液压与气动技术（第2版）第12次教案（液压泵）

PAGE第12次课程教学方案备课时间备课教师教学时间教学地点周次12课时数4教学内容（章、节）模块/单元液压与气动技术模块三、液压传动技术基础学习单元二典型液压元件介绍§2-1液压泵的分类及主要性能参数；§2-2齿轮泵；§2-3叶片泵；§2-4柱塞泵；§2-5液压泵的拆装。教学目标和要求教学目的：通过学习，学生应掌握液压泵的主要性能参数、各种液压泵的组成及工作原理、液压泵的图形符号、变量泵是如何改变流量的。教学要求：1.知识目标（1）掌握液压泵的主要性能参数；（2）齿轮泵的工作原理、结构、特点、符号及所存在的问题；（3）掌握叶片泵的工作原理、结构、符号及特点；（4）掌握柱塞泵的工作原理、结构、符号及特点2.技能目标（1）掌握液压泵的拆装；（2）能够进行变量泵流量的调整。3.情感目标（1）良好的规范的职业意识、职业规范；（2）适用的学习方法及积极的学习态度等。教学重点1.齿轮泵结构、工作原理、存在问题；2.叶片泵泵结构、工作原理；3.柱塞泵结构、工作原理。教学难点识读液压泵结构图并理解各种泵的工作原理教学方法头脑风暴、互动、讲授、演示、案例、小组活动等使用媒体资源■纸质材料■多媒体课件■网络资源■其他资源：使用教具、设备、设施等实验台、彩色图片、工业元件、投影仪、黑板等作业练习见教案中课后记教学内容（板书）教学步骤、方法时间液压与气动技术模块三、液压传动技术基础学习单元二典型液压元件介绍液压泵§2-1液压泵的分类及主要性能参数液压泵——它是动力元件。是将机械能转换为液压能的装置，向系统提供一定压力、一定流量的液体。容积式液压泵容积式液压泵——泵的吸油、压油是依靠容积的变化来完成的。容积式液压泵的两个特点小大吸油过程有周期性变化的密封容腔大小压油过程小大与吸油管接通有配流装置大小与压油管接通液压泵的分类按照结构分类：有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等。单向定量泵定量泵按照排量分类：双向定量泵单向变量泵变量泵双向变量泵依据教材和膜片讲解25min教学内容（板书）教学步骤、方法时间泵的符号液压泵的性能参数输出压力P：实际输出压力取决于负载。额定压力:在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。排量q：泵的主轴转一转式密封容腔的变化量。（又叫几何排量）泵的额定流量——在额定压力下、额定转速下必须保证的实际输出流量。理论流量QT=n·q实际流量Q=QT—ΔQ（△Q为泄漏量）教学内容（板书）教学步骤、方法时间QQT容积效率QQTηpv=(ηpv<1)机械效率ηpm——机械效率ηm：泵的理论输出功率与实际输入功率之比。或者是泵的理论转矩与实际输入转矩之比。其影响因素为液体流动时因液体粘度引起的损失和泵内运动元件摩擦引起的损失。理论扭矩MTω=PP·QT又QT=n·qPPPq2∏MT=MMTMPMPωPP·qMP·2∏PPQTηpm===（MP为输入扭矩）总效率ηp——泵的实际输出功率与实际输入功率之比。ηp=ηpv·ηpm§2-2齿轮泵齿轮泵在液压泵中属于结构简单、纳污能力较强、工作压力相对较低、成本较低的一种泵。在我国广泛用于农业机械（拖拉机、收获机械）、工程机械（叉车、自卸车）等行业。外啮合齿轮泵结构：（有膜片）结构：主要有齿轮、泵体、前后端盖、轴承、等。借助PPT、实物、彩色图片、动画讲解45min教学内容（板书）教学步骤、方法时间1-1-壳体2-前端盖3-传动轴4,5-轴承套6-后端盖7-主动齿轮8-从动齿轮9-密封圈二、外啮合齿轮泵工作原理在密封壳体内的一对啮合齿轮，以啮合点P沿齿宽方向的接触线，将其进油腔与压油腔分开。当主动齿轮旋转时，从动齿轮也一起旋转。在进油腔：相互啮合的轮齿从啮合到脱开，工作空间的容积逐渐增大，形成局部真空。油箱中的油液在大依据彩色膜片和剖面模型讲解教学内容（板书）教学步骤、方法时间气压力的作用下进人进油腔并填满齿间；在压油腔，由于进人到齿间的油液随齿轮的旋转带到压油腔。因相互啮合的齿轮逐渐啮合，工作空间的容积逐渐减小，所以，齿间的油液被挤压出去，如此连续不断地循环，即形成吸油和压油。了解齿轮泵的工作原理，可以很方便的判定泵的旋向以及吸油口和压油口的位置。存在问题径向泄漏--齿顶圆与泵体内表面的配合处。啮合处泄漏--两个齿轮的啮合处。泄漏问题轴向泄漏--齿轮端面与轴承端面的配合处。采用端面间隙自动补偿等方法来解决端面泄漏问题。端面间隙自动补偿工作原理图流量脉动：齿轮的啮合过程中，压油腔容积的变化不是固定的，因而瞬时流量是脉动的。径向不平衡力：油压越高径向不平衡力越大。因此齿轮泵轴承上的作用力很大，轴承的寿命成为制约提高压力的因素。减小径向不平衡力的办法:缩小压油口。困油现象及其解决办法：困油现象：齿轮泵在齿轮的啮合过程中，为使其连续供油，要求同时啮合的轮齿对数应多于一对，即重叠系数e＞l。即：教学内容（板书）教学步骤、方法时间在前一对轮齿尚未脱开啮合之前，后一对轮齿就进入啮合。因为只有这样才能使进油腔与压油腔始终被分隔开。所以，在这段时间内，同时啮合的就有两对轮齿。这时在两对轮齿之间就形成了于吸、排油腔均不相通的闭死容积。这样就造成了困油。若ε＜1，那么一对轮齿啮合终了后，下一对轮齿还没有进人啮合，这样压油腔与进油腔相通，压力油瞬时倒流，致使输出的流量不均匀，同时也会引起轮齿间的撞击，破坏了泵的正常工作。若ε=1，即在齿轮的整个啮合过程中都有一对轮齿啮合，从理论上分析可以正常工作，但由于制造上不可避免的误差，实际上ε＜l。因此，实际应用中的齿轮泵其ε均大于1。解决办法：在轴承的端面开设卸荷槽。教学内容（板书）教学步骤、方法时间§2-3叶片泵叶片泵由于具有结构紧凑，压力较高，流量较均匀，运转平稳，噪声较小等特点，所以应用极为广泛。但吸入特性不太好，对油液的污染较敏感，制造工艺要求也比较高。一般叶片泵工作压力为7MPa,高压叶片泵工作压力可达25-32MPa。转速范围一般在600-1500r/min。叶片泵根据每转作用次数的不同，可分为双作用式和单作用式。双作用叶片泵一般为定量泵，单作用叶片泵一般为变量泵。叶片泵广泛用于机床、工程机械、船舶、压铸机和冶金设备中。双作用叶片泵结构（图）：由转子、定子、叶片和端盖等零件组成。定子的工作表面是一个椭圆形，转子应同轴装在定子中间，叶片装在转子槽中，并可在槽内灵活滑动。1-传动轴2-叶片3-配流盘4-转子5-定子工作原理：当转子回转时，由于离心力和叶片根部压力油的作用，叶片顶部紧贴在定子内表面上，这样在定子、转子、叶片和端盖间形成若干个密封的工作空间。当转子回转时，在一边，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，产生局部真空，油箱中的油液在大气压力作用下由进油口进油。在与其相对应借助PPT、实物、彩色图片、动画讲解25min教学内容（板书）教学步骤、方法时间的另一边，叶片被定子内表面逐渐推入转子的槽内，工作空间逐渐缩小，腔内油液受到压缩，将工作油液从压油口压出。在进油腔和压油腔之间，有一段封油区把它们隔开。在转子每转过程中，每个工作空间完成两次进油和压油。双作用叶片泵是指转子每转一周完成吸、排油各两次。双作用使排量增加一倍，流量也相应地增加，但双作用叶片泵更重要的优点在于吸、排油口对称于旋转中心配置，旋转轴上受到的液压力平衡，轴和轴承上基本上没有径向载荷，有利于提高泵的工作压力。单作用叶片泵结构和工作原理转子每转一周，完成一次吸油和一次排油。1-流量调节螺钉2-噪声调节螺钉3-压力调节螺钉1.结构：变量叶片泵是流量可以调节的单作用非平衡式叶片泵。其定子内表面曲线为一圆柱形，而且定子中心与转子中心偏离一教案教学内容（板书）教学步骤、方法时间个距离。它是依靠定子相对于转子偏心距大小来调节泵的流量。变量叶片泵有单向变量和双向变量两大类。单向变量只能改变流量的大小，双向变量不仅能改变流量的大小，还能改变油流的方向。2.限压式变量机构工作原理：当泵压力较低未达到预调限定压力以前时，定子所受到的液压力对摆动轴的力矩小于限压弹簧的弹簧力力矩。于是限压弹簧推动定子顶部的调节杆，使之靠紧在滑套上，此时定子的偏心距最大，泵的输出流量也最大。当液压系统的负载增大到使泵压力达到预调的限定压力后，定子受到推力的力矩大于弹簧力的力矩，使弹簧压缩，定子的偏心量便减小，泵的流量也就减少。随着泵的压力进一步增大，弹簧被定子压缩得更多，定子偏心量进一步减小，泵的流量也进一步减小，直到压力增高到弹簧被定子压缩到最短，相应的定子偏心最小，这时泵只输出用来补充泄漏的微小流量。如果改变限压弹簧的刚度，便可调节限定压力的大小。旋动压力调节螺钉，便可调节流量近于零时的压力。至于泵在低于限定压力时的流量，可调节流量调节螺钉，即改变定子与转子的偏心量。教学内容教学步骤、方法时间§2-4柱塞泵柱塞泵是利用柱塞（或活塞）的往复运动来进行工作的。高压下仍有较高的容积效率。能在高压下工作。体积较小，重量较轻。易于实现流量的调节和液流方向的改变。但对油液污染敏感，对材质、加工精度要求高。常用于压力加工机械、起重运输机械、工程机械、冶金机械、船舶甲板机械、火炮和空间技术等领域。根据柱塞的排列和运动方向的不同，可分为径向柱塞式和轴向柱塞式。轴向柱塞泵：（柱塞中心线∥主轴中心线）1.典型结构：缸体、斜盘、柱塞、配流盘、轴、弹簧等。2.工作原理：1）柱塞装在缸体中，沿轴向圆周均匀分布。缸体由传动轴带动旋转，由低压泵供给的油液经配油盘上的进油窗口进人缸体时，使柱塞的一端紧抵在斜盘上，配油盘和斜盘都固定不动。当传动轴带动缸体回转时，在低压油及斜盘的作用下，柱塞就在缸体中作往复直线运动。当柱塞从缸体中伸出时，就是经配油盘进入低压油的过程；当柱塞被斜盘压进缸体时，就经配油盘上的压油窗口输出高压油。在缸体每转中，每一柱塞往复运动一次，完成一次进油和压油过程。如传动轴带动缸体连续回转，就可不断地输出压力油。2）改变斜盘倾角γ的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量。借助PPT、实物、彩色图片、动画讲解45min教学内容（板书）教学步骤、方法时间3）改变斜盘倾角的方向，就能改变吸、压油方向。(双向变量轴向柱塞泵)径向柱塞泵：（柱塞中心线⊥主轴中心线）1.典型结构：1—传动轴2—偏心轮3—滑靴4—柱塞5—球面柱塞6—弹簧7、8—单向阀9—泵体2.工作原理：转子上有沿径向均匀放置的柱塞，转子中心和定子的中心的偏心距为e。当转子绕中心旋转时，由于离心力的作用，柱塞紧贴在定子的内壁上，柱塞则在径向孔内作往复运动。当转子顺时针方向旋转时，柱塞在最左边位置时柱塞孔密封工作容积最小，以后柱塞沿径向孔远离中心移动，油腔体积不断增大，产生局部真空，油液则从配油轴的进油孔进入；当柱塞从右边位置继续旋转时，柱塞沿径向孔向中心移动，密封容积又减小，压力油通过配油轴出油孔向外挤出，实现一次进油一次压油。若移动定子中心来改变偏心距e时，排油量亦改变，这就是单向柱塞变量泵。倘若偏心距可以从正值变为负值，则排油方向也将改变，即为双向柱塞变量泵。教学内容教学步骤、方法时间§2-5液压泵的拆装一、工作内容及要求理论任务：针对各种泵的实物说出它的结构以及工作原理。实训任务：动手拆装液压泵，并填写实验报告。二、理论任务：学生应带着下面的问题来完成液压泵的拆装实验。1）齿轮泵的拆装（1）观察齿轮泵的油口形状，说出哪个是吸油口和压油口？（2）面对实物说出齿轮泵的结构有哪些？（3）找出密封容腔和配流装置在哪？说出齿轮泵的工作原理。（4）泄漏问题：仔细观察齿轮泵，说出泄漏点有几个？分析哪种泄漏最严重？采取何种方法减小泄漏的？说出带轴向泄漏补偿的液压泵的原理？对齿轮泵的压力提高有影响吗？（5）径向不平衡力问题：分析径向不平衡力给齿轮泵带来的危害有哪些？对齿轮泵的压力提高有影响吗？（6）困油现象：齿轮泵卸荷槽的位置在哪？分析是如何解决困油现象的？如何正确安装带卸荷槽的轴承套？（7）脉动现象：观察齿轮泵的齿数多少对齿轮泵的输出流量有何影响？（8）齿轮泵是定量泵还是变量泵？2）叶片泵的拆装（1）观察单作用叶片泵的外形，找出吸油口、压油口和泄漏油口的