第三章1 液压泵知识

本章目录本章目录总目录总目录退出退出 液压泵是一种能量转换装置，液压泵是一种能量转换装置，它把驱动它的原动机（一般为电它把驱动它的原动机（一般为电动机）的机械能转换成输送到系动机）的机械能转换成输送到系统中去的油液的压力能，而液压统中去的油液的压力能，而液压马达则把输入油液的压力能转换马达则把输入油液的压力能转换成机械能，使其驱动的工作部件成机械能，使其驱动的工作部件作旋转运动。作旋转运动。液压泵和液压马达液压泵和液压马达都是容积式的。都是容积式的。教学要求教学要求重点难点重点难点2总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束3总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束4总目录总目录返回本章返回本章下一页上一页结束结束第一节第一节 概述概述第二节第二节 齿轮泵齿轮泵第三节第三节 叶片泵叶片泵第四节第四节 柱塞泵柱塞泵第五节第五节 液压泵的选用液压泵的选用第六节第六节 液压马达液压马达总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束第一节第一节 概述概述n液压泵工作原理液压泵工作原理n液压泵主要性能参数液压泵主要性能参数n液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n液压泵的图形符号液压泵的图形符号n液压泵的工作条件液压泵的工作条件总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵基本液压泵基本工作原理工作原理 组成：偏心轮、柱塞、组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为闭容积。柱塞直径为d d，偏，偏心轮偏心距为心轮偏心距为e e。 偏心轮旋转一转，柱偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排下运动吸油，向上运动排油。油。 泵每转一转排出的油泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。与泵的结构参数有关。以单柱塞泵为例以单柱塞泵为例总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束单柱塞泵工作原理单柱塞泵工作原理总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵的三个工作条件液压泵的三个工作条件n必须具有一个由运动件和非运动件所构成必须具有一个由运动件和非运动件所构成的的密闭容积密闭容积；n密闭容积的大小随运动件的运动作密闭容积的大小随运动件的运动作周期性周期性的变化的变化，容积由小变大，容积由小变大吸油，由大变吸油，由大变小小压油；压油；n要有相应的配油机构；要有相应的配油机构；注：密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，注：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。单柱塞泵是通过两排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。个单向阀来实现这一要求的。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数n液压泵的压力液压泵的压力n工作压力工作压力 p ：泵工作时的出口压力，其大小取决于泵工作时的出口压力，其大小取决于负载。负载。n额定压力额定压力 ps ：正常工作条件下按实验标准连续运正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。转的最高压力。n吸入压力：泵吸入压力：泵进口处的压力。进口处的压力。n液压泵的排量、流量和容积效率液压泵的排量、流量和容积效率n排量排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量。常用单位为又称为理论排量或几何排量。常用单位为cmcm3 3/r。排排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。量的大小仅与泵的几何尺寸有关。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n平均理论流量平均理论流量 q q t t：泵在单位时间内理论上排出的油泵在单位时间内理论上排出的油液体积，液体积，q q t t= = n vn v ，单位为，单位为 mm3 3/s /s 或或 L/minL/min 。n实际流量实际流量 q q ：泵在单位时间内实际排出的油液体积。泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力在泵的出口压力 0 0 时，因存在泄漏流量时，因存在泄漏流量q q，因此，因此q q = = q q t tq q 。n瞬时理论流量瞬时理论流量 q qsh sh ：任一瞬时理论输出的流量，一般任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即泵的瞬时理论流量是脉动的，即q qshshq q t t。n额定流量额定流量 q q s s ：泵在额定压力，额定转速下允许连续泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。运转的流量。n容积效率容积效率v v：v v= = q q / /q q t t =（q q t t q q）/ / q q t t = =1 1q q / /q qt t=1 1- -kp kp / /nVnV 式中式中 k k 为泄漏系数为泄漏系数总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n泵的功率和效率泵的功率和效率n输入功率输入功率 P P t t： 驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，P P t t= = TTn输出功率输出功率 P P：泵输出液压功率，泵输出液压功率， P P = = p qp qn总效率总效率p p ：p p = = P P / / P P t t= = p qp q / / TT=v vmm 式中式中mm为机械效率。为机械效率。n泵的转速：泵的转速：n额定转速额定转速 n n s s：额定压力下能连续长时间正常运转的最额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。高转速。n最高转速最高转速 n n maxmax：额定压力下允许短时间运行的最高转额定压力下允许短时间运行的最高转速。速。n最低转速最低转速n n minmin：正常运转允许的最低转速。正常运转允许的最低转速。n转速范围：转速范围：最低转速和最高转速之间的转速。最低转速和最高转速之间的转速。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵柱塞泵、螺杆泵n齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵n叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵n柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵n按排量能否变量分定量泵和变量泵按排量能否变量分定量泵和变量泵n单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵n选用原则：选用原则：n是否要求变量是否要求变量 要求变量选用变量泵要求变量选用变量泵n工作压力工作压力 柱塞泵的额定压力最高柱塞泵的额定压力最高n工作环境工作环境 齿轮泵的抗污能力最好齿轮泵的抗污能力最好n噪声指标噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵n效率效率 轴向柱塞泵的总效率最高轴向柱塞泵的总效率最高总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵的图形符号液压泵的图形符号总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压泵的功率和效率推导：液压泵的功率和效率推导：nT2TpVnpqPttttpTqmvmvPPPPTTPPqqPP实实理理机实机理液理液实机实液实总实理机实机理理实液理液实PP不考虑损失时，不考虑损失时，理实液理qpP实理机理TP实实液实qpP实实机实TP总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束第二节第二节 齿轮泵齿轮泵u 外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理u 外啮合齿轮泵的流量外啮合齿轮泵的流量u 外啮合齿轮泵的三个问题外啮合齿轮泵的三个问题u 其他类型的齿轮泵其他类型的齿轮泵u 齿轮泵的结构齿轮泵的结构 齿轮泵是利用齿轮啮合原齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的。根据啮合形式不理工作的。根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动可视为齿轮曲线作螺旋运动而形成的表面，螺杆的啮合而形成的表面，螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合，因此将螺杆泵曲线的啮合，因此将螺杆泵与齿轮泵放在一起介绍与齿轮泵放在一起介绍总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理 结构组成结构组成n一对几何参数完全相同的齿轮、齿宽为一对几何参数完全相同的齿轮、齿宽为B B、齿数为、齿数为z zn泵体、前后盖板、长短轴泵体、前后盖板、长短轴工作原理工作原理n两啮合的轮齿将泵体、前后盖板两啮合的轮齿将泵体、前后盖板 和齿轮包围的密闭容积分成两部和齿轮包围的密闭容积分成两部 分，轮齿进入啮合的一侧密闭容分，轮齿进入啮合的一侧密闭容 积减小，经压油口排油，退出啮积减小，经压油口排油，退出啮 合的一侧密闭容积增大，经吸油合的一侧密闭容积增大，经吸油 口吸油。口吸油。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束齿轮泵结构齿轮泵结构外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵1后盖 2轴承 3泵体 4主动齿轮 5前盖 6泵轴 7键 8从动齿轮总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束外啮合齿轮泵的流量外啮合齿轮泵的流量v2v22bnzm6.66Vnqbzm6.66bzm2V2mhmzDDhbV故流量计算流量计算式中：式中：z z 齿数，齿数，m m 齿数，齿数，b b 齿宽齿宽 齿轮节圆直径一定时，齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。齿轮泵的齿数，减小齿数。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。轮多为修正齿轮。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束 流量脉动流量脉动n 瞬态流量瞬态流量 正比于容积变化率正比于容积变化率n 流量脉动率流量脉动率iqvd%20%10minimaxiqqq 齿轮泵的瞬时理论流量是脉动齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成供压油口和吸油口的两个分离组成供压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。的齿轮泵。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束齿轮泵的三个问题齿轮泵的三个问题n困油现象与卸荷措施困油现象与卸荷措施困油现象产生原因：困油现象产生原因： 齿轮重迭系数齿轮重迭系数1 1，在两对，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。由大变小，后由小变大。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束困油现象的危害：困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压，闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。引起汽蚀和噪声。n卸荷措施卸荷措施 ：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽n开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则：两槽间距：两槽间距为最小闭死容积，而为最小闭死容积，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。变大时与吸油腔相通。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束泄漏与间隙补偿措施：泄漏与间隙补偿措施： 齿轮泵存在端面泄漏、径向泄齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏端面泄漏 q q泄泄=75 % 80%=75 % 80%； 径向间隙泄漏径向间隙泄漏q q泄泄=15 % 20%=15 % 20%； 啮合线泄漏啮合线泄漏q q泄泄=5%=5%。端面间隙补偿采用静压平衡措施：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在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。的油膜承受。 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措施 产生原因：产生原因：齿槽内的油液由油区齿槽内的油液由油区的低压逐步增压到压油区的高压。的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿 啮合力的合力啮合力的合力 F = K p BF = K p B D De e , , 式中式中 K K为系数，主动齿轮为系数，主动齿轮K=K=0.750.75；从动；从动齿轮齿轮K=K=0.850.85。 危害：危害：轴承载荷增加；轴受径向力轴承载荷增加；轴受径向力而变形。而变形。平衡措施：平衡措施：开开压力平衡槽即：通过在盖板上开设平衡槽，使压力平衡槽即：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用力，但是，它是以增加径向泄漏为代价的。作用力，但是，它是以增加径向泄漏为代价的。 总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n减小压油孔（常用方式）减小压油孔（常用方式）n增大径向间隙加径向浮动块增大径向间隙加径向浮动块这也是以增加径向泄漏为代价的这也是以增加径向泄漏为代价的n增加轴承承载能力增加轴承承载能力总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束其他类型齿轮泵其他类型齿轮泵n高压齿轮泵高压齿轮泵 提高压力措施提高压力措施： 减小轴向泄漏减小轴向泄漏 提高轴承强度提高轴承强度 减小径向泄漏减小径向泄漏 方法：方法： 浮动轴套式浮动轴套式 浮动侧板式浮动侧板式 挠性侧板式挠性侧板式总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵n原理原理: : 一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔 。 特点特点: 无困油现象无困油现象;流量脉动小，噪声低流量脉动小，噪声低;采取间隙补偿采取间隙补偿措施后，泵的额定压力可达措施后，泵的额定压力可达3030 MPa。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n摆线泵摆线泵 原理原理： 结构结构：总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n螺杆泵螺杆泵： 依螺杆数分类：依螺杆数分类： 单螺杆、双螺杆、三螺杆、四螺杆、五螺杆单螺杆、双螺杆、三螺杆、四螺杆、五螺杆n结构结构：工作工作原理原理1后盖 2壳体 3主动螺杆 4从动螺杆 5前盖总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束螺杆泵工作原理与特点螺杆泵工作原理与特点n原理：原理：相互啮合的螺相互啮合的螺杆与壳体之间形成多杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。容积减小为压油腔。n特点：特点：流量均匀，噪流量均匀，噪声低；自吸性能好。声低；自吸性能好。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束第三节第三节 叶片泵叶片泵n双作用叶片泵双作用叶片泵n单作用叶片泵单作用叶片泵n变量叶片泵变量叶片泵 叶片泵又分为双作用叶片叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名两次吸油和压油而得名;单作单作用叶片泵转子每转一周，吸、用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。压油各一次，故称为单作用。 双作用叶片泵只能作定量双作用叶片泵只能作定量叶片泵，单作用叶片泵可用作叶片泵，单作用叶片泵可用作变量泵。变量泵。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n结构组成：结构组成：n定子定子: : 其内环由两段大半径圆弧，两段小半径圆弧，和四段过渡曲线其内环由两段大半径圆弧，两段小半径圆弧，和四段过渡曲线组成组成n转子转子: :转子内有转子内有Z个个叶片槽，且与定子同叶片槽，且与定子同心，宽度为心，宽度为B Bn叶片叶片: : 在叶片槽内在叶片槽内能自由滑动能自由滑动n左、右配流盘左、右配流盘: : 开开有对称布置的吸、压有对称布置的吸、压油窗口油窗口n传动轴：带有花键传动轴：带有花键槽，由轴承支撑槽，由轴承支撑双作用叶片泵双作用叶片泵总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n工作原理工作原理: : 由定子内环、转子外圆由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下转，叶片在离心力作用下紧贴于定子内表面，因定紧贴于定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部分渡曲线组成，故有两部分密闭容积将减小，受挤压密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油成真空，经配流窗口从油箱吸油。箱吸油。总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n双作用叶片泵的流量计算：双作用叶片泵的流量计算：v2222020220202121sZncosr)(R)r(R2bqsZcosr)(R)r(R2bVsbcos)r(rbz1)r(rVsbcos)r(Rbz1)r(RV)V2Z(VV注：式中注：式中为叶片的倾角为叶片的倾角总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束n双作用叶片泵的结构特点：双作用叶片泵的结构特点：n定子曲线定子曲线：由八段弧线组成，两段半径为：由八段弧线组成，两段半径为r r的圆弧，两段长的圆弧，两段长半径为半径为R R的圆弧，四段夹角为的圆弧，四段夹角为的过渡曲线：的过渡曲线：等加（减）等加（减）速曲线速曲线 阿基米德螺旋线阿基米德螺旋线n叶片倾角叶片倾角：为保证叶片所受合力与运动方向一致，减少叶：为保证叶片所受合力与运动方向一致，减少叶片受弯的力，叶片前倾片受弯的力，叶片前倾角角n径向力：径向力：转轴所受径向力平衡，无径向不平衡力转轴所受径向力平衡，无径向不平衡力n根部通油：根部通油：为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油叶片槽根部全部通压力油n叶片数：叶片数：合理设计叶片数（合理设计叶片数（Z8Z8，偶数，偶数），可使理论流量），可使理论流量均匀，噪声低均匀，噪声低n定量泵：定量泵：双作用叶片泵转子转一转，吸、压油各两次，为双作用叶片泵转子转一转，吸、压油各两次，为定量泵定量泵n叶片伸出主要靠离心力和压力油作用叶片伸出主要靠离心力和压力油作用总目录总目录返回本章返回本章返回本节下一页上一页结束结束高压叶片泵特点：高压叶片泵特点：l叶片槽根部全部通压力油会带来以下负作用：叶片槽根部全部通压力油会带来以下负作用：定子的吸油腔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。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。时理论流量脉动。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高。l 提高双作用叶片泵额定压力的措施：提高双作用叶片泵额定压力的措施：采用浮动配流盘实现端面采用浮动配流盘实现端面间隙补偿；间隙补偿； 减小通吸油区叶片减小通吸油区叶片根部的油液压力以根部的油液压力以 减小吸油减小吸油区叶片根部的有效作用面积，区叶片根部的有效作用面积，如：采用阶梯式叶片、子母如：采用阶梯式叶片、子母叶片、弹簧叶片、双叶片等。叶片、弹簧叶片、双叶片等。