液压与气压传动3-1 齿轮泵.ppt

1、液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,第三章 液压泵和液压马达,液压泵,液压马达,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,目的任务 了解液压泵主要性能参数分类 掌握泵原理、必要条件、排流量、齿泵原理、困油,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,液压泵和液压马达,重点难点: 容积式泵工作原理、必要条件齿轮泵 工作原理、排流量 计算容积式泵的共 同弊病、 困油现象的实质. 提问作业：31 32,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、1 液压泵和液压马达概述,功 用 液压泵: 将电动机或其它原动机输入 的机械能转换为液体的压力 能,向系统供油。 液压马达：将泵输入的液压能转换为机 械能而对

2、负载做功。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,液压泵和液压马达的功用,液压泵: 将电动机或其它原动机输入 的机械能转换为液体的压力 能,向系统供油。 液压马达：将泵输入的液压能转换为机 械能而对负载做功。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,液压泵与液压马达关系,功用上 相反 结构上 相似 原理上 互逆,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、1、1 液压泵和液压马达的工作原理及分类,液压泵的基本原理 动画演示 吸油：密封容积增大，产生真空 容积式 压油：密封容积减小，油液被迫压出,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,液压泵基本工作条件（必要条件）,1 形成密封容积 2 密封

3、容积变化 3 吸压油腔隔开（配流装置）,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,液压泵和液压马达分类,按输出流量能否调节： 定量 变量 按结构形式 ：齿轮式 叶片式 柱塞式 按输油方向能否改变： 单向 双向 按使用压力： 低压 中压 中高压 高压,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、1、2 液压泵和液压马达的的主要工作参数,工作压力和额定压力 排量和流量 功率和效率 效率,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,工作压力和额定压力,工作压力 额定压力（公称压力、铭牌压力） 最高允许压力,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,工作压力,指泵（或马达）实际工作时输出（或 输入） 油液的压

4、力，其值取决于外界 负载：管阻、摩擦、外负载*）,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,额定压力,指泵（或马达）在正常工作条件下，按 实验标准规定能够连续运转的最高压力 （受 泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制） p pn 即泵过载,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,最高允许压力,泵（或马达）在短时间内允许超载 使用 (p max) 的极限压力 p p n p max,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,排量和流量,排量V 理论流量qt 实际流量q 额定流量qn 瞬时流量qm,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,排量V,排量在没有泄漏的情况下，泵 （或马达）每转一周所排出 的

5、液体的体积。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,理论流量qt,不考虑泄露的情况下，单位时 间内所排出的液体的体积。 qt = Vn,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,实际流量q,指泵（或马达）工作时实际输出的流量 q = qt-qs,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,额定流量（公称流量、铭牌流量）qn,指泵在正常工作条件下，按试验 标准 规定 必须保证的输出流量。 q qn qt,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,瞬时流量qm,瞬时流量泵在某一瞬 时的几何流量,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,功率和效率,理论功率 输入（或输出）功率 输出（或输入）功率 结 论,

6、液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,理论功率,Pt = pqt,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,输入（或输出）功率,即泵轴的驱动功率或马达的输出功率 PI = T = 2nT,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,输出（或输入）功率,PO = pq,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,结 论,液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于 压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则 PO = PI 即 Pt = pqt = pVn = Tt = 2nTt 实际上有能量损失 PO PI,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,效 率,容积效率 机械效率 总效率,液压与气压传动第3章 液

7、压泵和液压马达,容积效率,液压泵：实际流量与理论流量之比值 v = q/qi =（qi-qs）/qi = 1-qs/qi 液压马达：理论流量与实际流量之比值 v = qi/q = 1-qs/q,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,机械效率,液压泵： 理论转矩与实际输 入转矩之比值 m = Ti / T = 1+ Ts / Ti 液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值 m = T/Ti =（Ti-Ts ）/Ti = 1 -Ts /Ti,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,总效率,输出功率与输入功率之比值 = P0/Pi = Pq/2nT = Pvnv/2nT = vm 结论：总效率等于

8、容积效率与机械 效率之乘积。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3.2 齿轮泵,分类、组成、工作原理、 参数计算、结构特点,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,齿轮泵的分类,内啮合,外啮合,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3.2 齿轮泵,3、2、1 外啮合齿轮泵的工作原理 3、2、2 齿轮泵的流量计算 3、2、3 齿轮泵的结构 3、2、4 提高外啮合齿轮泵压力的措施 * 3、2、5 内啮合齿轮泵 *3、2、6 螺杆泵,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、2、1 外啮合齿轮泵的工作原理,组成: 前、后泵盖，泵体，一对齿 数、 模数、齿形完全相同 的渐开线外啮合。,结构图

9、动画,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、2、1 外啮合齿轮泵的工作原理,工作原理： 密封容积形成齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成 齿轮退出啮合,容积吸油 密封容积变化 齿轮进入啮合,容积压油 吸压油口隔开两齿轮啮合线及泵盖,工作原理动画,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、2、2 外啮合齿轮泵的流量计算,齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工作容积变化率不等 瞬时流量不均匀即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,齿轮泵的流量计算,排量计算 流量计算 瞬时流量,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,排量计算,假

10、设： 齿槽容积=轮齿体积 则 排量=齿槽容积+轮齿体积 即相当于有效齿高和齿宽所构成的平 面所扫过的环形体积， 则 V=dhb=2zm2b 实际上 齿槽容积轮齿体积 取 V=6.66zm2b,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,流量计算,理论流量： qt=Vn=6.66zm2bn 实际流量： q=qtv=6.66zm2bnv 结 论 1 齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数 2 转速等于常数，流量等于常数 定量泵 3 理论流量与出口压力无关,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,瞬时流量, 每一对轮齿啮合时，啮合点位置变 化引起瞬时流量变化 出现流量脉动 流量脉动结果：引起系统的压力脉

11、动， 产生振动和噪声，影 响传动的平稳性。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、2、3 外啮合齿轮泵结构要点,困油现象及其消除措施 径向作用力不平衡 泄漏,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,困油现象及其消除措施,困油现象 产生原因 引起结果 消除困油的方法,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,困油现象产生原因, 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使 吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度 必须大于1 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况， 故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,困油现象产生原因,ab 容积缩小,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,困

12、油现象产生原因,b c 容积增大,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,困油引起的结果,ab 容积缩小 p 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴 和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无 功损耗增大，油液发热。 bc 容积增大 p 形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、 汽蚀等 总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生 振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,消除困油的方法,原则 ：ab 密封容积减小，使之通压油口 bc 密封容积增大，使之通吸油口 b 密封容积最小，隔开吸压油 方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困 油，CB-B形泵将卸荷

13、槽整个向吸油腔侧平 移一段距离，效果更好,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,消除困油的方法,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,径向作用力不平衡,径向不平衡力的产生：液压力 液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔， 压力 沿齿轮外圆逐齿降低。p，径向 不平衡力增大齿轮和轴承受到很 大的冲击载荷，产生振动 和噪声。 改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。 增大泵体内表面和齿顶间隙 开压力平衡槽，会使容积效率减小,如图所示,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,径向不平衡力图示,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,泄 漏,齿侧泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的 5% 径向泄漏约占齿轮泵

14、总泄漏量的 20%25% 端面泄漏* 约占齿轮泵总泄漏量的 75%80% 总之：泵压力愈高，泄漏愈大。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,3、2、4 提高外啮合齿轮泵压力措施,问题：齿轮泵存在间隙 ， p q v 径向不平衡力也p p 径向力 提高齿轮泵压力的方法： 浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面， 使之紧贴齿轮 端面，补 偿磨损，减小间隙。 弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至 侧板背面，靠侧板自身 的变形来补偿端面间隙。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,浮动轴套式,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,外啮合齿轮泵的优点,结构简单，制造方便，价格低廉 结构紧凑，体

15、积小，重量轻 自吸性能好，对油污不敏感 4 工作可靠，便于维护,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,外啮合齿轮泵的缺点,流量脉动大 噪声大 排量不可调,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,小 结,工作原理（三个必要条件） 流量计算 结构要点（四个共同弊病）,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,*3、2、5 内啮合齿轮泵,渐开线齿形内啮合齿轮泵 摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,*3、2、5 内啮合齿轮泵,渐开线齿形 分类 摆线齿形,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,渐开线齿形内啮合齿轮泵,组成:小齿轮、内齿环、月牙形隔板等,液压与气压

16、传动第3章 液压泵和液压马达,渐开线齿形内啮合齿轮泵,工作原理:小齿轮带动内齿环同向异速旋 转， 左半部分轮齿退出啮合， 形成真空吸油。右半部分轮齿 退出啮合，容积减小，压油。 月牙板同两齿轮将吸压油口隔 开。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）,组成 工作原理 特点,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,摆线齿形内啮合齿轮泵组成,组成:内外转子相差一齿且有一偏心距,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理,吸油左半部分，轮齿脱开啮合容积 工作原理 压油右半部分，轮齿进入啮合容积,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,摆线齿形内啮合齿轮泵特点,特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻， 运转平稳，噪声小 流量脉动 小。但齿形复杂，加工困难， 价格昂贵,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,*3、2、6 螺杆泵,组成 工作原理 特点,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,螺杆泵组成,一根主动螺杆双头、右旋、 凸螺杆 两根从动螺杆双头、左旋、 凹螺杆， 装在泵体内，和其它零 件组成螺杆泵。,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,螺杆泵工作原理,V密形成 V密变化 吸压油口隔开,液压与气压传动第3章 液压泵和液压马达,V密形成,必