输入转矩，输入转速，容积效率。试求：（1）泵的总效率（2）泵的输出功率（3）泵的机械效率（4）泵的理论功率MPap00MPaps32minLQ250mNTp1350入minrn1000960.PmP0mv§3.2齿轮泵外啮合内啮合{{{{分类按齿面按齿形曲线按啮合形式直齿斜齿人字齿渐开线摆线齿轮泵的分类一、外啮合齿轮泵原理和结构1.结构：齿轮、壳体、端盖等动画演示典型结构CB齿轮泵p=2.5MPa卸荷槽缩小压油口减小端面间隙0.03~0.04mm增大吸油口小槽a(泄油）小孔2.工作原理密封工作腔：泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了若干个密封工作容积。齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开，起配流作用。吸油过程：轮齿脱开啮合→V↑→p↓→吸油；排油过程：轮齿进入啮合→V↓→p↑→排油。动画演示1)产生原因：ε1，构成闭死容积VbVb由大→小，p↑↑，油液发热，轴承磨损。Vb由小→大，p↓↓，汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题1.困油现象2)危害：影响工作、缩短寿命3)措施：开卸荷槽原则：Vb由大→小，与压油腔相通Vb由小→大，与吸油腔相通保证吸、压油腔始终不通吸压2.泄漏问题1)泄漏途径：轴向间隙80%ql径向间隙15%ql啮合处5%ql2)危害：ηv↓3)防泄措施：a)减小轴向间隙b)轴向间隙补偿装置浮动侧板浮动轴套防泄措施：b)轴向间隙补偿装置浮动侧板浮动轴套a)减小轴向间隙小流量：间隙0.025-0.04mm大流量：间隙0.04-0.06mm3.径向力不平衡1）原因：径向液压力分布不均啮合力2）危害：轴承磨损、刮壳。3）措施：缩小压油口，增加径向间隙。※压油口缩小后，安装时注意不能反转。三、齿轮泵优缺点和用途优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。四、内啮合齿轮泵1.渐开线齿轮泵特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小。2.摆线齿轮泵（转子泵）特点:结构简单，体积小重叠系数大，传动平稳吸油条件好脉动小，噪声小齿形复杂，加工精度要求高，造价高。应用：机床低压系统五、齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大1．吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入2．泵盖螺钉松动3．泵与联轴器不同心或松动4．齿轮齿形精度太低或接触不良5．齿轮轴向间隙过小6．齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超差7．泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大，产生困油8．滚针轴承等零件损坏9．装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象1．用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合面保证平面度不超过0.005mm；用环氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进；更换密封圈2．适当拧紧3．重新安装，使其同心，紧固连接件4．更换齿轮或研磨修整5．配磨齿轮、泵体和泵盖6．检查并修复有关零件7．修整卸荷槽，保证两槽距离8．拆检，更换损坏件9．拆检，重装调整流量不足或压力不能升高1．齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤，使轴向间隙过大2．径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径向间隙3．泵盖螺钉过松4．中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重1．修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上毛刺2．校正或更换齿轮轴3．适当拧紧4．更换零件过热1．轴向间隙与径向间隙过小2．侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦1．检测泵体、齿轮，重配间隙2．修理或更换侧板和轴套§3-4叶片泵优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。分类{单作用双作用每转排油一次每转排油两次一、单作用叶片泵1.结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。特点：●定子和转子偏心；●定子内曲线是圆；●配油盘有二个月牙形窗口。●叶片靠离心力伸出。2.工作原理密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：叶片缩回→V↓→p↑→排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油——单作用泵径向力不平衡——非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）单作用叶片泵工作原理动画演示3.流量计算和流量脉动1)流量计算：221RA21VVVbreRbBOABOAV]21)(21[)(22'1'1111breRbBOABOAV]21)(21[)(22'2'2222bbbeReRbeReRVRe2Re421)]Re2()Re2[(21])()[21222222（z2式中：b-叶片宽度e–偏心距D-定子内径排量：流量：vnbeDQ2beDV2D—RbzzbzVVRe4Re4zbbzVRe42Re22)流量脉动流量脉动：22525.1zz奇数叶片偶数叶片结论：z↑,σ↓.奇数比偶数时σ小。一般取z=13、15片二、双作用叶片泵●定子和转子同心；●定子内曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成；●配油盘上有四个月牙形窗口。1.结构特点：2.工作原理旋转一周，完成二次吸油，二次排油——双作用泵径向力平衡——平衡式叶片泵（两个吸油区，两个排油区）双作用叶片泵工作原理动画演示3.流量计算和流量脉动vnszrRrRbq]cos)([222其中：b-叶片宽度R-定子长轴半径r-定子短轴半径θ–叶片倾角s–叶片厚度2)流量脉动：01）流量：一般取z=12、16片(取4的倍数）吸压理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。4.典型结构及结构特征5.结构特点1）叶片倾角T’=Nsin(β-θ)∵sin(β-θ)＜sinβ∴T’＜T作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取θ=10~14OYB型叶片泵取θ=13O双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。※叶片倾斜放置的泵不能反转受力分析：NTPT=Nsinββ——压力角T∝sinβ,β↑,sinβ↑,T↑危害：叶片和槽磨损，卡死。措施：沿旋转方向前倾θ角前倾θ角后：NT’P’压力角——(β-θ){{2)配油盘上的三角槽原因：p↑↑V↓油液倒流。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。吸压1.结构特点:弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。eoo’2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小来改变流量。转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压三、限压式变量叶片泵动画演示3.流量-压力特性曲线调节限位螺钉，qmax变;改变弹簧刚度，pmax变，BC斜率变。4.优缺点及应用优点：功率利用合理，简化液压系统缺点：结构复杂，泄漏增加，ηm↓，ηv↓应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的场合四、叶片泵的常见故障及排除方法故障产生原因排除方法噪声大1．叶片顶部倒角太小2．叶片各面不垂直3．定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4．由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象5．配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转子端面而产生噪声6．泵轴与原动机不同轴1．重新倒角（不小于1×45°）或修成圆角2．检查，修磨3．抛光，有的定子可翻转180°使用4．锉修卸荷槽5．修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂直度小于0.005～0.01mm6．调整连轴器，使同轴度小于ф0.1mm容积效率低或压力不能升高1．个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住2．叶片装反3．叶片顶部与定子内表面接触不良4．叶片与转子叶片槽配合间隙过大5．配油盘端面磨损6．限压式变量泵限定压力调得太小7．限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8．变量泵的反馈缸柱塞磨损1．检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2．重新装配3．修磨定子内表面或更换叶片4．选配叶片，保证配合间隙5．修磨或更换6．重新调整压力调节螺钉7．更换合适的弹簧8．更换新柱塞§3.5柱塞泵轴向式径向式1.工作原理密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：柱塞缩回→v↓→p↑→排油。一、轴向柱塞泵*缸体转动*斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置{2.典型结构3.流量计算hAVhd42tgDdV42排量:ztgDdzVV42一个密封空间:tgDhvvzntgDdVnq42流量:式中：d-柱塞直径D-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角z-柱塞数tgDhq∝tgδ,δ↑q↑;δ↓q↓。改变δ的大小——变量泵；改变δ的方向——双向泵。流量脉动率：)2(sin2)4(sin222zzqz为奇数z为偶数结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取z=7、9、11vnztgDdq424.特点及应用特点：容积效率高，压力高。（ηv=0.98,p=32Mpa）柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。5.典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴结构特点滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸