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第第3 3章章 液压与气压动力元件液压与气压动力元件2013年修订版年修订版2014年修订版年修订版3.1 容积式液压泵的工作原理容积式液压泵的工作原理偏心轮偏心轮柱塞柱塞缸体缸体单向阀单向阀油箱油箱系统系统容积式与非容积式泵容积式与非容积式泵1.容积式泵：依靠密封容积式泵：依靠密封容积的反复变化吸排容积的反复变化吸排液体的泵。液体的泵。2.非容积式泵：依靠提非容积式泵：依靠提高液体动能的方式提高液体动能的方式提高液体位能的泵。高液体位能的泵。容积泵的工作三要素容积泵的工作三要素1.1.具有可靠的工作密封容腔；具有可靠的工作密封容腔；2.2.容腔的容积周期性的变化；容腔的容积周期性的变化；3.3.吸压油腔相互分开，且有良好的密封性。吸压油腔相互分开，且有良好的密封性。液压泵中执行这一功能的部件被称为液压泵中执行这一功能的部件被称为配油配油装置装置。容积式泵的分类容积式泵的分类液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数1.1.压力压力工作压力工作压力 ：指液压泵在实际工作时输出油液的压力值,即泵口处压力值.它取决于负荷及系统的泄漏等。额定压力额定压力 ：指油泵在使用中推荐的最高使用压力最高使用压力,正常工作时的最大压力。吸入压力吸入压力:泵的吸入口压力。最高压力最高压力:泵的极限压力，极限承载能力；它取决于泵中各元件的机械强度和密封。2.2.流量流量排量排量V V:液压泵转一周理论上排出的油液体积，又称理论排量或几何排量，其大小仅与液压泵的几何尺寸有关，常用单位为 mL/r。理论流量理论流量q qt t:泵在单位时间内排出油液的体积，它与泵的排量 V 和转速 n成正比，qt=Vn，常用单位为 m3/s和 L/min。在工作压力为零时流量在工作压力为零时流量。V V 排量；排量；n n 泵转速；泵转速；v v 泄漏系数泄漏系数 瞬时流量瞬时流量q qinin:指泵在每一瞬时的流量指泵在每一瞬时的流量.实际流量实际流量q q:它是指泵工作时的输出流量它是指泵工作时的输出流量,它考虑到它考虑到泵的泄漏。泵的泄漏。q=qq=qt t-q-q q q流量损耗流量损耗,由于泄漏引起流量的损失，与由于泄漏引起流量的损失，与压力成正比。压力成正比。额定流量额定流量q qn n ：指泵在：指泵在额定转速额定转速和和额定压力额定压力下输出下输出的流量的流量.流量损耗流量损耗q q 随泵的随泵的工作压力增加而增加工作压力增加而增加实际流量实际流量q qn n 随泵的随泵的工作压力增加而减少工作压力增加而减少理论流量理论流量q qt t可以表示可以表示为油泵为油泵工作压力为零工作压力为零时的流量时的流量3.3.流量与压力关系流量与压力关系理理论功功率率P Pt t：泵的的进出出口口压力力差差(Pa,(Pa,常常用用MPa)MPa)和和理理论流流量量(m(m3 3/s)/s)之之积输入入功功率率P Pi i ：转动泵的的所所需需机械功率机械功率 输出出功功率率P Po o ：泵的的进出出口口压力力差差(Pa)(Pa)和和实际流流量量(m(m3 3/s)/s)之之积4.4.泵的功率：泵的功率：容容积效效率率v v：泵的的实际流流量量和和理理论流流量量之之比比；由由于于泵的的泄漏造成的能量泄漏造成的能量损失。失。机机械械效效率率pmpm ：转动泵的的所所需需理理论扭扭矩矩与与实际所所需需扭扭矩矩之比之比。由于。由于泵的机械摩擦造成的能量的机械摩擦造成的能量损失。失。总效率效率p p ：实际输出功率比出功率比驱动功率。功率。5.5.泵的效率泵的效率泵的性能曲线：泵的性能曲线：1.1.泵的泄漏量随压力升高而增大泵的泄漏量随压力升高而增大2.2.泵的容积效率随泵的工作压力的泵的容积效率随泵的工作压力的升高而降低升高而降低3.机械效率机械效率随泵工作压力升高而提随泵工作压力升高而提高。高。在达到某一值后，机械效率在达到某一值后，机械效率大致保持不变。大致保持不变。4.4.总效率在数值上等于容积效率和总效率在数值上等于容积效率和机械效率的乘积。机械效率的乘积。总效率总效率p p开始开始随压力增大很快上升，接近液压随压力增大很快上升，接近液压泵额定压力时总效率最大，之后泵额定压力时总效率最大，之后又逐步降低。又逐步降低。油泵职能符号油泵职能符号3.2 3.2 齿轮泵齿轮泵齿轮泵种类齿轮泵种类 1 1）外啮合齿轮泵）外啮合齿轮泵2 2）内啮合齿轮泵）内啮合齿轮泵3 3）螺杆泵）螺杆泵外啮合齿轮泵典型结构外啮合齿轮泵典型结构外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵1-后泵盖后泵盖，2-滚针轴承，滚针轴承，3-泵体，泵体，4-主动齿轮，主动齿轮，5-前前泵盖，泵盖，6-传动轴，传动轴，7-键，键，8-从动齿轮从动齿轮1.1.外啮合齿轮泵结构外啮合齿轮泵结构2.2.外啮合齿轮泵工作原理外啮合齿轮泵工作原理密封容腔密封容腔的构成：齿的构成：齿面啮合线、泵两端面、面啮合线、泵两端面、泵体内曲线泵体内曲线齿的啮合和分开，齿的啮合和分开，工工作容腔周期性的变化作容腔周期性的变化齿轮啮合线形成配油齿轮啮合线形成配油装置装置1 1）齿轮泵排量：）齿轮泵排量：2 2）齿轮泵的理论流量：）齿轮泵的理论流量：其中：其中：n-n-转速转速3 3）影响流量的因素修正系数）影响流量的因素修正系数齿数；模数；齿轮宽度；转速。齿数；模数；齿轮宽度；转速。3.3.齿轮泵流量齿轮泵流量4.4.流量的脉动流量的脉动齿轮密封容积的变化率齿轮密封容积的变化率在齿轮转动过程中，不在齿轮转动过程中，不断变化引起输出流量的断变化引起输出流量的周期性的变动。周期性的变动。流量的脉动引起液压系流量的脉动引起液压系统流量变动，执行元件统流量变动，执行元件运动不稳定。运动不稳定。5.5.外啮合齿轮泵的主要问题外啮合齿轮泵的主要问题1 1）径向受力不平衡：）径向受力不平衡：改善措施改善措施缩小小压油口；油口；扩大大径径向向间隙隙-引引起起径向泄漏；径向泄漏；高高压油油引引入入低低压区区，开开压力力平平衡衡槽槽，工工艺性不好，泄漏大。性不好，泄漏大。控制控制齿轮宽度。度。2）困油现象）困油现象开始进入啮合开始进入啮合开始退出啮合开始退出啮合困油现象产生原因困油现象产生原因 a a）b b）容积缩小，闭死容积产生高压容积缩小，闭死容积产生高压 2 2）困油现象）困油现象 b b）c c）容积增大，产生局部真空容积增大，产生局部真空困油现象产生原因困油现象产生原因困油引起的结果困油引起的结果ab ab 容积缩小容积缩小 pp 高压油从一切可能泄漏的高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。大，油液发热。bc bc 容积增大容积增大 pp 形成局部真空，产生气穴，形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。引起振动、噪声、汽蚀等。消除困油的方法消除困油的方法原则：原则：ab密封容积减小，使之密封容积减小，使之通压油口通压油口bc 密封容积增大，使密封容积增大，使之通吸油口之通吸油口b 密封容积最小，隔开吸密封容积最小，隔开吸压油压油方法：方法：在泵盖（或轴承座）上开在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽卸荷槽以消除困油现象。以消除困油现象。压油口压油口吸油口吸油口路线：路线：（1 1）齿轮端面与端盖，占总泄漏量齿轮端面与端盖，占总泄漏量75-80%75-80%；（2 2）齿顶和泵体，占总泄漏量齿顶和泵体，占总泄漏量15-20%15-20%；（3 3）啮合线，占总泄漏量啮合线，占总泄漏量4-5%4-5%；3 3）泄漏）泄漏 ：改善措施：改善措施：采采用用轴轴向向自自动动补补偿偿装装置置，消消除除齿齿轮轮端端面与端盖间的间隙。面与端盖间的间隙。优点：优点：1 1）结构简单、紧凑、价格便宜；）结构简单、紧凑、价格便宜；2 2）自吸力强，抗污染，工作可靠，耐冲击载荷；）自吸力强，抗污染，工作可靠，耐冲击载荷；3 3）使用寿命长，维修容易，不互换，应分组组装。）使用寿命长，维修容易，不互换，应分组组装。缺点：缺点：1 1）效率低，泄漏大；）效率低，泄漏大；2 2）流量脉动大，噪音大；）流量脉动大，噪音大；3 3）不能改变流量；）不能改变流量；4 4）一般转向一定，由配油结构、泵体结构决定。）一般转向一定，由配油结构、泵体结构决定。6.6.外啮合齿轮泵的优缺点：外啮合齿轮泵的优缺点：内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵典型结构内啮合齿轮泵典型结构优点：优点：1 1、结构简单、紧凑；、结构简单、紧凑；2 2、同向旋转，相对滑动小，磨损小，使、同向旋转，相对滑动小，磨损小，使 用寿命长；用寿命长；3 3、压力脉动小；、压力脉动小；4 4、噪音小。、噪音小。缺点：加工精度高，成本高缺点：加工精度高，成本高螺杆泵螺杆泵优点：结构紧凑，体积小，重量轻，自吸能力强，优点：结构紧凑，体积小，重量轻，自吸能力强，运转平稳，运转平稳，流量无脉动流量无脉动，噪声小，对油液污染不敏，噪声小，对油液污染不敏感，工作寿命长。感，工作寿命长。缺点：加工工艺复杂，加工精度高，应用受到限制。缺点：加工工艺复杂，加工精度高，应用受到限制。齿轮泵型号标准齿轮泵型号标准vCBB 2.5 CBB 2.5 v C C 齿轮，齿轮，B B 泵泵,v B B 表示工作压力为表示工作压力为B B级级,低压低压v 流量流量 2.5L/min 2.5L/minvBBC BBC v B B 摆线摆线vNBE NBE v N N 内啮合内啮合
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