[教育]液壓與氣壓傳動—第二章

1、2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,1-00,第二章 液壓動力元件,掌握這幾種泵的工作原理（泵是如何吸油、壓油和配流）、結(jié)構(gòu)特點及主要性能特點；了解不同類型的泵之間的性能差異及適用范圍，為日后正確選用奠定基礎(chǔ)。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,2-00,第一節(jié) 液壓泵概述,一、工作原理、特點及分類,液壓泵——將電機的機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置,1、工作原理,柱塞從左向右—

2、—形成部分真空——吸油柱塞從右向左——容積由大變小——壓油,說明： 1）泵必須有一密封的可變空間 2）流量由容積數(shù)、容積變化大小、容積變化頻率決定,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,3-00,2、特點,1）具有若干個密封且又可以周期性變化的空間。,2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。,3）具有相應(yīng)的配流機構(gòu)。,3、分類,1、按結(jié)構(gòu)形式分,2、按流量是否可調(diào)分

3、,4、職能符號,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,4-00,二、主要性能參數(shù),1．壓力,2．排量、流量,排量：液壓泵每轉(zhuǎn)一周，由其密封幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積,——排量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，只取決于泵、馬達密封工作腔的幾何尺寸,流量：,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,5-00,2．功率、效率,理論上：P入=P出 P=p?q=T?ω,實際上：P入>

4、;P出,功率損失,1）容積損失,2）機械損失,容積損失 ql=qt -q,容積效率 ηv=q/ qt=1- ql/qt,機械損失 Tl=T-Tt,機械效率 ηm =Tt/T=1/(1+ Tl/Tt),2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,6-00,3）液壓泵的功率,輸入功率 Pi=Ti ω,輸出功率 P= p?q,注意： P= p?q公式中p 、q分別為Pa、m3/s代入，則P為W

5、 p 、q分別以MPa、L/min代入時，需用公式 P= p?q /60 （kW）,4）液壓泵的總效率,η= P/ Pi= ηv ηm,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,7-00,第二節(jié) 齒輪泵,一、外嚙合齒輪泵,齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，體積小，重量輕，自吸性好，對油液污染不敏感，工作可

6、靠；其主要缺點是流量和壓力脈動大，噪聲大，排量不可調(diào)。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,8-00,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,9-00,1、工作原理,密封工作腔,嚙合——壓油,脫開——吸油,2、排量和流量計算,齒輪泵的輸出流量:,實際排量,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,10-00,齒輪泵的流量脈動,若用 、 來表示最大、最小瞬時

7、流量， 表示平均流量，則流量脈動率為,（2.15）,上式是齒輪泵的平均流量。實際上，在齒輪嚙合過程中，容積不斷變化，因此瞬時流量是脈動的。脈動的大小用脈動率表示。,流量脈動率是衡量容積式泵流量品質(zhì)的一個重要指標。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,11-00,3、齒輪泵的幾個重要問題,1）困油問題——通過開卸荷槽解決,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,12-00,2010年3-6月

8、 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,13-00,,圖2.5 齒輪泵的困油現(xiàn)象及消除措施,容積減小時與壓油側(cè)相通,容積增大時與吸油側(cè)相通,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,14-00,2）泄漏問題,三條途徑,徑向：齒頂圓與泵體內(nèi)孔間的徑向間隙,軸向：齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙,接觸間隙：輪齒嚙合線處的接觸間隙,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,15-00,2010年3-6月 20

9、08機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,16-00,3）徑向受力問題,兩個因素,左腔是壓油腔（高壓），右側(cè)是吸油腔（低壓）,油液沿齒頂圓與泵體內(nèi)孔間的徑向間隙泄漏時壓力遞減,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,17-00,4、外嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，自吸性好，對油污染不敏感 流量壓力脈動大，定量泵,二、螺桿泵和內(nèi)嚙合齒輪泵,1、螺桿泵,2010年3-6月 2008機械類

10、專業(yè),液壓與氣壓傳動,18-00,2、內(nèi)嚙合齒輪泵,漸開線齒輪泵,擺線齒輪泵,壓油窗口,吸油窗口,月牙板,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,19-00,內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低； 但在低速、高壓下工作時，壓力脈動大，容積效率低； 一般用于中、低壓系統(tǒng)，或作為補油泵。 內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點是齒形復(fù)雜，加工困難，價格較貴，且不適合高壓工況。,2010年3-6月 2008機

11、械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,20-00,第三節(jié) 葉片泵,分類：,單作用式和雙作用式,單作用葉片泵,雙作用葉片泵,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,21-00,3、特點,圖2.9單作用葉片泵工作原理1—壓油口;2 —轉(zhuǎn)子;3 —定子;4 —葉片;5 —吸油口,,定子,一、單作用式,1、結(jié)構(gòu)和工作原理,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,22-00,2 單作用葉片泵的平均流量計算,,,201

12、0年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,23-00,二、 雙作用葉片泵,1、結(jié)構(gòu),定子內(nèi)表面是由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,24-00,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,25-00,2、工作原理,圖2.12 雙作用葉片泵工作原理1—定子；2 —壓油口；3 —轉(zhuǎn)子；4 —葉片；5 —吸油口,,2

13、010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,26-00,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，兩葉片間吸油兩次，排油兩次，每次容積為M；當葉片數(shù)為Z時，轉(zhuǎn)動一周所有葉片的排量為2Z個M容積，若不計葉片幾何尺度，此值正好為環(huán)行體積的兩倍。故泵的排量為：,平均流量為：,3、平均流量計算,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,27-00,考慮葉片厚度影響后，雙作用葉片泵精確流量計算公式為：,（2.20）,2010年3-6月 2008機

14、械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,28-00,端面間隙的自動補償,為了提高壓力，減少端面泄漏，將配流盤的外側(cè)與壓油腔連通，使配流盤在液壓推力作用下壓向轉(zhuǎn)子。,4、葉片泵的高壓化趨勢,葉片泵工作壓力提高的主要限制條件是葉片和定子內(nèi)表面的磨損。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,29-00,減小在吸油區(qū)葉片對定子內(nèi)表面的壓緊力，主要結(jié)構(gòu)措施：,（1）雙葉片結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子槽內(nèi)裝有兩個經(jīng)過倒角的葉片。兩葉片的倒角部分構(gòu)成從葉片底部通

15、向頭部的V型油道，合理設(shè)計葉片頭部的形狀，使葉片頭部承壓面積略小于葉片底部承壓面積。這個承壓面積的差值就形成葉片對定子內(nèi)表面的接觸力。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,30-00,（2）母子葉片結(jié)構(gòu),圖2.16母子葉片結(jié)構(gòu),,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,31-00,葉片槽中裝有母葉片和子葉片，母、子葉片能自由地相對滑動，正確選擇子葉片和母葉片的寬度尺寸之比可使母葉片和定子的接觸壓

16、力適當；轉(zhuǎn)子上的壓力平衡孔使母葉片的頭部和底部液壓力相等，泵的排油壓力通到母、子葉片之間的中間壓力腔,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,32-00,（3）階梯葉片結(jié)構(gòu),葉片做成階梯形式，中間油腔經(jīng)配流盤上的槽與壓力油相通，轉(zhuǎn)子上的壓力平衡油道把葉片頭部的壓力油引入葉片底部。葉片及槽的形狀較為復(fù)雜，加工工藝性較差。,圖2.16 1—定子；2 —轉(zhuǎn)子；3 —中間油腔；4 —壓力平衡油道,,,2010年3-

17、6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,33-00,（4）彈簧負載葉片結(jié)構(gòu),葉片的底面上開有三個彈簧孔，通過葉片頭部和底部相連的小孔底面與頭部溝通。彈簧在工作過程中頻繁受交變壓縮，易引起疲勞損壞。,圖2.17 彈簧負載葉片結(jié)構(gòu),2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,34-00,5、結(jié)構(gòu)特點,定子過度曲線,定子內(nèi)表面的曲線由四段圓弧和四段過渡曲線組成，應(yīng)使葉片轉(zhuǎn)到過渡曲線和圓弧段交接點處的加速度突變不大，以減小沖

18、擊和噪聲，同時，還應(yīng)使泵的瞬時流量的脈動最小。,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,35-00,配油盤,封油區(qū)夾角 三角卸荷槽,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,36-00,,(3) 葉片傾角,按旋轉(zhuǎn)方向前傾角α角,原因作用,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,37-00,圖2.11外反饋限壓式變量葉片泵1—轉(zhuǎn)子；2 —彈簧；3 —定子；4 —滑塊滾

19、針支承；5 —反饋柱塞；6 —流量調(diào)節(jié)螺釘,三、限壓式變量葉片泵,1、結(jié)構(gòu)和原理,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,38-00,限壓式外反饋變量葉片泵,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,39-00,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,40-00,圖2.20,,改變彈簧預(yù)緊力可以改變曲線的B點；調(diào)節(jié)最大流量調(diào)節(jié)螺釘，可以調(diào)節(jié)曲線的A點。,2、特性曲線,2010年3-6

20、月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,41-00,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,42-00,第四節(jié) 柱塞泵,一、軸向柱塞泵,1、結(jié)構(gòu)和工作原理,斜盤1,柱塞2,缸體3,配油盤4,吸油口,壓油口,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,43-00,2、優(yōu)點及缺點 工作壓力高，易于變量，流量范圍大 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，價格高,2010年3-6月 2008機械

21、類專業(yè),液壓與氣壓傳動,44-00,3 斜盤式軸向柱塞泵的排量和流量,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,45-00,4 斜盤式軸向柱塞的結(jié)構(gòu)特點,端面間隙的自動補償,使缸體緊壓配流盤端面的作用力，除機械裝置或彈簧作為預(yù)密封的推力外，還有柱塞孔底部臺階面上所受的液壓力，而且隨泵的工作壓力增大而增大。缸體始終受液壓力緊貼著配流盤，就使端面間隙得到了自動補償。,,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳

22、動,46-00,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,47-00,2010年3-6月 2008機械類專業(yè),液壓與氣壓傳動,48-00,5 斜軸式軸向柱塞泵,柱塞2與傳動軸圓盤之間用相互鉸接的連桿4相連。軸5旋轉(zhuǎn)時，連桿4就帶動柱塞2連同缸體3一起繞缸體軸線旋轉(zhuǎn),圖 2.221—流盤；2 —柱塞；3 —缸體；4 —連桿；5 —傳動軸；6 —吸油窗口；7 —壓油窗口,結(jié)構(gòu)強度高，變量范圍較大；外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)