液壓與氣壓傳動(dòng) CH03

1、1第3章 液壓泵與液壓馬達(dá) n概述n齒輪泵n柱塞泵n液壓馬達(dá)23.1 概述n液壓泵與液壓馬達(dá)的作用 n液壓泵和液壓馬達(dá)工作原理 n主要性能參數(shù)n液壓泵與液壓馬達(dá)的類型33.1.1 液壓泵與液壓馬達(dá)的作用n液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，其作用是把原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，向系統(tǒng)提供一定壓力和流量的液流n液壓馬達(dá)則是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，用來(lái)推動(dòng)負(fù)載作功 43.1.2液壓泵和液壓馬達(dá)工作原理 液壓泵工作原理:n容積式泵: 泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化值n基本特點(diǎn):具有一個(gè)或若干個(gè)周期性變化的密封容積 具

2、有配流裝置 油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力必須恒等于或大于 大氣壓力 5液壓馬達(dá)工作原理:sin4sin21pRtgdRFaFTyymiipRtgdT12sin463.1.2液壓泵和液壓馬達(dá)工作原理液壓馬達(dá)工作原理:n轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)n馬達(dá)的進(jìn)、回油口互換時(shí)，馬達(dá)將反向轉(zhuǎn)動(dòng); 改變斜盤傾角的大小，既改變了馬達(dá)的排量；也使輸出轉(zhuǎn)矩T發(fā)生變化; 改變斜盤傾角的方向，就改變了馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向 液壓馬達(dá)與液壓泵在原理上可逆，結(jié)構(gòu)上類似原理上可逆，結(jié)構(gòu)上類似 73.1.3 主要性能參數(shù)n壓力: 工作壓力p 額定壓力pnn排量和流量: 排量排量 V V:液壓泵軸轉(zhuǎn)一周，由其密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得的排出液體的體積,單位(

3、m3/r)或 (mL/r) 理論流量理論流量q qt t:單位時(shí)間內(nèi)理論上可排出的液體體積. 等于排量和轉(zhuǎn)速的乘積 V:液壓泵的排量（m3/r）；n:主軸轉(zhuǎn)速（r/s）；qt:液壓泵理論排量（m3/s） 實(shí)際流量q 額定流量qnVnqt8泵和馬達(dá)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系、功率與效率能量損失n容積損失：由于泵和馬達(dá)本身的泄漏所引起的能量損失n機(jī)械損失：由于泵和馬達(dá)機(jī)械副之間的磨擦所引起的能量損失9液壓泵n容積效率v: q=qt-q =qt-Kipn機(jī)械效率m:n泵的輸出功率:ttttqqqqqqq1VitmTTpVnpqnTtt22pVTtimTpV2mViiioTpVVnqVnTpqVPP22iinTP

4、2pqPo10液壓馬達(dá)n容積效率v: 轉(zhuǎn)速n： 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：爬行n機(jī)械效率m轉(zhuǎn)矩: 啟動(dòng)性能n總效率：qqtVVnqtVVqntmTTpVnnTt22pVTtmpVT2VmVViopVTVnpnTpqnTPP222113.1.4液壓泵與液壓馬達(dá)的類型液壓泵類型:n結(jié)構(gòu)形式:齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等 n泵的輸出流量能否調(diào)節(jié):定量泵和變量泵n泵的額定壓力的高低:低壓泵、中壓泵和高壓泵液壓馬達(dá)類型:n結(jié)構(gòu)形式:齒輪式、葉片式、柱塞式和其它形式 n轉(zhuǎn)速:高速(額定轉(zhuǎn)速高于500rmin)和低速 (額定轉(zhuǎn)速低于500rmin) n排量可否調(diào)節(jié):定量馬達(dá)和變量馬達(dá) 123.2 齒輪泵n齒輪泵的工

5、作原理n齒輪泵的結(jié)構(gòu)n齒輪泵的特點(diǎn)133.2.1 齒輪泵的工作原理定量泵(外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵)n齒輪泵沒(méi)有單獨(dú)的配流 裝置，齒輪的嚙合線起 配流作用 143.2.1 齒輪泵的工作原理n排量和流量計(jì)算 瞬時(shí)流量脈動(dòng),齒數(shù)愈少，脈動(dòng)愈大 BzmdhBV22BzmV266. 6VBnzmq266. 6153.2.2 齒輪泵的結(jié)構(gòu)泵工作壓力為2.5MPa，屬于低壓齒輪泵 163.2.3 齒輪泵的特點(diǎn)n困油:封閉容積減小會(huì)使被困油液受擠而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中流出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡負(fù)載作用。封閉容積增大又會(huì)造成局部真空，使溶于油中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、振動(dòng)和

6、氣蝕. n消除困油的方法:通常是在兩側(cè)端蓋上開(kāi)卸荷槽卸荷槽，且偏向吸油腔偏向吸油腔 17齒輪泵的困油現(xiàn)象及其消除方法183.2.3 齒輪泵的特點(diǎn)n徑向作用力不平衡:n減小徑向不平衡力的辦法:縮小壓油口 193.2.3 齒輪泵的特點(diǎn)n 泄漏: 1.通過(guò)齒輪嚙合處的間隙； 2.通過(guò)泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙； 3.通過(guò)齒輪兩端面和端蓋間的端面間隙n 結(jié)論:齒輪泵由于泄漏大和存在徑向不平衡力，因而限制了壓力的提高。為使齒輪泵能在高壓下工作，常采取的措施為： 減小徑向不平衡力， 提高軸與軸承的剛度， 同時(shí)對(duì)泄漏量最大的端面間隙采用自動(dòng)補(bǔ)償裝置 203.3 葉片泵單作用式(變量泵) 雙作用式(定量泵)

7、中低壓 n工作原理n雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)n限壓式變量葉片泵213.3.1單作用式葉片泵(非平衡式) 工作原理223.3.1單作用式葉片泵(非平衡式) 工作原理n改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心量e，就可改變泵的排量(變量泵)n轉(zhuǎn)子受有不平衡的徑向液壓力,且徑向不平衡力隨泵的工作壓力提高而提高，因此這種泵的工作壓力不能太高n排量和流量: 流量脈動(dòng).理論分析表明，葉片數(shù)為奇數(shù)時(shí)脈動(dòng)率較小，故一般葉片數(shù)為13或15 BeDV2VBeDnq2233.3.1雙作用式葉片泵(平衡式) 工作原理n排量和流量: 無(wú)流量脈動(dòng).理論分析可知，流量脈動(dòng)率在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍、且大于8時(shí)最小。故雙作用葉片泵的葉片數(shù)通常取為

8、12 BrRV)(222VBnrRq)(222243.3.2 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)n定子內(nèi)曲線:等加速等減速曲線n配流盤:三角槽 n葉片的傾角:前傾角 n端面間隙:間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施n高壓葉片泵的結(jié)構(gòu):為了提高壓力，必須在結(jié)構(gòu)上采取措施，使吸油區(qū)葉片壓向定子的作用力減小。 可以采取的措施有多種，一般采用復(fù)合葉片結(jié)構(gòu)如雙葉片結(jié)構(gòu)和子母葉片結(jié)構(gòu)等 25YB1型葉片泵的結(jié)構(gòu)26配流盤273.3.3 限壓式變量葉片泵 限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的(外反饋和內(nèi)反饋) n外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理n限壓式變量葉片泵的特性曲線n限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu) 28外反饋限壓式變量葉片

9、泵的工作原理npBA=PB) p e q 當(dāng)pc=K(e0+x0)/A, e=0 q=029限壓式變量葉片泵的特性曲線n限定壓力pB:泵在保持最大輸出流量不變時(shí)，可達(dá)到的最高壓力 n極限壓力pc:外載進(jìn)一步加大時(shí)泵的工作壓力不再升高，這時(shí)定子和轉(zhuǎn)子間的偏心量為零，泵的實(shí)際輸出流量為零 n調(diào)整: 調(diào)整螺釘螺釘1 1可改變?cè)计牧縠 e0 0，即調(diào)節(jié)泵的最大輸出流量， 亦即改變A點(diǎn)的位置，使 AB線段上下平移 調(diào)整螺釘螺釘4 4可改變彈簧預(yù)壓縮量彈簧預(yù)壓縮量，即調(diào)節(jié)限定壓力pB大小， 亦即改變B點(diǎn)的位置，使BC線段左右平移 改變彈簧剛度彈簧剛度k k，則可改變BC線段的斜率斜率， 彈簧越“軟”（

10、k值越?。?，BC線段越陡，pc值越??； 反之，彈簧越“硬”（k值越大），BC線段越平坦，pc值越大 30限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)限壓式變量葉片泵與雙作用葉片泵的區(qū)別：n定子和轉(zhuǎn)子偏心安置，泵的出口壓力可改變偏心距，從而調(diào)節(jié)泵的輸出流量(外反饋) n在限壓式變量葉片泵中，壓油腔一側(cè)的葉片底部油槽和壓油腔相通，吸油腔一側(cè)的葉片底部油槽與吸油腔相通，這樣，葉片的底部和頂部所受的液壓力是平衡液壓力是平衡的。這就避免了雙作用葉片泵在吸油區(qū)的定子內(nèi)表面出現(xiàn)磨損嚴(yán)重的問(wèn)題 n限壓式變量葉片泵中葉片后傾 n最高調(diào)定壓力一般在7MPa左右 31限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)323.4 柱塞泵 優(yōu)點(diǎn): 容積效率高、只需改變

11、柱塞的工作行程就能改變泵的排量、壓應(yīng)力 應(yīng)用: 高壓大流量 n軸向柱塞泵n變量軸向柱塞泵n徑向柱塞泵 333.4.1 軸向柱塞泵n斜盤式軸向柱塞泵的工作原理 改變斜盤傾角的大小，就能改變柱塞的行程長(zhǎng)度，也就改變了泵的排量 改變斜盤傾角的方向，就能改變吸、壓油方向(雙向變量軸向柱塞泵) n斜軸式軸向柱塞泵的工作原理 n軸向柱塞泵的排量和流量 流量脈動(dòng),當(dāng)柱塞數(shù)較多并為奇數(shù)時(shí)脈動(dòng)較小，故柱塞泵的柱塞數(shù)一般為奇數(shù)，常取 7或9 34斜盤式軸向柱塞泵的工作原理35斜軸式軸向柱塞泵的工作原理363.4.2 變量軸向柱塞泵 變量軸向柱塞泵:主體+變量機(jī)構(gòu)n主體機(jī)構(gòu)特點(diǎn)： 滑履結(jié)構(gòu) 中心彈簧機(jī)構(gòu) 缸體端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償 配流盤 n變量機(jī)構(gòu)：改變斜盤傾角的大小以調(diào)節(jié)泵的排量 37SCY14-1型斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)383.4.3 徑向柱塞泵 移動(dòng)定子以改變偏心距的大小，便可改變柱塞的行程，從而改變排量 改變偏心距的方向，則可改變吸、壓油的方向。徑向柱塞泵可以做成單向或雙向變量泵 393.5