第2单元 液压动力元件及执行元件

液压与气动技术第二单元液压动力元件及执行元件2010－4－202019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术教学内容：液压泵的工作原理（重点）液压泵的主要性能及参数（难点）液压泵的结构液压泵与电动机参数的选用液压缸（重点）液压马达2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵由电动机带动将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去，使执行元件推动负载作功。2.液压动力元件2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术由于这种泵是依靠泵的密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的，因而称为容积式泵。容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。若不计泄漏，流量与压力无关。液压泵的分类方式很多，它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵。也可按流量是否可调节分为定量泵和变量泵。又可按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。观看动画。2.1液压泵的工作原理2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术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。2.1液压泵的工作原理2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1、压力1）工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。2）额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。3）最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力，超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。2.2液压泵的主要性能和参数2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2、排量排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。2.2液压泵的主要性能和参数2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术3、流量：为泵单位时间内排出的液体体积（L/min），有理论流量Qth和实际流量Qac两种。（2－1）式中：q—泵的排量（L/r）n—泵的转速（r/min）（2－2）∆Q—泵运转时，油会从高压区泄漏到低压区，是泵的泄漏损失。2.2液压泵的主要性能和参数qnQthQQQthac2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术4、容积效率和机械效率泵的容积效率：泵的机械效率：Tth－泵的理论输入扭矩Tac－泵的实际输入扭矩2.2液压泵的主要性能和参数thacVQQacthmTT2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术5、泵的总效率、功率泵的总效率(厄塔)：—泵实际输出功率—电动机输出功率泵的功率：式中：p—泵输出的工作压力（MPa）Qac—泵的实际输出流量（L/min），1L=103cm3。2.2液压泵的主要性能和参数MacvmPP.acPMP)(60kwpQPacac2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术例题2－1某液压系统，泵的排量q＝10mL/r，电机转速n＝1200rpm，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。2.2液压泵的主要性能和参数2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术解：1）泵的理论流量Qth=q.n.10-3=10×1200×10-3＝12L/min2)泵的实际流量Qac＝Qth.ηv＝12×0.92＝11.04L/min3)泵的输出功率4）驱动电机功率2.2液压泵的主要性能和参数)(9.06004.11560kwpQPaac)(07.184.09.0kwpPacm2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术泵性能指标公式记忆理论转矩记住它,等于排量乘压差.理论流量记得住,等于排量乘转速.功率等于p乘q,也等转矩乘转速.能流方向分得清,乘除效率不含糊.计算单位要统一,角度一律用弧度.2.2液压泵的主要性能和参数2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1、齿轮泵：液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图2－2所示。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1、齿轮泵：液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图2－2所示。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1、齿轮泵：液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图2－2所示。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1、齿轮泵：可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。1）外啮合齿轮泵：其的构造和动作原理如图2－2所示，它由装在壳体内的一对齿轮所组成齿轮两侧有端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。外啮合齿轮运转时泄漏途径有二：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙，当压力增加时，前者不会改变，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的原因，故不适合用作高压泵。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1）外啮合齿轮泵：外啮合齿轮运转时泄漏途径有二：一为齿顶与齿轮壳内壁的间隙，其次为齿端面与侧板之间的间隙（端面泄漏占80％—85％），当压力增加时，前者不会改变，但后者挠度大增，此为外啮合齿轮泵泄漏最主要的原因，故不适合用作高压泵。解决方法：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、浮动侧板。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，如图2－3所示，称为困油现象，因液压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必须在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，如图2－3所示，称为困油现象，因液压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音，故必须在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽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。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2）内啮合齿轮泵：图2－4a为有隔板的内啮合齿轮泵，图2－4b为摆动式内啮合齿轮泵，它们共同的特点是由于内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小；又因齿数相异，绝对不会发生困油现象，但因外齿轮的齿端必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，故不适用于较高的压力，泵的额定压力可达成30MPa。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术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。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2、螺杆泵：如图2－5所示，液压油沿螺旋方向前进，转轴径向负载各处均相等，脉动少，故运动时噪音低，可高速运转，适合作大容量泵。但压缩量小，不适合高压，一般用于燃油、润滑油泵而不用作液压泵。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2、叶片泵其优点是：运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸小、流量大；其缺点是：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡死；与齿轮泵相比结构较复杂。它广泛的应用于机械制造中的专用机床、自动线等中、低压液压系统中。该泵有两种结构形式：一种是单作用叶片泵，另一种是双作用式叶片泵。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1）单作用叶片泵，其工作原理如图2－6所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1）单作用叶片泵，其工作原理如图2－6所示，单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术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。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术1）单作用叶片泵：改变转子与定子的偏心量，即可改变泵的流量，偏心越大，流量越大，如调成几乎是同心，则流量接近于零。因此单作用叶片泵大多为变量泵。另外还有一种限压式变量泵，当负荷小时，泵输出流量大，负载可快速移动，当负荷增加时，泵输出流量变少，输出压力增加，负载速度降低，如此可减少能量消耗，避免油温上升。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术2）双作用叶片泵双作用式叶片泵如图2－7所示，定子内表面近似椭圆，转子和定子同心安装，有两个吸油区和两个压油区对称布置。转子每转一周，完成两次吸油和压油。双作用叶片泵大多是定量泵。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术叶片泵的应用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。2.3液压泵的结构2019年9月10日星期二广州华立科技职业学院——液压与气动技术4、柱塞泵：工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。它可分为轴向式和径向式两种形式。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。2.3液压泵的结