液压与气动齿轮泵.ppt

1、齿轮泵,齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。,外啮合齿轮泵,结构组成 一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为B，齿数为z 泵体 前后盖板 长短轴 工作原理 （动画） 两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。,外啮合齿轮泵的排量公式,V = 2z m 2 B z 齿数，m 齿轮模数，B 齿宽 齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。 齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。,齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，

2、可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，两个泵的脉动错开了半个周期，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。（齿轮啮合点的位置的改变）,外啮合齿轮泵的结构特点,泄漏与间隙补偿措施 齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。 端面泄漏占8085。 端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,液压径向力及平衡措施,齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力从吸液腔到排液腔逐渐升高的（齿轮和齿轮轴）。,液压径向力的平衡措

3、施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。 平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。,困油现象与卸荷措施,困油现象产生的原因 ：为保证齿轮泵正常工作，连续排液， 齿轮重迭系数1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。 困油现象描述,困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压， 导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。 卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则 两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与

4、压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。,内啮合齿轮泵,工作原理 一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿轮啮合线和月牙板分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。 特点 无困油现象 流量脉动小，噪声低,采取间隙补偿措施后，泵的额定压力可达30 MPa。,螺杆泵,工作原理 主动螺杆是凸螺杆，从动螺杆是凹螺杆，螺杆的啮合线把螺旋槽分割成若干密封容积。 当传动轴(与凸螺杆为一整体)如图示方向转动时，这些密封工作腔随着螺杆的转动一个接一个的在左端形成，并不断地从左向右移动，在右端消失。主动螺杆每转一周

5、，每个密封工作腔便移动一个导程。,密封工作腔在左端形成时逐渐增大将油液吸入来完成吸油工作，最右面的工作腔逐渐减小直至消失，因而将油液压出完成压油工作。螺杆直径愈大，螺旋槽愈深，螺杆泵的排量愈大；螺杆愈长，吸、压油口之间的密封层次越多，密封就越好，螺杆泵的额定压力就愈高。,选择液压泵的原则,是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。 工作压力 柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa，高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好。 噪声指标 低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆

6、泵的瞬时流量均匀。 效率 轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。,速度控制回路一调速回路,速度控制回路,速度控制回路是讨论液压执行元件速度的调节和变换的问题。 1、调速回路 调节执行元件运动速度的回路。 定量泵供油系统的节流调速回路 变量泵（变量马达）的容积调速回路 容积节流调速回路 2、快速回路 使执行元件快速运动的回路。 3、速度换接回路 变换执行元件运动速度的回路。,调速回路,液压缸的速度 v =q /A 液压马达的转速 n = q /vm 调节执行元件的工作速度，可以改变输入执行元件的流量或由执行元件输出的流量；或改变执行元件的几

7、何参数。 对于定量泵供油系统，可以用流量控制阀来调速节流调速回路；按流量控制阀安放位置的不同分： 进油节流调速回路 回油节流调速回路 旁路节流调速回路 对于变量泵（马达）系统，可以改变液压泵（马达）的排量来调速容积调速回路； 变量泵定量马达闭式调速回路 变量泵变量马达闭式调速回路 同时调节泵的排量和流量控制阀来调速容积节流调速回路。 限压式变量泵和调速阀的调速回路 差压式变量泵和节流阀的调速回路,定量泵节流调速回路,回路组成：定量泵，流量控制阀（节流阀、调速阀等），溢流阀，执行元件。其中流量控制阀起流量调节作用，溢流阀起压力补偿或安全作用。 按流量控制阀安放位置的不同分： 进油节流调速回路 将

8、流量控制阀串联在液压泵与液压缸之间。 回油节流调速回路 将流量控制阀串联在液压缸与油箱之间。 旁路节流调速回路 将流量控制阀安装在液压缸并联的支路上。 下面分析节流调速回路的速度负载特性、功率特性。分析时忽略油液压缩性、泄漏、管道压力损失和执行元件的机械摩擦等。设节流口为薄壁小孔，节流口压力流量方程中 m1/2。,进、回油节流调速回路,qp=q1+q p1A1=F q1=KATp1/2 =KAT(pp- F/A1)1/2 V =q1/A1 =KAT(pp- F/A1)1/2/A1,qp=q1+q ppA1=p2A2+F q2=KATp21/2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2 V =

9、q2/A2 =KAT(ppA1/A2-F/A2)1/2/A2,流量连续性方程 活塞受力平衡方程 节流阀压力流量方程 速度负载特性方程,进回油节流调速回路的速度负载特性及功率特性 调节节流阀通流面积AT可无级调节液压缸活塞速度，v与AT成正比。 当AT一定时，速度随负载的增加而下降。当v=0时，最大承载能力Fmax=psA1。 速度随负载变化而变化的程度，表现为速度负载特性曲线的斜率不同，常用速度刚性 kv 来评价。 Kv=-dF/dv=-1/tg=2 (psA1-FL)/v 它表示负载变化时回路阻抗速度变化的能力。 液压缸在高速和大负载时，速度受负载变化的影响大，即回路的速度刚性差。 回路的输

10、出功率与回路的输入功率之比定义成回路效率。=(Pp-P )/Pp=pLqL/psqp 进回油节流调速回路既有溢流损失，又有节流损失，回路效率较低。当实际负载偏离最佳设计负载时效率更低。 这种回路适用于低速、小负载、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。,进、回油节流调速回路的不同之处： 回油节流调速回路回油腔有一定背压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳。 进油节流调速回路容易实现压力控制。工作部件运动碰到死挡铁后，液压缸进油腔压力上升至溢流阀调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动作。 回油节流调速回路中，油液经节流阀发热后回油箱冷却，对系统泄漏影响小。 在组成元件相同

11、的条件下，进油节流调速回路在同样的低速时节流阀不易堵塞。 回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。 为了提高回路的综合性能，一般采用进油节流调速回路，并在回油路上加背压阀。,旁路节流调速回路,速度受负载变化的影响大，在小负载或低速时，曲线陡，回路的速度刚性差。 在不同节流阀通流面积下，回路有不同的最大承载能力。AT越大，Fmax越小，回路的调速范围受到限制。 只有节流功率损失，无溢流功率损失，回路效率较高。,溢流阀关闭，起安全阀作用。 速度负载特性方程 V=q1/A1=q t-p(F/A1)-KAT(F/A1)1/2/A1,改善节流调

12、速负载特性的回路,在节流阀调速回路中，当负载变化时，因节流阀前后压力差变化，通过节流阀的流量均变化，故回路的速度负载特性比较差。若用调速阀代替节流阀，回路的负载特性将大为提高。 调速阀可以装在回路的进油、回油或旁路上。负载变化引起调速阀前后压差变化时，由于定差减压阀的作用，通过调速阀的流量基本稳定。 旁路节流调速回路的最大承载能力不因AT增大而减小。 由于增加了定差减压阀的压力损失，回路功率损失较节流阀调速回路大。调速阀正常工作必须保持0.51MPa的压差， 旁通型调速阀只能用于进油节流调速回路中。,容积调速回路,容积调速回路通过改变液压泵和液压马达的排量来调节执行元件的速度。由于没有节流损失

13、和溢流损失，回路效率高，系统温升小，适用于高速、大功率调速系统。 变量泵定量马达闭式调速回路 安全阀4防止回路过载，辅助泵1补充主泵和马达的泄漏，改善主泵的吸油条件，置换部分发热油液以降低系统温升。 泵的转速 np 和马达排量VM 视为常数，改变泵的排量Vp可使马达转速 nM 和输出功率 PM 随之成比例的变化。马达的输出转矩 TM 和回路的工作压力p 取决于负载转矩，不会因调速而发生变化，所以这种回路常称为恒转矩调速回路。,回路的速度刚性受负载变化影响的原因 随着负载增加，因泵和马达的泄漏增加，致使马达输出转速下降。 回路的调速范围 Re40。,变量泵变量马达闭式调速回路 回路中元件对称布置

14、，变换泵的供油方向，即可实现马达正反向旋转。单向阀4、5 用于辅助泵3 双向补油，单向阀6、7 使溢流阀8 在两个方向都起过载保护作用。,在低速段，先将马达排量调至最大，用变量泵调速，当泵的排量由小变大，直至最大，马达转速随之升高，输出功率也随之线性增加。此时因马达排量最大，马达能获得最大输出转矩，且处于恒转矩状态（恒转矩调节）。 高速段，泵为最大排量，用变量马达调速，将马达排量由大调小，马达转速继续升高，输出转矩随之降低。此时因泵处于最大输出功率状态不变，故马达处于恒功率状态（恒功率调节）。,由于泵和马达的排量都可调，扩大了回路的调速范围，一般Re100 。,容积节流调速回路,容积节流调速回路用压力补偿泵供油，用流量控制阀调定进入或流出液压缸的流量来调节液压缸的速度；并使变量泵的供油量始终随流量控制阀调定流量作相应的变化。这种回路无溢流损失，效率较高，速度稳定性比容积调速回路好。,限压式变量泵和调速阀、背压阀的调速回路 曲线ABC是限压式变量泵的压力流量特性，曲线CDE是调速阀在某一开度时的压差流量特性，点F是泵的工作点。这种回路无溢流损失，但有节流损失，其大小与液压缸的工作压力有关。