第四章--液压系统的能源装置

第四章液压系统的能源装置•§4-1油泵的基本概念•§4-2齿轮泵•§4-3叶片式油泵•§4-4柱塞式油泵•§4-5蓄能器•§4-6液压系统中的其他装置§4-1油泵的基本概念•一、油泵的工作原理和油泵的种类•1.工作原理:液压泵靠容积变化的原理工作。•2.容积式泵的特点:•1）有若干个密封的工作腔。•2）工作时，容积的大小可交替变化。容积增大产生真空吸入液•体，容积减小排出液体，由吸油到排油的转换称为配流。吸•油腔的压力决定于吸油高度及吸油管的压力损失，排油腔的•压力决定于负载和排油管的压力损失。•3）泵排出的理论流量仅由泵的几何尺寸和速度决定，与排油压•力无关。•3.油泵的种类•1）按单位时间内输出油液的体积能否调节可分为定量泵和变量泵。•2）按泵的结构（构成密封工作容积的方法）可分为：•齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三大类一、油泵的工作原理和油泵的种类•1.油泵的工作原理（图4-1）（一）工作原理——运动分析•二、油泵的压力、流量、容积效率•1.额定压力•泵铭牌上所标的“额定压力”是指泵的密封能力和结构强度可以使它达到的，但正常工作时不允许超过的最大工作压力。•2.工作压力•指泵工作时的实际输出压力。油泵的工作压力的高低取决于负载的大小。•3.排量•油泵每转一转所排出的液体体积（与转速无关）q(ml/r)。•4.流量•油泵单位时间内输出的油液的体积（l/min），油泵的流量与油泵输出的压力无直接关系，但由于各零件间有间隙存在要产生泄漏，故有•Q实＝Q理－Q•5.额定流量•指泵在额定转速和额定压力下该泵输出的实际流量。•6容积效率（图4-2）•理理实QQQQv1三、泵的功率和效率1.泵的输出功率：2.电机的输入功率：3.泵的实际输出功率：4.油泵所需的实际输入功率：5.效率:(kw)106pQN7出(kw)106pQPN7出入(kw)η106pQ106pQNv7理7实出实m7理mv7实7实η106pQηη106pQη106pQN入实mvηηη四、油泵的表示符号§4-2齿轮泵•一、工作原理•二、齿轮泵的流量•三、低压齿轮泵的结构•四、高压齿轮泵•五、齿轮泵的优缺点及应用•六、其它型式的齿轮油泵一、工作原理1.密封工作腔：由壳体、端盖、齿轮的各齿槽组成.2.齿轮按图中旋转时，左侧吸油腔由于啮合着的轮齿逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，吸入油液，随齿轮旋转带到压油腔，压油腔齿轮逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液被挤压出去，完成压油过程。二、齿轮泵的流量•1.排量式中D＝mz——节圆直径•h＝2m——齿轮有效高度•z——齿数•m——模数•b——齿宽二、齿轮泵的流量•2.流量•式中K——修正系数K＝1.05～1.15•低压泵取K＝1.052K＝6.66•高压泵取K＝1.1142K＝7•通常z＝13～19•压力角＝20•为了避免根切采用正移距修正方法。三、低压齿轮泵的结构•1.CB－B型低压齿轮泵结构简介（图4-5）三、低压齿轮泵的结构•2.特点1）结构简单，零件工艺性好，齿轮端面处的轴向间隙在零件磨损后不能自动补偿。2）存在径向不平衡力（作用在轴承上，影响轴承寿命）。3）困油现象4）泄漏五、齿轮泵的优缺点及应用•1.优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。•2.缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。•3.应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。§4-3叶片式油泵•一、基本结构•二、单作用式叶片泵•三、双作用叶片泵•四、叶片泵的应用•五、高压叶片泵的特点一、基本结构•1.单作用式•2.双作用式二、单作用式叶片泵•1.工作原理二、单作用式叶片泵•2.排量（图4-11）)/rm(Re422])()[(322BqzBeReRVVzq二、单作用式叶片泵•流量二、单作用式叶片泵•3.特点1）偏心量e决定排量的大小2）改变旋转方向可以改变排油方向，改变偏心距e的方向，也可改变吸排油方向（注：叶片的方向不一样，要采取措施解决，可采用双叶片）。3）单作用泵的轴承受一液压不平衡力。二、单作用式叶片泵•4.变量叶片泵•1）工作原理压力油二、单作用式叶片泵2）调节原理图（4-12）（图4-13）•实际调节方法：（图4-14）①p限可用螺钉调节弹簧预压缩量，曲线左右动。②emax可通过偏心量调节螺钉调节，改变最大流量，曲线上下移动。③曲线的斜率可通过改变弹簧的刚度K来实现，刚度K越小，曲线越陡。三、双作用叶片泵•1.工作原理三、双作用叶片泵•2.区别与YB型双作用叶片泵的结构特点1）定子曲线不是圆形的，由过渡曲线与圆弧曲线相联接，为了使叶片在运转中不与定子产生冲击，要求过渡曲线为等加速和等减速曲线：2）定子、转子同心安装；3）叶片前倾安装；4）吸、排油腔对称，转子上液压力平衡；5）不能变量；6）改变转向可以变向三、双作用叶片泵•3.双作用叶片泵的平均流量•排量:]cos)([2cos)(2)(22222zrRrRBzBrRrRBq三、双作用叶片泵•流量:三、双作用叶片泵•4.YB型双作用叶片泵的结构特点1）叶片与槽的配合间隙2）定子曲线3）配油盘4）叶片倾角四、叶片泵的应用•1.用于中低压、要求较高的系统中。•2.油液粘度要合适，转速不能太低，500～1500rpm。•3.要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。•4.通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折断。§4-4柱塞式油泵•一、柱塞式油泵的特点及类型•二、斜盘式轴向柱塞泵•三、斜盘式轴向柱塞泵的结构•四、各类泵性能特点比较及应用一、柱塞式油泵的特点及类型•1.特点:1）工作压力高，容积效率高，p＝20～40MPa，Pmax可到100MPa；2）流量大，易于实现变量；3）主要零件均受压，使材料的强度得以充分利用，寿命长，单位功率重量小。一、柱塞式油泵的特点及类型•2.类型1）径向柱塞泵：柱塞在缸体内成径向分布；2）轴向柱塞泵：缸体内柱塞的中心线与缸体的轴线平行；a.斜盘式：驱动轴的轴线与缸体的轴线方向一致；b.斜轴式：驱动轴的轴线与缸体的轴线方向不一致。一、柱塞式油泵的特点及类型•1.组成•2.工作原理二、斜盘式轴向柱塞泵•3.流量•排量:•流量rDzdqrDhhdqtg41tg41221rDzndnqQvvtg41295.0~9.0v二、斜盘式轴向柱塞泵•4.特点1）利用斜盘吸排运动，属于单作用泵。2）改变斜盘倾角r的大小可以改变密封工作腔最大容积的大小，即改变r的大小可以改变排量和流量。•1.组成图4-22•（彩图16、17、•P52、53）三、斜盘式轴向柱塞泵的结构•1.CY14-1系列油泵的主体部分结构三、斜盘式轴向柱塞泵的结构•吸排油过程三、斜盘式轴向柱塞泵的结构•3.变量机构1）手动变量机构2）压力补偿变量机构§4-5蓄能器•一、蓄能器的用途•二、蓄能器的种类和结构•三、气囊式蓄能器的容积计算•四、蓄能器的安装使用一、蓄能器的用途•1.贮能•2.保压•3.吸收冲击和压力脉动二、蓄能器的种类和结构•1.动式（垂锤式）•2.弹簧式•3.充气式1）气液直接接触式2）活塞式3）气囊式三、气囊式蓄能器的容积计算•贮能器的三种工作状态：•由玻意尔气体定律：•n——多变指数•Vi——pi下的气体体积221100VpVpVpconstVpVpVpnnn221100三、气囊式蓄能器的容积计算三、气囊式蓄能器的容积计算•①当蓄能器排油缓慢•n=1•②当蓄能器排油时间较快•n=1.4四、蓄能器的安装使用•1.充气前应将少量工作油灌入壳体以便润滑（10%），以防胶囊损坏；•2.所充气体应是氮气等惰性气体；•3.蓄能器原则上应该油口向下垂直安装，以防皮囊与壳体单边接触加快磨损；•4.蓄能器与泵之间多设单向阀，以防泵停止工作时油倒流，在蓄能器与管路系统间应设截止阀，以便充气和检修；•5.作为缓冲和削减压力脉动时，应尽量靠近冲击和振动的地方安装；•6.一般每六个月检查一次充气压力，使之保持要求的预压。二、滤油器•1.作用二、滤油器•2.过滤精度•粗滤：d0.01mm＝100m•普遍滤油器d＝0.1～0.01mm•＝10～100m•精滤：d＝0.01～0.05＝5～10m•特精滤：d＝0.005～0.001＝1～5m二、滤油器•3.滤油器的形式1）网式滤油器2）线隙式3）纸芯式4）金属烧结式4.滤油器的选用（根据过滤精度和系统流量选用）•1）有足够的通油能力：要求流量大于系统实际流量的2倍以上。•一般取Q滤＝(2～3)Q泵•对自行设计的通流面积（m2）•式中Q——通过滤油器的流量；•——动力粘度；•K——滤芯材料的通油能力系数；•p——压力损失。pKQA•2）过滤精度满足要求•根据系统要求和滤油器的精度选择相应种类的滤油器。•3）具有足够的强度•①吸油口：p≤(0.1～0.2)bar一般用网式粗滤•②回油口：对强度、刚度、压降要求不严，一般选用纸芯式或陶瓷烧结式，不用网式。•③泵出口：在高压下工作，一般用中滤，常用烧结式和线隙式。5.滤油器的安装示例•①安装在油泵的吸油管路上：要求通油能力大，压力损失小。•②安装在油泵的压油管路上：滤芯能承受高压和冲击，压力损失应不超过3×105Pa，安装在油泵到安全阀分支路之后。•③安装在回油管路上，只能在油液循环中除去其中的部分杂质，通常在滤油器处并联一背压阀，起旁通阀的作用。•④安装在支路上：滤油器的尺寸可以选得小一些。•⑤单独过滤系统：适用于大型液压传动系统。•同时在调速阀、伺服阀前应单独装精滤油器。