液压第四章液压泵与液压马达

第四章 液压泵和液压马达 UNITFOURhydraulicpumpsandhydraulicmotors 第一节概述 Enter第二节齿轮泵 Enter第三节叶片泵一 单作用叶片泵 Enter二 双作用叶片泵 Enter三 限压式叶片泵 Enter第四节柱塞泵一 轴向柱塞泵 Enter二 径向柱塞泵 Enter第五节液压马达 Enter第六节摆动液压马达 Enter第九节液压泵的选择 Enter作业 Enter 论坛 论坛 第四章END 谢谢各位 第四章液压泵及液压马达 第一节基本概念一 基本工作原理与分类液压泵和液压马达都属于能量转换装置 液压泵将原动机的机械能转换成油液的液压能 属于动力元件 液压马达将液压能转换成输出机构的机械能 属于执行元件 都是容积式的 在理论上它们是可逆的 图3 1单柱塞泵1 凸轮2 柱塞3 弹簧4 工作容积5 吸油阀6 排油阀容积式液压泵工作的三个基本条件 1 密闭的工作容积必须发生变化2 变化过程中分别与高 低压腔接通3 高 低压腔必须相互隔开 第一节 分类 二 液压泵与液压马达的基本参数 1 压力工作压力 即实际压力 取决于负载 图3 2额定压力 铭牌上标注的压力 按试验标准规定的连续运转的最高压力式中 A 液压缸无杆腔面积p 实际压力重要概念 压力取决于负载 2 排量与流量 排量V 在没有泄漏情况下 液压泵 马达 每转一圈所排出来的液体体积 流量q V A L式中 A 单柱塞泵无杆腔面积L 柱塞最大行程qt V n式中 n 液压泵的转速马达也一样 V A Lqt V n 3 功率与效率 理解 第二节齿轮泵 一 外啮合齿轮泵工作原理 动画Enter 1 注意工作容积的变化情况吸油侧 逐渐变大排油侧 逐渐变小2 重叠系数大于1 保证高低压腔相互隔开3 连续输出油液 但流量不是均匀的流量脉动系数 二 基本参数计算 排量计算方法 假设 齿轮的轮谷和轮齿体积相等 如图 可作出一个计算环 外径为齿顶园 内径为排量流量相同流量时 采用较大的模数 可以减少齿数 脉动系数 三 结构特点 1 困油现象容积最小解决措施 开两个卸荷槽左边槽连P右边槽连T2 泄漏问题三个泄漏通道端面最严重 占80 端面间隙自动补偿结构图3 53 径向力不平衡问题Enter 解决措施 缩小输油口 四 主要品牌 榆次齿轮泵 榆次液压集团有限公司是中国液压元件及相关产品的重要制造基地 是中国液压领域集科研 开发 贸易与生产制造为一体的高新技术大型企业 公司成立于1988年 1995年改制为国有独资有限责任公司 总资产9亿元人民币 下属6个子公司和3个中外合资公司 1993年公司入选中国500家最大机械工业企业 现为山西省 十五 期间重点扶持的十大高新技术大型企业之一 其资产总额 工业生产总值 利税总额在中国液压行业名列前茅 公司的主要产品有三大类常规阀 叠加阀 插装阀 比例阀 引进日本油研技术和美国Vickers技术 叶片泵 含汽车转向泵 引进意大Atos技术 齿轮泵 柱塞泵 大口径油缸 缸径400 1000 以及滤油器 引进德国ERE技术 齿轮泵压力达20Mpa 四 主要品牌 意大利Marzocchi 马祖奇 马卓取 意大利马祖奇MARZOCCHI公司成立于1961年 经过不断的投资及产品开发 Marzocchi现已成为世界上最大的齿轮泵及齿轮马达的生产厂家之一 Marzocchi高壓齒輪泵 最高壓力可達到31Mpa 具有壓力高 壓力穩定 噪音小 四 主要品牌 保加利亚caproni 卡普罗尼 一 单作用叶片泵 1 工作原理动画密闭的工作容积如何发生变化 变化过程中如何与高低压腔连通 高低压腔如何相互隔开 为什么又称为非平衡泵 为什么又称为变量泵 为什么叶片后倾安装 2结构特点 叶片后倾 存在问题 在吸油区段 叶片伸出困难 后果是 解决措施 将叶片后倾安装叶片受力分析 1 离心力Pe2 哥氏惯性力Pg3 定子表面的摩擦力Pf合力为P结论 有利于叶片顺利伸出并贴紧定子表面提示 合力在叶片垂直方向上的分力 如果此力大了 伸出势必困难 二 双作用叶片泵 1 工作原理a 观察定子内表面曲线 由一对大圆弧 一对小圆弧和四段过渡曲线组成 b 转子与定子同心 c 转子转一圈 工作容积完成2次吸排油 d 注意配油窗口的对称性 转子轴受力平衡故称为平衡式叶片泵e 不能变量 只能做定量泵存在问题 压油区段 叶片容易折断为什么 结构特点 叶片前倾问题 分析 基本参数计算 式中 R 定子导轨曲线的大圆弧半径r 定子导轨曲线的小圆弧半径r0 转子半径 叶片倾角S 叶片厚度Z 叶片数 YB1型双作用叶片泵 组成 定子6 转子5 配油盘4 8 两条螺栓固定主轴11 滚珠轴承12 1 花键a 泄漏通道b 与输出油口通 且压紧定子与配油盘 配油盘 左右共两个 1 吸油区段 2 压油区段 过渡区段压油窗口两端的三角沟槽对称 可适应正反转 减少压力冲击困油现象解决 双作用叶片泵定子导轨曲线 等加速 等减速曲线 最大行程 R r 最大幅角 限压式变量叶片泵 转子不平动 仅转动定子平动平动的方式 液压力P与弹簧力FS的平衡当P FS x emax e0 q qmax当P FS x减小直至0改变弹簧刚度K 可改变BC斜率0拧动调节螺钉 可使AB平移0拐点B的位置取决于预压缩力 面积 刚度等 一 轴向柱塞泵动画 特点 柱塞沿主轴方向布置基本参数计算 CY14轴向柱塞泵 特点 容积效率95 高压32Mpa对清洁度要求高中心弹簧作用 变量机构 有多种变量方式 手动 手动伺服 随动 液动等 如图为手动伺服变量机构 伺服活塞力平衡方程 paAa pbAb式中Aa Ab斜盘顺时针转动调节过程 3 b腔通过d与油箱通 paAa pbAb 活塞向上移动直至阀口被遮盖斜盘逆时针转动调节过程 3 a腔通过c与b腔通 paAa pbAb 活塞向下移动直至阀口被遮盖总结 1 手动给定2 随动输出 斜轴式轴向柱塞泵 柱塞相对于传动轴倾斜布置与斜盘式比较 1 主轴倾斜 盘不斜2 都可以实现工作容积随主轴转动而变化 3 都是通过调节 4 都是高压 5 流量更大 6 价格更高 传动轴 主轴 盘 配油盘 工作容积 二 径向柱塞泵 组成 定子 转子 柱塞 配油轴柱塞径向布置而得名 转动部分 转子 柱塞 衬套不转动部分 配油轴 定子特点 低速大扭矩体积大 配油轴 齿轮马达 工作原理啮合点为C未平衡力 pB h a pBh pB h b 在理论上与液压泵互逆实际上的区别 1 马达进出油口对称 适应正反转要求2 马达有独立泄漏通道实际上不能互换齿轮马达特点结构简单 价廉 体积小 重量轻 效率低 噪音大 一般为中低压小扭矩马达 16Mpa以下 轴向柱塞马达 位于高压区段的柱塞伸出顶住斜盘 接触点处的反力FN可分解为两个分力 其中切向分力FT是驱动力 驱动力矩 摆动液压马达 摆动缸 有单作用和双作用两种结构型式 单作用 转角小于360 双作用 转角小于180 输出转矩是单作用的两倍 输出转速是单作用的一半 主要问题密封 液压泵的选择 性能比较 增加价格部分比较 齿轮泵经向力不平衡问题 py 径向液压力p1 啮合力 方向沿啮合线 从动轮最严重解决办法 1 减小排油尺寸 2 采用平衡槽结构的滑动轴承 略 单作用叶片泵动画 轴向柱塞泵变量原理动画 齿轮泵 排油腔吸油腔 第四章作业题4 14 24 34 84 9 作业解答 4 1 已知压力 流量 不计管道损失 求泵出口处的压力 解 a p 0 b p 0 c 也可详细表达为 d e 4 2液压泵的额定流量为100L min 额定压力为2 5Mpa 当转速为1450rpm时 机械效率为0 9 由实验得 当泵出口压力为零时 流量为106L min 当压力为2 5MPa时 流量为100 7L min 求 1 泵的容积效率 2 若转速降到500rpm 在额定压力下 泵的流量是多少 3 两种转速下 泵的驱动功率 解 教材4 2 4 2 液压泵的额定流量为100L min 额定压力为2 5MPa 当转速为1450r min时 机械效率为0 9 实验测得 当压力为0时 流量为106L min 压力为2 5MPa时 流量为100 7L min 求 1 泵的容积效率 2 如泵转速下降到500rpm 求额定压力下的流量 3 两种转速下泵的驱动功率 解 4 3设液压泵的转速为950rpm 排量V 168mL r 在额定压力29 5Mpa和同样转速下 测得的实际流量为150L min 额定工况下的总效率为0 87 求 1 泵的几何流量 2 泵的容积效率 3 泵的机械效率 4 泵在额定工况下 所需电动机驱动功率 5 驱动泵的扭矩 解 4 8某液压马达的进油压力为10Mpa 排量为200mL r 总效率为0 75 机械效率为0 9 计算 1 该马达几何转矩 2 若马达的转速为500r min 则输入马达的流量为多少 3 若外负载为200Nm n 500rpm 时 该马达输入功率和输出功率为多少 解 4 9一液压马达 要求输出转矩52 5Nm 转速为30r min 马达排量为105mL r 马达的机械效率和容积效率均为0 9 出口压力为0 2Mpa 试求马达所需的流量和压力各为多少 解 补充作业 4 某机床液压系统采用一限压式变量泵 泵的流量 压力特性曲线ABC如图示 泵的总效率为0 7 如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为45 105Pa和2 5L min 在快速移动时 泵的压力和流量为20 105Pa 20L min 问泵的特性曲线应调成何种形状 泵所需的最大驱动功率为多少 提示 最大驱动功率可认为在拐点处 5 一液压泵的排量为16cm3 r 当泵的转速为1000r min 压力为7MPa时 其输出流量为14 6L min 原动机输入扭矩为20 3Nm 求 1 泵的总效率 2 驱动泵所需要的理论扭矩 6 某液压马达的排量是40cm3 r 马达在压力为6 3MPa和转速1450r min时 马达吸入的实际流量为63L min 马达实际输出扭矩是37 5Nm 求液压马达的容积效率 机械效率和总效率 2 某液压泵在压力P 16MPa时 实际输出流量q 63L min 液压泵的容积效率为0 91 机械效率为0 9 问选用2 5KW的电动机能否拖动 3 一齿轮泵的模数m 4 齿数z 9 齿宽b 18mm 在额定压力下 转速n 2000r min时 泵的输出流量q 30L min 求泵的容积效率 4题解答 4 解 根据快进时的压力和流量可得到工作点F 通过F点作AB的平行线A E 根据工进时的压力和流量可得工作点G 过G作BC的平行线DC A E和DC 相交于B 点 则A B C 即为调整后的泵的特性曲线 B 点为拐点 在图上查出B 点对应的压力和流量分别为32 5 105Pa和19 5L min 变量泵的最大功率可认为在拐点附近 故泵的最大驱动功率近似等于 5题解答之一 5 一液压泵的排量为16cm3 r 当泵的转速为1000r min 压力为7MPa时 其输出流量为14 6L min 原动机输入扭矩为20 3Nm 求 1 泵的总效率 2 驱动泵所需要的理论扭矩 解 5题解答之二 已知V n P q Ti 求泵的总效率 泵的理论扭矩解 6题解答 习题课 液压流体力学习题 习题3 1如图 一具有真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中 液体在管中上升的高度h 1m 设液体的密度为 1000kg m3 试求容器中的真空度 解 列0 0等压面方程等压面 在静止流体中 压强相等的点所组成的面 仅重力作用时 等压面为一族彼此平行的水平面真空度 当相对压强为负值时 其值的绝对值就是真空度 真空度的大小就是比大气压小多少的值 4 作题中要标出等压面 列出等压面方程 习题3 3如图 容器A中液体的密度 A 900kg m3 B中液体的密度 B 1200kg m3 ZA 200mm ZB 180mm h 60mm U形管中的测压介质为汞 试求A 之间的压力差 解 列1 1等压面方程 对涉及U形差压计的计算问题 要会利用U形测压计的左右两支管间的等压面做关联条件来求解问题 习题3 5如图所示 密度 1260kg m3的油液在某工厂的管道中以流量q 0 7m3 s流动 在直径d1 600mm的管道点 1 处 压力p1 0 3MPa 试求 2 点处的压力p2 该点管直径d2 300mm 位置比 1 低h 1m 点 1 至点 2 的管长l 1 26m 不计一切损失 习题3 6如图所示 一虹吸管从油箱中吸油 给定管子的