工程机械课题—张德卫.doc

课题二 液压泵的结构与检修在液压系统中，液压泵/马达都是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的,因此被称容积泵/马达。两者都是能量转换装置。液压泵是把驱动的机械能转换成压力能，供系统使用；液压马达是把压力能转换成机械能，使工作部件克服负载而对外做功。因此从工作原理上讲，大部分液压泵和马达是可逆的。2.1液压泵2.1.1液压泵的工作原理液压泵的工作原理如图2.1所示。当偏心轮旋转时，当柱塞向右移动，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸油阀5吸入；柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。随着偏心轮连续的旋转，液压泵就不断地产生吸油和压油的过程。1偏心轮 2柱塞 3弹簧 4工作腔 5、6单向阀2.1.2液压泵的性能参数液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。 1、压力液压泵的工作压力主要由执行机构所驱动的负载所决定，负载增大，压力升高;负载减小压力降低。如果负载无限增大，泵的压力也无限升高，直到使机件破坏。因此液压系统常设安全阀，限制泵的最大压力，起过载保护作用。2、排量指泵每旋转一个弧度或每旋转一周所排出液体的体积。排量恒定不可调节的泵，称为定量泵；排量可变的泵称为变量泵。3、流量指泵在单位时间内排除液体的体积。流量等于排量与泵转速的乘积。流量分为理论流量和实际流量（实际流量=理论流量泄漏流量）。执行元件的运动速度取决与流量。4、容积效率可表示泄漏程度，等于实际流量与理论流量的比值。 齿轮泵0.70.9、叶片泵0.80. 95、柱塞泵0.850.985、自吸能力指泵在额定转速下，从低于液压泵进口一下的开式油箱中自行吸油的能力。一般泵的吸油高度不超过500mm。对吸油能力差的泵应采取一下措施：、形成负吸油高度 、采用压力油箱0.050.25MPa 、采用补油泵0.30.7MPa2.1.3液压泵的分类 按结构形式齿轮泵/马达、叶片泵/马达、柱塞泵/马达 按排量是否可调定量泵、变量泵1、齿轮泵内啮合齿轮泵、外啮合齿轮泵。 是一种定量泵，结构简单，工作可靠，自吸能力强等。工作压力可达21MPa以上，属中低压泵。2、叶片泵单作用叶片泵（可作变量泵使用）、双作用叶片泵（只能为定量泵）。 运动平稳、流量均匀、容积效率高。但自吸能力差、转速不宜过高、对油液的污染较为敏感。工作压力可达14MPa。3、柱塞泵径向柱塞泵、轴向柱塞泵（斜轴式、斜盘式）。容积效率最高、工作压力可达40MPa以上，为高压泵。2.2 外啮合齿轮泵图2.2外啮合齿轮泵主要优点：结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；主要缺点：流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。 2.2.1 外啮合齿轮泵的结构与工作原理外啮合齿轮泵主要由主、从动齿轮，驱动轴，泵体及侧板等主要零件构成。泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。外啮合齿轮泵的工作原理如图2.3所示。当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合，使密封腔容积减小，油液受到挤压被排往系统，这就是齿轮泵的吸油和压油过程。图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理2.2.2 外啮合齿轮泵的困油现象及消除措施齿轮泵要连续工作，齿轮啮合时的重合度系数必大于1，于是总有两对轮齿同时啮合，并有一部分油液围困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之间，如图2.4所示。这个密封容积的大小随齿轮转动而变化，形成困油。 油液受到挤压而产生瞬间高压，密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通，油液将从缝隙中被挤出，导致油液发热，轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用； 若密封容积增大时，无油液的补充，又会造成局部真空，使溶于油液中的气体分离出来，产生气穴。图2.4 齿轮泵的困油现象卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。如图2.5所示。开设卸荷槽的原则：两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。2.2.3 外啮合齿轮泵径向不平衡力齿轮泵工作时，作用在齿轮外缘油液的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。 压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴弯曲，使壳体内腔偏磨，加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命。如图2.6所示。常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力。图2.6 径向不平衡力2.2.4 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔：一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙 ；二是通过泵体内腔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙 ；三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙 。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就愈多。 采用自动补偿端面间隙装置：浮动轴套式或弹性侧板式。如图2.7所示。原理：引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。 图2.7自动补偿端面间隙装置2.3 内啮合齿轮泵 内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意图见图2.68。渐开线齿轮 摆线齿轮图2.8 内啮合齿轮泵1外齿轮 2内齿轮 3隔板 4吸油口 5压油口内啮合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声低； 但在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低； 一般用于中、低压系统，或作为补油泵； 内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难，价格较贵，自吸能力差，对油液的污染较敏感，且不适合高压工况。 2.4叶片泵 叶片泵包括两大类：双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能做成定量泵，单作用叶片泵一般是变量泵。其主要区别是定子内曲线的形状不同。曲线形状不同泵轴转一转时吸压油的次数也不同，每转吸压油一次的称单作用叶片泵，吸压油两次的称双作用叶片泵。 图2.9叶片泵 1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口 2.4.1 单作用叶片泵的工作原理定子内表面是圆柱面，转子和定子中心之间存在着偏心,叶片在转子的槽内可灵活滑动，在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下，叶片顶部贴紧在定子内表面上，于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的可变工作腔,当转子按照图示方向旋转时，图右侧的叶片向外伸出，密封工作容腔逐渐增大，产生真空，于是通过吸油口5将油吸入。而在图的左侧，叶片逐渐缩进，密封工作容腔逐渐缩小，形成挤压，经过出油口输到系统中去。泵在转子转一转的过程中，吸油、压油各一次，故称单作用叶片泵。 转子单方向受力，轴承负载大。改变偏心距，可改变泵排量，又称变量叶片泵。2.4.2 双作用叶片泵的工作原理如图所示，当转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，为吸油区，在左下角和右上角处逐渐减小，为压油区；吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。此泵为定量泵。 2.4.3叶片泵常见故障与排除故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大1叶片顶部倒角太小2叶片各面不垂直3定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象5配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转子端面而产生噪声6泵轴与原动机不同轴1重新倒角（不小于145）或修成圆角2检查，修磨3抛光，有的定子可翻转180使用4锉修卸荷槽5修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂 直度小于0.0050.01mm6调整连轴器，使同轴度小于0.1mm容积效率低或压力不能升高1个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住2叶片装反3叶片顶部与定子内表面接触不良4叶片与转子叶片槽配合间隙过大5配油盘端面磨损6限压式变量泵限定压力调得太小7限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8变量泵的反馈缸柱塞磨损 1检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2重新装配3修磨定子内表面或更换叶片4选配叶片，保证配合间隙5修磨或更换6重新调整压力调节螺钉7更换合适的弹簧8更换新柱塞2.5 柱塞泵 柱塞泵具有结构紧凑、单位功率体积小、容积效率高，工作压力高、易实现变量输出等优点，可在高压系统中使用；缺点是结构复杂、造价高、对油污的污染敏感、使用和维修要求严格。柱塞泵是通过柱塞在柱塞套内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类。轴向柱塞泵又分为斜盘式和斜轴式两种，其中斜盘式应用较广。2.5.1 斜盘式轴向柱塞泵的工作原理图2.10斜盘式轴向柱塞泵1斜盘 2柱塞 3缸体 4配油盘 5驱动轴工作原理如图2.9所示。泵由斜盘、柱塞、缸体、配油盘等零件组成。斜盘和配油盘不转动，驱动轴带动缸体、柱塞一起转动。驱动轴旋转时，柱塞在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，油液经配油盘的配油窗口吸入。柱塞在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，将油液从配油盘压油窗口向外压出。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g，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。2.5.2 斜盘式轴向柱塞泵的结构图2.11斜盘式轴向柱塞泵结构图1中泵体 2斜盘 3回程盘 4缸体 5配油盘 6前泵体 7驱动轴 8柱塞9滑靴 10变量活塞斜盘式轴向柱塞泵的结构如图2.11所示。驱动轴与缸体用花键连接带动缸体转动，使均匀分布于缸体上的柱塞绕驱动轴的中心线同速转动。每个柱塞一端有个滑靴，由弹簧通过滑套，经钢球及回程盘，将滑靴紧压在与轴线成一定角度的斜盘上。当缸体带动柱塞旋转的同时，也作直线往复运动，造成各自密封容积不断的变化，完成了吸油和压油的过程。改变斜盘的角度，可改变泵的排量，因此该泵可作变量泵使用。2.5.3滑靴的静压支撑结构如图2.12所示。为防止磨损，轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴。滑靴是按静压轴承原理设计的，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油腔，使滑靴和斜盘间形成具有一定强度的油膜，即形成静压支承。改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。将金属的滑动摩擦变为液体摩擦，减少了磨损，提高了使用寿命。有利于提高轴向柱塞泵的工作压力。图2.12滑靴的结构和减磨原理1缸体 2柱塞 3滑靴 4斜盘 5盘形油腔课题三 液压马达结构与检修3.1液压马达的概念液压马达和液压泵在结构上基本相同，也是靠密封容积的变化进行工作的。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。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压力油时，其轴输出转速和转矩就成为马达。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。3.2液压马达的主要性能参数（1）工作压力 马达入口油液的实际压力称为马达的工作压力，马达入口压力和出口压力的差值称为马达的工作压差。（2）流量和排量 马达入口处的流量称为马达的实际流量，用表示。马达密封容腔变化所需要的流量称为马达的理论流量，用t表示。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量,用表示。 马达轴每转一周，由其密封容腔有效体积变化而排出的液体体积称为马达的排量。 3.3高速液压马达 一般来说，额定转速高于500r/min的马达属于高速马达，额定转速低于500r/min的马达属于低速马达。 高速液压马达基本型式：齿轮式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动、制动、调速和换向。通常高速马达的输出转矩不大，最低稳定转速较高，只能满足高速小扭矩工况。 3.4低速大扭矩液压马达低速大扭矩液压马达的基本形式有三种：它们分别是曲柄连杆马达、静力平衡马达和多作用内曲线马达。 3.41曲柄连杆低速大扭矩液压马达 曲柄连杆式低速大扭矩液压马达应用较早，同类型号为JMZ型，其额定压力16MPa，最高压力21MPa，理论排量最大可达6.140 L/n。 图3.1曲柄连杆马达马达的结构由图3.1所示。由壳体、曲柄连杆活塞组件、偏心轴及配油轴组成。壳体1内沿圆周呈放射状均匀布置了五只缸体，形成星形壳体；缸体内装有活塞2，活塞2与连杆3通过球绞连接，连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴4的偏心圆上，液压马达的配流轴5与曲轴通过十字键连结在一起，随曲轴一起转动，马达的压力油经过配流轴通道，由配流轴分配到对应的活塞油缸。3.42多作用内曲线马达 液压马达由定子1、转子2、配流轴4与柱塞组3等主要部件组成，定子1的内壁有若干段均布的、形状完全相同的曲面组成。每一相同形状的曲面又可分为对称的两边，其中允许柱塞副向外伸的一边称为进油工作段，与它对称的另一边称为排油工作段。缸体压油口配油轴定子柱塞回油口每个柱塞在液压马达每转中往复的次数等于定子曲面数X ，称 X 为该液压马达的作用次数。Z 个柱塞缸孔，每个缸孔的底部都有一配流窗口，并与它的中心配流轴4相配合的配流孔相通。配流轴4中间有进油和回油的孔道，它的配流窗口的位置与导轨曲面的进油工作段和回油工作段的位置相对应，所以在配流轴圆周上有2X个均布配流窗口。3.5 液压泵及液压马达的工作特点1、液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足、异常噪声，甚至无法工作。2、液压泵的工作压力取决于外负载，为了防止压力过高，泵的出口常常要采取限压措施