第2章液压泵.

液压泵第二章第二章液压泵第一节液压泵概述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，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。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第二章液压泵液压泵基本工作原理以单柱塞泵为例组成：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。第一节液压泵概述轴向柱塞泵第二章液压泵一.液压泵基本工作原理偏心轮旋转一转，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。V=Sπd2/4=eπd2/2第一节液压泵概述第二章液压泵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；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。第一节液压泵概述第二章液压泵二.液压泵的主要性能参数1.液压泵的压力1)工作压力p：泵工作时的出口压力，取决于负载。2)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。3)吸入压力：泵的进口处的压力。2.液压泵的排量、流量和容积效率1）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。第一节液压泵概述第二章液压泵2）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。3）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。4）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。5）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。第一节液压泵概述第二章液压泵5）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。6）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。3.泵的功率和效率1)输入功率Pr：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，Pr=Tω2)输出功率P：泵输出液压功率，P=pq(P=FVp=F/Aq=AV)第一节液压泵概述第二章液压泵3)总效率ηp：ηp=P/Pr=pq/Tω=ηvηm式中ηm为机械效率。4.泵的转速：1)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。2)最高转速nmax：额定压力下允许短时间运行的最高转速。3)最低转速nmin：正常运转允许的最低转速。4)转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。第一节液压泵概述第二章液压泵四.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第一节液压泵概述齿轮泵单作用叶片泵径向柱塞泵第二章液压泵四.液压泵的分类和选用选用原则：1）是否要求变量要求变量选用变量泵。2）工作压力柱塞泵的额定压力最高。3）工作环境齿轮泵的抗污能力最好。4）噪声指标双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。5）效率轴向柱塞泵的总效率最高。第一节液压泵概述液压泵按进出口的方向是否可变分为：单向泵和双向泵。双向泵可以改变泵的转向，变换进出油口，具有对称结构。第二章液压泵五.液压泵的图形符号第一节液压泵概述柱塞泵第二节第二章液压泵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。径向柱塞泵配流轴式径向柱塞泵阀配流径向柱塞泵轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵第二节柱塞泵径向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵第二章液压泵配流轴式径向柱塞泵第二节柱塞泵第二章液压泵配流轴式径向柱塞泵工作原理第二节柱塞泵工作原理缸体均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。柱塞其头部滑履与定子内圆接触。定子与缸体存在偏心。配流轴传动轴排量公式V=（πd2/2）eze——定子与缸体之间的偏心距Z——柱塞数第二章液压泵配流轴式径向柱塞泵结构特点配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。第二节柱塞泵第二章液压泵斜盘式轴向柱塞泵第二节柱塞泵第二章液压泵第二章液压泵缸体柱塞滑履组配流盘第二节柱塞泵第二章液压泵斜盘式轴向柱塞泵工作原理工作原理缸体均布Z个柱塞孔，分布圆直径为D柱塞滑履组柱塞直径为d斜盘相对传动轴倾角为α配流盘传动轴排量公式V=（πd2/4）Dztgα改变斜盘倾角可以改变泵的排量第二节柱塞泵α第二章液压泵斜盘式轴向柱塞泵的结构特点三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：5，7，9。为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。第二节柱塞泵第二章液压泵斜轴式无铰轴向柱塞泵原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角β，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。第二节柱塞泵特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。叶片泵第三节第二章液压泵叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。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。第三节叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵第二章液压泵一.双作用叶片泵结构组成定子其内环由两段大半径R圆弧、两段小半径r圆弧和四段过渡曲线组成转子铣有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度为B第三节叶片泵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、压油窗口传动轴第二章液压泵双作用叶片泵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.V=2πB（R2–r2）-2zBS（R-r）/cosθθ为叶片倾角排量公式第三节叶片泵第二章液压泵双作用叶片泵的结构特点径向力平衡。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。合理设计过渡曲线形状和叶片数（z≥8），可使理论流量均匀，噪声低。定子曲线圆弧段圆心角β≥叶片间夹角α（=2π/z）。为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。第三节叶片泵第二章液压泵高压叶片泵第三节叶片泵叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：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。影响了泵的寿命和额定压力的提高。第二章液压泵高压叶片泵提高双作用叶片泵额定压力的措施：采用浮动配流盘实现端面间隙补偿减小通往吸油区叶片根部的油液压力（↓p）第三节叶片泵减小吸油区叶片根部的有效作用面积–阶梯式叶片（↓s）–子母叶片（↓b）–柱销式叶片（↓b）第二章液压泵单作用叶片泵工作原理定子内环为圆转子与定子存在偏心e，铣有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V=4BzResin(π/z)第三节叶片泵排量公式第二章液压泵单作用叶片泵的特点可以通过改变定子的偏心距e来调节泵的排量和流量。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。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。第三节叶片泵第二章液压泵限压式变量叶片泵变量原理定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当FFt时，定子处于右极限位置，e=emax，泵输出最大流量；若泵的压力随负载增大，导致FFt，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。第三节叶片泵限压式变量泵第二章液压泵限压式变量叶片泵特性曲线调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点B的压力大小pB，曲线BC沿水平方向平移。调节定子右边的最大流量调节螺钉，可改变定子的最大偏心距emax，即改变泵的最大流量，曲线AB上下移。更换不同刚度的弹簧，即改变了BC的斜率，泵的最高压力pc也就不同。限压式变量叶片泵的压力流量特性曲线如图ABC第三节叶片泵齿轮泵第四节第二章液压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所形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。第四节齿轮泵外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵螺杆泵第二章液压泵外啮合齿轮泵结构组成一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z泵体前后盖板长短轴工作原理（动画）两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油。退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。第四节齿轮泵第二章液压泵外啮合齿轮泵的排量公式V=2πzm2Bz—齿数，m—齿轮模数，B—齿宽齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。第四节齿轮泵第二章液压泵外啮合齿轮泵的结构特点齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占80％—85％。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。第四节齿轮泵第二章液压泵液压径向力及平衡措施齿谷内的油液由吸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=KpBDeK为系数，对主动齿轮K=0.75；对从动齿轮K=0.85。第四节齿轮泵第二章液压泵液压径向力及平衡措施液压径向力的平衡措施之一：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。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。第四节齿轮泵第二章液压泵困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因齿轮重迭系数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。第四节齿轮泵困油现象第二章液压泵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第四节齿轮泵开设卸荷槽的原则两槽间距a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。第二章液压泵内啮合齿轮泵工作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。第四节齿轮泵第二章液压泵螺杆泵工作原理相互啮合的