第5讲齿轮泵

第三章液压泵和液压马达 液压泵 液压马达 第三章液压泵和液压马达 目的任务了解液压泵主要性能参数分类掌握泵原理 必要条件 排流量 齿泵原理 困油 液压泵和液压马达 重点难点 容积式泵工作原理 必要条件齿轮泵工作原理 排流量计算容积式泵的共同弊病 困油现象的实质 提问作业 3 13 2 3 1液压泵和液压马达概述 功用液压泵 将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能 向系统供油 液压马达 将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功 液压泵和液压马达的功用 液压泵 将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能 向系统供油 液压马达 将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功 液压泵与液压马达关系 功用上 相反结构上 相似原理上 互逆 3 1 1液压泵和液压马达的工作原理及分类 液压泵的基本原理动画演示吸油 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 液压泵基本工作条件 必要条件 1形成密封容积2密封容积变化3吸压油腔隔开 配流装置 液压泵和液压马达分类 按输出流量能否调节 定量变量按结构形式 齿轮式叶片式柱塞式按输油方向能否改变 单向双向按使用压力 低压中压中高压高压 3 1 2液压泵和液压马达的的主要工作参数 工作压力和额定压力排量和流量功率和效率效率 工作压力和额定压力 工作压力额定压力 公称压力 铭牌压力 最高允许压力 工作压力 指泵 或马达 实际工作时输出 或输入 油液的压力 其值取决于外界负载 管阻 摩擦 外负载 额定压力 指泵 或马达 在正常工作条件下 按实验标准规定能够连续运转的最高压力 受泵 或马达 本身泄漏和结构强度限制 p pn即泵过载 最高允许压力 泵 或马达 在短时间内允许超载使用 pmax 的极限压力p pn pmax 排量和流量 排量V理论流量qt实际流量q额定流量qn瞬时流量qm 排量V 排量 在没有泄漏的情况下 泵 或马达 每转一周所排出的液体的体积 理论流量qt 不考虑泄露的情况下 单位时间内所排出的液体的体积 qt Vn 实际流量q 指泵 或马达 工作时实际输出的流量q qt qs 额定流量 公称流量 铭牌流量 qn 指泵在正常工作条件下 按试验标准规定必须保证的输出流量 q qn qt 瞬时流量qm 瞬时流量 泵在某一瞬时的几何流量 功率和效率 理论功率输入 或输出 功率输出 或输入 功率结论 理论功率 Pt pqt 输入 或输出 功率 即泵轴的驱动功率或马达的输出功率PI T 2 nT 输出 或输入 功率 PO pq 结论 液压传动系统液体所具有的功率 即液压功率等于压力和流量的乘积若忽略能量损失 则PO PI即Pt pqt pVn Tt 2 nTt 实际上有能量损失 PO PI 效率 容积效率机械效率总效率 容积效率 液压泵 实际流量与理论流量之比值 v q qi qi qs qi 1 qs qi液压马达 理论流量与实际流量之比值 v qi q 1 qs q 机械效率 液压泵 理论转矩与实际输入转矩之比值 m Ti T 1 Ts Ti液压马达 理论转矩与实际输入转矩之比值 m T Ti Ti Ts Ti 1 Ts Ti 总效率 输出功率与输入功率之比值 P0 Pi Pq 2 nT Pvn v 2 nT v m结论 总效率等于容积效率与机械效率之乘积 3 2齿轮泵 分类 组成 工作原理 参数计算 结构特点 齿轮泵的分类 内啮合 外啮合 3 2齿轮泵 3 2 1外啮合齿轮泵的工作原理3 2 2齿轮泵的流量计算3 2 3齿轮泵的结构3 2 4提高外啮合齿轮泵压力的措施 3 2 5内啮合齿轮泵 3 2 6螺杆泵 3 2 1外啮合齿轮泵的工作原理 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 结构图动画 3 2 1外啮合齿轮泵的工作原理 工作原理 密封容积形成 齿轮 泵体内表面 前后泵盖围成齿轮退出啮合 容积 吸油密封容积变化 齿轮进入啮合 容积 压油吸压油口隔开 两齿轮啮合线及泵盖 工作原理动画 3 2 2外啮合齿轮泵的流量计算 齿轮啮合时 啮合点位置瞬间变化 其工作容积变化率不等 瞬时流量不均匀 即脉动 计算瞬时流量时须积分计算才精确 比较麻烦 一般用近似计算法 齿轮泵的流量计算 排量计算流量计算瞬时流量 排量计算 假设 齿槽容积 轮齿体积则排量 齿槽容积 轮齿体积即相当于有效齿高和齿宽所构成的平面所扫过的环形体积 则V dhb 2 zm2b实际上 齿槽容积 轮齿体积 取V 6 66zm2b 流量计算 理论流量 qt Vn 6 66zm2bn实际流量 q qt v 6 66zm2bn v结论1齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数2 转速等于常数 流量等于常数 定量泵3理论流量与出口压力无关 瞬时流量 每一对轮齿啮合时 啮合点位置变化引起瞬时流量变化 出现流量脉动流量脉动结果 引起系统的压力脉动 产生振动和噪声 影响传动的平稳性 3 2 3外啮合齿轮泵结构要点 困油现象及其消除措施径向作用力不平衡泄漏 困油现象及其消除措施 困油现象产生原因引起结果消除困油的方法 困油现象产生原因 为保证齿轮连续平稳运转 又能够使吸压油口隔开 齿轮啮合时的重合度必须大于1 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况 故在齿向啮合线间形成一个封闭容积 困油现象产生原因 a b容积缩小 困油现象产生原因 b c容积增大 困油引起的结果 a b容积缩小p 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出 使轴和轴承受很大冲击载荷 泵剧烈振动 同时无功损耗增大 油液发热 b c容积增大p 形成局部真空 产生气穴 引起振动 噪声 汽蚀等总之 由于困油现象 使泵工作性能不稳定 产生振动 噪声等 直接影响泵的工作寿命 消除困油的方法 原则 a b密封容积减小 使之通压油口b c密封容积增大 使之通吸油口b密封容积最小 隔开吸压油方法 在泵盖 或轴承座 上开卸荷槽以消除困油 CB B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离 效果更好 消除困油的方法 径向作用力不平衡 径向不平衡力的产生 液压力液体分布规律 沿圆周从高压腔到低压腔 压力沿齿轮外圆逐齿降低 p 径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷 产生振动和噪声 改善措施 缩小压油口 以减小压力油作用面积 增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽 会使容积效率减小 如图所示 径向不平衡力图示 泄漏 齿侧泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的5 径向泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的20 25 端面泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的75 80 总之 泵压力愈高 泄漏愈大 3 2 4提高外啮合齿轮泵压力措施 问题 齿轮泵存在间隙 p q v 径向不平衡力也 pp 径向力 提高齿轮泵压力的方法 浮动轴套补偿原理 将压力油引入轴套背面 使之紧贴齿轮端面 补偿磨损 减小间隙 弹性侧板式补偿原理 将泵出口压力油引至侧板背面 靠侧板自身的变形来补偿端面间隙 浮动轴套式 外啮合齿轮泵的优点 结构简单 制造方便 价格低廉结构紧凑 体积小 重量轻自吸性能好 对油污不敏感4工作可靠 便于维护 外啮合齿轮泵的缺点 流量脉动大噪声大排量不可调 小结 工作原理 三个必要条件 流量计算结构要点 四个共同弊病 3 2 5内啮合齿轮泵 渐开线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵 摆线转子泵 3 2 5内啮合齿轮泵 渐开线齿形分类 摆线齿形 渐开线齿形内啮合齿轮泵 组成 小齿轮 内齿环 月牙形隔板等 渐开线齿形内啮合齿轮泵 工作原理 小齿轮带动内齿环同向异速旋转 左半部分轮齿退出啮合 形成真空吸油 右半部分轮齿退出啮合 容积减小 压油 月牙板同两齿轮将吸压油口隔开 摆线齿形内啮合齿轮泵 摆线转子泵 组成工作原理特点 摆线齿形内啮合齿轮泵组成 组成 内外转子相差一齿且有一偏心距 摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理 吸油 左半部分 轮齿脱开啮合容积 工作原理 压油 右半部分 轮齿进入啮合容积 摆线齿形内啮合齿轮泵特点 特点 结构紧凑 尺寸小 重量轻 运转平稳 噪声小流量脉动小 但齿形复杂 加工困难 价格昂贵 3 2 6螺杆泵 组成工作原理特点 螺杆泵组成 一根主动螺杆 双头 右旋 凸螺杆 两根从动螺杆 双头 左旋 凹螺杆 装在泵体内 和其它零件组成螺杆泵 螺杆泵工作原理 V密形成V密变化吸压油口隔开 V密形成 必须满足四个密封条件 才能