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液压动力元件与执行元件 一 复习提问 1 静力学基本方程 2 液压系统的工作压力取决于什么 3 连续性方程 伯努力方程 1 一 能量转化关系液压泵作为动力元件 将电动机输入的机械能转变为液压能 向系统提供压力油 液压马达和液压缸作为执行元件 将液压能转变为机械能 驱动工作部件做功 也就是说 液压系统是以液压泵作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件 液压泵由电动机带动 将液压油从油箱吸上来并以一定的压力输送出去 使执行元件推动负载作功 二 液压泵的工作原理 工作原理 柱塞2在弹簧3的作用下紧压在凸轮1上原动机带动凸轮旋转 使柱塞在泵体中作往复运动 2 液压泵工作原理图 3 当柱塞向右运动时 密封油腔4的容积由小变大 形成真空 油箱中的油液在大气压力作用下 顶开单向阀5进入油腔4 实现吸油 当柱塞向左运动时 密封油腔4的容积由大变小 容腔内的油液受到挤压 压力升高 将单向阀6顶开进入系统 实现压油 吸油 密封容积增大 产生真空容积式压油 密封容积减小 油液被迫压出 4 注意 液压泵是密封容积的变化来进行工作的 所以称为容积式泵 容积式液压泵分类 按结构形式的不同分为齿轮泵 叶片泵 柱塞泵等按输出流量是否可调分为 定量泵和变量泵 5 工作过程演示 动画演示 6 三 液压泵的主要性能参数 1 液压泵的工作压力和额定压力 1 液压泵的工作压力 指泵实际工作时输出的压力 其大小由工作负载决定 2 液压泵的额定压力 指泵在正常工作条件下 按实验标准规定能连续运转的最高压力 超过此值使泵过载 2 液压泵的排量和流量 1 排量 泵轴转一转 由其密封容积几何尺寸变化计算得到的排出的液体体积 称为排量 用V表示 常用单位为cm3 r mL r 7 2 流量 泵在单位时间内排出液体的体积 称为泵的流量 其中由泵密封容积几何尺寸变化计算而得到的流量 称为理论流量 用qt表示 它等于排量V和转速n乘积 即qt Vn泵在工作时实际输出的流量 称为实际流量 用q表示 由于泵存在泄漏 故q qt理论的英文单词为theory所以标识用qt 3 液压泵的功率和效率 1 功率 单位时间内所作的功 用P表示如图所示忽略液压缸和管路的功率损失 则液压泵输出的功率P就等于液压缸输出的功率 8 公式推导 P FvF pA所以 P Fv pAv pq即推出液压泵的输出功率等于液压泵的工作压力与实际输出流量q的乘积 2 效率 液压泵在进行能量转换时 必然存在能量损失 其能量损失可分为容积损失和机械损失 容积损失主要由泄漏引起的 使泵实际输出流量q总是小于理论流量qt 将泵的实际输出流量与理论流量之比值称为容积效率用 V表示即 V q qt q Vn 9 机械损失主要由液体的粘性和机械摩擦而引起的能量损失 即实际输入转矩Ti总是大于理论输入转矩Tt其机械效率 m Tt Ti由公式P 2 nT m Pt 2 n Ti pqt 2 n Ti pVn 2 n Ti pV 2 Ti泵的总效率为输出功率P与输入功率Pi之比值 用 表示 即 P Pi qp 2 nTi v m顺口溜 理论转矩记住它 等于排量乘压差 理论流量记得住 等于排量乘转速 功率等于p乘q 也等转矩乘转速 10 四 齿轮泵1 分类 外啮合 内啮合 11 2 外啮合齿轮泵的工作原理 1 组成 前 后泵盖 泵体 一对齿数 模数 齿形完全相同的渐开线外啮合齿轮 结构图动画 12 如图所示 外啮合齿轮泵在泵体内有一对模数 齿数相等的齿轮 齿轮两端靠端盖密封 齿顶靠泵体的圆弧表面密封 使齿轮的各个齿间形成密封的工作容积 而齿轮啮合线又把它们分隔成左 右两个密封油腔 即吸油腔和压油腔 13 2 工作原理当电动机驱动主动齿轮按图示方向旋转时 吸油腔的轮齿逐渐退出啮合 使吸油腔的密封容积逐渐增大 形成局部真空 油箱中的油液在大气压的作用下 经吸油管 吸油腔吸入到齿间 并随旋转的轮齿带到压油腔 压油腔的轮齿进入啮合 使压油腔的密封容积逐渐减小 齿间的油液被挤出 经压油口输入系统 齿轮不断旋转 吸油 压油过程便连续进行 齿轮退出啮合 容积 吸油密封容积变化齿轮进入啮合 容积 压油 14 动画演示 工作原理演示 15 五 叶片泵 1 叶片泵的分类单作用 变量泵 按工作原理分双作用 定量泵 2 双作用叶片泵组成 主要由转子 定子 叶片 配油盘以及泵体等组成 其中定子和转子的中心重合 其内表面由两段大半径为R的圆弧 两段小半径为r的圆弧和四段过渡曲线组成 16 叶片可以在转子槽中灵活滑动 转子转动时叶片在离心力和叶片底部引入的压力油作用下 紧贴于定子内表面 转子外圆表面 定子内表面 两叶片之间以及前后配油盘一起组成若干个密封油腔 17 结构图演示 结构图动画演示 18 3 双作用叶片泵工作原理 当叶片由小半径r处向大半径R处移动时 两叶片间的密封容积逐渐增大 形成局部真空而吸油 当叶片由大半径R处向小半径r处移动时 两叶片间的密封容积逐渐减小 油液受压 通过压油窗口从压油口排出 动画演示 19 4 单作用叶片泵组成及工作原理 由定子 转子 叶片 配油盘等组成 定子内表面是一个圆形 转子与定子间有偏心距e 在配油盘上只开有一个吸油窗口和一个压油窗口 工作过程 当转子在电动机驱动下按图示箭头方向旋转时 在离心力的作用下 从叶片槽中逐渐伸出 两叶片间的密封容积增大 实现吸油 叶片经定子上半部分时 被定子内表面逐渐压入叶片槽内 密封容积减小 实现压油 注意 泵轴转一周 双作用叶片泵吸压油两次 单作用叶片泵吸压油一次 20 单作用叶片泵工作原理演示 动画演示 21 5 外反馈限压式变量叶片泵工作分析 当pAkx0时定子相对于转子的偏向量减小 输出流量减小 式中pB调定压力 k弹簧刚度 x0弹簧的预压缩量 22 各参数的调节方法 a 调节流量调节螺钉可调节最大偏