03项目三-液压动力元件

项目三液压动力元件河南省“十二五”普通高等教育规划教材液压与气动技术液压泵认知内容齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵液压泵的选用项目三液压动力元件河南省“十二五”普通高等教育规划教材任务一液压泵认知一、液压泵的工作原理二、液压泵的特点三、液压泵的种类四、液压泵的主要性能参数二液压泵执行元件执行元件一、液压泵的工作原理二任务一液压泵认知任务一液压泵认知（a）人体泵（b）柱塞泵图3.1液压泵工作原理1—偏心轮；2—柱塞；3—泵体；4—弹簧；5、6—单向阀它是靠密闭容积变化进行工作的,故又称为容积式液压泵液压泵是动力元件，它供给系统液压油。.机械能压力能二、液压泵的特点二任务一液压泵认知泵工作的三个必备条件周期性变化的密封容积油箱绝对压力必须恒等于或大于大气压力将吸油腔和排油腔隔开的配流装置（a）人体泵（b）柱塞泵图3.1液压泵工作原理1—偏心轮；2—柱塞；3—泵体；4—弹簧；5、6—单向阀三、液压泵的种类二任务一液压泵认知（1）按结构分:液压泵齿轮泵叶片泵外啮合式(定量泵)内啮合式(定量泵)双作用式(定量泵)单作用式(变量泵)柱塞泵轴向式(变量泵)径向式(变量泵)螺杆泵定量泵任务一液压泵认知（2）按流量分:液压泵定量泵变量泵单向定量泵双向定量泵单向变量泵双向变量泵任务一液压泵认知（3）按压力分:液压泵低压泵0～2.5MPa中高压泵＞8～16MPa高压泵＞16～32MPa超高压泵＞32MPa中压泵＞2.5～8MPa任务一液压泵认知四、液压泵的主要性能参数二泵工作时输出油液的实际压力(取决于外负载)（一）压力泵在正常工作条件下,按试验标准能连续运转的最高压力(与负载无关,只受泄漏和结构强度制约).nppp1.工作压力pp2.额定压力pn任务一液压泵认知求图中泵的压力表压力例1任务一液压泵认知(1)三个缸怎样动作?(2)泵工作压力有何变化?(3)各缸运动速度为多少?例2图示液压缸活塞面积A1=A2=A3=2×10-3m2,负载F1=4KN,F2=6KN,F3=8KN,液压泵流量为24L/min,试分析:任务一液压泵认知不考虑泄漏,泵每转一周所排出的液体的体积（单位ml/r)（二）排量和流量不考虑泄漏,单位时间内所排出的液体的体积(单位L/min,m3/s).Vnqvt1.排量V2.理论流量qvt任务一液压泵认知单位时间内所排出的实际液体的体积vvtvqqqpqvoqvtpqvΔqvqv3.实际流量qv泵正常工作条件下,按试验标准(额定转速、额定压力)规定必须保证的输出流量。4.额定流量qn任务一液压泵认知（三）功率和效率vqpP0iinTP2输出功率P0输出压力能输入功率Pi泵轴输入机械能任务一液压泵认知TnqpqpnTvvi222nTipqpq2nT任务一液压泵认知效率：容积效率：实际流量与理论流量的比值ηvvtvvqq机械效率：理论转矩与实际输入转矩的比值ηm总效率：泵的输出功率与输入功率的比值ηiitmTpVTT2mviPP0任务一液压泵认知任务一液压泵认知（a）单向定量泵（b）单向变量泵（c）双向定量泵（d）双向变量泵图3.3液压泵的图形符号（四）液压泵符号任务二齿轮泵一、外啮合齿轮泵二、内啮合齿轮泵二任务二齿轮泵它是广泛采用的一种泵，一般做成定量泵。按结构不同分为外啮合（常用）和内啮合泵。任务二齿轮泵结构简单，体积小，重量轻，价格便宜，自吸性能好，对油液的污染不敏感，工作可靠，维修方便。泄漏量大，容积效率低，噪声大，排量不可调，用于精度不高的地方。如建筑、农业、工程机械压力:p=2.5～17.5MPa流量:qv=2.5～200L/min转速:n=1450～2000r/min优点缺点任务二齿轮泵一、外啮合齿轮泵二（一）外啮合齿轮泵的工作原理（1）一对齿数、模数相同的外啮合渐开线齿轮；（2）泵体；（3）前后端盖；（4）长短轴。由以上件组成密封容腔。任务二齿轮泵（动画）任务二齿轮泵（二）外啮合齿轮泵的排量和流量πddhbVbzm22bzmV266.6vvVnqvqqqminmax222220cos11220cos3z齿轮啮合时，压油腔容积变化率不均匀，流量呈脉动状态。任务二齿轮泵噪声振动压力脉动、z流量脉动率最高达20%，所以高精度机械不宜用齿轮泵。齿数越多，脉动越小，且内啮合优于外啮合。齿数Z一般9～15机床14～30任务二齿轮泵1.径向作用力不平衡原因①液压力②困油现象③齿轮传递的力矩（三）外啮合齿轮泵的结构要点图3.8齿轮泵的结构1.前端盖；2.前轴套；3.主动齿轮；4.浮动轴套；5.泵体；6.后端盖；7.从动齿轮任务二齿轮泵危害①泵轴弯曲②轴承磨损③齿顶与泵体相碰产生摩擦任务二齿轮泵以上解决措施有两条是以增加径向泄漏为代价,即容积效率降低.措施①缩小压油口的直径②在泵体上开四个压力平衡槽③增大径向间隙④合理选择压力,不能过高任务二齿轮泵2.困油现象、消除措施:原因为平稳供油,齿轮的重合度ε=1.05～1.3,以保证工作任一瞬间至少有一对轮齿在啮合.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通的闭死容积，称为困油区.a→b容积缩小b→c容积增大任务二齿轮泵危害②当容积增大时,造成局部真空,易产生气穴,出现振动、噪声和气蚀.①当容积减小时,造成油液受挤压而使压力升高且发热,并形成径向不平衡力.任务二齿轮泵在齿轮两端盖上开卸荷槽。困油容积由大变小时，与压油腔相通；反之与吸油腔相通。两距离必须保证任何时候都不能使吸、压油腔相串通.a=2.78m措施任务二齿轮泵3.泄漏配合面尤其有相对运动面间有间隙，加上压差，必然会造成泄漏.①齿轮两端面和盖板的间隙（占总泄漏75～80%）泄漏三条途径②泵体内孔和齿顶圆的径向间隙（占15～20%）③齿轮啮合处的间隙（占5%）原因任务二齿轮泵①容积效率降低；②限制齿轮泵的压力不超过8MPa.浮动轴套式弹性侧板式10～16MPa浮动侧板式ηv＞0.9危害措施轴向间隙控制在0.03～0.04㎜径向间隙控制在0.13～0.16㎜二、内啮合齿轮泵二任务二齿轮泵内啮合泵（动画）渐开线齿形摆线齿形小齿轮（主动轮）内齿环月牙形隔板内转子（主动Z=4～7）外转子（Z+1）（ηv低；p=2.5～7MPa）（ηv＞0.96；p=30MPa）任务二齿轮泵1.无困油现象齿形复杂，加工困难，价格贵。2.脉动小，噪声小，运行平稳;3.二者可做油马达使用。优点缺点任务三叶片泵一、单作用叶片泵（变量泵）二、双作用叶片泵（定量泵）三、双联叶片泵二任务三叶片泵优点①压力、流量脉动小,噪声低③工作寿命长②体积小,密封性好,容积效率高缺点对油液污染敏感,自吸性较差机床设备、中小型工程机械、冶金机械用途任务三叶片泵（一）单作用叶片泵的工作原理(动画)一转完成一次吸油和压油径向力不平衡,故压力一般小于7MPa.一、单作用叶片泵二任务三叶片泵（二）单作用叶片泵的排量和流量通过移动定子改变e,可改变排量和流量,但有流量脉动。当叶片数为奇数时脉动率较小,一般取13或15。beDV2vvVnq图3.16单作用叶片泵的排量计算图任务三叶片泵（三）单作用叶片泵的结构特点1.定子和转子偏心安置。2.径向力不平衡:p＜7MPa.3.叶片后倾:α=24°。因在吸油腔时叶片根部与吸油腔相通，压油腔时叶片根部与压油腔相通，叶片靠离心力甩出，此种泵只能单向旋转，否则易折断。任务三叶片泵（四）限压式变量叶片泵1.外反馈式变量叶片泵任务三叶片泵变量原理：右侧为调压弹簧,弹簧力Ft=kx0左侧为控制活塞,油压作用力F=pA.当F＜Ft时,e=emax,泵输出最大流量，定量泵。负载增大,p升至F＞Ft时,定子右移,流量减小，弹簧力增大Ft=k(x0+x);当液压力和弹簧力相等时,定子在新的平衡位置(e=emax-x)下工作(变量泵).泵的出口压力越高,定子的偏心越小,泵的输出流量就越小,直至e=0,无流量输出为止.任务三叶片泵2.内反馈式变量叶片泵（略）3.限压式变量叶片泵流量-压力特性p＜pB定量泵p＞pB变量泵（pB-限定压力,pc-极限压力）最大流量调节螺钉限定压力调节螺钉泵的驱动功率P=pBqB/ηpB=0.8pc任务三叶片泵4.用途一般用在执行元件有快、慢速要求（低压高速及高压低速）的场合，比定量泵节能。任务三叶片泵二、双作用叶片泵二（一）双作用叶片泵的工作原理(动画)双作用式叶片泵?平衡式叶片泵?R/r=1.1～1.2Z22任务三叶片泵（二）双作用叶片泵的排量和流量brRV222vvVnq考虑叶片厚度和有倾角时任务三叶片泵叶片泵也有脉动,但脉动率是除螺杆泵外最小的.为使径向力完全平衡,且脉动率小(叶片数大于8时最小),叶片数应为:Z=4(n+1)常取12或16.前倾θ=10～14°,其作用是考虑叶片受力方向,防折断任务三叶片泵1.定子过渡曲线(三)双作用叶片泵的结构特点作用产生密闭工作容积变化等加速等减速曲线任务三叶片泵2.径向作用力平衡因吸、压油口对称分布，转子和轴承上所承受的径向力平衡。任务三叶片泵3.端面间隙的自动补偿右配流盘右侧与压油腔相通根部通压油腔任务三叶片泵4.提高工作压力的措施减小在吸油区时叶片根部压力减小吸油区叶片根部的有效作用面积力平衡,间隙得补偿,齿轮泵的两个限定压力的问题得以解决。现在的关键是叶片槽根部全部通压力油,使处于吸油区的叶片顶部以很大的压紧力抵在定子吸油区的内表面上，磨损加剧,压力一般不超过6.3Ma。任务三叶片泵措施双叶片结构子母叶片结构阶梯叶片结构弹簧叶片结构任务三叶片泵阶梯叶片结构弹簧叶片结构采取以上措施后压力可达16～21MPa.任务三叶片泵三、双联叶片泵二（a）简化结构图（b）图形符号图3.26双联叶片泵用于有快、慢速要求的机床进给系统（低压高速及高压低速）。降低功率消耗，减少发热。任务四柱塞泵一、轴向柱塞泵二、径向柱塞泵二任务四柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的（动画）。（a）人体泵（b）柱塞泵图3.1液压泵工作原理1—偏心轮；2—柱塞；3—泵体；4—弹簧；5、6—单向阀任务四柱塞泵优点因为圆柱形柱塞和缸孔，加工方便，可得到较高的配合精度，有较高的容积效率(ηv=99%;η=97%)主要零件均受压应力，材料强度性能可得到充分利用,压力高(额定压力达40MPa)只需改变柱塞的工作行程就能改变流量，易于变量(排量达500ml/r)缺点结构复杂,工艺要求高,对油液污染敏感,是所有泵中价格最贵的任务四柱塞泵因效率高，压力高，流量调节方便，结构紧凑，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶等。用途任务四柱塞泵一、轴向柱塞泵二（一）斜盘式轴向柱塞泵的工作原理（动画）配流盘4和斜盘1固定,缸体2转动。缸体每转一周,每个柱塞各完成吸、压油一次。改变斜盘倾角或倾角方向,就能改变排量和方向,双向变量泵。任务四柱塞泵（二）斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量ZDdVtan42vvVnqtDdqvsintan82单个柱塞瞬时流量任务四柱塞泵单个柱塞瞬时流量按正弦规律变化，所以柱塞泵瞬时流量是脉动的，但比齿轮泵小得多。柱塞数越多，且为奇数脉动越小，常取5、7、9,γmax=20°。任务四柱塞泵1.滑履结构（三）斜盘式轴向柱塞泵的结构要点任务四柱塞泵2.中心弹簧结构任务四柱塞泵3.缸体端面间隙的自动补偿弹簧力液压力任务四柱塞泵4.变量机构（手动）手动变量机构在停机时或低压时用此结构。任务四柱塞泵（四）斜轴式轴向柱塞泵斜轴式无铰轴向柱塞泵优点缺点转速高,自吸性好,结构强度高,倾角最大达40°体积大,结构更复杂任务四柱塞泵二、径向柱塞泵Z=5,7P＜20MPaeZdV22任务四柱塞泵任务四柱塞泵优点轴向尺寸小,工作可靠,可做成多排柱塞形式,流量大缺点径向尺寸大,自吸能力差,配流轴受到径向不平衡力,易磨损,泄漏间隙不能补偿图3.33螺杆泵