1-3-液压泵解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 液压泵,液压泵是液压系统的动力元件，是将原动机输出的机械能(输出轴上的转矩和角速度的乘积)转变为液压能(液压泵的输出压力和输出流量的乘积)的能量转换装置，为系统供给确定流量和压力的油液，以推动执行元件工作。,第一节 液压泵工作原理,一、液压泵工作原理,(1)密封而又可以变化的容积。,(2)具有隔离吸液腔和排液腔(即隔离低压和高压液体)的装置(配流装置)。,(3)油箱内的工作液体具有不低于1大气压的绝对压力。,液压泵按构成密封而可变化容积的零件构造外形分为齿轮式、叶片式和柱塞式液压泵三类。,按其每转一转所能输出油液体积可否调整分为定量泵和变量泵。,第一节 液压泵工作原理,二、液压泵的图形符号,其次节 液压泵主要性能参数,一、排量、流量和容积效率,1排量,液压泵主轴每旋转一周所排出的液体体积称为排量。,不计泄漏(相当于泵的输出压力为零)时的排量称为理论排量，其大小取决于液压泵的工作原理和构造尺寸，用Vt表示，常用单位是mL/r。,排量可以调整的液压泵称为变量泵；排量固定不变的液压泵称为定量泵。,当液压泵的输出压力为某一值时，应当计及泄漏，这时的排量称为实际排量，以V表示。,其次节 液压泵主要性能参数,2流量,液压泵单位时间内所排出的液体体积称为流量，常用单位是L/min。,不计泄漏影响的理论流量,q,t,与理论排量,V,t,的关系为,L/min,计入泄漏后，液压泵的实际流量,q,与实际排量,V,的关系式为,L/min,其次节 液压泵主要性能参数,3容积效率,液压泵的实际排量,V,与理论排量,V,t,之比称为容积效率,其次节 液压泵主要性能参数,二、压力和转速,1压力,在液压泵的技术规格中通常有两种压力，即额定压力和最大压力。,额定压力指液压泵在额定转速和最大排量下能连续运转的工作压力。在额定压力下，液压泵能保证规定的容积效率和寿命。,最大压力指液压泵在短时间内超载所允许的极限压力。,液压泵在工作时所到达的具体压力值，称为实际工作压力，其大小取决于执行元件的负载。,其次节 液压泵主要性能参数,2转速,液压泵的转速有额定转速、最高转速和最低转速。,额定转速液压泵在额定压力下，连续长时运转的最大转速。,最高转速液压泵在额定压力下，允许短暂运行的最大转速。,一般状况下，液压泵应在额定转速下运转。,常用液压泵额定转速范围：齿轮泵10001800r/min，叶片泵10001800r/min，轴向柱塞泵10002200r/min。,其次节 液压泵主要性能参数,三、输出功率、输入功率和总效率,当液压泵输出压力为,p,的流量,q,时，实际输出功率,P,为,kW,输入功率,P,i,是电动机作用在液压泵主轴上的机械功率，也称泵的传动功率,kW,由于液压泵主轴轴承及其他相对运动零件外表间的摩擦消耗，真正输入液压泵的有效功率(即转变为泵的理论输出功率Pt)，应当将输入功率Pi乘以泵的机械效率,其次节 液压泵主要性能参数,液压泵的总效率等于实际输出功率与输入功率的比值,液压泵输出压力为,p,的流量,q,时，所需的电动机传动功率,P,i,为,kW,其次节 液压泵主要性能参数,四、液压泵特性曲线,第三节 齿轮泵,在构造上齿轮泵分为外啮合和内啮合齿轮泵两类。内啮合齿轮泵工作原理和主要特点与外啮合齿轮泵类似。,一、外啮合齿轮泵,传动轴带动齿轮按图示方向转动时，在啮合点渐渐脱开的一侧，容积渐渐增大，形成局部真空，经吸液口由油箱吸入油液。利用两齿轮的齿槽将油液带至啮合点另一侧。在另一侧因轮齿渐渐进入啮合使容积不断减小，从而将油液挤出排液口。,吸油区和排油区是由相互啮合的轮齿以及泵体隔开的。,随着齿轮的不断运转，齿轮泵连续地吸、排油液。,第三节 齿轮泵,齿轮泵工作时作用在吸、排液两侧齿轮上的径向液压力是不平衡的：排液腔侧的压力高，吸液腔侧的压力低。,每个齿轮从吸液腔至排液腔沿齿轮顶圆的压力分布，可近似地认为是渐渐上升的。因此，齿轮和传动轴要多承受一个不平衡的径向液压力P，而且压力越高，P越大。当压力很高时，会引起齿轮轴的变形，破坏齿轮正常工作。,不平衡的径向液压力，使齿轮泵从动齿轮轴及其轴承的负荷大大增加，以致造成该轴承提前损坏。,第三节 齿轮泵,减小径向不平衡力的有效方法：,一是缩小排液口尺寸，使液压力仅作用在一到两个齿的范围内，同时适当增加径向间隙，使齿轮在压力作用下，齿顶不能与壳体相接触；,二是在泵的壳体上开设4条对称的压力平衡槽，使作用在齿轮上的径向力大体平衡，但使高、低压区更加靠近，油液泄漏增加，容积效率降低。,第三节 齿轮泵,齿轮啮合重迭系数应大于1。,在齿轮转动中，会周期性地消逝在一段时间内两对轮齿同时啮合的状况。两对轮齿的啮合点之间的空间容积被封闭，与进、排液腔都不相通，称为闭死容积。而且随着齿轮的旋转，闭死容积会由大变小再变大，直到前一对轮齿脱开啮合。闭死容积变小时，被包围其中的油液压力上升，从齿轮侧面挤出，因而引起发热；闭死容积扩大时，因无油液补充而消逝吸空，这就是齿轮泵的困油现象。,第三节 齿轮泵,困油现象不仅铺张能量，产生噪声和振动，而且降低容积效率。,构造上常常在齿轮泵的侧盖或滑动轴承上开设卸荷槽，使闭死容积缩小阶段与排液腔连通，容积变大时则与吸液腔连通，来解决困油问题。,齿轮泵容积效率低的缘由是，齿轮要顺当地转动，其侧面(轴向)和顶圆(径向)与泵体之间必需留有确定的间隙，这就引起齿轮泵的泄漏。尤其是它的轴向间隙处的泄漏，约占总泄漏量的70%80%。,齿轮泵的泄漏不能完全消退，为使泄漏的油液准时排出泵体，避开憋坏轴颈油封，同时又不致污染环境，往往在泵体内开挖通道，将泄漏的油液直接从内部引向泵的进液口。,第三节 齿轮泵,外啮合齿轮泵优点：,构造简洁、尺寸小、质量轻、制造便利、价格低廉，工作牢靠、自吸力气强(容许的吸油真空度大)，对油液污染不敏感，维护简洁。,缺点：一些构件承受不平衡径向力，磨损严峻，泄漏大，工作压力的提高受到限制。流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。,第三节 齿轮泵,二、齿轮泵排量和流量,外啮合齿轮泵排量的准确计算应依据啮合原理来进展，近似计算时可认为排量等于两个齿轮的齿槽容积之和。,假设齿轮齿数为z、分度圆直径为D、轮齿有效工作高度为h、齿宽为B和模数为m时，则齿轮泵的理论排量为,齿轮泵的流量是不均匀的，具有脉动性，而且齿数愈少，流量的脉动性愈严峻。流量脉动率为,第三节 齿轮泵,第四节 叶片泵,叶片泵主要用于中、低压液压系统，常用作帮助泵或润滑泵。,叶片泵具有运转平稳、噪声低、流量脉动较小、体积小质量小、流量较大等优点。,缺点是对油液污染比齿轮泵敏感，其转速因叶片甩出力、吸油速度及磨损等因素的影响而受到限制，构造较齿轮泵简洁，且制造工艺要求较高。,叶片泵按构造分单作用叶片泵和双作用叶片泵两类。单作用叶片泵的主轴转动一周时，各密封容积吸排油液一次，双作用叶片泵则吸排油液各两次。两类叶片泵都是主要由转子、叶片、定子和配流盘等零件组成。,图a为单作用叶片泵，定子是一内圆柱面，和转子的回转中心间有一偏心距；图b为双作用叶片泵，定子呈椭圆形，转子和定子同心安装。叶片泵的转子上开有很多径向槽，槽内装入可以自由滑动的叶片。转子轴向两侧为配流盘(即侧板)。当转子旋转时，因离心力的作用，叶片从转子槽伸出而紧贴定子内外表，从而在叶片之间形成假设干个密封的容积。叶片外端在定子内外表滑动的同时，随定子外表伸缩，引起密封容积变化。当叶片外伸，使密封容积增大时，就经配流盘吸油窗口从油箱吸入油液；当叶片收缩使密封容积缩小时，则经配流盘排油窗口排出压力油。,一、叶片泵工作原理,单作用叶片泵的定子一般做成可以相对转子轴心移动，即可转变偏心距，因此多为变量泵。,双作用叶片泵都是定量泵。,叶片泵的每个密封容积从低压吸油区转入高压排油区或从高压区转到低压区之前，都必需有一个过渡区，在过渡区内，密封容积与吸、排池腔均不连通。对此，在构造上要求配流盘的吸、排油窗口间的距离略大于密封容积的宽度。但这样给叶片泵运转时带来的问题是，密封容积从低压区进入高压区或从高压区转入低压区时，会突然产生压力冲击，而且在过渡区密封容积也会消逝短时“困油”现象。所以在配流盘上叶片进入的吸、排窗口边缘处，特地开挖出两个三角槽，使密封容积与吸、排窗口逐步沟通，以解决液压冲击和困油问题。,第四节 叶片泵,叶片安装在转子槽内，实际都有确定的倾斜而并非完全呈径向安装。,单作用叶片泵的叶片沿转子旋转方向向后倾斜确定角度；双作用叶片泵的叶片则顺转子旋转方向倾斜确定角度安装。,两种倾斜安装的作用，都是为使叶片便于从槽中滑出，紧贴定子外表，形成牢靠的密封容积。但是在高压排油区，仅靠离心力使叶片贴紧定子是有困难的，由于叶片靠定子的端部同时受到高压油的作用，会使叶片脱离定子外表而破坏容积的密封性。为此，常常把高压油通过侧板的环形沟槽引到转子的叶片槽底部，使叶片底部也作用压力油，保证其牢牢地贴紧定子外表。,第四节 叶片泵,和齿轮泵相比，叶片泵流量比较均匀，噪声比较低。但构造较简洁，对油液的污染比较敏感。,二、叶片泵排量计算,单作用叶片泵的排量,V,d,和双作用叶片泵的排量,V,s,计算公式分别为,B,叶片宽度；,e,单作用叶片泵的偏心距；,R,单作用叶片泵的定子半径；,R,1,双作用叶片泵的定子长半径；,R,2,双作用叶片泵的定子短半径。,第四节 叶片泵,第五节 柱塞泵,柱塞泵是利用柱塞在缸体柱塞孔内的往复运动时形成的密封工作容积的变化而实现吸、排油液的。,柱塞和缸孔都是圆柱面，加工比较便利，精度简洁保证，可以获得很小的滑动协作间隙。,和齿轮泵、叶片泵相比，柱塞泵具有工作压力高、流量大、简洁实现无级变量、容积效率高、使用寿命长等优点，广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统和流量需要转变的场合。,柱塞泵依据柱塞的排列型式不同，分轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。,一、轴向柱塞泵,轴向柱塞泵是柱塞平行于缸体轴线的多柱塞泵。,当缸体轴线与传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵；当缸体轴线与传动轴轴线成一个夹角时，称为斜轴式轴向柱塞泵。,斜盘式轴向柱塞泵依据传动轴是否贯穿斜盘，分为通轴式和非通轴式轴向柱塞泵两种。,第五节 柱塞泵,工作原理,斜盘式轴向柱塞泵主要由主轴1及由其带动的缸体2、配流盘3、柱塞4、滑靴5、斜盘6和弹簧7等组成。,缸体上沿圆周均匀分布有平行于其轴线的假设干(一般为711个)柱塞孔，柱塞装入其中而形成密封空间，柱塞在弹簧的作用下通过其头部的滑靴压向斜盘。,第五节 柱塞泵,主轴带动缸体按图示方向旋转时，处在最下位置(称下死点)的柱塞将随着缸体旋转的同时向外伸出，使柱塞底腔的密封容积增大，从而经底部窗口和配流盘腰形吸油槽吸入油液，直至柱塞转到最高位置(上死点)；当柱塞随缸体连续从最高位置转到最低位置时，斜盘迫使柱塞向缸孔回缩，使密封容积减小，油液压力上升，经配流盘另一腰形排油槽挤出。缸体旋转一周，每一柱塞都经受此过程。,第五节 柱塞泵,当柱塞位于上、下死点时，为防止缸底窗口连通配流盘的吸、排油槽，配流盘两腰形槽的间隔宽度a略大于缸底窗口的宽度b。,转变斜盘倾角的大小，就能转变柱塞的行程长度，也就转变了泵的排量；假设转变斜盘倾角的方向，就能转变吸、排油液的方向，成为双向变量轴向柱塞泵。,第五节 柱塞泵,二、径向柱塞泵,径向柱塞泵是柱塞在缸体内呈径向分布的多柱塞泵，由柱塞1、转子2(缸体)、轴套3、定子4和配流轴5等组成。,缸体与定子偏心安装，配流轴5固定不动，缸体与配流轴之间是间隙协作。当缸体在传动轴驱动下旋转时，柱塞因离心力向外伸出，并顶靠在定子内壁上，缸体按图示箭头方向旋转时，处于水平中心线以上半周内的各柱塞连续向外伸出，柱塞底腔密封容积扩大，将油箱中的油液经配流轴上的a孔进入b腔；处于下半周内各柱塞受定子推压而收缩，密封容积变小，将c腔的油液从配流轴上的d孔排出。缸体旋转一周时，各密封容积分别吸、排一次油液。,第五节 柱塞泵,当柱塞数和直径确定时，径向柱塞泵的排量与偏心距e的大小有关。通常，径向