液压传动课程课件2-液压泵部分

1、 第第2章章 液压泵液压泵液压泵的工作原理及性能参数液压泵的工作原理及性能参数2.1齿轮泵齿轮泵2.2叶片泵叶片泵2.3柱塞泵柱塞泵2.4液压泵的选用与维护液压泵的选用与维护 2.52.1液压泵基本概念 2.1.1 液压泵的用途和分类 作用：是将原动机输入的机械能转化成液压能，给系统提供具有一定压力和流速的工作液体。 按结构形式分：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵； 按排量能否调节分：定量泵和变量泵； 按吸、排油方向能否改变分：单向泵和双向泵； 按压力大小分：低压泵、中压泵、中高压泵高压泵和超高压泵。2.1.2 液压泵的工作原理压力n（1）工作压力pp：液压泵在某一工况下输出油液的实际压力称为工

2、作压力。q工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。n（2）额定压力pH ：额定压力是泵在铭牌上标定的压力。n（3）最高允许压力pm ：根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。q一般最大允许压力为额定压力的1.1倍。超过这个压力液压泵将很快损坏。 2.1.3 液压泵的主要性能参数排量和流量n（1）排量V ： 液压泵主轴每转一周理论上应该排除的油液体积，即一个循环当中其密封工作容积的变化量。n国际标准单位为 m3/r，常用的单位为m/r。 2.1.3 液压泵的主要性能参数流量是指单位时间内泵输出油液的体积，其单位为m3/s。n（2）理论流量qt：在不

3、考虑泄漏量的前提下，液压泵单位时间内所排出的液体体积（/min ）。实际工作中，为方便起见，一般可用液压泵的空载流量代替理论流量。q如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该泵理论流量为qt=Vn。n（3）实际流量qp：液压泵在某一具体工况下，单位时间内排出液体体积称为实际流量。n（4）额定流量qH ：即泵的铭牌上标定的流量。 qqqtp.功率n（1）输入功率Pi：指液压泵主轴上实际输入的机械功率 。 PiTiTi n 式中：Pi输入功率（W） Ti泵主轴输入转矩（N.m） 泵主轴角速度（rad/s） n主轴转速（r/s）n（2）理论输出功率Pt：不考虑液压泵的容积损失时，其输出液体所具有的液

4、压功率。 Ptpqt /60 式中： Pt理论输出功率（W） qt理论流量（L/min） p泵吸、排油口压差（MPa），一般可按泵出口计算n（3）实际输出功率Po：剔除因泄漏及机械磨损引起的容积损失和机械损失后，液压泵实际输出的液压功率。 Popqp /60 n4效率（1）容积效率v ：是表征液压泵容积损失的性能参数，等于液压泵的实际输出流量与其理论流量之比。（2）机械效率m：是表征泵的摩擦损失的性能参数，它等于液压泵的理论转矩与实际输入转矩之比。 totpppttpvPPqpqpqqqq1itititmPPTTTTn（3）液压泵的总效率：液压泵的输出功率总是小于输入功率，两者之差即为功率损失

5、，功率损失又可分为容积损失(泄漏造成的流量损失)和机械损失(摩擦造成的转矩损失)。vmmtvtioPPPP60ppoiqpPP液压泵输入功率也可写为：2.2 2.2 齿轮泵齿轮泵 n齿轮泵是一种常用液压泵。其主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，对油液污染不敏感和工作可靠等。其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。n按齿轮的啮合形式的不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，由于外啮合齿轮泵工艺简单、加工方便，因而应用最广。下面分别介绍它们的工作原理、结构特点和性能。2.2.1外啮合齿轮泵的结构和工作原理1.结构 主要由泵体、两个参数相同并啮合的渐开线

6、齿轮、两侧端盖以及传动轴等零件组成。 2.工作原理 如图1.泄漏齿轮泵的泄漏途径有三：n齿轮端面与两侧端盖之间的轴向间隙；n齿顶圆与泵体之间的径向间隙；n齿轮啮合处的啮合间隙。2.2.2 外啮合齿轮泵的结构特性分析2困油现象n原因：齿轮啮合的重叠系数大于1。n现象及危害：闭死容积发生周期性变化而产生对泵有害影响的现象 。n解决措施：在两侧端盖上铣卸荷糟 。 2.2.2 外啮合齿轮泵的结构特性分析.径向力不平衡问题 产生原因：从排液腔到吸液腔，齿顶圆圆周径向液压力是呈线性阶梯式递减的。 解决措施：（1）缩小排液口尺寸 ；（2）适当增大径向间隙 （3）在端盖上开平衡槽。 2.2.3 外啮合齿轮泵的

7、排量和流量计算 1排量计算 V 6.66 z m 2B 2流量计算 qt6.66 z m 2B n qp6.66 z m 2B n v齿轮泵的常见故障及排除方法齿轮泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大吸油管接头、泵体与盖板的结合面、堵头和密封圈等处密封不良，有空气被吸入齿轮齿形精度太低端面间隙过小齿轮内孔与端面不垂直、盖板上两孔轴线不平行、泵体两端面不平行等两盖板端面修磨后，两困油卸荷凹槽距离增大，产生困油现象装配不良，如主动轴转一周有时轻时重现象滚针轴承等零件损坏泵轴与电机轴不同轴出现空穴现象用涂脂法查出泄漏处。更换密封圈；用环氧树脂结剂涂敷堵头配合面再压进；用密封胶涂敷管接

8、头并拧紧；修磨泵体与盖板结合面保证平面度不超过0.005mm配研(或更换)齿轮配磨齿轮、泵体和盖板端面，保证端面间隙拆检，修磨(或更换)有关零件修整困油卸荷槽，保证两槽距离拆检，装配调整拆检，更换损坏件调整联轴器，使同轴度小于0.1mm。检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象容积效率低、压力提不高端面间隙和径向间隙过大各连接处泄漏油液粘度太大或大小溢流阀失灵电机转速过低出现空穴现象配磨齿轮、泵体和盖板端面，保证端面间隙；将泵体相对于两盖板向压油腔适当平移，保证吸油腔处径向间隙再紧固螺钉，试验后，重新钻、铰销孔，用圆锥销定位紧固各连接处测定油液粘度，按说明书要求选用油液拆检，修

9、理(或更换)溢流阀检查转速，排除故障根源检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象堵头和密封圈有时被冲掉堵头将泄漏通道堵塞密封圈与盖板孔配合过松泵体装反泄漏通道被堵塞将堵头取出涂敷上环氧树脂粘接剂后，重新压进更换密封圈纠正装配方向清洗泄漏通道2.3 2.3 叶片泵叶片泵 n叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转平稳等优点，因此广泛用于中、低压液压系统中。但它也存在着结构复杂、吸油能力差、对油液污染比较敏感等缺点。n叶片泵有单作用式和双作用式两种。所谓单作用式是指叶片泵转子每转一圈完成一次吸油，压油；而双作用式则是转子每转一周叶片泵完成两次吸油，压油。通常，单作用式叶片泵为变量

10、系，双作用式为定量泵。2.3.1 2.3.1 单作用叶片泵单作用叶片泵.单作用叶片泵的工作原理 主要结构：转子、定子、叶片、配油盘 。 工作原理：如图.单作用叶片泵的特点n（1）改变偏心距e，即可改变泵的排量。n（2）存在困油现象 。n（3）无论是高压侧还是低压侧叶片底部和n顶部所受的液压力平衡 。n（4）叶片沿着旋转方向后倾安装 。n（5）转子承受径向力。 3.单作用叶片泵的排量和流量计算 )(21VVzVp)()(2122eReRBz)()(2(2122eReRzBzBRe4 BnnVqPtRe4R定子的内半径；e转子与定子的偏心距；B定子的宽度；相邻两叶片间的夹角；z叶片个数2.3.2

11、限压式变量叶片泵 .限压式变量叶片泵的工作原理 主要结构：定子转子、调压弹簧、调压螺钉、控制活塞、限位螺钉、配油盘等。 工作原理：如图2.3.3 双作用叶片泵 .双作用叶片泵的工作原理 主要结构：定子、转子、叶片、左右配油盘。 转子和定子同心，定子内表面由四段圆弧和四段过渡曲线所组成 工作原理： 如图所示 .双作用叶片泵的特点n（1）作用在转子上的液压径向力相互平衡 。n（2）叶片前倾布置。n（3）定子曲线 由两段大圆弧、两段小圆弧和把它们连接起来的四段过渡曲线组成。 n（4）困油现象 可以避免。n（5）配油盘的压油窗口靠叶片从封油区进人压油区的一边开有一个截面形状为三角形的减振槽。另外还开有

12、环形槽c 同时与压油腔和转子叶片槽底部相通 。 3.双作用叶片泵的排量和流量计算 双作用叶片泵由于转子在一周的过程中，每个密封空间完成两次吸油和压油，若不考虑叶片厚度和倾角的影响，双作用叶片泵的排量为：BrRBrRzV)(2)(2122222BnrRnVqPt)(222R大圆弧半径； r小圆弧半径；B定子的宽度；相邻两叶片间的夹角； =2/z；z叶片个数2.3.4 叶片泵的常见故障及排除方法叶片泵的常见故障及排除方法n叶片泵在工作时，抗油液污染能力较差，叶片与转子槽配合精度也较高，因此故障较多，常见故障及排除方法见下表。故障现象故障原因排除方法噪声大定子内表面拉毛吸油区定子过渡表面轻度磨损叶片

13、顶部与侧边不垂直或顶部倒角太小配油盘压油窗口上的三角槽堵塞或太短、太浅，引起困油现象泵轴与电机轴不同轴超过公称压力下工作吸油口密封不严，有空气进入出现空穴现象抛光定于内表面将定子绕大半径翻面装入修磨叶片顶部，保证其垂直度在0.01mm以内；将叶片顶部倒角成145(或磨成圆弧形)，以减小压应力的突变清洗(或用整形锉修整)三角槽，以消除困油现象调整联轴器，使同轴度小于0.1mm检查工作压力，调整溢流阀用涂脂法检查，拆卸吸油管接头，清洗，涂密封胶装上拧紧检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象容积效率低、压力提不高个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住叶片装反定子内表面与叶片顶部接触不

14、良叶片与转子叶片槽配合间隙过大配油盘端面磨损油液粘度过大或过小电机转速过低吸油口密封不严，有空气进入出现空穴现象检查配合间隙(一般为0.010.02mm)，若配合间隙过小应单槽研配纠正装配方向修磨工作面(或更换叶片)根据转子叶片槽单配叶片，保证配合间隙修磨配油盘端面(或更换配油盘)测定油液粘度，按说明书选用油液检查转速，排除故障根源用涂脂法检查，拆卸吸油管接头，清洗，涂密封胶装上拧紧检查吸油管、油箱、过滤器、油位及油液粘度等，排除空穴现象2.4 2.4 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，容易得到高精度的配合

15、，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，能够在高压下工作。它常用于高压大流量和流量需要调节的液压系统，如工程机械、液压机、龙门刨床、拉床等液压系统。2.4.1 轴向柱塞泵3.4.1 轴向柱塞泵 1.轴向柱塞泵的工作原理 （1）直轴式轴向柱塞泵（2）斜轴式轴向柱塞泵2.轴向柱塞泵的排量和流量计算 .轴向柱塞泵的结构特点n轴向柱塞泵的优点是结构紧凑、径向尺寸小，惯性小，容积效率高，工作压力高（可达40MPa），但其轴向尺寸较大，轴向作用力也较大，结构比较复杂。zDdVptan42znDdqttan42d 柱塞直径； D柱塞分布圆直径；斜盘倾角； z柱塞个数2.4.2 径向柱塞泵简介 .径向柱塞泵的

16、工作原理 主要结构：转子、定子、柱塞 、配油轴及衬套。 工作原理：如图所示 ，定子与转子之间有偏心距e，且可调。 .径向柱塞泵的排量和流量计算 径向柱塞泵的流量因偏心距e的大小不同而不同。若偏心距做成可调的(一般是使定子作水平移动以调节偏心量)，就成为变量泵，如偏心距的方向改变后，吸油口和压油口也随之互相变换，这就是双向变量泵。ezdV242vvezndezndq224222.4 3 柱塞泵的常见故障及排除方法柱塞泵的常见故障及排除方法n柱塞泵在使用中，产生的故障较多，原因也很复杂，有时是几种因素联系在一起而产生故障，要逐个分析才能解决。现仅就轴向柱塞泵的常见故障及排除方法列于表。故障现 象故

17、 障 原 因排 除 方 法流量不足吸油管及植油器堵塞或阻力过大油箱油面过低柱塞与缸孔或配油盘与缸体间磨损校塞回程不够或不能回程变量机构不灵，达不到工作要求泵体内未充满油，留有空气油温过低或过高或吸人空气清除污物，排除堵塞加油至规定高度更换柱塞，修磨配油盘与缸体的接触面检查中心弹簧加以更换检查变量机构，看变量活塞及斜盘是否灵活，并纠正其泵内空气排出泵内气体根据温升实际情况选用适合粘度的油液，检查密封，紧固连接处压力不足或压力脉动较大吸油管堵塞、阻力大或漏气缸体与配油盘之间磨损失去密封泄漏增加油温较高、油液粘度下降泄漏增加 变量机构倾斜太小，流量过小内泄相对增加变量机构不协调(如伺服活塞与变量活塞

18、失调使脉动增大)清除污油、紧固进油管段的连接螺钉修磨缸体与配油盘接触面控制油温，选用适合粘度的油液加大变量机构的倾角若偶而脉动，可更换新油；经常脉动，可能是配合件研伤或别劲，应拆下研修漏油严重泵上的回油管路漏损严重结合面漏油和轴端漏油度量活塞或伺跟活塞磨损检查泵的主要零件是否损坏或严重磨损检查结合面密封和轴端密封，修复更换严重时更换噪声较大泵内有空气吸油管或滤油堵塞油液不干净或粘度大泵与原动机安装不同心，使泵增加了径向载荷油箱油面过低、吸人泡沫或吸油阻力过大，吸力不足管路振动排除空气捡查可能进入空气的部位清洗除掉污物油样检查，更换新油，或选用适合粘度的油液重新调整，同轴度应在允许范围内加油至规

19、定高度，或增加管径、减少弯头减少吸油阻力采取隔离或减振措施泵发热内部漏损较高有关相对运动的配合接触面有磨损。例如缸体与配油盘，滑靴与斜盘检查和研修有关密封配合面修整或更换磨损件，如配油盘、滑靴等变量机构失灵在控制油道上，可能出现堵塞斜盘(变量头)与变量活塞磨损伺服活塞、变量活塞、拉杆(导扦)卡死个别油道(孔)堵塞净化油，必要时冲洗控制油道刮修配研两者的圆弧配合面机械卡死时用研磨方法使各运动件灵活；油脏时更换纯净油液疏通油道泵不转动柱塞与缸体卡死(油脏或油温变化大)柱塞球头折断（因柱塞卡死或有负载起动）滑靴脱落(柱塞卡死或有负载起动引起)更换新油，控制油温更换柱塞更换侈复2.5 2.5 液压泵的使用液压泵的使用 2.5.1 液压泵的选用 1.液压泵的选用原则 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，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。 通常要考虑以下几个方面因素