泵控液压缸技术 课件 第1章液压泵类型及工作原理

泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.1液压泵概述1.1液压泵的作用液压泵是液压系统的“心脏”，是将动力源（电动机等）输入的机械能转化为液压能的能量转换元件。液压缸原理及分类第1节液压泵开式液压泵闭式液压泵输出流量方向调节：不变输出流量大小调节：定转速+变排量变转速+变排量变转速+定排量输出流量方向调节：输出流量大小调节：定转速+变排量变转速+变排量变转速+定排量变排量变转向1.1常见液压泵类型常见的液压泵类型主要有：轴向柱塞泵、径向柱塞泵、外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、叶片泵、新型非对称柱塞泵、浮杯泵及数字排量泵等。液压缸原理及分类第1节轴向柱塞泵径向柱塞泵外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵叶片泵非对称柱塞泵浮杯泵数字排量泵1.1应用领域液压泵作为液压系统的“心脏”广泛应用于各种工业设备及非道路移动装备。为各种大国重器提供动力。液压缸原理及分类第1节伸缩臂叉车液压挖掘机装载机旋挖钻机钢铁轧机锻压设备注塑机三峡船闸谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.2轴向柱塞泵2.1轴向柱塞泵的组成轴向柱塞泵工作压力高，结构紧凑，功率密度高，应用较为广泛。轴向柱塞泵第2节轴向柱塞泵主要由驱动轴、回程盘、变量活塞、控制单元、配流盘、缸体、柱塞、滑靴、斜盘等主要部件组成。1.驱动轴2.回程盘3.变量活塞4.控制单元5.配流盘6.高压侧7.补油泵8.低压侧9.吸油口10.缸体11.柱塞12.滑靴13.斜盘斜盘式闭式轴向柱塞泵结构原理及外观图2.1轴向柱塞泵工作与变量原理轴向柱塞泵由主体结构和手动变量机构两部分组成。当传动轴带动缸体作高速旋转时，在弹簧、回程盘、滑靴等部件的作用下，柱塞在缸孔中既随缸体高速旋转，又作轴向往复运动，使缸孔内的封闭容积发生周期性变化，并通过配流盘完成吸油和压油。轴向柱塞泵第2节斜盘式闭式轴向柱塞泵结构及变量控制原理图液压泵工作时，通过控制电磁铁a或者b的电流大小，即可改变变量活塞腔的压力，从而控制变量活塞的位移，改变斜盘摆角，最终控制液压泵输出流量的大小。分别使用电磁铁a或者b可以控制斜盘往相反方向摆动，从而控制液压泵输出流量的方向。谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.3径向柱塞泵3.1径向柱塞泵的组成径向柱塞泵柱塞呈径向排列，具有噪声低等优点，一般用于功率较大的场合。径向柱塞泵第3节径向柱塞泵主要由定子、星形缸体、柱塞、滑靴、回程环、配流轴、变量活塞等结构组成。1、2.变量活塞3.滑靴4.定子5.回程环6.柱塞7.配流轴8.缸体9.补偿器10.位移传感器11.伺服先导阀径向柱塞泵结构原理及外观图3.1径向柱塞泵工作与变量原理径向柱塞泵由主体结构和手动变量机构两部分组成。当传动轴带动缸体旋转时，在弹簧、定子、回程环等部件的作用下，柱塞在缸孔中作轴向往复运动，使缸孔内的封闭容积发生周期性变化，完成吸油和压油。通过控制变量活塞2的作用压力，可使定子在两变量活塞作用力下产生偏心位移，控制器根据位移传感器反馈信息与接收的控制信号对偏心位移闭环控制，进而实现径向柱塞泵变排量的控制。径向柱塞泵第3节径向柱塞泵结构及变量控制原理图谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.4外啮合齿轮泵4.1外啮合齿轮泵的组成外啮合齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，一般为定量泵，主要由一对外啮合齿轮配合工作。径向柱塞泵第4节外啮合齿轮泵主要由主动轮、从动轮、壳体等结构组成。外啮合齿轮泵结构原理及外观图4.1外啮合齿轮泵工作原理主动轮和从动轮啮合时，齿轮齿廓、壳体内表面、衬套和侧板等形成多个密封工作容腔。吸油区和压油区隔开，起到了配流作用。吸油腔由于轮齿脱离啮合使齿间容积变大，出现真空从油箱吸油；吸入的油液由旋转的齿间工作容腔携带至压油腔；在压油腔由于齿间容积减小而将油压出给系统供油。齿轮泵一般用于中低压工作场合，图中曲线为凯斯帕K30系列外啮合齿轮泵输入扭矩（虚线）与功率（实线）随转速和压力变化曲线。径向柱塞泵第4节外啮合齿轮泵结构原理及性能曲线谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.5内啮合齿轮泵5.1内啮合齿轮泵的组成内啮合齿轮泵相比外啮合齿轮泵具有流量脉动小，噪声小，效率高结构紧凑等优势，主要由一对内啮合齿轮配合工作。径向柱塞泵第5节内啮合齿轮泵主要由主动轮、内齿圈、月牙隔板、壳体等结构组成。内啮合齿轮泵结构原理及外观图5.1内啮合齿轮泵工作原理主动轮和内齿圈啮合时，齿轮齿廓、壳体内表面、月牙隔板和侧板等形成多个密封工作容腔。吸油区和压油区由月牙隔板隔开，起到了配流作用。吸油腔由于轮齿脱离啮合使齿间容积变大，出现真空从油箱吸油；吸入的油液由旋转的齿间工作容腔携带至压油腔；在压油腔由于齿间容积减小而将油压出给系统供油。图中曲线为布赫QXEM系列内啮合齿轮泵容积和机械效率随泵出口压力变化情况。径向柱塞泵第5节内啮合齿轮泵结构原理及性能曲线谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.6叶片泵6.1叶片泵的组成叶片泵按照进、出油口的次数可以分为单作用和双作用叶片泵。转子在转动一周的过程中，完成一次吸油和一次排油则称为单作用叶片泵，转动一周完成两次吸油和两次排油则称为双作用叶片泵。叶片泵第6节叶片泵主要由转子、叶片、定子和前后配流盘等构成。单作用叶片泵定子内表面和转子外表面都为圆柱面，定子中心和转子中心不重合，而是保持一个偏心距；双作用叶片泵的定子曲线是由两段大圆弧曲线、两段小圆弧曲线和四段过渡曲线组成，转子和定子中心重合。单作用叶片泵结构原理1压油口2转子3定子4叶片5配油盘6吸油口双作用叶片泵结构原理叶片泵实物照片6.1叶片泵工作原理及变量原理转子旋转，叶片从转子叶片槽中向外伸出时，相邻两叶片组成的工作腔容积增大，油液通过配流窗口流进工作腔中；叶片回缩时，相邻两叶片组成的工作腔容积减小，工作腔中的油液通过配流窗口将油液压出。转动一周，单作用液压泵完成一次吸油和排油，双作用液压泵完成两次吸油和排油。此外对于单作用叶片泵，还可通过调节其偏心距完成变量控制。径向柱塞泵第6节双作用叶片泵工作示意单作用叶片泵变量控制原理1一转子2一定子3一壳体4一反馈柱塞5流量调节螺钉6一调压弹簧谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.7新型非对称柱塞泵7.1新型非对称柱塞泵的组成新型非对称柱塞泵与常规柱塞泵总体结构类似，将常规柱塞泵对称两配流窗口改进为非对称的三配流窗口，解决常规对称泵控制非对称液压缸时流量不匹配的难题。根据三个配流窗口的结构不同，可分为串联式和并联式两种。新型非对称柱塞泵第7节并联型非对称柱塞泵缸体和配流盘结构串联型非对称柱塞泵缸体和配流盘结构7.1新型非对称柱塞泵新型非对称柱塞泵与常规柱塞泵相比，其油口对应由常规液压泵的两主油口增加为三主油口。图示为样机照片。新型非对称柱塞泵第7节非对称柱塞泵样机照片定量泵变量泵谢谢太原理工大学机电装备节能与智能控制技术团队泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压泵11.8新型液压泵及发展趋势8.1浮杯泵浮杯泵采用镜像对称设计，柱塞板两侧各有12个柱塞呈环形排列，柱塞与浮杯一一对应，柱塞头部为球形，保证柱塞与浮杯之间线密封，降低摩擦损失，柱塞板与轴设计为一体，通过轴销驱动浮杯盘随轴转动。工作时，柱塞相对固定，浮杯沿柱塞轴向运动，通过固定塞吸入/排出油液。与斜盘式柱塞泵相比，浮杯泵的输出流量更加平稳，压力脉动大幅减少，噪声显著降低。浮杯泵低转速情况下扭矩损失小，容积效率96%，整体效率范围为94%～97%。并且该泵没有最低转速限制，尤其适用于变转速控制场合。新型液压泵及发展趋势第8节浮杯泵内部结构及外形8.2数字排量泵数字排量泵采用嵌入式计算机控制的高速开关阀，实时开闭多个径向柱塞腔，就可以克服传统斜盘式泵由于变量需要消耗一定流量，造成整体效率低下的限制。数字排量泵是一种径向活柱塞泵，其柱塞由凸轮