液壓與氣壓傳動齒輪泵課件

1、第二章第二章 液壓動力元件液壓動力元件液壓泵液壓泵第二章第二章 液壓動力元件液壓動力元件目的任務(wù)目的任務(wù)了解液壓泵主要性能參數(shù)分類了解液壓泵主要性能參數(shù)分類掌握泵原理、工作的必要條件、排流量、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握泵原理、工作的必要條件、排流量、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一一 液壓泵的工作原理及特點(diǎn)液壓泵的工作原理及特點(diǎn) 1.液壓泵的基本原理液壓泵的基本原理 動畫演示動畫演示 密封容積增大，產(chǎn)生真空密封容積增大，產(chǎn)生真空 吸油吸油容積式容積式 密封容積減小，油液被迫壓出密封容積減小，油液被迫壓出 壓油壓油 第一節(jié)第一節(jié) 液壓泵概述液壓泵概述凸輪凸輪1 1旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)油腔油腔4 4形成相對真空，形成相對真空，則從閥則從閥5 5

2、吸油吸油柱塞柱塞2 2右右移，油腔移，油腔4 4容積變大容積變大柱塞柱塞2 2左左移，油腔移，油腔4 4容積變小容積變小油腔油腔4 4壓力升高，則將壓力升高，則將油從閥油從閥6 6壓出壓出偏心輪轉(zhuǎn)一圈，完成一次吸壓油，偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，偏心輪轉(zhuǎn)一圈，完成一次吸壓油，偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵不斷吸油和壓油。液壓泵不斷吸油和壓油。2.液壓泵的特點(diǎn)液壓泵的特點(diǎn) 要記??！要記??！1 1、具有若干個(gè)密封且又可以周期性變化的空間具有若干個(gè)密封且又可以周期性變化的空間（密封工作腔）（密封工作腔） 2 2、油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須等于或大于大氣壓力油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須等于或大于大氣壓力（吸油過（吸油過程中油箱

3、與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱）程中油箱與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱）3 3、吸壓油腔隔開、吸壓油腔隔開，保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同保證密封容積在吸油過程中與油箱相通，同時(shí)關(guān)閉供油通路；壓油時(shí)與供油管路相通，而與油箱切斷；時(shí)關(guān)閉供油通路；壓油時(shí)與供油管路相通，而與油箱切斷；（配流裝置）（配流裝置）思考：柱塞泵中的配流裝置是什么？思考：柱塞泵中的配流裝置是什么？1、分類按壓力分(單位Mpa） 低 壓（2.5） 中壓（2.5-8） 中高壓（8-16） 高壓（16-32） 超高壓（32）3.泵的分類泵的分類按按結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征分特征分 齒輪式齒輪式CBCB（低、中壓）：內(nèi)嚙合、外嚙合（

4、低、中壓）：內(nèi)嚙合、外嚙合 葉片式葉片式Y(jié)BYB（中壓）：單作用式、雙作用式（中壓）：單作用式、雙作用式 柱塞式柱塞式ZBZB（高壓）：軸向式、徑向（高壓）：軸向式、徑向按輸油方向能否改變：單向、雙向按輸油方向能否改變：單向、雙向 按排量是否可以調(diào)節(jié)分：定量式、變量式按排量是否可以調(diào)節(jié)分：定量式、變量式單向單向定量定量單向單向變量變量雙向雙向定量定量雙向雙向變量變量2、泵的符號泵的符號二二 液壓泵的主要性能參數(shù)液壓泵的主要性能參數(shù) 1 1、壓力：工作壓力和額定壓力、壓力：工作壓力和額定壓力 2 2、排量和流量、排量和流量 3 3、功率、功率 4 4、效率、效率 工作壓力和額定壓力工作壓力和額定

5、壓力1、工作壓力：工作壓力：指泵實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓指泵實(shí)際工作時(shí)輸出油液的壓力，其值取決于外界負(fù)載：（管阻、摩擦、外負(fù)力，其值取決于外界負(fù)載：（管阻、摩擦、外負(fù)載）載） 2、額定壓力（公稱壓力、銘牌壓力）額定壓力（公稱壓力、銘牌壓力）指泵（或馬達(dá)）在指泵（或馬達(dá)）在正常工作正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)定能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力最高壓力（受泵本身泄漏和（受泵本身泄漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制） p pn 即泵過載即泵過載排量和流量排量和流量 排量排量V 理論流量理論流量qt 實(shí)際流量實(shí)際流量q 額定流量額定流量qn 排量排量V 排量排量在沒有泄漏的情況下，

6、泵在沒有泄漏的情況下，泵每轉(zhuǎn)一每轉(zhuǎn)一周周所排出的液體的體積。所排出的液體的體積。常用單位：ml/r理論流量理論流量qt理論流量理論流量qt-不考慮泄露的情況下，不考慮泄露的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體的體積。單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體的體積。 qt = Vn n主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速實(shí)際流量實(shí)際流量q 指泵（或馬達(dá)）工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際輸指泵（或馬達(dá)）工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際輸出的流量出的流量 q = qt-q1 q1液壓泵的泄漏量液壓泵的泄漏量 qt 液壓泵的理論流量液壓泵的理論流量額定流量額定流量qn 指泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)指泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的輸出流量。準(zhǔn)規(guī)定必須保證

7、的輸出流量。 額定流量是泵正常工作時(shí)實(shí)際流量額定流量是泵正常工作時(shí)實(shí)際流量的最小值。的最小值。 功率和效率功率和效率 理論功率理論功率輸入功率輸入功率輸出功率輸出功率 結(jié)結(jié) 論論容積效率與機(jī)械效率容積效率與機(jī)械效率1、容積效率：液壓泵實(shí)際流量與理論流量之比值、容積效率：液壓泵實(shí)際流量與理論流量之比值 v = q/qt=（qt- q）/ qt= 1- q/qt 2、機(jī)械效率：液壓泵理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸、機(jī)械效率：液壓泵理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸 入轉(zhuǎn)矩之比值，入轉(zhuǎn)矩之比值，實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩必然大于理論轉(zhuǎn)矩。實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩必然大于理論轉(zhuǎn)矩。 m = Tt / Ti = pV/2Ti 輸入功率輸入功率即泵軸的驅(qū)動功率即

8、泵軸的驅(qū)動功率 Pi = Ti = 2nTi n泵軸的轉(zhuǎn)速；泵軸的轉(zhuǎn)速； Ti 液壓泵的輸入轉(zhuǎn)矩。液壓泵的輸入轉(zhuǎn)矩。輸出功率輸出功率pqFvP0泵輸出的液壓能，表現(xiàn)為輸出油液的壓力泵輸出的液壓能，表現(xiàn)為輸出油液的壓力P和和流量流量q 總效率總效率總效率：輸出功率與輸入功率之比值總效率：輸出功率與輸入功率之比值 = P0/Pi = Pq/2nT = Pvnv/2nT = vm 結(jié)論：結(jié)論：總效率等于容積效率與機(jī)械效率之總效率等于容積效率與機(jī)械效率之乘積乘積?！纠纠?1】 某液壓系統(tǒng)，泵的排量V10 mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速n1200 r/min，泵的輸出壓力p5 MPa，泵容積效率V0.92，總效率

9、0.84。求：(1)泵的理論流量；(2)泵的實(shí)際流量；(3)泵的輸出功率；(4)驅(qū)動電機(jī)功率。 (5)機(jī)械效率。 解解 (1)泵的理論流量為QthVn10310120010312(L/min) (2)泵的實(shí)際流量為QacQthv120.9211.04(L/min) (3)泵的輸出功率為 (4)驅(qū)動電機(jī)功率為(5)機(jī)械效率m /v =0.84/0.92 =0.91第二節(jié)第二節(jié) 齒輪泵齒輪泵 分類、組成、工作原理、分類、組成、工作原理、 參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)齒輪泵的分類內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合外嚙合外嚙合 一、一、 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵 二、二、 螺桿泵和螺桿泵和內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵第

10、二節(jié)第二節(jié) 齒輪泵齒輪泵（一）一） 外嚙合外嚙合齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 組成組成: 前、后泵前、后泵蓋，泵體，一對齒蓋，泵體，一對齒數(shù)、模數(shù)、齒形完數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開線外全相同的漸開線外嚙合嚙合。結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖動畫動畫工作原理工作原理： 密封容積形成密封容積形成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成 右側(cè)齒輪右側(cè)齒輪退出退出嚙合嚙合,容積容積吸油吸油密封容積變化密封容積變化 左側(cè)齒輪左側(cè)齒輪進(jìn)入進(jìn)入嚙合嚙合,容積容積壓油壓油吸壓油口隔開吸壓油口隔開兩齒輪嚙合線及泵蓋兩齒輪嚙合線及泵蓋 工作原理動畫工作原理動畫（一）（一） 外嚙合外嚙合齒輪泵的工作原理齒輪

11、泵的工作原理（二）（二） 排量和流量計(jì)算排量和流量計(jì)算齒輪嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)位置瞬間變化，其齒輪嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)位置瞬間變化，其工作容積變化率不均勻工作容積變化率不均勻瞬時(shí)流量不均勻瞬時(shí)流量不均勻即脈動，計(jì)算瞬時(shí)流即脈動，計(jì)算瞬時(shí)流量時(shí)須積分計(jì)算才精確，比較麻煩，一量時(shí)須積分計(jì)算才精確，比較麻煩，一般用近似計(jì)算法。般用近似計(jì)算法。齒輪泵的流量計(jì)算齒輪泵的流量計(jì)算排量計(jì)算排量計(jì)算 流量計(jì)算流量計(jì)算瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量排量計(jì)算排量計(jì)算假設(shè)：齒槽容積假設(shè)：齒槽容積= =輪齒體積輪齒體積 則排量則排量= =齒槽容積齒槽容積+ +輪齒體積輪齒體積 即相當(dāng)于有效齒高和齒寬所構(gòu)成的平即相當(dāng)于有效齒高和齒寬所構(gòu)成的平面

12、所掃過的環(huán)形體積，面所掃過的環(huán)形體積， 則則 V=dhB=2zm2B實(shí)際上實(shí)際上 齒槽容積齒槽容積輪齒體積輪齒體積 取取 V=6.66zm2b流量計(jì)算流量計(jì)算理論流量：理論流量： qt=Vn=6.66zm2Bn實(shí)際流量：實(shí)際流量： q=qtv=6.66zm2Bnv結(jié)結(jié) 論論 1 1 齒輪泵的齒輪泵的q qt t是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù)是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù) 2 2 轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù)轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 定量泵定量泵 流量特點(diǎn)流量特點(diǎn) 每一對輪齒嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)位置變化引起瞬時(shí)流量變化每一對輪齒嚙合時(shí)，嚙合點(diǎn)位置變化引起瞬時(shí)流量變化 出現(xiàn)流量脈動出現(xiàn)流量脈動流量脈動率流量脈動

13、率外嚙合齒輪泵齒數(shù)愈小，脈動率就愈大，其值最高可達(dá)外嚙合齒輪泵齒數(shù)愈小，脈動率就愈大，其值最高可達(dá)20%。流量脈動結(jié)果流量脈動結(jié)果：引起系統(tǒng)的壓力脈動，產(chǎn)生振動和噪聲，影響傳動的：引起系統(tǒng)的壓力脈動，產(chǎn)生振動和噪聲，影響傳動的平穩(wěn)性（高精度機(jī)械不易采用）。平穩(wěn)性（高精度機(jī)械不易采用）。%100minmaxqqq（三）（三） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)1 1、泄漏、泄漏2 2、困油現(xiàn)象及其消除措施、困油現(xiàn)象及其消除措施3 3、徑向不平衡力、徑向不平衡力泄 漏齒側(cè)泄漏齒側(cè)泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 5%徑向泄漏徑向泄漏約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 20%25%

14、端面泄漏端面泄漏* 約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 總之：泵壓力愈高，泄漏愈大總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。困油現(xiàn)象及其消除措施困油現(xiàn)象及其消除措施 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 引起結(jié)果引起結(jié)果 消除困油的方法消除困油的方法 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因 為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使 吸壓油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的吸壓油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的重合度重合度 必須大于必須大于1 有時(shí)會出現(xiàn)兩對輪齒有時(shí)會出現(xiàn)兩對輪齒同時(shí)嚙合同時(shí)嚙合的情況，的情況，故故 在齒向嚙合線間形成一個(gè)封閉容積在齒向嚙合線間形成一個(gè)封閉容積困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因困油現(xiàn)象

15、產(chǎn)生原因 ab 容積縮小容積縮小 ab ab 容積縮小容積縮小 pp 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，軸高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，軸和軸承受很大和軸承受很大沖擊載荷沖擊載荷，泵劇烈振動，同時(shí)無，泵劇烈振動，同時(shí)無功損耗增大，功損耗增大，油液發(fā)熱油液發(fā)熱。困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 b c 容積增大容積增大bc bc 容積增大容積增大 pp 形成形成局部真空局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等。汽蝕等?？傊嚎傊河捎诶в同F(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。振動、噪聲等，直接

16、影響泵的工作壽命。消除困油的方法 原則原則 ：ab ab 密封容積減小，使之通壓油口密封容積減小，使之通壓油口 bc bc 密封容積增大，使之通吸油口密封容積增大，使之通吸油口 b b 密封容積最小，隔開吸壓油密封容積最小，隔開吸壓油方法方法：在泵蓋（或軸承座）上開：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽卸荷槽以消除困油，以消除困油，如圖如圖d,CB-Bd,CB-B形泵將卸荷槽整個(gè)向吸油腔側(cè)平移一段形泵將卸荷槽整個(gè)向吸油腔側(cè)平移一段距離，效果更好距離，效果更好消除困油的方法徑向不平衡力解決措施：解決措施：縮縮小壓油口或在小壓油口或在泵蓋設(shè)徑向力泵蓋設(shè)徑向力平衡槽平衡槽外嚙合外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)

17、w結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉w結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕w自吸性能好，對油污不敏感自吸性能好，對油污不敏感w4 工作可靠，便于維護(hù)工作可靠，便于維護(hù)外外嚙合嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)齒輪泵的缺點(diǎn)流量脈動大流量脈動大噪聲大噪聲大排量不可調(diào)排量不可調(diào)提高外嚙合齒輪泵壓力的措施提高外嚙合齒輪泵壓力的措施要提高壓力，必須減小端面的泄漏，所以一般采用齒要提高壓力，必須減小端面的泄漏，所以一般采用齒輪端面間隙自動補(bǔ)償?shù)霓k法。輪端面間隙自動補(bǔ)償?shù)霓k法。端面間隙補(bǔ)償原理：端面間隙補(bǔ)償原理：利用特別的通道把泵內(nèi)壓油腔的壓力油引到浮動軸套利用特別的通道把泵內(nèi)壓油腔的壓力油

18、引到浮動軸套的外側(cè)，產(chǎn)生液壓作用力，使軸套壓向齒輪端面，這的外側(cè)，產(chǎn)生液壓作用力，使軸套壓向齒輪端面，這個(gè)力必須大于齒輪端面作用在軸套內(nèi)側(cè)的作用力，才個(gè)力必須大于齒輪端面作用在軸套內(nèi)側(cè)的作用力，才能保證在各種壓力下，軸套始終自動貼緊齒輪端面，能保證在各種壓力下，軸套始終自動貼緊齒輪端面，減小泵內(nèi)通過端面的泄漏，達(dá)到提高壓力的目的。減小泵內(nèi)通過端面的泄漏，達(dá)到提高壓力的目的。齒輪泵的主要性能齒輪泵的主要性能（1）壓力）壓力 一般用于低壓大流量的系統(tǒng)（一般用于低壓大流量的系統(tǒng)（2.5MPa），具有良），具有良好補(bǔ)償措施的中小排量的齒輪泵的最高工作壓力可達(dá)好補(bǔ)償措施的中小排量的齒輪泵的最高工作壓力可

19、達(dá)25MPa以上，大排量的許用壓力可達(dá)以上，大排量的許用壓力可達(dá)1620MPa。（2）排量）排量 工程上使用的范圍為工程上使用的范圍為0.05800mL/r，常用的為，常用的為2.5250mL/r。（3）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速 工作轉(zhuǎn)速不能小于工作轉(zhuǎn)速不能小于300500r/min，微型齒輪泵的，微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min以上，常用的為以上，常用的為10003000r/min。（4）效率）效率 低壓齒輪泵的效率較低，一般低壓齒輪泵的效率較低，一般0.6，帶補(bǔ)償措施的，帶補(bǔ)償措施的可達(dá)可達(dá)0.80.9。（5）壽命）壽命 低壓齒輪泵的壽命為低壓齒輪泵的壽命為30005000h，高

20、壓外嚙合齒，高壓外嚙合齒輪泵在額定壓力下的壽命一般只有幾百小時(shí)，高壓內(nèi)嚙合齒輪輪泵在額定壓力下的壽命一般只有幾百小時(shí)，高壓內(nèi)嚙合齒輪泵的壽命可達(dá)泵的壽命可達(dá)20003000h。小小 結(jié)結(jié)工作原理工作原理流量計(jì)算流量計(jì)算結(jié)構(gòu)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)二、螺桿泵和內(nèi)嚙合齒輪泵 1. 螺桿泵螺桿泵 螺桿泵組成螺桿泵組成：一根主動螺桿一根主動螺桿雙頭、右旋、雙頭、右旋、 凸螺桿凸螺桿 兩根從動螺桿兩根從動螺桿雙頭、左旋、凹螺桿，裝在泵體內(nèi)，和其雙頭、左旋、凹螺桿，裝在泵體內(nèi)，和其它零件組成螺桿泵。它零件組成螺桿泵。工作原理工作原理：當(dāng)主動螺桿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)：當(dāng)主動螺桿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)：左面吸油、左面吸油、右面壓油右面壓油 1. 螺桿泵螺桿泵 特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，壽命結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，壽命長，流量均勻，自吸能力強(qiáng)，容積效率高，無困油現(xiàn)象；長，流量均勻，自吸能力強(qiáng)，容積效率高，無困油現(xiàn)象；但螺桿齒形復(fù)雜，不易加工，精度難以保證。但螺桿齒形