轴向柱塞泵基本原理.ppt

Basic Principle of APU 轴向柱塞泵基本原理,2,液压泵分类,3,液压泵要素,1. 组成工作腔,2. 产生工作腔容积变化,4. 消除困油现象,5. 尽量实现液体静液压平衡,6. 保证寿命的轴承结构,7. 易于实现自润滑,8. 合理的吸排油设计,9. 具有变量机构,3. 有配油装置,4,最高额定工作压力,最高峰值压力,理论排量,额定转速,最高转速,极限吸油压力,额定功率,实际排量,实际流量,容积效率,机械效率/总效率,5,最高额定工作压力 能连续工作的最高压力,最高峰值压力 能短时工作的最高压力,液压泵特性,6,理论排量 泵主轴转一转所产生的容积变化 （无泄漏的状态下，泵轴转一转排 出的液体容积：称理论几何排量）,理论流量 泵在单位时间理论上所排出的液体体积 （无泄漏的状态下，泵轴转一转排 出的液体容积：称理论流量） Q=q*n,液压泵特性,7,实际流量 理论流量扣除内外泄漏量为实际流量 Q实际 = Q理论 - Q,内泄漏：指配油盘吸油腔和压油腔之间的泄漏,外泄漏：指流向回转体外的泄漏,8,容积效率 泵的实际流量和理论流量之比,液压泵特性,9,机械效率/总效率 有于各种机械的和液压的磨损，泵的实际输 入扭矩大于理论扭矩，其比值为机械效率 泵的总输入功率和输出功率的比值为总效率,10,额定转速 允许连续工作的最高转速,最高转速 允许短时工作的最高转速,11,额定功率 油泵连续使用的允许最大功率,极限吸油压力（允许真空度） 油泵吸油管路允许的真空度,12,13,选择油泵需要考虑的因素,工作介质,所需要的工作压力范围,期望的速度范围,最低最高工作温度,最低最高工作介质粘度,安装要求（配管方式等）,驱动方式（连轴器等）,期望的使用寿命,最大允许噪音值,维护容易度,最高造价,14,液压泵和液压马达,在液压系统中，从能量转换的角度看，液压泵把机械能转换成液压能，属于 动力元件；而液压马达则是把液压能转换成机械能，属于转动输出的执行元件。但它们在结构和原理上也有许多相通或相似的地方，属于可逆式机构。,液压泵无论泵采用哪种结构开式，从工作原理上看，它们都是通过一个周期性变化的密封容积来完成吸油和压油的过程。而吸油腔和压油腔之间通过配流装置隔开，保证了泵的密封，可以应用于高压的系统。一般来讲，我们所说的液压泵都属于容积式的液压泵。,液压马达无论是哪种结构形式的马达，它们都是把液压能转换成机械能输出。,15,开式回路,如左图。所谓开式回路，指得是泵从液面压力为大气压的油箱中吸油，而执行元件（液压缸或液压马达）的回油到油箱中。所以在开式回路中，有吸油管路，压力管路，回油管路和泄油管路。下图是几种开式回路的系统原理图。,如右图。在回路中加入方向控制阀可以使执行元件（液压马达或液压缸）的回油口接回油箱。,16,开式回路,如左图。执行元件的速度（或转速）可以通过流量控制阀来调节。而溢流阀可以防止系统过载，起安全保护作用。,如右图。系统的动力元件换成了变量泵，三位四通换向阀在中位时可以使泵卸载。系统还加入了过滤器、冷却器和其他辅助元件。,17,闭式回路,参见左图。所谓闭式回路，指得是液压油直接从执行元件回到泵的吸油口，这样根据负载方向不同，在回路中就存在高压侧和低压侧。,见右图：图示为双向变量的液压泵和液压马达，两个在高低压侧反向安装的溢流阀可以在两个方向上起安全保护作用。,18,闭式回路,见右图：通过一个与主泵相连的辅助泵，可以通过两个单向阀向这种回路的低压侧补充液压油。多余的油通过溢流阀回油箱。,见左图：变量液压泵和液压马达的泄漏油通过独立的管路引回油箱，所以系统需要补充油液。,19,柱塞泵的控制分类,柱塞泵,斜轴式,斜盘式,闭式泵,开式泵,A4VSO,A11VO,A10VSO,A10VO,A10CO,A4VG,A4VTG,A4VSG,A4VSH,A10VG,A7VO,A8VO,KVA,A7V,A2V,A2VK,20,轴向柱塞单元（泵马达）的分类,斜轴式轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵,21,斜轴式柱塞单元泵（马达）原理,结构原理：如图所示。锥形柱塞的球状端连在驱动轴上，另一端则插在缸体孔中，缸体的轴线与驱动轴的轴线成一角度。（参见示意图） 用作泵：驱动轴通过柱塞带动缸体转动，柱塞则在缸体孔中来回移动，并通过与缸体配合的配油盘完成吸油和排油的过程。在变量泵中，缸体与驱动轴的夹角可以在特定的范围内无级变化，从而改变泵的排量。而在定量泵中，这个倾角是固定不变的。 用作马达：是个逆向过程。压力油推动柱塞在缸体孔中运动，柱塞作用在轴法兰上的力分解后可以驱动轴产生旋转运动。,22,斜轴柱塞机构示意图,23,斜轴式柱塞单元泵（马达）组件图,结构：见右图。 功能：用作泵时，改变倾角和转速可以改变泵的流量；用作马达时，输出转速和转矩则分别与输入流量和进出压力差成正比。 这种斜轴式的设计中，柱塞作用在缸体上的径向力非常小，而缸体与配流盘之间的球面配合也使得在转动过程中的泄漏很小。即使在高压下，缸体和配流盘之间的压力油膜也能保证最小的泄漏量。所以能够保证很高的容积效率。,24,斜轴式柱塞泵举例,定量泵（马达）A2F，用于开式或闭式回路中。,变量泵A7VO，用于开式回路中,25,几种常见类型斜轴液压泵（马达）的职能符号,定量马达A2FM，用于开式或闭式回路，正反转输出均可。 变量马达A6VM，用于开式或闭式回路，单向无级变量，正反转输出。 变量泵A7VO，用于开式回路，单向无级变量，单向转动。 变量泵A2V，用于闭式回路，双向无级变量，双向转动。 A，B表示压力油口 S表示吸油口 T，R表示泄漏油口,26,斜轴式泵（马达）旋转组件的受力情况,图示为定量泵（马达）组件的受力情况。 在传动轴法兰上进行力的分解。对泵而言，力矩转化成了活塞的作用力；马达的情况正好相反。,27,斜盘式柱塞泵（马达）,结构特点：柱塞置于缸体孔中，其轴线与传动轴的轴线一致。柱塞的另一端通过滑靴与斜盘滑动配合。斜盘的倾角可以改变。,用作液压泵：缸体随着驱动轴一起转动。由于缸体的轴线与斜盘的轴线成一角度，所以柱塞会在缸体孔中前后移动，外伸时完成吸油过程，内缩时完成排油过程。 用作液压马达：压力油推动柱塞外伸，斜盘对柱塞的反作用力可以分解成径向力和轴向力，作用于高压区柱塞上的径向力可以产生转动力矩，从而带动轴转动。,28,斜盘式柱塞机构原理示意图,29,斜盘式柱塞单元泵（马达）,传动轴1，柱塞2 柱塞面3,柱塞行程4 斜盘5，斜盘倾角6 缸体7，通轴式驱动8 配流盘9，上死点10 下死点11，压力油口12 吸油口13。,功能原理：用作泵时，柱塞的位移通过配流盘完成吸油和排油的过程，改变斜盘的倾角和转速可以改变泵的流量；用作马达时，输出转速和转矩则分别与输入流量和进出压力差成正比。,30,斜盘式柱塞泵举例,变量泵A4VG，用于闭式回路中。工作压力高过450 bar。,变量泵A10VO，用于开式回路中。工作压力可达315 bar。,31,几种常见类型斜盘液压泵（马达）的职能符号,变量泵A4VG，用于闭式回路，双向无级变量，双向驱动，可串联一辅助泵。 变量泵A4VSO/G/H，用于开式、闭式和半闭式回路，无级变量。根据回路的不同，可单向或双向驱动。 A，B表示压力油口 S表示吸油口 T，R，L表示泄漏油口 U表示冲洗油口,32,几种常见类型斜盘液压泵（马达）的职能符号（2）,定量马达A4FM，用于开式或闭式回路。正反向转动。 变量泵A10VO，用于开式回路，单向无级变量，单向驱动。 变量泵A11VLO，用于开式回路，单向无级变量，单向驱动，内置辅助泵。 A，B表示压力油口 S表示吸油口 T，R，L表示泄漏油口 U表示轴承冲洗油口,33,液压泵的变量控制,34,35,泵控液压系统与阀控液压系统能耗比较,泵控系统,节流阀控系统,负荷传感阀控系统,Q,Q,Q,P,P,P,执行机构A,执行机构B,浪费掉的能量,36,泵变量控制控制了什麽 - 压力：恒压；负荷传感 - 流量 - 功率,油泵变量控制的要点,37,Vgmax.,Vgmin.,先导压力,P,恒压控制,恒功率控制,先导流量控制,38,2. 变量泵系统 - 压力耦合 - 流量耦合,39,液压油泵变量方式汇总,* 压力控制变量 * 压差控制变量 * 带有反馈的排量控制变量 * 速度感应变量 * 电子控制变量 * 压力指令变量 * 逆向控制变量,40,轴向柱塞泵的变量控制 Pump Control,41,泵的控制方式（机械手动控制）,MA：手动控制 MD：机械先导控制 EM：电马达控制,42,泵的控制方式（液压机械控制）,DG：直接液压控制，压力相关 HW：液压控制，行程相关，有时零位有死区,43,泵的控制方式（液液控制）,HD：液压控制，与先导压力成比例。有时存在死区。,44,泵的控制方式（电液控制）,EZ：利用开关型电磁铁控制 EP：开式回路，利用比例电磁铁控制 ES：闭式回路，利用伺服阀控制,45,泵的控制方式（液压控制，流量相关）,HM：与先导流量成比例。 HS：利用内置电液伺服阀控制，与控制电流成比例。 EO：利用内置比例阀控制，带电放大器，闭式回路。,