《液压与气动》课件-第三章 液压动力元件

全国高等职业教育示范专业规划教材

液压与气动主编马廉洁副主编单淑梅韩廷水参编张文祥

赵春红机械工业出版社第三章液压动力元件第一节液压泵的工作原理第二节液压泵的主要性能与参数第三节液压泵的结构第四节液压泵与电动机参数的选用液压动力元件是指在液压系统中将机械能转变成液压能，为系统提供能量的装置。第三章液压动力元件第一节液压泵的工作原理1—偏心轮2—柱塞3—泵体4—弹簧5、6—单向阀7—油箱一、液压泵的工作原理图3-1液压泵工作原理第一节液压泵的工作原理液压泵能吸油与压油的必须具备条件：1、可变的密封容积2、吸油腔与压油腔隔开3、有与密封容积变化相协调的配油装置4、油箱与大气相通二、液压泵的分类按排量能否调节：分成定量泵和变量泵；按液体可输入方向：分成单向泵和双向泵；按结构形式来分：分成齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。如右图液压泵齿轮泵柱塞泵螺杆泵叶片泵单螺杆双螺杆径向轴向单作用双作用内啮合外啮合三螺杆第二节液压泵主要性能与参数一、液压泵的压力1.工作压力：工作压力是指泵的输出压力，其大小由负载决定。如果负载无限制增加，泵的工作压力也无限制地升高，直到液压系统损坏。因此，在液压系统中设置安全阀，限制泵最大压力，起过载保护作用。2.额定压力：额定压力是指在长时间使用中，泵所允许达到的最大工作压力。当超过此值时就是过载。3.最大压力：最大压力是指在短时间内过载时，泵所允许达到的极限工作压力。最大压力由系统中的安全阀限定。二、液压泵的排量与流量1.排量：排量是指泵轴转一转时，由其密封容积的几何尺寸计算而得到的排出液体的体积。2.流量q（1）理论流量qt。液压泵的理论流量是指泵在单位时间内，由其密封容积的几何尺寸计算而得到的排出液体的体积。理论流量等于排量与转速的乘积，与工作压力无关。

qt=Vn

（2）泄漏流量Δq。液压泵泄漏流量，是指泵在转速和压力下，由高压向低压流动不作功液体的流量。（3）实际流量q。实际流量是指工作时泵出口实际输出的流量。q=qt—Δq三、液压泵的功率1.泵轴上的理论转矩液压泵的理论机械功率应无损耗地全部变换为液压泵的理论液压功率。Tt=pV/2π

p—泵的工作压力；V—泵的排量；n—泵轴的转速。2.泵的输入功率驱动泵轴的机械功率叫泵的输入功率。PBi=2πnTt

3.泵的输出功率泵输出的液压功率叫泵的输出功率。PBo=pq

四、液压泵的效率1.泵的机械效率：泵的实际输入转矩与理论转矩之比。ηBm=T/Tt2.泵的容积效率：泵的实际输出流量q与理论流量qt之比。ηBv=q/qt

3.泵的总效率：总效率等于输出功率与输入功率之比ηB=PBo/PBi若泵的容积效率为和机械效率为，则泵的总效率等于容积效率和机械效率的乘积。

ηB=ηBm·ηBv

第三节液压泵的结构一、齿轮泵1—泵体2、4—齿轮3、5—齿轮轴图3-2外啮合齿轮泵工作原理a)结构组成b)工作原理第三节液压泵的结构3.特点及应用优点是：机构简单、紧凑、体积小、重量轻、造价低、易吸油、对油液污染不敏感、工作可靠、寿命长、便于维修等。它的缺点是：效率低、振动大、易磨损、流量和压力脉动较大、噪声较大（内啮合齿轮泵较小），排量不可变。由于结构上的因素，外啮合齿轮泵不可避免会产生困油、径向力不平衡、泄漏等现象。为了减轻困油现象的影响，一般采用在齿轮泵的端盖上开卸荷槽。4.泵实际输出流量q=6.66Bm2znηBv

第三章液压动力元件

5.内啮合齿轮泵结构与原理1）结构与原理。2）特点。与外啮合齿轮泵比，内啮合齿轮泵齿轮转向相同、磨擦损失小、寿命长、吸油能力强、噪音小、效率高、可正反转等优点，是一种高性能泵。但是内啮合齿轮泵的加工精度高、结构复杂、成本高，常用于低压、小流量高性能液压系统。图3-3内啮合齿轮泵二、螺杆泵1.螺杆泵的结构及工作原理2.特点及应用优点：（1）工作平稳，无困油，无脉动（2）容积效率高，额定压力较高（3）结构简单，可采用高转速；（4）密封面积大。缺点：主要是螺杆的结构形状复杂、加工精度高、需要专用设备才能加工、成本高。应用：流量、压力脉动小、工作平稳、性能要求较高的中低压液压系统。图3-4螺杆泵的结构及工作原理1、3—从动螺杆

2—主动螺杆三、叶片泵

1.叶片泵的结构组成2.叶片泵的工作原理（1）单作用叶片泵1）工作原理。1—配流盘2—传动轴3—转子

4—定子5—叶片

6-泵体

图3-5单作用叶片泵的结构及工作原理2）结构特点

3）实际流量q=2πbeDnηBv

(2)双作用叶片泵1）工作原理。2）结构特点。转子转一周，两叶片间的工作容积完成两次吸油和排油过程，称为双作用叶片泵；有两个对称的吸油腔和压油腔，称为对称式叶片泵；转子轴上的径向液压力互相平衡，称为卸荷式叶片泵；叶片数是偶数。

3）双作用叶片泵的实际流量：图3-6双作用叶片泵的结构及工作原理1—转子2—定子3—叶片4—泵体5—配流盘3、叶片泵的特点与应用叶片泵与齿轮泵相比：优点：结构紧凑、外形尺寸小、运转平稳、流量和压力较大、流量均匀、噪声小等。缺点：自吸特性差、对油液的污染较敏感、结构复杂、成本高、价格高、难维修。应用：叶片泵在机床液压系统中应用最广，常用于性能较好的中压、中高压系统。四、柱塞泵柱塞泵是利用柱塞在缸体的柱塞孔中作往复运动时产生的密封工作容积变化来实现泵的吸油和压油。1、径向柱塞泵（1）结构组成（2）工作原理1—转子2—定子3—柱塞4—配油铜套5—配流轴图3-7径向柱塞泵的结构及工作原理2、斜盘式轴向柱塞泵图3-8斜盘式轴向柱塞泵的结构及工作原理1—斜盘2—滑履3—压板4—内套筒5—柱塞

6—弹簧7—缸体8—外套筒9—传动轴10—配流盘

a）外观b）结构图c）配流盘3、柱塞泵的特点与应用特点：柱塞和柱塞孔都是圆形零件；配合精度高，密封性能好；较高的容积效率；易于实现流量调节及液流方向的改变；柱塞受压，充分利用材料强度，克服叶片泵叶片受压易弯曲的现象。优点：结构紧凑；压力、效率高；流量易调等。缺点：结构复杂、价格高、对油液的污染敏感。应用：压力、流量需要调节的高压力、大流量液压系统，如工程机械、大功率机床等。五、液压泵的图形符号a）单向定量泵c）双向定量泵d）双向变量泵b）单向变量泵图3—9液压泵图形符号六常用液压泵性能表3-2常用液压泵的性能参数性能类别齿轮泵叶片泵轴向柱塞泵螺杆泵

压力范围(MPa)2.5～17.56.3～12.87.0～40.02.5～10.0排量(mL/r)2.5～2102.5～2372.5～16160.16～1463转速范围(r/min)1450～4000600～2800960～7500100～1800能否变量不能能能不能容积效率0.70～0.950.80～0.950.90～0.970.70～0.95总效率0.65～0.900.65～0.850.80～0.900.70～0.85对油液污染是否敏感不敏感敏感敏感不敏感特点结构简、自吸强、噪音大、压力低。运转稳、自吸差、噪音小、压力中。运转稳、自吸差、噪音小、压力高结构简、自吸强、噪音大、压力低应用低压系统低精度中压系统中等精度高压系统高精度中低压系统液体粘性大第四节液压泵与电动机参数选用一、液压泵的选用1.液压泵类型的选择。一般低压系统选用齿轮泵；中压系统选用叶片泵；高压系统多选择柱塞泵。当压力不太高时，而精度要求较高，可选用螺杆泵。表3-2列出了常用液压泵的性能参数，可供参考。2.液压泵的工作压力。液压泵的工作压力应满足液压系统执行元件所需要的最大工作压力。

p≥Kpmax

一般取K=1.1～1.5。3.液压泵的流量。液压泵的流量应满足液压系统中同时工作的执行元件所需要的最大流量之和。

qB

≥K∑qmax

一般取K