液压泵与液压马达.ppt

2.4 柱塞泵,径向柱塞泵 轴向柱塞泵,柱塞泵：通过柱塞在柱塞缸内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的液压泵； 特 点：泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作； 分 类：根据柱塞的布置和运动方向与传动轴相对位置的不同，柱塞泵分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两类，这两类泵都可做成定量泵也可做成变量泵。,轴向式,径向式,2.4柱塞泵,2.4.1径向柱塞泵(轴配油） (Radial Piston Pump),1.结构组成,定子、转子、柱塞、轴套、配油轴等,密封容积,密封容积周期性变化,配油装置,2. 工作原理,柱塞与缸体轴线垂直,一 结构组成与工作原理,2.4.1 径向柱塞泵,2.4.1 径向柱塞泵,转子2的中心与定子1的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上，相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口，该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。,当转子2按图示箭头方向旋转时，上半周的柱塞皆往外滑动，通过轴向孔吸油；下半周的柱塞皆往里滑动，通过配流盘向外排油。,当移动定子，改变偏心量e的大小时，泵的排量就发生改变；因此，径向柱塞泵可以是单向或双向变量泵。,图2.22径向柱塞泵的工作原理图 1定子；2 转子；3 配流轴；4 出衬套；5 柱塞；a 吸油腔；b 压油腔,为了流量脉动率尽可能小，通常采用奇数柱塞数。,径向柱塞泵结构较复杂，自吸能力差，并且配流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损。,2.4柱塞泵,三 工作特点：,可做变量泵：改变偏心距的大小 ；,可做双向泵：改变偏心距的方向 ；,自吸能力差,配流轴受径向不平衡力，易于磨损，限制压力和转速提高,径向尺寸大：结构复杂,1. 优点：,2. 缺点：,轴向尺寸小：可以做成多排柱塞结构，流量大。,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,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 配流盘 传动轴,2.4.2 斜盘式轴向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵的结构,缸体,柱塞滑履组,配流盘,斜盘1和配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动。 传动轴旋转时，柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出，使缸体孔内密封工作腔容积不断增加，油液经配油盘4上的配油窗口a吸入。,斜盘1,柱塞2,缸体3,配油盘4,2.4.2 轴向柱塞泵斜盘式柱塞泵,吸油窗口,压油窗口,柱塞与缸体轴线平行或成一角度,柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，将油液从配油盘窗口b向外排出。 缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油动作。 改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。,结构复杂，制造工艺较高，价格贵，油液抗污敏感性强，自吸能力差，使用维护要求高。,三 工作特点：,柱塞泵工作压力高，加工性好，配合精度高，密封性好，结构紧凑，效率高，流量调节方便，单位功率的重量小，寿命长。,用在高压、大流量、大功率的系统，且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。,排量和流量计算,P47 例题2-4,2.5.1螺杆泵,1后盖 2壳体 3主动螺杆 4从动螺杆 5前盖,螺杆泵实质上是一种外啮合摆线齿轮泵。按螺杆根数分类有单螺杆、双螺杆、三螺杆、四螺杆、五螺杆泵。,原理：相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭工作腔，这些密闭工作腔随着螺杆的转动一个接一个在左端产生，并随着螺杆转动不断向右移动，最后在右端消失。主动螺杆每转一周，每个密闭工作腔便移动一个导程。密闭工作腔在左端形成时容积逐渐增大形成吸油腔，在右端容积逐步减小形成压油腔。,特点：结构紧凑，运转平稳，噪声低；自吸性能好；流量无脉动；抗污染能力强；工作寿命长。但加工工艺复杂，精度要求高，所以应用受到限制。,螺杆直径越大，螺旋槽越深，排量越大；螺杆越长，密封越好，额定压力越高。,2.7液压泵的使用,2.7.1液压泵类型的选用p58,常用液压泵的主要性能（或特性）比较,2.7 液压泵的选用,各类液压泵的特点 齿轮泵 外啮：对油不敏感，结构简单，造价低，脉动大，噪声大 内啮：对油不敏感，结构简单，造价高，脉动小，噪声小 叶片泵 双作用：对油敏感，结构紧凑，不可变量，不受径向不平衡力，噪声小 单作用：可变量，压力低，受径向不平衡力，噪声大 柱塞泵：压力高，可变量，对油敏感，噪声大,首先根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的类型、一般机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在建筑机械以及小型工程机械上，常选用抗污染能力强的齿轮泵；在负载大、功率大的大型工程机械上常选用柱塞泵。 然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。,2.5液压泵的使用,选用液压泵的原则：,液压泵输出流量的确定,2.5 液压泵的使用,2.5.2 液压泵参数的确定,液压泵说明书上，均标明泵的额定流量（排量）的数值，此值是泵在额定压力和额定转速下的实际流量。 进行选择时，应保证该泵额定流量对应的规定转速。为了有高的容积效率，应尽可能避免通过改变转速实现液压泵流量变化，可通过节流阀或变量泵来实现。,液压泵工作压力的确定,2.5 液压泵的使用,2.5.2 液压泵参数的确定,液压泵产品说明书标注的是额定压力和最大压力值，实际生产中应根据最大负载计算出压力后按额定压力来选液压泵，最高压力只是短时期产生的压力值，长时间超过，泵的效率和寿命会降低。,液压泵拖动电动机的选择,2.5 液压泵的使用,2.5.2 液压泵参数的确定,液压泵产品说明书附有液压泵拖动电动机的功率数值，此值是指泵在额定流量及额定压力下所需值，大多数泵的实际工作压力比额定压力小。故要按照实际工作压力激素和选取拖动电动机功率，以避免能源浪费，应用中可通过减速器来实现转速的匹配。,2.5液压泵的使用,2.5.3 液压泵的噪声,泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动；,泵的工作腔从吸油腔突然和压油腔相通，或从压油腔突然和吸油腔相通时，产生的油液流量和压力突变，对噪声的影响甚大；,空穴现象；,泵内流道具有截面突然扩大和收缩、急拐弯,通道截面过小而导致液体紊流、旋涡及喷流,使噪声加大；,由于机械原因，如转动部分不平衡、轴承不良、泵轴的弯曲等机械振动引起的机械噪声。,液压泵噪声产生的原因,2.5液压泵的使用,2.5.3 液压泵的噪声,降低噪声的措施,减少压力急剧变换；安装消音器；用橡胶垫减振；高压软管隔振；选用大直径管道；大容量的过滤器；提高零件刚度。,2.6 液压马达,液压马达概述 液压马达分类 液压马达主要性能参数 液压泵与液压马达异同,1 液压马达概述,液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。 液压马达与液压泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。由于二者的任务和要求有所不同，故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。 常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速转矩范围分，可有高速马达和低速大扭矩马达之分。,按转速分 ns500r/min为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。 ns500r/min为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）。,齿轮马达,叶片马达,柱塞马达,按结构分为,2 液压马达的分类,2.6.2液压马达工作原理及应用 叶片马达,工作原理 结构特点 进出油口相等，有单独 的泄油口； 叶片径向放置 应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、力学性能要求不严格的场合。,(1) 轴向柱塞马达,工作原理 结构特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的 配流盘为对称结构 应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。,2 柱塞马达,3 液压马达与液压泵的职能符号,a - 单向定量泵 b - 单向变量泵 c - 单向定量马达 d - 单向变量马达 e - 双向定量泵 f - 双向变量泵 g - 双向定量马达 h - 双向变量马达,2.6.3 液压马达的主要参数,压力、排量和流量均是指液压马达进油口处的输入值。定义与液压泵相同。 排量与转速 排量V 为MV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。 转速 n qMt/ V qMMV / V 压力 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差p ； 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。 流量：输入马达的实际流量:qMqMtq 式中qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，达到转速所需进口流量。,2.6.3 液压马达的主要参数,容积效率 液压马达中输入的实际流量因泄露等损失要比理论流量大。 容积效率:Mv qMt / qM VMnM/ (VMnM+ qM) qMt 液压马达理论流量 qM-液压马达实际流量。 VM-液压马达排量。 nM= （qM / VM ）*Mv 爬行-当马达转速较低，就保证不了均匀的速度，转动时产生时动时停的不稳定状态。 一般要求高速马达最低转速为10r/min。低速马达最低转速为3r/min.,转矩与机械效率：进入马达的流量通过传动轴输出转矩，实际上因机械摩擦损失，使马达的实际输出转矩要比理论输出转矩小。 机械效率 MmTM/TMt （2 TM）/（pM VM） 实际输出转矩 TMTMt Mm （pM VM / 2） Mm TM-马达实际输出转矩 TMt 马达理论转矩 pM 马达输入工作压力,功率与总效率 输入功率 PMpM qM 输出功率 PMoTM= 2nM TM M PMo/ Pmi 2nM TM / pM qM MvM 式中: PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。 P54例2-5,液压马达的选用,尽量选用电动机，液压马达成本高，结构复杂。但是要求特别紧凑和大范围的无级调速更适合选择液压马达，一般精度差、价格低、效率低的场合可用齿轮马达，而高速、小转矩及要求动作灵敏的工作场合，如磨床液压系统应采用叶片式液压马达；低速大扭矩、大功率的场合采用柱塞式马达如液压伺服系统采用轴向柱塞马达。液压马达选择应与液压泵匹配，减少损失，提供效率。,液压泵与液压马达的异同,各种液压马达和液压泵都是利用密封容腔的周期性变化来工作。需要有配流盘等装置辅助。密封容腔分为高压区和低压区两个独立部分。 二者工作中均会产生困油现象和径向力不平衡，液压冲击，流量脉动和液体泄漏等一些共同的物理现象。 泵和马达是机械能和压力能相互转换的动力装置，转换过程中均有能量损失，所以均有容积效率、机械效率和总效率。三者效率之间关系也相同，计算效率时，要清楚输入量和输出量的关系。,相同点,液压泵与液压马达的异同,液压泵和液压马达工作原理是可逆，理论上输出量具有相同的数学关系式。 液压泵和液压马达最重要的结构参数都是排量，排量的大小反映了液压泵和液压马达的性能。,相同点,液压泵与液压马达的异同,动力不同 液压马达靠液体压力来起动工作，液压泵是由电动机等其他动力装置直接带动的，因此结构上有所不同，马达容积密封必须可靠，为此叶片式马达叶片根部设有预压弹簧，使其始终贴紧定子，以保证马达顺利起动。 配流机构 进出油口不同，液压马达有正反转要求，所以配流结构是对称的，进出油口孔径相同，而液压泵一般是单向旋转，配流机构及卸荷槽不对称，进油口孔径比出油口小。 自吸性差异 液压马达依靠压力油工作，不需要自吸能力，液压泵必须有自吸能力。,不同点,液压泵与液压马达的异同,防止泄露形式不同 液压泵采用内泄露形式，内部泄露口直接与液压泵吸油口相通，而马达是双向运转，高低压油口互相变换，当用出油口节流调速时，产生背压，使内泄露孔压力增高，很容易因压力冲击损坏密封圈，所以，液压泵做马达，应采用外泄露式结构。 液压马达容积效率比液压泵低。 液压马达起动转矩大，为使起动转矩与工作状态尽量接近，要求其转矩脉动要小，内部摩擦要小，齿数、叶片数、柱塞数应比液压泵多。马达的轴向间隙补偿装置的压紧力比液压泵小，以减小摩擦。,不同点,注意,液压马达的启动性能，不同类型的液压马达，内部受力部件的力平衡性不同，摩擦力也不同，启动迹象效率不同。 液压马达转速及低速稳定性 液压马达转速决定于供油的流量及马达本身的排量，所以要提高容积效率，必须注意密封性要好，泄露太多，低速时转速转矩不稳定。所以一定要选用高性能液压马达。 调速范围 负载从低速到高速在很宽的范围内工作，其调速范围越大越好，否则需要加装变速机构，使传动机构复杂化。调速范围为运行的最大和最低转速的比值。 调速范围宽的液压马达不但有好的低速稳定性，还有好的高速性能。,