液压与气压传动齿轮泵课件.

第二章液压动力元件液压泵第二章液压动力元件目的任务了解液压泵主要性能参数分类掌握泵原理、工作的必要条件、排流量、结构特点一液压泵的工作原理及特点1.液压泵的基本原理动画演示密封容积增大，产生真空吸油容积式密封容积减小，油液被迫压出压油第一节液压泵概述凸轮1旋转油腔4形成相对真空，则从阀5吸油柱塞2右移，油腔4容积变大柱塞2左移，油腔4容积变小油腔4压力升高，则将油从阀6压出偏心轮转一圈，完成一次吸压油，偏心轮不断旋转，液压泵不断吸油和压油。2.液压泵的特点要记住！1、具有若干个密封且又可以周期性变化的空间（密封工作腔）2、油箱内液体的绝对压力必须等于或大于大气压力（吸油过程中油箱与大气相通，或采用密闭的充压油箱）3、吸压油腔隔开，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；（配流装置）思考：柱塞泵中的配流装置是什么？1、分类★按压力分(单位Mpa）◆低压（≤2.5）◆中压（2.5-8）◆中高压（8-16）◆高压（16-32）◆超高压（＞32）3.泵的分类★按结构特征分▲齿轮式CB（低、中压）：内啮合、外啮合▲叶片式YB（中压）：单作用式、双作用式▲柱塞式ZB（高压）：轴向式、径向★按输油方向能否改变：单向、双向★按排量是否可以调节分：定量式、变量式单向定量单向变量双向定量双向变量2、泵的符号二液压泵的主要性能参数1、压力：工作压力和额定压力2、排量和流量3、功率4、效率工作压力和额定压力1、工作压力：指泵实际工作时输出油液的压力，其值取决于外界负载：（管阻、摩擦、外负载）2、额定压力（公称压力、铭牌压力）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（受泵本身泄漏和结构强度限制）ppn即泵过载排量和流量排量V理论流量qt实际流量q额定流量qn排量V排量—在没有泄漏的情况下，泵每转一周所排出的液体的体积。常用单位：ml/r理论流量qt理论流量qt--不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积。qt=Vnn—主轴转速实际流量q指泵（或马达）工作时单位时间内实际输出的流量q=qt-q1q1—液压泵的泄漏量qt—液压泵的理论流量额定流量qn指泵在正常工作条件下，按试验标准规定必须保证的输出流量。额定流量是泵正常工作时实际流量的最小值。功率和效率理论功率输入功率输出功率结论容积效率与机械效率1、容积效率：液压泵实际流量与理论流量之比值ηv=q/qt=（qt-△q）/qt=1-△q/qt2、机械效率：液压泵理论转矩与实际输入转矩之比值，实际输入转矩必然大于理论转矩。ηm=Tt/Ti=pV/2πTi输入功率即泵轴的驱动功率Pi=ωTi=2πnTin—泵轴的转速；Ti–液压泵的输入转矩。输出功率pqFvP0泵输出的液压能，表现为输出油液的压力P和流量q总效率总效率：输出功率与输入功率之比值η=P0/Pi=Pq/2πnT=Pvnηv/2πnT=ηvηm结论：总效率等于容积效率与机械效率之乘积。【例3－1】某液压系统，泵的排量V＝10mL/r，电机转速n＝1200r/min，泵的输出压力p＝5MPa，泵容积效率ηV＝0.92，总效率η＝0.84。求：(1)泵的理论流量；(2)泵的实际流量；(3)泵的输出功率；(4)驱动电机功率。(5)机械效率。解(1)泵的理论流量为Qth＝V·n·10－3＝10×1200×10－3＝12(L/min)(2)泵的实际流量为Qac＝Qth·ηv＝12×0.92＝11.04(L/min)(3)泵的输出功率为(4)驱动电机功率为(5)机械效率ηm＝η/ηv=0.84/0.92=0.91第二节齿轮泵分类、组成、工作原理、参数计算、结构特点齿轮泵的分类内啮合外啮合一、外啮合齿轮泵二、螺杆泵和内啮合齿轮泵第二节齿轮泵（一）外啮合齿轮泵的工作原理组成:前、后泵盖，泵体，一对齿数、模数、齿形完全相同的渐开线外啮合。结构图动画工作原理：密封容积形成—齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成右侧齿轮退出啮合,容积↑吸油密封容积变化左侧齿轮进入啮合,容积↓压油吸压油口隔开—两齿轮啮合线及泵盖工作原理动画（一）外啮合齿轮泵的工作原理（二）排量和流量计算∵齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工作容积变化率不均匀∴瞬时流量不均匀—即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。齿轮泵的流量计算排量计算流量计算瞬时流量排量计算假设：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：qt=Vn=6.66zm2Bn实际流量：q=qtηv=6.66zm2Bnηv结论1齿轮泵的qt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∴定量泵流量特点∵每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化∴出现流量脉动流量脉动率外啮合齿轮泵齿数愈小，脉动率就愈大，其值最高可达20%。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（高精度机械不易采用）。%100minmaxqqq（三）结构特点和优缺点1、泄漏2、困油现象及其消除措施3、径向不平衡力泄漏齿侧泄漏—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20%~25%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。困油现象及其消除措施困油现象产生原因引起结果消除困油的方法困油现象产生原因∵为保证齿轮连续平稳运转，又能够使吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度必须大于1∴有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，故在齿向啮合线间形成一个封闭容积困油现象产生原因a→b容积缩小a→b容积缩小p↑高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。困油现象产生原因b→c容积增大b→c容积增大p↓形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。消除困油的方法原则：a→b密封容积减小，使之通压油口b→c密封容积增大，使之通吸油口b密封容积最小，隔开吸压油方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油，如图d,CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好消除困油的方法径向不平衡力解决措施：缩小压油口或在泵盖设径向力平衡槽外啮合齿轮泵的优点1结构简单，制造方便，价格低廉2结构紧凑，体积小，重量轻3自吸性能好，对油污不敏感4工作可靠，便于维护外啮合齿轮泵的缺点流量脉动大噪声大排量不可调提高外啮合齿轮泵压力的措施要提高压力，必须减小端面的泄漏，所以一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。端面间隙补偿原理：利用特别的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动轴套的外侧，产生液压作用力，使轴套压向齿轮端面，这个力必须大于齿轮端面作用在轴套内侧的作用力，才能保证在各种压力下，轴套始终自动贴紧齿轮端面，减小泵内通过端面的泄漏，达到提高压力的目的。齿轮泵的主要性能（1）压力一般用于低压大流量的系统（2.5MPa），具有良好补偿措施的中小排量的齿轮泵的最高工作压力可达25MPa以上，大排量的许用压力可达16~20MPa。（2）排量工程上使用的范围为0.05~800mL/r，常用的为2.5~250mL/r。（3）转速工作转速不能小于300~500r/min，微型齿轮泵的最高转速可达20000r/min以上，常用的为1000~3000r/min。（4）效率低压齿轮泵的效率较低，一般0.6，带补偿措施的可达0.8~0.9。（5）寿命低压齿轮泵的寿命为3000~5000h，高压外啮合齿轮泵在额定压力下的寿命一般只有几百小时，高压内啮合齿轮泵的寿命可达2000~3000h。小结工作原理流量计算结构要点二、螺杆泵和内啮合齿轮泵1.螺杆泵螺杆泵组成：一根主动螺杆——双头、右旋、凸螺杆两根从动螺杆——双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其它零件组成螺杆泵。工作原理：当主动螺杆逆时针方向旋转时：左面吸油、右面压油1.螺杆泵特点结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。(a)有隔板的内啮合齿轮泵；(b)摆动式内啮合齿轮泵具体工作原理见动画图2.4内啮合齿轮泵1—吸油腔，2—压油腔，3—隔板2.内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵工作原理:小齿轮带动内齿环同向异速旋转，左半部分轮齿退出啮合，形成真空吸油。右半部分轮齿退出啮合，容积减小，压油。月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。吸油窗口压油窗口从动内齿轮主动小齿轮月牙板摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理吸油—左半部分，轮齿脱开啮合容积工作原理压油—右半部分，轮齿进入啮合容积↓吸油窗口压油窗口从动内齿轮主动小齿轮摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵。在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板。内啮合齿轮泵特点内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小；齿数相异，不会发生困油现象。因为外齿轮的齿面必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，所以内啮合齿轮泵不适用于较高压力的场合。内啮合齿轮特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵。