液压泵与液压马达.ppt

1、第三章 液压泵与液压马达,本章内容主要包括液压泵和液压马达的基本知识,常见泵和马达的组成、结构和工作原理。,第一节 概 述,液压泵是液压动力元件，它是将电动机（或其他原动机）输入的机械能转变成液压能的能量转换装置,（1）齿轮泵（外啮合、内啮合齿轮泵） （2）叶片泵（单作用、双作用叶片 （3）柱塞泵（轴向、径向柱塞泵）,工程上分类,作用：向液压系统提供压力油 。,液压马达是液压执行元件，它是将压力能转换为机械能的能量转换装置。,（1）高速液压马达和低速液压马达,分类,（2）定量液压马达和变量液压马达,作用：输出转矩和转速 。,第一节 概 述,第一节 概 述,图形符号？,一、液压泵与液压马达的工作

2、原理及分类,泵的工作原理和分类,液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，称为容积式。其排油量的大小取决于密封腔的容积变化。,容积式泵工作的两个必要条件是：,（）有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油，由大变小时压油。,（）有配流装置。它保证密封容积由小变大时只与吸油管连通；密封容积由大变小时只与压油管连通。,随着偏心轮的旋转及弹簧的作用柱塞来回移动形成吸、压油过程 。,第一节 概 述,泵的分类,（3）按的输出油方向能否改变：,第一节 概 述,齿轮式 叶片式 柱塞式,（1）按其结构形式的不同：,（2）按泵的排量能否改变：,定量泵 变量泵,单向泵 双向泵,马达的工作原理和分类,马达的工

3、作原理： 依靠密封容积来进行工作的，其工作原理在理论上与泵具有可逆性，具体见3-5 职能符号见附录 P177,低速大转矩马达,第一节 概 述,高速马达转子转动惯量小、反应迅速、动作快,（齿轮式 叶片式 柱塞式）,低速大扭矩马达转速低、转矩大,分类：,高速液压马达,（1）理论流量 （2）实际流量 （3）额定流量：额定压力、额定转速下泵输出的流量,二、液压泵与液压马达的性能参数,1.压力,3.流量,(1)工作压力p 取决于负载 (2)额定压力pn 允许的最大工作压力,2.排量 V（ml/r）,泵每转一转，由密封几何尺寸变化计算而得的排出液体体积,第一节 概 述,2.输出功率：,1.输入功率：,3.

4、效率：,3.液压泵的功率,容积效率：,机械效率：,第一节 概 述,4液压泵的效率,（1）液压泵的理论功率（以泵为研究对象） Pt=2nTt(输入)=pqvt (输出),（2）液压泵的实际功率,液压泵的实际输入功率： Pi=2nT（大于理论值Pt） 液压泵的实际输出功率： P0=pqv （小于理论值Pt）,第一节 概 述,5液压泵的效率,（1）容积效率：v=qv/qvt(因内泄存在) (实际流入/理论流入) （2）机械效率：m=Tt/T(因摩擦存在) （3）总效率：=v m = P0/Pi,液压泵的输出功率 输入功率,功率损失分为容积损失(泄漏造成) 机械损失(摩擦造成）,第一节 概 述,6液压

5、马达的容积效率和转速,(1)容积效率：v=qvt/qv(理论流入/实际流入) (与泵的含义同，进入马达的多，存在内泄) (2)转速：n= qvv/V,7液压马达的机械效率和转矩,(1) 机械效率：m=T/Tt (2) 输出转矩：T=pVm /2,8马达实际输入、输出功率及总效率,(1)输入功率：Pi=pqv (2)输出功率：P0=2n T (3)总效率：=v m = P0/Pi,第一节 概 述,第一节 概 述,第一节 概 述,第一节 概 述,第一节 概 述,第二节 齿轮泵,第二节 齿轮泵,外啮合 内啮合,分类,按齿向线,按齿廓曲线,按啮合形式,直齿 斜齿 人字齿,渐开线 摆线,一、外啮合齿轮泵

6、,1.泵的结构,基本组成结构：泵体、左右两盖板、一对齿轮、滚针轴承及主、从动轴等,第二节 齿轮泵,2.工作原理,（动画）,（1）密封容积的形成： 泵体、盖板和齿轮的各齿槽形成,（2）配流装置： 齿顶与内圆、齿轮端面与盖板、轮齿啮合线使高低压腔隔开,（3）工作原理： 齿轮旋转，吸油腔（右侧）内的轮齿不断脱开啮合，使其密封容积不断增大而形成一定真空，吸油；齿槽内的油液被带到压油腔（左侧），压油腔内的轮齿进入啮合，密封容积不断减小压油,第二节 齿轮泵,3.结构特征,（1）轴承润滑： 内部泄油方式：压油腔轴承泄油通道吸油腔,（2）闭死容积及困油现象、消除措施：,闭死容积：为了使吸油腔与压油腔被啮合线隔

7、开，要求齿轮的重叠系数大于1，出现同时有两对轮齿进入啮合，在它们之间形成一个封闭的容腔,困油现象：闭死容积在啮合过程中大小是变化的，当容积减小时，会造成液体压力的急剧升高而产生瞬时压力冲击，而当容积增大时，会形成局部真空,第二节 齿轮泵,危害：齿轮泵工作时产生噪声，容积效率降低，并影响齿轮泵的工作平稳性和寿命,采取措施：为减轻困油现象造成的危害，可在侧板或轴套上开卸荷沟槽,4.优缺点,优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好， 对油液 污染不敏感，便于 制造、维修。 缺点：效率低，噪声高,第二节 齿轮泵,5.典型结构,CB-B齿轮泵,第二节 齿轮泵,二、高压齿轮泵,1.径向力不平衡

8、（会导致从动齿轮轴承早期损坏）消除措施：缩小压油口，即进油口大出油口小，减小高压油作用范围,除了上述结构特征外,2.泄漏,1) 泄漏途径：端面泄漏(轴向)70%-80% 齿顶间隙 15% 啮合处 5% 2) 危害： v,第二节 齿轮泵,2）减小内泄漏措施,采用端面间隙自动补偿,原理：,引液压油至浮动轴套或侧板背面使其紧贴于齿轮端面，实现自动补偿端面间隙,（为使浮动轴套处于平衡状态，其背面与压油腔对应处引入高压油，与吸油腔对应处引入低压油，二者之间由卸压片和弓形密封圈隔开）。,第二节 齿轮泵,第二节 齿轮泵,三、内啮合齿轮泵,1. 渐开线齿轮泵,特点:,工作时内齿轮和外齿圈同一方向旋转，但两轮不

9、同心，旋转时一侧为低压，另一侧为高压，高低压之间有隔板。,第二节 齿轮泵,结构紧凑 尺寸小 重量轻 噪声小。,2. 摆线齿轮泵（转子泵）,内、外转子同方向旋转，内外转子偏心，则形成高低压腔。 摆线内转子既绕外转子中心作公转又自转,第二节 齿轮泵,四、应用注意事项,2若两油口口径相同，则吸排油口通用； 若两油口口径有大小之分，小口与系统相接，大口与油箱相接,3齿轮泵的转向视结构而定 4吸油高度一般不大于0.5米,1实际应用,非调速系统中做主泵，平地机、推土机等,第二节 齿轮泵,第二节 齿轮泵,螺杆泵的工作原理,第三节 叶片泵,优点：结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声小、使用寿命较长,分类,定量叶片

10、泵、变量叶片泵,单作用、双作用,缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。,第三节 叶片泵,1.单作用叶片泵,（1）基本组成： 定子、转子、叶片、配油盘和端盖等组成,定子具有圆柱形内表面，转子具有圆柱形外表面，定子和转子间偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在转子槽中滑动,第三节 叶片泵,（2）工作原理,当转子回转时，由于离心力等的作用，使叶片紧压在定子内壁 在定子内表面、转子外表面、叶片和配油盘之间形成若干个闭密的工作容腔。当转子旋转时，这些密闭的工作容积，上下叶片变化方向相反，分别形成吸、压油过程，配油盘上的吸压油的窗口分别与之对应,第三节 叶片泵,（3）特点分析,1）转子每转一周，每个工

11、作容腔完成一次吸油和排油“单作用式” 2）缺点是转子受到来自排油腔的单向压力，使轴承上所受的载荷较大即径向力不平衡非卸荷式叶片泵 这种泵不宜用在高压。 3）优点：当e排量 因而可制成变量泵,第三节 叶片泵,2.双作用叶片泵,旋转一周，完成二次吸油、二次压油双作用泵 径向力平衡卸荷式叶片泵 两个吸油区，两个压油区,（动画）,转子和定子中心重合，定子内表面近似椭圆形，内两段长半径为R和两段外半径为r的圆弧和四组过渡曲线组成,由于这种泵的转子与定子是保持同心的 排量是固定的。与单作用比较，同样体积可吸到较大流量，且流量均匀,第三节 叶片泵,YB1型叶片泵结构,第三节 叶片泵,配油盘,配油盘环形槽通过

12、小孔与压油区连通，保证叶片顶部与定子内表面可靠密封,配油盘腰形孔上“三角形”小槽斜荷槽， 作用：避免发生困油现象,第三节 叶片泵,3、变量式叶片泵,通过改变转子与定子 的偏心距e的大小，就可以 改变排量和流量 偏心距可以通过手动 调节或自动调节,工作原理,第三节 叶片泵,限压式变量叶片泵,（1）结构特点: 弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。,（2）工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小， 来改变流量。 （动画）,转子中心固定，定子可以水 平移动外反馈、限压,第三节 叶片泵,（3）YBX型限压式变量叶片泵结构,（动画）,第四节 柱塞泵,柱塞泵是依靠柱塞在缸体的柱塞孔内作往复运动时，通过密封容积

13、产生变化来实现泵的吸油和压油的,分类：按柱塞排列方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。,一、径向柱塞泵,基本组成：,包括柱塞、定子、转子及配油轴（固定）,柱塞在转子的径向孔中可径向移动 转子与定子存在偏心 配油轴将吸、压油腔分开,转子每转一周，每个柱塞各实现一次吸、压油过程,特点：,不足：径向尺寸大、自吸能力差。目前少见,调整偏心距大小和方向实现双向变量泵,第四节 柱塞泵,二、斜盘式轴向柱塞泵,1基本组成,缸体（转动）、柱塞、斜盘、配油盘（固定）及传动轴等，配油盘将吸、压油腔分开,第四节 柱塞泵,2.工作原理,密封工作腔（缸体孔、柱塞底部、配油盘） 由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动

14、时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、压油。 吸油过程：柱塞伸出Vp吸油； 压油过程：柱塞缩回Vp压油。,（动画）,做单向变量泵：通过斜盘倾角大小的变化 做双向变量泵：通过斜盘倾角大小和方向的变化；,第四节 柱塞泵,3.特点及应用,特点： 容积效率高，压力高。（v=0.98, p = 32 Mpa） （柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小） 结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小； 易于实现变量； 构造复杂、成本高； 对油液污染敏感。,应用： 用于高压、高转速的场合。,第四节 柱塞泵,SCY14-1B型轴向柱塞泵 (p = 32 MPa),第四节 柱塞泵,第四节 柱塞泵,通轴型轴

15、向柱塞泵,第四节 柱塞泵,三、斜轴式轴向柱塞泵,基本组成：,缸体（转动）、配油盘（固定）、柱塞（动）、斜盘（转动）及传动轴等 配油盘将吸、压油腔分开,第四节 柱塞泵,第四节 柱塞泵,各类液压泵主要性能与选用范围,第四节 柱塞泵,第五节 液压马达,一、高速小扭矩马达,在大扭矩场合需配备减速器,1.齿轮液压马达,为了减小转矩脉动，马达的齿数要比泵的多适合高速小扭距,2.叶片液压马达,体积小、转动惯量小、反应灵敏、能适应高频换向等,用于高速小转矩、机械性能要求不高场合,第五节 液压马达,3.轴向柱塞马达,结构特点,（1）配油盘结构对称 （2）高速小扭矩马达,二、低速（大扭矩）马达,可直接用于驱动,低