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第二章液压泵授课班级：083022003、4 授课日期：7教学课题：液压泵概述教学目的及要求：1熟悉液压泵的工作原理及特点2了解液压泵的主要性能参数及分类教学重点：液压泵的工作原理教学难点：液压泵主要性能参数间的关系教学方法：讲授、讨论、启发教 具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：液体的主要性质、静止液体和流动液体的力学基础、管道中流动液体的能量损失及其它常见的物理现象。课程导入：液压传动系统中动力装置的功用是什么？课程内容：机械能转变为液压能的转换装置和它们主要性能参数是本节介绍的内容。一、液压泵和液压马达的工作原理在液压传动系统中，液压泵和液压马达都是容积式的，依靠容积变化进行工作。见教材34页图2.1为容积式泵的工作原理简图（用幻灯片演示动画）（1）吸油过程：偏心轮旋转使柱塞2在缸体的柱塞孔内向右移动，缸体与柱塞之间构成了容积可变的密封工作腔变大，产生真空，油液便通过单向阀6吸入。（2）压油过程：偏心轮旋转使柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液因受压通过单向阀5排到系统中去。二、液压泵的分类和图形符号1液压泵常见的类型有按液压泵的结构分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、转子泵、螺杆泵等按液压泵输出流量分：定量泵、变量泵按液压泵工作压力分：低压泵、中压泵、高压泵按液压泵输出液流方向分：单向泵、双向泵单向定量泵 单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵2液压泵的图形符号常见液压泵的图形符号如图所示。3. 液压马达的分类 按转速分：高速马达(n500rpm)、中速马达(100500rpm)、低速马达(n100rpm)； 按排量能否调节：定量马达、变量马达 按输油方向能否改变：单向马达、双向液压马达 按结构：齿轮马达、叶片马达、柱塞马达、摆线马达 液压马达的职能符号4. 液压泵的图形符号 三、液压泵的主要性能参数1.液压泵的压力（单位：Mpa）（1）工作压力p：液压泵工作时实际输出的压力称为工作压力。其大小取决于负载的大小和管路的压力损失，与液压泵的流量无关。（2）额定压力pn:液压泵在正常条件下，连续运转允许达到的最高压力称为额定压力。额定压力是按试验标准规定在产品出厂前必须达到的铭牌压力。（3）最高允许压力pmax:液压泵在短时间内超载时所允许的极限压力。2.液压泵的排量(mL/r即毫升转)液压泵的排量V：在没有泄漏的情况下，液压泵轴转过一转时所能排出的液体体积称为液压泵的排量V，其大小只与液压泵的几何尺寸有关。3.液压泵流量（m3/s或L/min）（1）液压泵的理论流量qt：在没有泄漏的情况下，液压泵单位时间内所输出液体的体积称为液压泵的理论流量，其大小取决液压泵的排量V和液压泵转速n的乘积。qtVn （2）液压泵的实际流量q ：液压泵在单位时间内实际输出的液体体积称为液压泵的实际流量。由于液压泵运转时存在泄漏，所以其实际流量小于理论流量。（3）液压泵的额定流量qn:液压泵在额定压力下输出的实际流量称为液压泵的额定流量，其数值是按试验标准规定在出厂前必须达到的铭牌流量，是最小的实际流量。4.液压泵的功率P（）（1）液压泵的理论输入功率Pt：忽略能量损失，驱动液压泵轴的功率称为液压泵的理论输入功率,若液压泵的理论输入转矩为Tt，泵轴转速为n,其值为P t2nTt （2）液压泵的实际输入功率Pi：考虑能量损失，驱动液压泵轴的功率称为液压泵的实际输入功率,若液压泵的实际输入转矩为Ti，泵轴转速为n,其值为Pi2nTi （3）液压泵的理论输出功率P0t:液压泵理论流量qt和工作压力p的乘积称为液压泵的理论输出功率，其值为P0tqtp （4）液压泵的实际输出功率P0: 液压泵实际流量q和工作压力p的乘积称为液压泵的实际输出功率，其值为P0 qp 5.液压泵的理论驱动转矩Tt与液压泵工作压力p、液压泵排量V之间的关系如果忽略能量损失，液压泵的理论输入功率等于液压泵的理论输出功率，即2nTt =pqt=pVn，由此有Tt=pV/2 也即：液压泵的理论驱动转矩Tt与液压泵的工作压力p和液压泵的排量的乘积成正比。6.液压泵的效率（1）液压泵的容积效率V液压泵工作时，其实际流量q与理论流量qt的比值称为液压泵的容积效率,即Vq/qt （2）液压泵的机械效率m液压泵工作时，其理论转矩与实际转矩的比值称为液压泵的机械效率，即mTt/Ti （3）液压泵的总效率液压泵的实际输出功率与液压泵的实际输入功率的比值称为液压泵的总效率，即 P0/ Pi pq/2nTipqtV/2n（Tt/m）pqt/2nTt VmVm 也即：液压泵的总效率等于液压泵的容积效率与液压泵的机械效率的乘积。四、液压马达的主要性能参数1液压马达的压力液压马达的工作压力：马达入口油液的实际压力液压马达的工作压差：马达入口压力和出口压力的差值液压马达的额定压：马达在正常工作条件下，按试验标准规定运转的最高压力。2液压马达的排量和流量液压马达的排量：马达转一周，由其密封容积变化所需的液体体积。 液压马达的流量：马达入口处的流量。3液压马达的转速和容积效率液压马达的输出转速：理论流量与排量的比值液压马达的容积效率：实际流量与理论流量的比值4液压马达的转矩和机械效率液压马达的理论输出转矩：不考虑机械损失时，马达的输出转矩液压马达的实际输出转矩：考虑机械损失时，马达的输出转矩液压马达的机械效率：实际输出转矩理论输出转矩的比值5液压马达的总效率马达的总效率：液压马达容积效率和机械效率的乘积小结1.液压泵是依靠密封容积的交替变化实现吸油和压油液压泵正常工作必须具备：可以交替变化的密封容积，能够保证吸油腔和压油腔在任何时候都互不相通的配油装置，油箱要和大气相通。2.液压泵在没有泄漏的情况下，泵轴转过一转时所能排除的液体体积称为液压泵的排量，其大小只与液压泵的几何尺寸有关。3.液压泵的压力有：工作压力、额定压力和最高允许压力。液压泵的流量有：理论流量、实际流量和额定流量。液压泵的功率有：理论输入功率Pt和实际输入功率Pi，且PtPi；理论输出功率P0t和实际输出功率P0，且P0tP0。液压泵的效率有：容积效率V、机械效率m和总效率 且 Vm授课班级：083022003、4 授课日期：8教学课题：齿轮泵教学目的及要求：1掌握外啮合齿轮泵的工作原理和结构2掌握齿轮泵存在的三大问题和解决的措施 3了解外啮合齿轮泵的排量和流量计算教学重点：外啮合齿轮泵的工作原理和结构上存在的三大问题及其解决的措施教学难点：外啮合齿轮泵工作时的压力分布、困油现象及其解决措施教学方法：讲授、讨论、启发教 具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习：容积式液压泵的工作原理容积式液压泵正常工作必须具备的条件 液压泵的排量、流量、压力、效率、功率 课程导入：液压泵的种类很多，常见液压泵的工作原理和结构特点是我们今后学习的内容。本节学习齿轮泵的有关内容。课程内容：2.2.1 齿轮泵的工作原理见教材39页图2.3外啮合齿轮泵的工作原理图1、组成：（1）壳体； （2）前、后端盖； （3）一对外啮合齿轮； （4）壳体、端盖和齿轮的各个齿槽组成多个密封工作腔。 2、工作原理：用多媒体演示（1）吸油过程：（2）压油过程：（3）配油装置：两齿轮啮合线及泵盖将吸油区和压油区隔开，起着配油作用。2.2.2 齿轮泵的排量和流量1、齿轮泵的排量计算：式中：z为齿轮的齿数；m为齿轮的模数；B为齿轮的宽度。2、齿轮泵的理论流量：3、齿轮泵的实际流量： 2.2.3 齿轮泵的结构1、齿轮泵的典型结构：见齿轮泵的拆装工程图2、外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题（1）困油现象：由于齿轮泵连续供油时齿轮啮合的重叠数大于1，使两对齿轮的齿间啮合处形成一个封闭体积。液压油随齿轮泵运转过程中，常有一部分液压油被封在此间，称为困油现象。分析：困油现象对齿轮泵造成的损害（见图示）ab：密封容积缩小时，油液的压力增大，高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴承上受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时油液发热，无功损耗增大。b c ：密封容积增大时，形成局部真空，产生气穴，使泵引起强烈的振动和噪声等。消除困油现象的方法：在齿轮泵的端盖（或轴承座）上开卸荷槽消除困油现象。原则： ab 密封容积减小，使之通压油腔；bc 密封容积增大，使之通吸油腔； b 时密封容积最小，隔开吸压油口。 注意：许多齿轮泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好。 （2）径向不平衡力（见图示）产生原因：（a）压油腔和吸油腔处齿轮外缘所受的压力不均匀。 （b）在齿轮和壳体内孔的径向间隙中，压力逐渐分级下降。 后果：使齿轮和轴受到径向不平衡力。可以使泵轴弯曲，齿轮顶接触泵体，产生摩擦。改善措施：缩小压油口。（3）泄漏泄漏的途经：（1）齿轮啮合线处的间隙 约占齿轮泵总泄漏量的5% （2）泵体内表面和齿顶圆间的径向间隙约占齿轮泵总泄漏量的 20%-25%。 （3）齿轮两端面和端盖间的间隙约占齿轮泵总泄漏量的70%-80%。4、中高压齿轮泵端面间隙自动补偿装置（1） 浮动轴套式间隙补偿装置： （2） 浮动侧板式间隙补偿装置：（3）挠性侧板式间隙补偿装置：上述三种方法都是将压力油引入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。齿轮泵的浮动轴套是浮动安装的，轴套外侧的空腔与泵的压油腔相通，当泵工作时，浮动轴套受油压的作用而压向齿轮端面，将齿轮两侧面压紧，从而补偿了端面间隙。挠性侧板式易使侧板外侧面的压力分布大体上齿轮侧面的压力分布相适应。好处：可以提高泵的压力，增大容积效率，减小径向不平衡力等。小结：（1）学习了齿轮泵的工作原理；（2）了解 齿轮泵的排量和流量的计算公式；（3）分析了齿轮泵的结构，了解到齿轮泵中存在的困油现象、泄漏、径向不平衡力的几个问题，并知道了应采取的改善措施。授课班级：083022003、4 授课日期：9教学课题：叶片泵教学目的及要求：1、了解单作用叶片泵的工作原理及它的结构特点；2、掌握双作用叶片泵的工作原理，了解配油盘、定子曲线等特点；3、掌握外反馈限压式变量叶片泵工作原理，学会分析压力影响流量变化的特征，并了解其应用。教学重点：1、双作用叶片泵的工作原理和特点；2、掌握外反馈限压式变量叶片泵工作原理及其应用。教学难点：双作用叶片泵中的配油盘的结构特点；反馈限压式变量叶片泵中的压力和流量的关系教学方法：讲授、讨论、启发教 具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习旧课，导入新课：问题：齿轮泵在结构上存在着哪几个问题？（学生回答，教师小结）新课：叶片泵是一种广泛应用于机床、自动线等中、低压液压系统中的液压泵。优点：结构紧凑、运转平稳、压力脉动小，噪音小；尺寸小、流量大。 缺点：吸油特性不太好，对油液的污染比较敏感，转速不能太高。 2.3.1 单作用叶片泵1、单作用叶片泵的工作原理见教材44页图2.8单作用叶片泵的工作原理图组成：（1）转子；（2）定子；（3）叶片；（4）配油盘和端盖等部件组成， 定子、转子、叶片和两侧配油盘形成若干个密封的工作空间。工作原理：用多媒体演示（1）吸油过程：（2）压油过程：（3）配油装置：专用配油盘。结构特点：（1）转子转一转，吸、压油各一次。则称单作用叶片泵。（2）改变定子和转子的偏心量，可改变泵的排量，则是变量泵。而且根据偏心的方向可以换向。（3）转子和轴承受到径向不平衡力的作用，所以此泵一般不宜用于高压。（4）为了叶片能顺利向外运动，叶片伸出方向与旋转方向有一相反的倾角，而且叶片数均为奇数。2、单作用叶片泵的排量和流量计算：见教材44页图2.9单作用叶片泵排量计算简图，分析并得出：排量公式：流量公式：2.3.2 双作用叶片泵1、双作用叶片泵工作原理：见教材45页图2.10双作用叶片泵的工作原理图组成：由定子1、转子3、叶片4、配油盘和主轴及壳体等组成。由叶片、定子内表面、转子外表面和两个配油盘形成若干个密封空间。工作原理：用多媒体演示（1）吸油过程：（2）压油过程：（3）配油装置：专用配油盘。2、双作用叶片泵的排量和流量计算：见教材51页公式2.23、2.253、双作用叶片泵的典型结构（1）YB1叶片泵的结构拆装：见拆装工程图，注意观察配油盘、定子内表面的形状、叶片槽的特点等。（2）双作用叶片泵结构特点：（A）此泵为双作用平衡式定量泵。（B）配油盘的结构特点：见教材47页图2.12a) 封油区所对应的夹角必须等于或稍大于两个叶片之间的夹角。 b) 在配油盘上腰形孔上要开三角槽 e。 c) 在配油盘上对应叶片槽底部小孔的位置开一环形槽c。 另外：配油盘还可采用凸缘式。注意：介绍其作用及好处（C）定子曲线：定子曲线是由四段圆弧和四段过渡曲线组成。（D）叶片倾角和叶片数：叶片槽相对转子旋转方向向前倾13度角。双作用叶片泵的叶片数为偶数。2.3.3 外反馈限压式变量叶片泵1、外反馈限压式变量叶片泵工作原理见教材48页图2.13外反馈限压式变量叶片泵的工作原理图组成：（1）单作用变量泵；（2）变量活塞1和流量调节螺钉4；（3）调压调簧2和调压螺钉3。注意：介绍其作用工作原理：用多媒体演示学生总结：（a）当油压较低时，变量活塞对定子的推力小于弹簧的预紧力时，定子在最左边位置，偏心量最大，泵的输出流量也最大。（b）当泵的工作压力升高时，变量活塞对定子的推力大于弹簧的预紧力时，定子向右移动，偏心量减小，泵的输出流量减小。（c）当泵压力到达某一极限数值时，定子移到最右边的位置，偏心量接近零，泵没有流量输出。流量和压力特性曲线及特点： 应用：要求执行元件能实现快速慢速保压的中、低液压系统中。2、外反馈限压式变量变量泵典型结构：见结构拆装图小结：（1）学习了 单作用叶片泵的工作原理，并了解了它的结构特点； （2）学习了 双作作用叶片泵的工作原理，也了解了它的配油盘、定子曲线等特点； （3） 学习外反馈限压式变量叶片泵工作原理，分析了压力和流量的特征，并了解其应用。授课班级：083022003、4 授课日期：10教学课题：柱塞泵教学目的及要求：1、掌握径向柱塞泵和轴向柱塞泵的工作原理，了解它们的结构特点及其应用；2、熟悉液压系统中选择合适液压泵的原则；3、了解径向柱塞式液压马达和轴向柱塞式液压马达的工作原理。教学重点：1、径向柱塞泵和轴向柱塞泵的工作原理，了解它们的结构特点及其应用；2、液压系统中选用液压泵的原则。教学难点：轴向柱塞泵的工作原理教学方法：讲授、讨论、启发教 具：黑板、投影仪教学过程及内容：复习旧课，导入新课：以阅读的方式学生复习齿轮泵和叶片泵的结构和工作原理。教师小结：从工作原理和结构特点上看，齿轮泵和叶片泵的容积效率低，工作压力不高，只能适用于中、低压系统。新课：2.4 柱塞泵柱塞泵是利用柱塞在缸体的孔中做往复运动时产生的密封工作腔的容积变化来实现吸油与压油的液压泵。优点：（1）结构紧凑，密封性能好，容积效率高；（2）流量调节方便；（3）承受压力高。它广泛用于高压、大流量、大功率的流量可调的液压系统。缺点：结构复杂、价格高、对油液的污染敏感。分类：径向柱塞泵和轴向柱塞泵径向柱塞泵1、径向柱塞泵的工作原理：见教材50页图2.16径向柱塞泵泵的工作原理图组成：简单介绍其组成及作用工作原理：用多媒体演示（1）吸油：当转子按箭头方向旋转时，转到上半周的柱塞皆往外滑动，柱塞孔的密封工作容积增大，通过配油轴向配油孔吸油；（2）压油：转到下半周的柱塞皆往里滑动，柱塞孔内的密封工作容积缩小，通过配流孔向外排油。（3）配油装置；配油轴和配油衬套。结构特点：（1）改变偏心距就可以改变泵的排量，即为变量泵；若将偏心距换向，则进油口和排油口互换，又为双向变量泵。（2）由于配油轴受到不平衡力、而且中间有孔，所以泵的转速和压力不能太高。（3） 由于径向尺寸大、结构复杂、自吸能力差，故应用不多。2、径向柱塞泵的排量和流量计算：排量公式： 流量公式： 2.4.2 轴向柱塞泵轴向柱塞泵是将多个柱塞配置在一个共同缸体的圆周上，并使柱塞中心线和缸体中心线平行的一种泵。它分为直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）。1、轴向柱塞泵的工作原理见教材52页图2.17轴向柱塞泵的工作原理图组成：见图简介工作原理：吸油与压油过程用多媒体演示2、轴向柱塞泵的排量和流量计算：当柱塞的直径为d，柱塞分布圆直径为D、斜盘倾角为时，柱塞的行程来，所以当柱塞数为z时，排量： 流量公式： 3、轴向柱塞泵的典型结构：见教材52页图2.18轴向柱塞泵的结构图结构特点： （1）主体部分：柱塞沿圆周均匀的分布在缸体内随着缸体转动，其柱塞数多为奇数，而且有专门的配油装置。 （2）变量机构：改变斜盘轴线和缸体轴线的夹角大小，就能改变柱塞的行程长度，即改变泵