液压泵47304ppt课件

.,第二章液压动力元件,.,概述齿轮泵叶片泵柱塞泵泵的选用问题及措施,.,2.1泵的概述,2.1.1工作原理及特点,工作原理,吸油,压油,特点,必须具有密封容积；,具有相应的配流机构；,1)吸油开始,2)吸油终止,1)压油开始,2)压油终止,密封容积要发生周期性的变化；,油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力；,.,2.1泵的概述,2.1.2主要性能参数,压力,工作压力,额定压力,最高允许压力,排量和流量,排量,理论流量qt=Vn,实际流量q=qt-q1,额定流量qn,.,2.1泵的概述,功率损失,容积损失,机械损失,效率,容积效率,功率,输入功率,输出功率,总效率,输出功率pq,输入功率Tw,机械效率,容积效率,机械效率,.,2.1泵的概述,2.1.3泵的分类,按结构分,齿轮泵：外啮合和内啮合齿轮泵,叶片泵：双作用、单作用叶片泵,柱塞泵：轴向柱塞泵和径向柱塞泵,螺杆泵：单螺杆、双螺杆泵等,按排量能否改变分,定量泵变量泵,按排油方向分,单向液压泵：如齿轮泵，双作用叶片泵等双向液压泵：单作用叶片泵，轴向、径向柱塞泵,.,2.2齿轮泵,2.2.1工作原理,密封容积,由壳体、端盖和各个齿槽组成密封的工作腔,密封容积周期性变化,吸油腔：,压油腔：,配油装置,由啮合处的齿面接触线分隔高、低压腔,相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封容积逐渐增大；,轮齿逐渐进入啮合,密封容积逐渐缩小；,.,2.2齿轮泵,1-轴承外环2-堵头3-滚子4-后泵盖5-键6-齿轮7-泵体8-前泵盖9-螺钉10-压环11-密封环12-主动轴13-键14-泻油孔15-从动轴16-泻油槽17-定位销,.,2.2齿轮泵,2.2.2参数计算,排量,实际取,1)和m的平方成正比，和z成正比。所以在分度圆直径一定时，增大模数，减少齿数可增大泵排量。,2)与齿宽成正比，但齿宽增大受齿轮所受液压径向力增加的限制，一般取齿宽B（610）cm，高压时取小值。,流量,理论流量：,实际流量：,因素：,.,2.2齿轮泵,流量脉动率,齿数越少，脉动率越大。,在容积式液压泵中，齿轮泵的流量脉动最大,流量脉动控制办法,3)提高转速可以提高泵的流量，但受泵吸入性能的限制。齿轮泵的转速一般在10001500r/min,流量脉动是容积式泵的共同弊病,会引起系统压力脉动，产生振动和噪声，又会影响传动的平稳性,.,2.2齿轮泵,2.2.3问题,泄漏,1)轴向间隙占75%80%,2)径向间隙占15%20%,3)齿侧间隙占4%5%,原因,解决办法：端面间隙自动补偿,.,2.2齿轮泵,困油齿轮泵特有的现象,定义：因闭死容积大小发生变化导致压力冲击和气穴的现象,困油现象的描述,困油现象的原因,.,2.2齿轮泵,困油现象的危害,措施在泵的前后盖板或浮动侧板上开卸荷槽,非对称式，必须保证在任何时候都不能使吸油腔与压油腔相互串通；这样的齿轮泵不能反转。,容积由大变小时，齿轮和轴承受周期性压力冲击。,容积由小变大时，产生气穴现象。,产生强烈的噪声、振动，影响泵的工作寿命。,.,2.2齿轮泵,径向不平衡力,成因,危害：,措施：,泵轴弯曲,齿顶压向定子的低压端，使定子偏磨,加速轴承的磨损，降低轴承使用寿命,开压力平衡槽,缩小压油腔,增大径向间隙,.,2.2齿轮泵,提高泵压力的措施,泵压力低的原因,泄漏,径向力,提高压力的措施,减小径向力增大轴与轴承刚度自动补偿轴向间隙,.,2.2齿轮泵,主要优点：结构简单，制造方便，造价低；重量轻，外形尺寸小；自吸性能好，对油的污染不敏感(抗油液污染能力强)；工作可靠；,缺点：,内部泄漏比较大；有困油现象，流量脉动大，噪声高；排量不能调节。上述特点使得齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压。,.,2.2齿轮泵,螺杆泵外啮合摆线齿轮泵,特点：结构简单、紧凑、体积小、重量轻运转平稳、输油均匀、噪声小容许采用高转速、容积效率较高（9095）对油液污染不敏感，在精密机床中应用较多。形状复杂、加工困难。,.,2.2齿轮泵,内啮合齿轮泵渐开线齿轮泵摆线齿轮泵,特点：结构紧凑、尺寸小、重量轻磨损小、寿命长、流量脉动小、容积效率高。齿形复杂、加工精度要求高，造价高。,.,2.3双作用叶片泵,2.3.2工作原理,密封容积,密封容积周期性变化,配油装置,2.3.1组成,定子、转子、叶片、配油盘、壳体及传动轴等,.,2.3双作用叶片泵,.,2.3双作用叶片泵,2.3.3工作特点,双作用式转子每转一圈，吸排油两次,卸荷式吸压油口对称，径向力平衡,转子和定子中心重合，定量泵,为保证泵能正常工作,配油盘窗口应对应于定子的过渡曲线。定子过渡曲线的范围角,为保证叶片始终压紧在定子内环，一般叶片槽根部全部通压油腔。防止压油区叶片内滑。,叶片数是双数,双作用叶片泵的叶片数为z=8的偶数,.,2.3双作用叶片泵,封油区圆心角,叶片夹角,三角槽与窗口尾端之间的封油角,2.3.4角度定义,为避免出现困油现象,为避免出现流量脉动、压力脉动和噪声,为避免出现泄漏现象,.,2.2双作用叶片泵,2.3.5结构特点,配油盘,2)开三角槽（眉毛槽）,1)封油区中心角稍大于或等于叶片夹角,3)c槽与压油腔相通并与叶片槽底相通,.,2.2双作用叶片泵,定子曲线,(1)组成：四段圆弧和四段过渡曲线,(3)过渡曲线类型：,1)阿基米德螺线：v径=c,流量均匀,但因连接点处v突变，a无穷大，引起刚冲，产生噪声、磨损,2)等加速等减速曲线：v径,a=c，刚冲，但有柔性冲击3)高次曲线,叶片泵采用等加速等减速曲线作为过渡曲线,(2)原则：保证叶片在径向运动时速度和加速度变化均匀，对定子内表面的冲击尽可能小。,.,2.2双作用叶片泵,叶片倾角,叶片泵在工作过程中，叶片对定子内表面有作用力，定子内表面对叶片产生一反作用力FN，此力可分解为：FT=FNsin垂直于叶片，增大了摩擦，且易使叶片折断，为减小该力，应减小压力角，叶片前倾即可，压力角变为=-,问题的提出：,叶片泵不允许反转的两个原因,.,2.2双作用叶片泵,2.3.6提高双作用叶片泵压力的措施,叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内表面的磨损。,随着技术的发展，双作用叶片的最高工作压力已达成2030MPa，这是因为双作用叶片泵转子上的径向力基本上是平衡的，不像齿轮泵和单作用叶片泵那样，工作压力的提高会受到径向承载能力的限制；,在压油区，顶底压力平衡在吸油区，顶部低压，底部高压，致使叶片作用于定子表面的力很大，使磨损加剧，寿命降低，成为限制双作用叶片泵压力提高的主要因素，所以应采取措施减小吸油区叶片对定子内表面的作用力，,.,2.2双作用叶片泵,减小作用在叶片底部的油液压力,阻尼槽，内装式小减压阀,减小叶片底部承受压力油作用的面积,子母叶片,阶梯式叶片,.,2.2双作用叶片泵,使叶片顶端和底部的液压作用力相平衡,双叶片：,弹簧式叶片,合理设计叶片头部的形状，使叶片头部承压面积略小于叶片底部承压面积。这个承压面积的差值就形成叶片对定子内表面的接触力。,.,2.2双作用叶片泵,2.3.7排量和流量,不考虑叶片厚度和倾角：,考虑叶片厚度和倾角：,理论流量,特点泵输出流量有微小脉动,.,2.3单作用叶片泵,2.3.1结构组成,定子转子、叶片、配油盘、传动轴、壳体等,密封容积,密封容积周期性变化,配油装置,2.3.2工作原理,.,2.3单作用叶片泵,2.3.3工作特点,单作用式转子每转一圈，吸排油一次,非卸荷式吸压油口各半，径向力不平衡,转子和定子偏心，改变偏心量即可改变流量，变量泵,定子内表面是圆柱形,在压油区，叶片底通压力油，顶底受力平衡；在吸油区，叶片底通吸油腔，仅靠离心力的作用紧靠在定子内壁；,叶片数是单数,叶片后倾,改变偏心方向即改变流向,.,2.3单作用叶片泵,2.3.4参数计算,排量,流量,叶片厚度及倾角的影响,.,2.3单作用叶片泵,开三角卸荷槽的方法消除。,转子承受径向液压力,单作用叶片泵转子上的径向液压力不平衡，轴承负荷较大。这使泵的工作压力和排量的提高均受到限制。,2.3.5问题,困油,.,2.3单作用叶片泵,(1)改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时,吸油压油方向也相反;(2)压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通;(3)由于转子受到不平衡的径向液压作用力,所以这种泵一般不宜用于高压。(4)为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24。,特点,.,2.4限压式变量叶片泵,组成,2.4.1外反馈式,.,2.4限压式叶片泵,工作原理：,当时，定子不动，偏心量最大。,当时，定子即将移动，此时的pB为限定压力。,当时，定子右移动，e下降，q下降。,何时泵流量为零？,利用外部反馈液压缸,.,2.4限压式叶片泵,特性曲线,调节过程,调节流量调节螺钉,调节弹簧预压缩量x0,调节弹簧刚度ks,.,2.4限压式叶片泵,.,2.4限压式叶片泵,2.4.2内反馈式,偏心距的变化不是靠反馈液压缸，而是靠配油盘上的压油口布置存在偏角，产生一水平分力与弹簧力平衡,.,2.4限压式叶片泵,执行机构需要有快、慢速运动的场合如：组合机床进给系统实现快进、工进、快退等快进或快退：用AB段工进：用BC段或定位夹紧系统定位夹紧：用AB段夹紧结束保压：用C点,限压式变量叶片泵的应用,.,2.4限压式叶片泵,限压式变量叶片泵的特点,叶片处于压油区时，叶片底部通压力油叶片处于吸油区时，叶片底部通吸油腔限压式变量叶片泵的叶片倾角与双作用叶片泵的叶片倾角相反，即叶片倾角沿转子径向向后倾斜角；当叶片数为奇数时，限压式变量叶片泵瞬时流量脉动小，限压式变量叶片泵的叶片数通常为15片左右。限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺寸大，相对运动的机件多，泄漏较大，轴上承受不平衡的径向液压力，噪声较大，容积效率和机械效率都没有定量叶片泵高能按负载压力自动调节流量，在功率使用上较为合理，可减少油液发热。,.,2.4限压式叶片泵,问题：,1、为保证双作用叶片泵的叶片在转子叶片槽内自由滑动并紧贴定子内表面，通常采用叶片槽要全部通压力油的措施。请分析这一措施带来的副作用。,2、为什么双作用叶片泵的叶片数取为偶数？而单作用叶片泵的叶片数为奇数？,.,2.4柱塞泵,2.4.1柱塞泵的分类,径向柱塞泵轴向柱塞泵,通过柱塞在柱塞缸内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高，可以在高压下工作。,.,2.4柱塞泵,2.4.1径向柱塞泵(轴配油）,结构组成,定子、转子、柱塞、轴套、配油轴等,密封容积,密封容积周期性变化,配油装置,工作原理,吸油口,压油口,封油区,.,2.4柱塞泵,排量和流量计算,排量：,流量：,.,2.4柱塞泵,特点,变量泵,双向泵,自吸能力差,配流轴受径向不平衡力，易于磨损，限制压力和转速提高,柱塞较多且为奇数时，脉动较小,径向尺寸大,.,2.4柱塞泵,为保证油轴的强度和刚度，轴的外径就需较粗，兼以缸体呈径向布置，所以泵的径向尺寸和重量也较大。,容积效率不是很高；轴承负荷增加。所以泵的工作油压越高，则容积效率越低，轴承负荷也越大，故径向柱塞泵的最大工作压力一般多限制在20MPa以内。,轴内钻孔通流面积较小，这样，为了保证泵的正常吸入，防止产生“气穴”现象，吸入流速不能太高，这限制了径向泵的流量和转速,.,2.4柱塞泵,2.4.2径向柱塞泵(阀配油）,阀配油径向柱塞泵的主要问题是吸、压油过程对柱塞的运动有一定的滞后。阀配流径向柱塞泵的实际排量比理论计算值要低。泵的转速愈高这种滞后现象愈严重。所以，此类泵的额定转速一般不高。,.,2.4柱塞泵,2.4.3直轴式轴向柱塞泵,斜盘1、配油盘4不动，传动轴5带动缸体3、柱塞2转动。自下而上回转的半周，柱塞2逐渐向缸体外伸出，密封容积增加，自配油窗口a吸入。,工作原理,传动轴轴线与缸体轴线平行,.,2.4柱塞泵,其自上而下回转的半周内，柱塞2逐渐向里推入，密封容积不断减小，油液从配油窗口b向外排出。缸体一转，每个柱塞往复运动一次，吸油动作各一次。改变斜盘的倾角，就可以改变密封工作容积的有效变化量，实现泵的变量。,.,2.4柱塞泵,泵的输出流量为：,泵的排量为：,流量、排量计算,从结构工艺性和脉动率综合考虑，常取Z=7或Z=9。,特点：,排量是转角的函数,输出流量是脉动的。奇数时偶数时，z增加，,柱塞数为奇数,.,2.4柱塞泵,CY14-1B型轴向柱塞泵,CY-Y型油泵电机组,.,2.4柱塞泵,.,2.4柱塞泵,结构特点,三对摩擦副：柱塞与缸体孔、滑履与斜盘、缸体与配流盘,柱塞与缸体孔的间隙加工精度易于保证；,滑履与斜盘、缸体与配流盘之间的平面间隙采用静压支承，间隙磨损后可补偿，因此容积效率高；,泄油口：,压力油经三对摩擦副的间隙泄漏经泵体上方的泄漏油口直接引回油箱,不仅保证了泵体内的油液为零压，而且可随时将热油带走，使得泵体内的油液不致过热。,.,2.4柱塞泵,端面间隙的自动补偿,除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，此液压力比弹簧力大得多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受液压力紧贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。,.,2.4柱塞泵,滑履。按静压轴承原理设计，缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑履油室，使滑履和斜盘间形成液体润滑，改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。有利于提高轴向柱塞泵的压力。,.,2.4柱塞泵,传动轴仅前端由轴承支承，另一端通过缸体外大轴承支承，变量斜盘装在传动轴的尾部，因此又称为半轴式或后斜盘式。大轴承限制了泵的转速的提高，一般小排量泵10001500r/min,大排量泵15003000r/min。,泵的瞬时流量随缸体的转动而呈周期性变化，变化频率与泵的转速和柱塞数有关。为使泵的瞬时流量脉动小，柱塞数取奇数。,为减少困油带来的冲击和噪声，在两配油窗口的两端部开有三角形卸荷槽。,减小密封容积在吸压油腔转换时的压力突变引起的冲击，有些泵的配油盘顺缸体旋转方向偏转一定角度放置。,.,2.4柱塞泵,变量机构手动变量机构伺服变量机构,.,2.4柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵(通轴式),.,2.4柱塞泵,2.4.4斜轴式轴向柱塞泵,传动轴轴线与缸体轴线成一倾斜角,与斜盘式泵相比较，斜轴式结构强度较高，可以有较高的设计参数，其缸体轴线与驱动轴的夹角较大，变量范围较大；但外形尺寸较大，结构也较复杂。目前，斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。,.,判断流向,标出泵的转向与进出油口,.,2.5液压泵的噪声,2.5.1噪声的原因,泵的流量脉动和压力脉动,造成泵构件的振动。,泵的工作腔从吸油腔突然和压油腔相通,或从压油腔突然和吸油腔相通时,产生的油液流量和压力突变,对噪声的影响甚大。,空穴现象。,泵内流道具有截面突然扩大和收缩、急拐弯,通道截面过小而导致液体紊流、旋涡及喷流,使噪声加大。,由于机械原因,如转动部分不平衡、轴承不良、泵轴的弯曲等机械振动引起的机械噪声。,2.5.2降低噪声的措施,减少压力急剧变换；安装消音器；用橡胶垫减振；高压软管隔振；选用大直径管道；大容量的过滤器；提高零件刚度。,.,2.6液压泵的特点,低压齿轮泵广泛地应用在低压(25105pa以下)的液压系统中，如机床以及各种补油、润滑和冷却装置等。齿轮泵在结构上采取一定措施后，也可以达到较高的工作压力。中压齿轮泵主要应用于机床、轧钢设备的液压系统中。中高压和高压齿轮泵主要用于农林机械工程机械、船舶机械和航空技术中。,2.6.1齿轮泵,优点：,结构简单，体积小，质量轻，工艺性好，价格便宜，自吸能力强，对油液污染不敏感，转速范围大，维护方便，工作可靠。,缺点：,困油现象严重，径向不平衡力大，泄漏大，效率低，流量脉动大，噪声较高，不能做变量泵使用。,应用：,.,2.6液压泵的特点,2.6.2叶片泵,优点：,叶片泵有流量均匀、运转平稳、噪声小、寿命长，轮廓尺寸较小、结构较紧凑,自吸能力差、调速范围小、最高转速较低、叶片容易咬死、工作可靠性较差、结构较复杂、对油液污染较敏感等缺点。,缺点：,.,2.6液压泵的特点,应用：,在工作环境较污秽、速度范围变化较大的机械上应用相对较少。在工作可靠性要求很高的地方，如飞机上，也很少应用。,叶片泵在中，低压液压系统尤其在机床行业中应用最多：单作用式叶片泵常做变量泵使用，其额定压力较低(6.3MPa)，常用于组合机床，压力机械等；双作用式叶片泵只能做定量泵使用，其额定压力可达14MPa21MPa，在各类机床(尤其是精密机床)设备中，如注塑机、运输装卸机械及工程机械等中压系统中得到广泛应用。,.,2.6液压泵的特点,径向尺寸较大，结构较复杂，自吸能力差，且配油轴受到径向不平衡力作用，易于磨损，因而限制了转速和压力的提高(最高压力在20MPa左右)，故目前生产中应用不多。,2.6.3径向柱塞泵,容积效率较高。,.,2.6液压泵的特点,2.6.4轴向柱塞泵,结构紧凑，径向尺寸小，质量轻，转动惯量小且易于实现变量，压力高(可达到40MPa或更高)，可在高压高速下工作，并具有较高的容积效率。因此这种泵在高压系统中应用较多。,优点：,对油液的污染十分敏感，一般需要精过滤。自吸能力差，常需要由低压泵供油。,缺点：,应用：,在高压、大流量、大功率的液压系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山机械、船舶机械等场合得到广泛应用。,.,2.6液压泵的特点,从使用角度看，上述三大类泵的优劣次序是柱塞泵、叶片泵、齿轮泵。,输出压力：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵,效率：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵,流量脉动：齿轮泵、柱塞泵及限压式变量泵、双作用叶片泵,自吸特性：柱塞泵、叶片泵、齿轮泵,抗污染性：柱塞泵、叶片泵、齿轮泵,结构复杂性：柱塞泵、叶片泵、齿轮泵,价格：柱塞泵、叶片泵、齿轮泵,2.6.4泵的综合比较,.,2.7液压泵与电动机参数的选用,泵的最大工作压力p泵可按下式确定：,根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型。,2.7.1液压泵类型的选用,2.7.2液压泵规格的确定,液压泵工作压力,p泵k压p缸,p泵表示液压泵所需要提供的压力(Pa)；k压表示系统中压力损失系数，一般取1.31.5；p缸表示液压缸中所需的最大工作压力(Pa)。,.,2.7液压泵与电动机参数的选用,液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即,液压泵工作流量,Q泵k流Q缸,k流表示系统的泄漏系数，一般取1.11.3；Q缸表示液压缸所需提供的最大流量(m3/min)。若为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。,液压泵规格确定,在p泵、Q泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的p泵值，通常可放大25%。泵的额定流量一般选择略大于或等于所求出的Q缸值即可。,.,2.7液压泵与电动机参数的选用,2.7.3电动机参数的选择,根据液压泵的功率计算出电动机所需要的功率，再考虑液压泵的转速，然后从样本中合理地选定标准的电动机。驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：,.,复习,1.概述,(1)泵工作的三个