第三章 液压泵和液压马达ppt课件

本章目录 第三章液压泵 液压泵是一种能量转换装置 它把驱动它的原动机 一般为电动机 的机械能转换成输送到系统中去的油液的压力能 而液压马达则把输入油液的压力能转换成机械能 使其驱动的工作部件作旋转运动 液压泵和液压马达都是容积式的 教学要求 重点难点 退出 总目录 教学要求 本章要求掌握 液压泵的基本工作原理液压泵的主要性能参数液压泵的分类和选用液压泵的图形符号 重点难点 容积式泵的三个工作条件液压泵的基本工作原理液压泵排量及效率的计算齿轮泵的问题及解决措施双作用叶片泵与单作用叶片泵的异同点各类液压泵的比较及选用 本章目录 第一节概述 第二节齿轮泵 第三节叶片泵 第四节柱塞泵 第五节液压泵的选用 第六节液压马达 第一节概述 液压泵工作原理与种类 液压泵的压力流量和排量 液压泵的功率与效率 液压泵的图形符号 液压泵是液压系统的动力元件 将原动机输入的机械能转换为压力能输出 为执行元件提供压力油 一 液压泵工作原理与分类 有与变化协调的配油机构 有密封的工作空间 工作空间的容积能变化 工作条件 工作原理 单柱塞泵动画 注 密闭容积增大到极限时 先要与吸油腔隔开 然后才转为排油 密闭容积减小到极限时 先要与排油腔隔开 然后才转为吸油 单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的 液压泵的分类和选用 按运动部件的形状和运动方式分为 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵和螺杆泵 按排量能否变量分定量泵和变量泵 选用原则 是否要求变量要求变量选用变量泵 工作压力柱塞泵的额定压力最高 工作环境齿轮泵的抗污能力最好 噪声指标双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵 效率轴向柱塞泵的总效率最高 单作用叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵 二 液压泵的压力 流量和排量 泵的压力 工作压力p 泵实际工作时的输出压力 额定压力pn 泵按标准条件连续运转时允许达到的最大压力 极限压力 泵短时允许达到的最大压力 吸入压力 泵进口处的压力 与大气压比较 泵的流量 额定流量qn 理论上泵轴每转所输出油液的体积 在实际情况下泵单位时间输出油液的体积 在额定转速和额定压力下泵单位时间所输出油液的体积 排量V 理论流量qt 实际流量q 理论上泵单位时间输出油液的体积 瞬时流量qin 任一瞬时泵理论输出的流量 一般泵的瞬时理论流量是脉动的 三 液压泵的功率和效率 电机 四 液压泵的图形符号 第二节齿轮泵 外啮合齿轮泵工作原理及流量计算 外啮合齿轮泵的几个问题 其他类型齿轮泵 齿轮泵结构 一 齿轮泵结构 工作原理及流量计算 图为外啮合齿轮泵实物照片 1 结构组成 结构 泵体 前后盖板 一对几何参数完全相同的齿轮 齿宽为B 齿数为z 长短轴 轮齿的啮合线自动配油 2 工作原理 密封空间 密封空间变化 轮齿脱开 吸油轮齿啮合 压油 配油 原理动画 轮齿 泵体 泵盖之间 3 流量计算 1 困油 2 泄漏 3 径向力不平衡 二 齿轮泵的几个问题 4 流量脉动 困油问题 现象 齿轮啮合时重叠系数大于1 在两对轮齿同时啮合时 它们之间将形成一个与吸 压油腔均不相通的闭死容积 此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化 动画 后果 闭死容积由大变小 形成液压冲击 噪声 油液发热 闭死容积由小变大 形成负压 产生气蚀 在泵体端盖上开卸荷槽 解决 轴向间隙泄漏 q泄75 80 泄漏问题 渠道 径向间隙泄漏 q泄15 20 啮合线泄漏 q泄5 端面间隙补偿采用静压平衡措施 在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件 如浮动轴套或浮动侧板 在浮动零件背面引入压力油 让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力 齿轮径向压力分布不均匀 形成径向总力不平衡 径向不平衡力问题 现象 后果 轴承载荷增加 轴受径向力而变形 解决措施 在端盖上开压力平衡槽压力平衡槽分别与低 高压腔相通 产生一个与液压径向力平衡的作用力 这是以增加径向泄漏为代价的 目前已不用 减小压油孔 常用方式 解决措施 流量脉动率 流量脉动 瞬态流量 Z越少 越大 一般取Z为6 14 三 其他类型齿轮泵 1 高压齿轮泵 提高压力措施 减小端面泄漏提高轴承强度减小径向泄漏 2 内啮合渐开线齿轮泵 原理 结构 特点 无困油现象 流量脉动小 噪声低 采取间隙补偿措施后 泵的额定压力可达30MPa 内啮合渐开线齿轮泵 3 内啮合摆线齿轮泵 实物结构 1 结构 内转子 外转子 配油盘 主动轮 2 工作原理 密封容积的形成 密封空间的变化 动画 思考 为什么主动轮要是内轮 工作原理 4 螺杆泵 特点 流量均匀 噪声低 自吸性能好 思考 从该图可以分析出哪个是进油孔吗 相关学习 第三节叶片泵 双作用叶片泵 单作用叶片泵 变量叶片泵 一 双作用叶片泵 双作用叶片泵的定子和转子 配油 配油盘配油 1 工作原理及流量计算 1 工作原理 密封空间 相临叶片 转子外表面 定子内表面之间 密封空间变化 叶片外伸 吸油叶片内缩 压油吸排油两次 双作用泵 动画 2 流量计算 定量泵 3 双作用叶片泵典型结构 定子曲线 由八段弧线组成 两段短半径为r的圆弧两段长半径为R的圆弧 四段夹角为 的过渡曲线 叶片倾角 为减少Ft 叶片前倾 角 叶片倾 角度 径向力 转轴所受径向力平衡 无径向不平衡力 根部通油 叶片伸出主要靠离心力和压力油作用 合理设计叶片数 Z 8 偶数 可使理论流量均匀 噪声低 叶片数 卸荷式泵 结构外观图 2 双作用叶片泵结构 动画 3 高压叶片泵特点 叶片槽根部全部通压力油会带来以下负作用 定子的吸油腔部分被叶片刮研 造成磨损 减少了泵的理论排量 可能引起瞬时理论流量脉动 这样 影响了泵的寿命和额定压力的提高 提高双作用叶片泵额定压力的措施 提高双作用叶片泵额定压力的措施 采用浮动配流盘实现端面间隙补偿减小通往吸油区叶片根部的油液压力 p 减小吸油区叶片根部的有效作用面积阶梯式叶片 s 子母叶片 b 柱销式叶片 b 密封空间 相临叶片 定子 转子 配油盘之间密封空间变化 叶片伸 吸油叶片缩 压油配油 端面配油盘配油 二 单作用叶片泵 1 工作原理 非卸荷式泵 动画 2 流量计算 单作用叶片泵的结构特点 定子 单作用叶片泵定子内表面为圆面 叶片倾角 为保证叶片所受合力与运动方向一致 减少叶片受弯的力 叶片后倾 角 叶片数 叶片数取为奇数 以减小流量的脉动 三 变量叶片泵 限压式 1 变量叶片泵分类 当PAx Fs时 当PAx Fs时 PAX FS e emax x q qmax q x 变量泵 e emaxq qmax 定量泵 原理及特性曲线动画 2 限压式变量叶片泵工作原理 预先调整emax确定qmax 3 特性曲线 当P Pc时p q不变 q qmaxAB段 当P Pc时q 0 限压 当P Pc时p q q qmax q x BC段 PC pmax 调节限位螺钉位置 控制emax AB线上下平移 更换弹簧BC线斜率变化 调节弹簧预压缩量x0BC线左右平移 3 特性曲线 工作原理动画 4 限压式变量叶片泵结构 第四节柱塞泵 径向柱塞泵轴向柱塞泵 流量计算 一 径向柱塞泵 工作原理 密封容积 柱塞和缸孔之间 密封容积变化 柱塞外伸 吸油柱塞内缩 压油 配油 配油轴配油 工作原理动画 二 轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵 密封空间 柱塞和缸体内孔之间 密封空间变化 柱塞外伸 吸油柱塞内缩 压油 工作原理 配油 端面配油盘配油 螺杆 回程盘 斜盘 活塞 销轴 前泵体 中间泵体 缸体 配油盘 斜盘式轴向柱塞泵 2 结构 斜盘式轴向柱塞泵结构动画 缸体 柱塞滑履组 配流盘 斜轴 缸 式轴向柱塞泵 缸体的中心线与传动主轴成一角度 故此泵称为斜轴泵 图中为斜轴式轴向柱塞泵 柱塞数一般为 个 改变斜盘倾角可以改变泵的排量 第五节各类液压泵的特点及应用 一 特点 齿轮泵外啮 对油不敏感 结构简单 造价低 脉动大 噪声大内啮 对油不敏感 结构简单 造价高 脉动小 噪声小叶片泵双作用 对油敏感 结构紧凑 噪声小单作用 可变量 压力低 噪声大柱塞泵 压力高 可变量 对油敏感 噪声大 二 应用 液压泵的选用 考虑使用性能 优先选用柱塞泵 其次是叶片泵 最后是齿轮泵 考虑结构性价比 自吸能力及抗污染能力 齿轮泵最好 柱塞泵最差 低压液压系统宜采用齿轮泵 中压液压系统宜采用叶片泵 高压液压系统宜采用柱塞泵 有快速和慢速工作行程的设备可采用限压式变量叶片泵 在特殊精密设备上可采用双作用叶片泵 螺杆泵 对平稳性 脉动性及噪声要求不高的场合 可采用中高压 高压齿轮泵 机械辅助装置采用齿轮泵 例 已知某齿轮泵的额定流量q0 100L min 额定压力p0 25 105Pa 泵的转速n1 1450r min 泵的机械效率 m 0 9 由实验测得 当泵的出口压力p1 0时 其流量q1 106L min 当p2 25 105Pa时 其流量q2 101L min 1 求该泵的容积效率 V 2 如泵的转速降至500r min 在额定压力下工作时 泵的实际流量q3为多少 容积效率 V 为多少 3 在这两种情况下 泵所需功率为多少 提示 认为泵在负载为0的情况下的流量为其理论流量 1 泵在负载为0情况下的流量为其理论流量 所以泵的容积效率 2 泵的排量 泵在转速为500r min时的理论流量 压力不变 泄漏量不变 泵在转速为500r min时的实际流量 泵在转速为500r min时的容积效率 3 泵在转速为1450r min时的总效率和驱动功率 泵在转速为500r min时的总效率和驱动功率 第六节液压马达 液压马达概述液压马达分类液压马达主要参数液压马达职能符号 液压马达概述 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置 输出转矩和转速 是液压系统的执行元件 液压马达与液压泵在原理上有可逆性 但因用途不同结构上有些差别 马达要求正反转 其结构具有对称性 而泵为了保证其自吸性能 结构上采取了某些措施 液压马达的分类 ns 500r min为高速液压马达 齿轮马达 叶片马达 轴向柱塞马达 ns 500r min为低速液压马达 径向柱塞马达 单作用连杆型径向柱塞马达 多作用内曲线径向柱塞马达 齿轮马达 工作原理 应用 进出油口相等 有单独的泄油口 为减少摩擦力矩 采用滚动轴承 为减少转矩脉动 齿数较泵的齿数多 由于密封性能差 容积效率较低 不能产生较大的转矩 且瞬时转速和转矩随啮合点而变化 因此仅用于高速小转矩的场合 如工程机械 农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备 结构特点 叶片马达 应用 双作用叶片马达工作原理 转动惯量小 反应灵敏 能适应较高频率的换向 但泄漏大 低速时不够稳定 适用于转矩小 转速高 力