第三章液压泵和液压马达.

第三章液压泵与液压马达液压泵液压马达复习内容:一个完整的液压系统主要由哪四部分组成？各部分的作用是什么？目的任务：•掌握容积泵工作原理及分类•掌握液压泵（马达）主要工作参数重点：容积泵工作原理、必要条件难点:液压泵（马达）的主要工作参数的对比区别液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。液压马达则输入压力油，输出旋转运动和转矩。属液压执行元件。从工作原理来说，大部分液压泵和液压马达是可逆的。3.1液压泵和液压马达概述一、容积式液压泵的工作原理1.容积式液压泵的结构要素有一个（或多个）密封容积，且密封容积可以变化（增大或缩小），具有相应的配油装置，以满足密封容积增大时能吸入油液，密封容积缩小时向外输出油液。液压泵的基本原理吸油：密封容积增大，产生真空容积式｛压油：密封容积减小，油液被迫压出液压泵正常工作的三个必备条件（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）有配流装置。配流装置的作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路。压油时与供油管路相通而与油箱切断。（3）吸油过程中，油箱必须和大气相通。两个注意问题：•1、容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小。•2、压力则取决于油液从工作腔排出时所遇到的阻力。功用液压泵:将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。液压马达：将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。功用上—相反结构上—相似原理上—互逆关系液压泵和液压马达分类按输出流量能否调节：定量变量按结构形式：齿轮式叶片式柱塞式二、液压泵和液压马达的的主要工作参数•工作压力和额定压力•排量和流量•功率和效率工作压力和额定压力1、工作压力p：指泵（或马达）实际工作时输出（或输入）油液的压力。2、额定压力pn（公称压力）：指泵（或马达）在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力ppn即泵过载排量和流量1、排量V:在不考虑泄漏的情况下，泵（液压马达）轴每转一转所输出（输入）的液体的体积。2、理论流量qt:液压泵（液压马达）在不考虑泄漏的情况下，单位时间内所输出（输入）的油液体积。qi=Vn/60n——泵（马达）轴的每分钟转速3、实际流量（q）:理论流量-漏损（泵）理论流量+漏损（马达）4、额定流量qn：液压泵（液压马达）在额定压力和额定转速下的输出（输入）的流量。3、功率和效率(1)理论功率(2)实际输入功率实际输出功率两者差值为功率损失(3)液压泵（马达）的容积效率和机械效率功率损失=容积损失+机械损失容积损失：因泄漏而造成的流量上的损失机械损失：因摩擦而造成的转矩上的损失nTTpVnpqpiiii2(3)液压泵（马达）的容积效率和机械效率液压泵（液压马达）总效率：η=ηvηm等于各自的容积效率和机械效率的乘积第二节齿轮泵内啮合外啮合一、外啮合齿轮泵的工作原理1.结构：三片式工作原理：密封容积形成：齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成齿轮退出啮合,容积↑吸油密封容积变化齿轮进入啮合,容积↓压油吸压油口隔开：两齿轮啮合线及泵盖•排量计算•流量计算•瞬时流量排量、流量计算和流量脉动排量计算假设：齿槽容积=轮齿体积则排量=齿槽容积+轮齿体积即相当于有效齿高和齿宽所构成的平面所扫过的环形体积，则V=πdhb=2πzm2b实际上∵齿槽容积轮齿体积∴取V=6.66zm2b流量计算理论流量：qi=Vn=6.66zm2bn实际流量：q=qiηv=6.66zm2bnηv结论：1齿轮泵的qi是齿轮几何参数和转速的函数2∵转速等于常数，流量等于常数∴定量泵3理论流量与出口压力无关,∵它是容积泵。瞬时流量∵每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化，即脉动。∴出现流量脉动结果：引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，影响传动的平稳性。外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题•困油现象及其消除措施•径向作用力不平衡•泄漏1、困油现象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径向作用力不平衡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。径向不平衡力图示改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。使高压油仅作用在一个到两个齿的范围内。泄漏•齿侧泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的5%•径向泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的15%～20%•端面泄漏*：约占齿轮泵总泄漏量的75%～80%总之：泵压力愈高，泄漏愈大。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。外啮合齿轮泵优缺点1）优点：①结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉；②工作可靠，自吸能力强；③对油液污染不敏感。2）缺点1）径向不平衡力造成磨损严重，泄漏大，工作压力提高受到限制；2）流量脉动大，压力脉动大，噪声大。第三节叶片泵目的任务重点难点目的任务:•了解叶片泵的分类、结构•掌握叶片泵的工作原理、计算和特性曲线重点难点:•双作用叶片泵的工作原理•限压式变量叶片泵的工作原理、特性曲线和应用单作用叶片泵的组成定子、转子、叶片、配流盘、端盖、传动轴、壳体等。叶片泵有两种：一、单作用叶片泵单作用叶片泵的工作原理v密形成：定子、转子、叶片、配流盘围成右半周，叶片伸出，v密↑，吸油v密变化，转子逆转左半周，叶片缩回，v密↓，压油吸压油腔隔开：配流盘上封油区、叶片、转子和定子单作用叶片泵流量计算•排量•流量单作用叶片泵的排量∵两叶片处于定子最右边，v密max处于定子最左边，v密min∴（V密max-V密min）Z即一转压出油液的体积，等于一环形体积故V=π[(R+e)2-(R-e)2]B=4πReB=2πDeB单作用叶片泵的流量理论流量：qt=vn=2πBeDn实际流量：q=qtηv=2πBeDnηv结论：1)qt=f(几何参数、n、e)2)∵n=ce变化q≠C∴变量泵e=0q=0大小变化，流量大小变化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单作用叶片泵的特点1）改变定子与转子之间的偏心距，可改变流量（变量泵）当偏心距反向时，吸油和压油方向也相反（双向变量泵）。2）压油腔处叶片底部通压力油，吸油腔处叶片靠离心力等顶住定子。3）转子受到不平衡径向力，故工作压力不宜太高。二、双作用叶片泵（用作定量泵）1.结构2.工作原理动画演示3.双作用叶片泵的结构特点1）配流盘①有两个吸油窗口（2、4）和压油窗口（1、3）；②窗口间封油区的夹角α大于或等于两个叶片之间的夹角β。2）定子曲线①定子曲线由两段大圆弧、两段小圆弧和四段过渡曲线构成；②过渡曲线一般采用等加速-等减速曲线。讨论2个问题：1）双作用叶片泵的转子轴线与定子内表面的对称中心是否重合？2）双作用叶片泵存在径向不平衡力吗？三、限压式变量叶片泵1.结构组成：变量泵主体、限压弹簧、调节机构（螺钉）、反馈液压缸。2.工作原理限压式变量叶片泵是根据外负载（泵的出口压力）的大小自动调节泵的流量。1）当pA＜Fs=ksx0时，e=e0（偏心预调量，由流量调节螺钉调节，x0为弹簧的预压缩量），q=qmax2）当pA=pcA=Fs=ksx0时，液压作用力与弹簧力相平衡，这是一个转折状态。pc——称限定压力。当pA＞Fs时，偏心距e减小，泵出口流量q减小，3）当p↑→pmax时，当p=pmax，e→0,则q→0。pmax——称截止压力。3.限压式变量叶片泵的特性曲线分析：1）曲线由两段组成，AB段相当于定量泵，其压力增加，流量逐渐减小。BC段相当于变量泵，其压力增加，流量迅速减小。2）B点为拐点，对应的是定子刚好移动的时刻。3）C点对应的是流量等于零时的压力，即最大工作压力。*4.限压式变量叶片泵的调整1）调节调压螺钉10，改变了弹簧的预压缩量x0，则BC段左右平移。且x0↑→pc↑和pmax↑，BC段右移。2）调节流量调节螺钉5，则改变了emax，AB段上下平移。且emax↑→q↑，AB段上移。3）改变弹簧刚度ks，则BC段的斜率发生变化，当ks↑BC段变平坦，当ks↓BC段变陡。第四节柱塞泵一、径向柱塞泵1、径向柱塞泵的工作原理1）结构组成：转子、定子、柱塞、配油轴等；2）密闭空间V的形成及变化：3）配油轴的配流：4）转子轴上受到径向不平衡力；5）可变量。2、结构上的问题1）径向不平衡力2）自吸能力差3）结构尺寸大二、轴向柱塞泵分类：分：斜盘式和斜轴式两类。（一）斜盘式（直轴式）轴向柱塞泵等工作原理1.结构2.工作原理3.动画（二）轴向柱塞泵的结构特点（略）1.滑靴和斜盘（点接触应力大改平面接触）2.变量机构（手动）第五节各类液压泵的性能比较及应用第六节液压马达以斜盘式柱塞液压为例：工作原理：第三章结束