第四章液压泵与液压马达.ppt

1、第四章,液压泵 和液压马达,UNIT FOUR hydraulic pumps and hydraulic motors,第一节 概述.Enter 第二节 齿轮泵.Enter 第三节 叶片泵 一、单作用叶片泵.Enter 二、双作用叶片泵.Enter 三、限压式叶片泵.Enter 第四节 柱塞泵 一、轴向柱塞泵.Enter 二、径向柱塞泵.Enter 第五节 液压马达.Enter 第六节 摆动液压马达.Enter 第九节 液压泵的选择.Enter 作业.Enter,论坛,论坛,论坛,第四章 END,谢谢各位,第四章 液压泵及液压马达,第一节 基本概念 一、基本工作原理与分类 液压泵和液压马达都

2、属于能量转换装置; 液压泵将原动机的机械能转换成油液的液压能，属于动力元件; 液压马达将液压能转换成输出机构的机械能，属于执行元件; 都是容积式的; 在理论上它们是可逆的。 图3-1 单柱塞泵 1-凸轮 2-柱塞 3-弹簧 4-工作容积 5-吸油阀 6-排油阀 容积式液压泵工作的三个基本条件： 1.密闭的工作容积必须发生变化 2.变化过程中分别与高、低压腔接通 3.高、低压腔必须相互隔开,第一节,分类,二、液压泵与液压马达的基本参数,1.压力 工作压力：即实际压力，取决于负载，图3-2 额定压力：铭牌上标注的压力。 按试验标准规定的连续运转的最高压力 式中：A-液压缸无杆腔面积 p-实际压力

3、重要概念：压力取决于负载！,2.排量与流量,排量V：在没有泄漏情况下，液压泵(马达)每转一圈所排出来的液体体积。 流量q： V =AL 式中：A-单柱塞泵无杆腔面积 L-柱塞最大行程 qt = Vn 式中：n -液压泵的转速 马达也一样： V = AL qt = Vn,3.功率与效率,理解,第二节齿轮泵,一、外啮合齿轮泵工作原理（动画Enter. ) 1.注意工作容积的变化情况 吸油侧：逐渐变大 排油侧：逐渐变小 2.重叠系数大于1，保证高低压腔相互隔开 3.连续输出油液，但流量不是均匀的 流量脉动系数：,二、基本参数计算,排量计算方法： 假设：齿轮的轮谷和轮齿体积相等(如图) 可作出一个计算

4、环，外径为齿顶园 ，内径为 排量 流量 相同流量时，采用较大的模数，可以减少齿数。 脉动系数,三、结构特点,1.困油现象 容积最小 解决措施： 开两个卸荷槽 左边槽连P 右边槽连T 2.泄漏问题 三个泄漏通道 端面最严重，占80% 端面间隙自动补偿结构图3-5 3.径向力不平衡问题 Enter. 解决措施：缩小输油口,四、主要品牌-榆次齿轮泵,榆次液压集团有限公司是中国液压元件及相关产品的重要制造基地，是中国液压领域集科研、开发、贸易与生产制造为一体的高新技术大型企业。公司成立于1988年，1995年改制为国有独资有限责任公司，总资产9亿元人民币。下属6个子公司和3个中外合资公司。1993年公

5、司入选中国500家最大机械工业企业，现为山西省“十五”期间重点扶持的十大高新技术大型企业之一，其资产总额、工业生产总值、利税总额在中国液压行业名列前茅。 公司的主要产品有三大类常规阀、叠加阀、插装阀、比例阀（引进日本油研技术和美国Vickers技术）；叶片泵（含汽车转向泵，引进意大Atos技术）；齿轮泵、柱塞泵、大口径油缸（缸径400-1000）以及滤油器（引进德国ERE技术）。 齿轮泵压力达20Mpa,四、主要品牌意大利Marzocchi(马祖奇、马卓取),意大利马祖奇MARZOCCHI 公司成立于1961年，经过不断的投资及产品开发，Marzocchi 现已成为世界上最大的齿轮泵及齿轮马达

6、的生产厂家之一。 Marzocchi高壓齒輪泵，最高壓力可達到31Mpa，具有壓力高、壓力穩定、噪音小、,四、主要品牌保加利亚caproni-卡普罗尼,一、单作用 叶片泵,1.工作原理动画 密闭的工作容积如何 发生变化？ 变化过程中如何与高 低压腔连通？ 高低压腔如何相互隔开？ 为什么又称为非平衡泵？ 为什么又称为变量泵？ 为什么叶片后倾安装？,2结构特点(叶片后倾),存在问题:在吸油区段，叶片伸出困难。后果是:. 解决措施:将叶片后倾安装 叶片受力分析： 1.离心力Pe 2.哥氏惯性力Pg 3.定子表面 的摩擦力Pf 合力为P 结论: 有利于叶片顺利伸 出并贴紧定子表面 提示: 合力在叶片垂

7、直方向上的分力,如果此力大了,伸出势必困难。,二、双作用叶片泵,1.工作原理 a.观察定子内表面曲线；（由一对大圆弧、一对小圆弧和四段过渡曲线组成） b.转子与定子同心； c.转子转一圈，工作容积完成2次吸排油； d.注意配油窗口的对称性； 转子轴受力平衡 故称为平衡式叶片泵 e.不能变量，只能做定量泵 存在问题： 压油区段，叶片容易折断 为什么？,结构特点（叶片前倾问题）,分析,基本参数计算,式中： R-定子导轨曲线的大圆弧半径 r-定子导轨曲线的小圆弧半径 r0-转子半径 -叶片倾角 S-叶片厚度 Z-叶片数,YB1型双作用叶片泵,组成：定子6、转子5、配油盘4，8、两条螺栓固定 主轴11

8、、滚珠轴承12，1，花键 a-泄漏通道 b-与输出油口通，且压紧定子与配油盘,配油盘,左右共两个 1-吸油区段 2-压油区段 -过渡区段 压油窗口两端的 三角沟槽对称， 可适应正反转， 减少压力冲击 困油现象解决,双作用叶片泵定子导轨曲线等加速等减速曲线,最大行程（R-r） 最大幅角,限压式变量叶片泵,转子不平动，仅转动 定子平动 平动的方式： 液压力P与弹簧力FS的平衡 当PFS , x=emax=e0, q=qmax 当PFS, x减小直至0 改变弹簧刚度K，可改变BC斜率 0 拧动调节螺钉，可使AB平移 0 拐点B的位置取决于预压缩力、面积、刚度等,一、轴向柱塞泵动画,特点：柱塞沿主轴方

9、向布置 基本参数计算,CY14轴向柱塞泵,特点： 容积效率95% 高压32Mpa 对清洁度要求高 中心弹簧作用？,变量机构,有多种变量方式：手动、手动伺服（随动）、液动等； 如图为手动伺服变量机构： 伺服活塞力平衡方程： paAa=pbAb 式中AaAb 斜盘顺时针转动调节过程： 3-b腔通过d与油箱通- paAapbAb- -活塞向上移动直至阀口被遮盖 斜盘逆时针转动调节过程： 3-a腔通过c与b腔通- paAapbAb- -活塞向下移动直至阀口被遮盖 总结：1.手动给定 2.随动输出,斜轴式轴向柱塞泵,柱塞相对于传动轴倾斜布置 与斜盘式比较： 1.主轴倾斜、盘不斜 2.都可以实现工作容 积

10、随主轴转动而变化； 3.都是通过调节； 4.都是高压； 5.流量更大； 6.价格更高。,传动轴,主轴,盘,配油盘,工作容积,二、径向柱塞泵,组成： 定子、转子、柱塞、配油轴 柱塞径向布置而得名。 转动部分： 转子、柱塞、衬套 不转动部分： 配油轴、定子 特点： 低速大扭矩 体积大,配油轴,齿轮马达,工作原理 啮合点为C 未平衡力： pB(h-a) pBh-pB(h-b) 在理论上与液压泵互逆 实际上的区别： 1.马达进出油口对称, 适应正反转要求 2.马达有独立泄漏通道 实际上不能互换 齿轮马达特点 结构简单、价廉、体积小， 重量轻、效率低、噪音大。 一般为中低压小扭矩马达， 16Mpa以下,

11、轴向柱塞马达,位于高压区段的柱塞伸出顶住斜盘， 接触点处的反力FN可分解为两个分力，其中切向分力FT是驱动力。 驱动力矩,摆动液压马达（摆动缸）,有单作用和双作用两种结构型式。 单作用：转角小于360 双作用：转角小于180，输出转矩是单作用的两倍。输出转速是单作用的一半。 主要问题 密封,液压泵的选择（性能比较）,增加价格部分比较。,齿轮泵经向力不平衡问题,py径向液压力 p1啮合力（方 向沿啮合线） 从动轮最严重 解决办法： 1.减小排油尺寸； 2.采用平衡槽结构 的滑动轴承（略）。,单作用叶片泵动画,轴向柱塞泵变量原理动画,齿轮泵,排油腔 吸油腔,作业1,1、已知泵的额定压 力和流量，若

12、忽略管 路压力损失，试说明 图示各种工况下泵出 口处压力表读数。 2、某液压泵在压力 P=16MPa时，实际输 出流量q=63L/min，液 压泵的容积效率为 0.91、机械效率为 0.9，问选用2.5KW的电动机能否拖动？ 3、一齿轮泵的模数m=4,齿数z=9,齿宽b=18mm,在额定压力下，转速n=2000r/min时，泵的输出流量q=30L/min,求泵的容积效率。,作业2,4、某机床液压系统采用一限压式变量泵。泵的流量压力特性曲线ABC如图示。泵的总效率为0.7。如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为45105Pa 和2.5L/min，在快速移动时，泵的压力和流量为20105Pa ,2

13、0L/min，问泵的特性曲线应调成何种形状？泵所需的最大驱动功率为多少？ （提示：最大驱动功率可认为在拐点处） 5、一液压泵的排量为16cm3/r,当泵的转 速为1000r/min，压力为7MPa时，其输出 流量为14.6L/min，原动机输入扭矩为 20.3Nm，求： 1、泵的总效率； 2、驱动泵所需要的理论扭矩。 6、某液压马达的排量是40cm3/r，马达在 压力为6.3MPa和转速1450r/min时，马达 吸入的实际流量为63L/min，马达实际输 出扭矩是37.5Nm，求液压马达的容积效率、 机械效率和总效率。,1题解答,1、已知压力流量，不计管道损失，求泵出口处压力 解： （a）为

14、0 （b）为0 （c）由公式3-30整理 （d）P=F/A （e）,2、3题解答,2、解 3、解 已知齿轮泵参数：m、Z、b和n、q，求容积效率,4题解答,4、解：根据快进时的压力和流量可得到工作点F，通过F点作AB的平行线AE，根据工进时的压力和流量可得工作点G，过G作BC的平行线DC。 AE和 DC相交于B点，则ABC即为调整后的泵的特性曲线。B点为拐点，在图上查出B点对应的压力和流量分别为32.5105Pa和19.5L/min。 变量泵的最大功率可认为在拐点附近，故泵的最大驱动功率近似等于,5题解答之一,5、一液压泵的排量为16cm3/r,当泵的转速为1000r/min，压力为7MPa时

15、，其输出 流量为14.6L/min，原动机输入扭矩为20.3Nm，求： 1、泵的总效率； 2、驱动泵所需要的理论扭矩。 解：,5题解答之二,已知V、n、P、q、Ti，求泵的总效率、泵的理论扭矩 解,6题解答,教材4-2,2、液压泵的额定流量为100L/min,额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为0.9。实验测得：当压力为0时，流量为106L/min。压力为2.5MPa时，流量为100.7L/min，求： 1、泵的容积效率；2、如泵转速下降到500rpm，求额定压力下的流量。 3、两种转速下泵的驱动功率。 解：,习题课,液压流体力学习题,习题 3-1 如图,一具有真空

16、度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度 h =1m,设液体的密度为 = 1000kg/m3, 试求容器中的真空度。 解: 列0-0等压面方程 等压面: 在静止流体中,压强相等的点所组成的面. 仅重力作用时,等压面为一族彼此平行的水平面 真空度:当相对压强为负值时,其值的绝对值就是真空度 (真空度的大小就是比大气压小多少的值 ) 4. 作题中要标出等压面,列出等压面方程.,习题 3-3 如图,容器A中液体的密度A=900kg/m3, B中液体的密度B=1200kg/m3, ZA=200 mm, ZB=180 mm, h=60 mm,U形管中的测压介质为汞, 试求A

17、、之间的压力差。 解: 列1-1等压面方程 * 对涉及U形差压计的计算问题,要会利用U形测压计的左右两支管间的等压面做关联条件来求解问题.,习题 3-5 如图所示, 密度1260 kg/m3 的油液在某工厂的管道中以流量 q0.7 m3/s 流动。在直径d1600 mm 的管道点(1)处,压力 p10.3 MPa 。试求(2)点处的压力p2 , 该点管直径d2300 mm ,位置比(1)低 h1 m ,点(1)至点(2)的管长l1.26 m。不计一切损失。,习题 3-6 如图所示,一虹吸管从油箱中吸油。给定管子的直径d150 mm， a1m, b4m, 试求吸油油量及点处压力。忽略一切损失。,习题 3-18 流量q=16 L/min 的液压泵, 安装