第二章-能源元件及辅件液动

1、第2章 能源元件及辅件,概述 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 螺杆泵,2.1 概述,一、能源装置的组成 二、对能源装置的基本要求,2.1 概述,液压泵作用 液压泵的工作原理 主要性能参数 液压泵的类型,2.1.1 液压泵的作用,液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流,2.1.2液压泵原理,液压泵工作原理: 图1 容积式泵: 泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值 基本特点: 具有一个或若干个周期性变化的密封容积 具有配流装置 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于 大气压力,2.1.3 主要性能参数,压

2、力: 工作压力p 额定压力ps 排量和流量: 排量 V:液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积,单位(m3/r)或 (mL/r) 理论流量qt:单位时间内理论上可排出的液体体积. 等于排量和转速的乘积 V:液压泵的排量（m3/r）；n:主轴转速（r/s）；qt:液压泵理论排量（m3/s） 实际流量q 额定流量qs,泵的能量转换关系、功率与效率,能量损失 容积损失：由于泵本身的泄漏所引起的能量损失 机械损失：由于泵机械副之间的磨擦所引起的能量损失,液压泵,容积效率v: q=qt-q 机械效率m: 泵的输出功率:,2.1.4液压泵的类型,结构形式:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和

3、螺杆泵等 泵的输出流量能否调节:定量泵和变量泵 泵的额定压力的高低:低压泵、中压泵和高压泵,2.2 齿轮泵,齿轮泵的工作原理 齿轮泵的结构 齿轮泵的特点,2.2.1 齿轮泵的工作原理,定量泵(外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵) 齿轮泵没有单独的配流 装置，齿轮的啮合线起 配流作用 图2 图22,2.2.1 齿轮泵的工作原理,排量和流量计算 瞬时流量脉动,齿数愈少，脉动愈大,2.2.2 齿轮泵的结构,泵工作压力为2.5MPa，属于低压齿轮泵,2.2.3 齿轮泵的特点,困油:封闭容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。封闭容积增大又会造成局

4、部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀. 图3 消除困油的方法:通常是在两侧端盖上开卸荷槽，且偏向吸油腔,齿轮泵的困油现象及其消除方法,2.2.3 齿轮泵的特点,径向作用力不平衡: 减小径向不平衡力的办法:缩小压油口,2.2.3 齿轮泵的特点,泄漏: 1.通过齿轮啮合处的间隙； 2.通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙； 3.通过齿轮两端面和端盖间的端面间隙 结论:齿轮泵由于泄漏大和存在径向不平衡力，因而限制了压力的提高。为使齿轮泵能在高压下工作，常采取的措施为： 减小径向不平衡力， 提高轴与轴承的刚度， 同时对泄漏量最大的端面间隙采用自动补偿装置,2.3 叶片泵,单作用

5、式(变量泵) 双作用式(定量泵) 中低压 工作原理 双作用叶片泵的结构和特点 限压式变量叶片泵,2.3.1单作用式叶片泵(非平衡式) 工作原理,图4 图5,2.3.1单作用式叶片泵(非平衡式) 工作原理,改变定子和转子间的偏心量e，就可改变泵的排量(变量泵) 转子受有不平衡的径向液压力,且径向不平衡力随泵的工作压力提高而提高，因此这种泵的工作压力不能太高 排量和流量: 流量脉动.理论分析表明，叶片数为奇数时脉动率较小，故一般叶片数为13或15,2.3.1双作用式叶片泵(平衡式) 工作原理,排量和流量: 图6 无流量脉动.理论分析可知，流量脉动率在叶片数为4的整数倍、且大于8时最小。故双作用叶片

6、泵的叶片数通常取为12,2.3.2 双作用叶片泵的结构和特点,定子内曲线:等加速等减速曲线 配流盘:三角槽 端面间隙:间隙自动补偿措施 高压叶片泵的结构:为了提高压力，必须在结构上采取措施，使吸油区叶片压向定子的作用力减小。 可以采取的措施有多种，一般采用复合叶片结构如双叶片结构和子母叶片结构等,YB1型叶片泵的结构,配流盘,2.3.3 限压式变量叶片泵 图7,限压式变量叶片泵的流量改变是利用压力的反馈作用实现的(外反馈和内反馈) 外反馈限压式变量叶片泵的工作原理 限压式变量叶片泵的特性曲线 限压式变量叶片泵的结构,外反馈限压式变量叶片泵的工作原理,pBA=PB) p e q 当pc=K(e0

7、+x0)/A, e=0 q=0,限压式变量叶片泵的特性曲线,限定压力pB:泵在保持最大输出流量不变时，可达到的最高压力 极限压力pc:外载进一步加大时泵的工作压力不再升高，这时定子和转子间的偏心量为零，泵的实际输出流量为零 调整: 调整螺钉1可改变原始偏心量e0，即调节泵的最大输出流量， 亦即改变A点的位置，使 AB线段上下平移 调整螺钉4可改变弹簧预压缩量，即调节限定压力pB大小， 亦即改变B点的位置，使BC线段左右平移 改变弹簧刚度k，则可改变BC线段的斜率， 弹簧越“软”（k值越小），BC线段越陡，pc值越小； 反之，弹簧越“硬”（k值越大），BC线段越平坦，pc值越大,限压式变量叶片泵

8、的结构,限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别： 定子和转子偏心安置，泵的出口压力可改变偏心距，从而调节泵的输出流量(外反馈) 在限压式变量叶片泵中，压油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部油槽与吸油腔相通，这样，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这就避免了双作用叶片泵在吸油区的定子内表面出现磨损严重的问题 限压式变量叶片泵中叶片后倾 最高调定压力一般在7MPa左右,限压式变量叶片泵的结构,2.4 柱塞泵,优点: 容积效率高、只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量、压应力 应用: 高压大流量 轴向柱塞泵 变量轴向柱塞泵 径向柱塞泵,2.4.1 轴向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 改变斜盘倾角的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量 改变斜盘倾角的方向，就能改变吸、压油方向(双向变量轴向柱塞泵) 斜轴式轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵的排量和流量 流量脉动,当柱塞数较多并为奇数时脉动较小，故柱塞泵的柱塞数一般为奇数，常取 7或9,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 图8,斜轴式轴向柱塞泵的工作原理,2.4.2 变量轴向柱塞泵,变量轴向柱塞泵:主体+变量机构 主体机构特点： 滑履结构 中心弹簧机构 缸体端面间隙的自动补偿 配