《液壓動力元》PPT課件.ppt

第2章 液壓動力元件,2.1 液壓泵與液壓馬達(dá)概述 2.1.1 液壓泵的工作原理 2.1.2 液壓泵的分類 2.1.3 液壓泵的主要性能參數(shù) 2.2 齒輪泵 2.2.1 齒輪泵工作原理 2.2.2 外嚙合齒輪泵的排量和流量 2.2.3 KCB型齒輪油泵 2.2.4 齒輪泵存在問題 2.3 葉片泵 2.3.1 單作用葉片泵 2.3.2 雙作用葉片泵,第2章 液壓泵與液壓馬達(dá),2.4 柱塞泵 2.4.1 徑向柱塞泵 2.4.2 軸向柱塞泵 2.5 液壓泵的類型選用 2.6 液壓泵常見故障及排除方法 2.6.1 液壓泵的安裝要求 2.6.2 液壓泵的使用注意事項(xiàng) 2.6.3 液壓泵故障分析及排除,2.1 概述,液壓泵在液壓系統(tǒng)中都屬于能量轉(zhuǎn)換裝置。 液壓泵是動力裝置，它將電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體的壓力能，為系統(tǒng)提供一定流量和壓力的液體。,a） b） c） d） 圖2-1 液壓泵的工作原理及圖形符號 a）液壓泵的工作原理 b）一般符號 c）定量泵 d）變量泵 1偏心輪 2柱塞 3彈簧 4工作容積 5泵體 6、7單向閥,2.1.1. 液壓泵的工作原理,容積式泵的工作原理,第2章 液壓泵與液壓馬達(dá),構(gòu)成容積式液壓泵的必備條件： 1)容積式液壓泵必須具備密封且可以周期性變化的工作容積； 2)配油裝置； 3)油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。,1.按輸出流量是否可變分類 液壓泵分為定量泵和變量泵。定量泵是指泵的輸出流量是不能調(diào)節(jié)的，變量泵是指泵的輸出流量是可以調(diào)節(jié)的。 2.按結(jié)構(gòu)形式分類 液壓泵可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等。,2.1.2 液壓泵的分類,液壓泵的主要性能參數(shù)是指泵的壓力、流量、功率和效率。 1.壓力 液壓泵的壓力有工作壓力、額定壓力和最高允許壓力。 （1）液壓泵的工作壓力：指泵工作時(shí)實(shí)際輸出壓力，用符號 p表示，單位為Pa。其大小取決于外負(fù)載，隨外負(fù)載增大而升高，與泵的流量無關(guān)。 （2）液壓泵的額定壓力：指泵正常工作連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高工作壓力。正常工作時(shí)不允許超過此值，超過此值即為過載，使泵的效率明顯下降、壽命降低。實(shí)際上泵的額定壓力是由泵本身結(jié)構(gòu)和壽命決定的。通常將其標(biāo)在液壓泵的銘牌上。 （3）最高允許壓力：在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，允許泵短時(shí)間運(yùn)行的最高壓力值 。 2.排量 液壓泵的排量是指泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出液體的幾何體積，用符號V 表示，其單位為 m3/r，工程上通常用 ml/r。,2.1.3 液壓泵的主要性能參數(shù),式中 V液壓泵的排量； n液壓泵的轉(zhuǎn)速。 （2）實(shí)際流量 指泵在實(shí)際工作壓力下單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的體積，用符號q 表示。實(shí)際流量與壓力有關(guān)，壓力越高，泄漏越大，實(shí)際流量越小。所以實(shí)際流量、理論流量和泄漏量的關(guān)系，即,（3-1）,3.流量 液壓泵的流量有理論流量、實(shí)際流量、額定流量三種。 （1）理論流量 指在不考慮泄露的情況下，泵單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的體積，用符號qt表示。排量和理論流量的關(guān)系，即,式中 q泵的泄漏量。 （3）額定流量 指泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)和額定壓力下輸出的實(shí)際流量。其值標(biāo)在液壓泵銘牌上。,（3-2）,4.液壓泵的功率,（1）輸入功率Pi 輸入功率是驅(qū)動液壓泵的機(jī)械功率，由電動機(jī)或柴油機(jī)給出，即 Pi=Ti2n (3-3) 式中Ti泵軸上的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩。 （2）輸出功率P0 輸出功率是液壓泵輸出的液壓功率，即泵的實(shí)際流量qV與泵的進(jìn)、出口壓差p的乘積： P0=pq (3-4),5.效率 液壓泵實(shí)際工作時(shí)總是有能量損失的，主要功率損失表現(xiàn)為容積損失和機(jī)械損失。 （1）容積損失：主要是液壓泵泄漏造成的。通常液壓泵的實(shí)際流量q 與理論流量qth的比值稱為容積效率，用符號v 表示,（3-5）,式中 q液壓泵的泄漏量。 由于液壓泵的泄漏量隨壓力升高而增大，故其容積效率隨壓力升高而降低。 （2）機(jī)械損失 由于零件之間摩擦以及流動液體內(nèi)摩擦造成的能量損失。 主要表現(xiàn)為摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失，因此泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩大于理論轉(zhuǎn)矩。通常機(jī)械效率是指驅(qū)動液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值，用符號m表示,（3-6）,（3）總效率 泵的總效率等于泵的輸出功率和輸入功率的比值，即,（3-7）,因此，液壓泵的總效率等于容積效率和機(jī)械效率的乘積。,圖2-2 泵的能量轉(zhuǎn)換示意圖,6.泵的能量轉(zhuǎn)換示意圖 為了看清楚泵在能量轉(zhuǎn)換中的情況，現(xiàn)將以上分析內(nèi)容繪制成圖3-2。由此可以得到泵的常用計(jì)算公式：,機(jī)械效率：,理論功率： 容積效率：,輸出功率：,總效率：,輸入功率：,例1 某液壓泵的額定流量為32 Lmin，額定壓力為2.5 MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450 rmin，泵的機(jī)械效率m=0.85。由實(shí)驗(yàn)測得，當(dāng)泵的出口壓力近似為零時(shí)，其流量為35.6 Lmin。 求泵的容積效率和總效率是多少? 如果在額定壓力下，泵的轉(zhuǎn)速為500 rmin時(shí)，估算泵的流量為多少?該轉(zhuǎn)速下泵的容積效率為多少? 兩種轉(zhuǎn)速下，泵的驅(qū)動功率又是多少?,液壓泵的總效率,解：1.泵的容積效率和總效率 液壓泵出口壓力為零時(shí)的流量即為理論流量，即qt=35.6 Lmin。 所以，液壓泵的容積效率為,2.液壓泵的流量和容積效率 液壓泵的排量：,液壓泵的額定轉(zhuǎn)速n2=500rmin時(shí)，其理論流量為: 因?yàn)轭~定壓力不變，所以泄漏量q不變，因此液壓泵的容積效率不變，仍為0.9。故在n2=500r/min時(shí)，液壓泵的輸出流量為:,0.025 Lr,3.液壓泵的驅(qū)動功率 當(dāng)n1=1450 r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動功率:,當(dāng)n2=500 r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動功率:,1743W=1.74 kW,612.7W0.6 kW,2.2 齒輪泵,齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種泵，它的抗污染能力強(qiáng)，價(jià)格最便宜。從結(jié)構(gòu)上看齒輪泵可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩類，其中以外嚙合齒輪泵應(yīng)用較為廣泛。如圖所示為外嚙合齒輪泵的實(shí)物圖。,齒輪泵是依靠一對互相嚙合的輪齒工作的，嚙合線把工作容腔分為吸油區(qū)和壓油區(qū)，工作密封容積由齒輪齒槽、泵體和前后端蓋構(gòu)成，按圖示方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)兩齒逐漸退出嚙合時(shí)，輪齒的體積讓出齒槽，齒槽的工作密封容積逐漸增大，形成真空，將油從油箱中吸入齒間槽容積，隨著齒輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)入齒間槽的液體被帶到壓油區(qū)。當(dāng)兩齒逐漸進(jìn)入嚙合時(shí)，齒間槽容積被輪齒占有，工作容積逐漸變小，油液受擠壓，液體被排出。,圖2-4 外嚙合齒輪泵的工作原理,2.2.1 齒輪泵工作原理,齒輪泵的排量是按排出齒間槽的容積近似計(jì)算的，即,(2-8),式中 m 齒輪的模數(shù)； 齒輪的齒數(shù)； 齒輪的寬度。 實(shí)際輸出流量 q 考慮到容積效率的影響，則為,(2-9),式中 n 齒輪泵的轉(zhuǎn)速； v容積效率，一般為0.70.9。,2.2.2 外嚙合齒輪泵的排量和流量,由式可知：齒輪泵流量主要取決于齒輪轉(zhuǎn)速、模數(shù)、齒數(shù)和齒寬。 （1）轉(zhuǎn)速越高，流量越大，但轉(zhuǎn)速過高，離心力太大，會使齒谷中不能充滿液體，形成吸空。 （2）在外形尺寸一定時(shí)，模數(shù)越大，流量也越大。因此，齒輪泵模數(shù)都較大。 （3）齒數(shù)：通常齒數(shù)在 814范圍內(nèi)，以避免齒數(shù)少、模數(shù)大，流量脈動大的現(xiàn)象。 （4）齒寬越大，軸承所承受負(fù)荷亦越高，使泵尺寸增大，壽命縮短。,2.2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),2.2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),2.2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),產(chǎn)生原因 引起結(jié)果 消除困油的方法,齒輪泵主要存在著困油、徑向力不平衡和泄漏 等問題。,一、困油現(xiàn)象及其消除措施,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)，又能夠使吸壓油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的重合度必須大于1 有時(shí)會出現(xiàn)兩對輪齒同時(shí)嚙合的情況，在齒向嚙合線間形成一個(gè)封閉容積,（1）困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因,ab 容積縮小,困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因,b c 容積增大,（2）困油引起的結(jié)果,ab 容積縮小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時(shí)無功損耗增大，油液發(fā)熱。 bc 容積增大 p 形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等 總之：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。,（3）消除困油的方法,原則：ab 密封容積減小，使之通壓油口 bc 密封容積增大，使之通吸油口 在b點(diǎn)密封容積最小，隔開吸壓油 方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困油，CB-B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,圖2-8（a） 齒輪泵徑向力分析,2.徑向力不平衡 （1）產(chǎn)生原因：,（a）齒輪泵徑向力分析 （b）齒輪泵的均壓槽,（3）開均壓槽,3.泄 漏,齒側(cè)泄漏：約占齒輪泵總泄漏量的 5% 徑向泄漏：約占齒輪泵總泄漏量的 20%25% 端面泄漏*：約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 由：,得： 泵壓力愈高，泄漏愈大；斷面間隙h越大，泄漏越多。,控制方法：軸向間隙的自動補(bǔ)償： （1）浮動軸套式 （2）浮動側(cè)板,在高壓齒輪泵中， p v 因此，須控制端面間隙。,（1）浮動軸套補(bǔ)償原理：將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。 （2）彈性側(cè)板式補(bǔ)償原理：將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙。,2.2.4 提高外嚙合齒輪泵壓力措施,問題：泄漏：p v 徑向不平衡力：p 徑向力 提高齒輪泵壓力的方法： 1、補(bǔ)償泄漏； 2減小徑向不平衡力。,總結(jié)：,結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕 自吸性能好，對油污不敏感 工作可靠，便于維護(hù),外嚙合齒輪泵的缺點(diǎn),外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn),流量脈動大 噪聲大 排量不可調(diào),2.2.5 內(nèi)嚙合齒輪泵,如圖所示為擺線泵工作原理圖。,內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）兩種。,二、內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn),一、優(yōu)點(diǎn)： 內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕。 由于齒輪轉(zhuǎn)向相同，相對滑動速度小，壓力脈動小，噪聲小。 允許使用高轉(zhuǎn)速（高轉(zhuǎn)速下的離心力能使油液更高地充入密封工作腔），因此容積效率高。 二、缺點(diǎn)： 齒形復(fù)雜，加工精度要求高，需要專門的制造設(shè)備，造價(jià)較高。 因此一般用于中低壓系統(tǒng)中，在閉式系統(tǒng)中，常用作補(bǔ)油泵。,圖中為內(nèi)嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu),三、螺桿泵,螺桿泵是一種外嚙合的擺線齒輪泵。 分為：雙頭螺桿和三頭螺桿。,優(yōu)缺點(diǎn)：,1.優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，重量輕 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸油均勻，噪聲小 允許采用高轉(zhuǎn)速，容積效率高（90-95） 耐臟，對油液的污染不敏感 2.缺點(diǎn)： 齒形復(fù)雜，加工困難 低壓泵 主要用于精密機(jī)床的液壓系統(tǒng)中。如精密磨床。,第2章 液壓動力元件,葉片泵分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵兩種型式，單作用葉片泵可以作成變量泵，雙作用葉片泵為定量泵。葉片泵屬于中壓泵。,2.3 葉片泵,特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、壽命長等。因此，葉片泵常用于中壓、中高壓的液壓系統(tǒng)。,由于雙作用葉片泵有兩個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，葉片泵便完成兩次吸油、兩次排油過程，故稱為雙作用式葉片泵。,一、雙作用葉片泵,（一）工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.排量,（2-12）,2.流量 雙作用葉片泵實(shí)際流量,式中 b 轉(zhuǎn)子的寬度； z 葉片數(shù)； R 定子長半徑；r 定子短半徑 ； 葉片厚度； 葉片傾角,（2-13）,（二）流量計(jì)算,理論上：不考慮葉片的厚度，其輸出流量是均勻的； 實(shí)際上：存在制造工藝誤差，大小圓弧不同心，輸出流量會有小的脈動。,除了螺桿泵之外，其脈動率是最低的，且當(dāng)葉片數(shù)為4的整數(shù)倍時(shí)脈動率最小，因此其葉片數(shù)一般為12或16片。,（三）雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)分析,第2章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖2-14(b) 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)圖 1后泵體 2、6前、后配油盤 3轉(zhuǎn)子 4定子 5葉片 7前泵體 8端蓋 9轉(zhuǎn)動軸 10密封圈 11、12滾動軸承 13緊固螺釘,（三）雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)要點(diǎn),以國產(chǎn)YB系列葉片泵為例： 1.密封問題 配油盤與轉(zhuǎn)子、葉片之間間隙控制： 葉片寬度b=轉(zhuǎn)子厚度-（0.0050.01）； 轉(zhuǎn)子厚度=定子厚度-（0.030.04）。 葉片與葉片槽的配合間隙控制：0.010.03；,原因：啟動時(shí)，葉片靠離心力甩出，易造成脫空，不能構(gòu)成密封； 在高壓區(qū)，葉片頂部受高壓液壓力作用，使葉片不能與定子內(nèi)表面接觸良好。 解決辦法： 葉片底部通入壓力油！在配流盤上對應(yīng)于葉片槽底部的地方，開環(huán)形槽。如右圖所示。,葉片頂部與定子內(nèi)表面之間的間隙控制：,封油區(qū)應(yīng)保證吸排油腔不能相通。 定子圓弧段的圓心角配油盤上密封區(qū)圓心角 兩葉片之間的圓心角，以防止發(fā)生困油現(xiàn)象。,1.密封問題,2.定子內(nèi)表面過渡曲線,雙作用葉片泵的定子曲線有四段圓弧和四段過渡曲線組成，過渡曲線應(yīng)保證葉片在轉(zhuǎn)子槽中徑向運(yùn)動時(shí)速度和加速度變化均勻，對定子內(nèi)表面沖擊盡可能小。因此過渡曲線直接影響泵的性能，如流量均勻性、噪聲、振動、磨損等，是廠家的主要核心技術(shù)問題。,常用曲線：,1.阿基米德螺旋線：（老式常用泵） 在大小圓弧和過渡曲線的連接點(diǎn)處徑向加速度無限大，有剛性沖擊，產(chǎn)生噪聲、磨損。 可用小圓弧進(jìn)行修正。,2.等加速等減速曲線:（我國YB系列泵常用） 特定點(diǎn)加速度有有限突變，產(chǎn)生柔性沖擊。,3.高次曲線：國外高性能葉片泵,3.葉片傾角（有爭議，復(fù)雜，簡要了解）,目的：減小高壓區(qū)葉片壓力角，從而減小葉片切向力，減少偏磨，減輕磨損，使運(yùn)動靈活，防止葉片卡死。 但是卻增大了低壓區(qū)葉片壓力角。,前傾1014，傾斜方向與轉(zhuǎn)向相同。,注意：前傾安裝的葉片泵不能反向轉(zhuǎn)動！,權(quán)衡利弊，有所取舍。,4.液壓沖擊,位置：葉片從封油區(qū)進(jìn)入排油區(qū)處,高壓回流引起的液壓沖擊。 解決辦法：在配油盤上相應(yīng)位置開三角槽。 作用：減小瞬時(shí)液壓沖擊，減小流量壓力脈動，降低噪聲。,（四）雙作用葉片泵的國內(nèi)外現(xiàn)狀及方向補(bǔ)充內(nèi)容,主要型號：YB型（7MPa）,YB1型（6.3MPa）,YB-型車輛用葉片泵（10.5MPa）,PV2R系列高壓泵等。 國內(nèi)：目前國產(chǎn)的葉片泵主要以中低檔為主 。上海液壓件廠 ，淮陰機(jī)械總廠 ，南京液壓制造廠等。 國外：國外主要的葉片泵品牌如日本油研、美國DENISON丹尼遜、Parker派克、VICKERS威格士、德國Rexroth力士樂等，基本上都占領(lǐng)了高端市場 。 歐美日廠家的葉片泵普遍優(yōu)點(diǎn)是脈動小，噪聲低，可靠性高，但價(jià)格普遍比國產(chǎn)葉片泵貴數(shù)倍。,目前國外葉片泵主流的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有兩個(gè)：,1、內(nèi)部采用圓弧葉片，以提高定子和葉片的壽命； 2、定子采用高次方無沖擊過渡曲線，使壓力和流量脈動最小，噪聲更低。 目前國內(nèi)外的葉片泵在定子曲線設(shè)計(jì)、圓弧葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等技術(shù)方面比較成熟，工作壓力一般最高可達(dá)20-30MPa，市場上高壓葉片泵主要有圓弧頭葉片式、雙葉片式、階梯葉片式、彈簧葉片式、母子葉片式、柱銷式和減壓式等七種。,（五）高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),主要是為了解決吸油腔定子內(nèi)表面容易磨損造成漏泄問題，以延長泵的使用壽命。 磨損的原因 通常在葉片底部通以壓力油或使用彈簧來保證葉片與定子內(nèi)表面的緊密接觸，這就導(dǎo)致磨損。并且泵的壓力越高，葉片頂?shù)迷骄o，磨損也就越厲害。磨損導(dǎo)致泄漏，容積效率低下，很難建立高壓。 解決辦法 1.選用適當(dāng)?shù)牟牧希?.保證油液清潔；3.結(jié)構(gòu)上采取措施。,措施如下：,2.減小葉片所受壓力，從而減小磨損：,1.端面間隙自動補(bǔ)償： 采用浮動配流盤實(shí)現(xiàn)端面間隙自動補(bǔ)償。,由F=pA知： a.減小通往吸油區(qū)葉片根部的油液壓力在葉片上開節(jié)流裝置，產(chǎn)生壓力損失，降低根部油壓，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,b.減小吸油區(qū)葉片根部的有效作用面積（p20MPa以上泵采用） 葉片形式：階梯式葉片，子母式葉片，柱銷式葉片。,階梯葉片式,如圖，葉片中間油室始終與壓油口相通，葉片根部油室壓力與所在位置有關(guān)。,子母葉片式,如圖：中間腔體始終與高壓腔相通，葉片根部與上部油液相通。,雙葉片式,彈簧葉片式,如圖，葉片較厚，頂部與底部通過小孔相連，葉片底部的油液是由頂部經(jīng)葉片孔引入的，使葉片上下油腔油液的作用力基本平衡。為了保證密封，在根部裝有彈簧。,【小結(jié)】雙作用葉片泵的特點(diǎn),流量均勻，脈動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排量大；噪音??；工作壓力和容積效率比齒輪泵高；體積小。 對油液清潔度要求較高；自吸能力不太好；結(jié)構(gòu)比齒輪泵復(fù)雜。 廣泛應(yīng)用于機(jī)床設(shè)備、行走機(jī)械和其他中、高壓液壓系統(tǒng)中。,創(chuàng)新思路介紹,第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品一種新型葉片結(jié)構(gòu)的葉片泵/馬達(dá) /project/1111/,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了新型葉片、圓環(huán)套滾動體、定子、轉(zhuǎn)子、配流盤及曲線導(dǎo)槽等零件的基本結(jié)構(gòu)，利用pro/e軟件將各零件裝配及運(yùn)動仿真分析，分析結(jié)果顯示，裝配系統(tǒng)能按預(yù)期的運(yùn)動方式良好運(yùn)行，證明本設(shè)計(jì)方案理論上可行。與傳統(tǒng)葉片相比，新型葉片與定子始終保持間隙、無摩擦，從而允許增大泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及流量，提高葉片泵或馬達(dá)的容積效率， 可以有效地降低摩擦能耗及噪聲。,1.工作原理,二、單作用葉片泵,第2章 液壓動力元件,2.排量 單作用葉片泵的排量為：,3.流量 實(shí)際流量計(jì)算公式為：,（3-10 ）,（3-11）,式中 R 定子內(nèi)半徑； e 定子與轉(zhuǎn)子的偏心距； b 定子的寬度； n 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； v泵的容積效率。,單作用葉片泵的流量是有脈動的，葉片數(shù)較多且為奇數(shù) 時(shí)脈動率較小，因此單作用泵的葉片數(shù)一般為13或15片。,4.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （1）變量泵：轉(zhuǎn)子中心與定子中心存在偏心距e，單作用葉片泵常使偏心距可變而成為變量泵； （2）配流盤：與雙作用泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相同。 （3）轉(zhuǎn)子受到的不平衡的徑向液壓力，所以這種泵一般用于中低壓系統(tǒng)中，最大工作壓力為7.0 MPa 。,配流盤和葉片傾角,限壓式變量葉片泵變量原理（重點(diǎn)）,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵工作原理,變量葉片泵,限壓式變量葉片泵的作用,當(dāng)工作壓力升高到預(yù)調(diào)的限定壓力后，流量自動減少。,限壓式變量葉片泵的應(yīng)用：,三、雙聯(lián)葉片泵,雙聯(lián)葉片泵,雙聯(lián)葉片泵,雙聯(lián)葉片泵,雙聯(lián)葉片泵的應(yīng)用,雙聯(lián)葉片泵常用于有快速進(jìn)給和工作進(jìn)給要求的機(jī)械加工的專用機(jī)床中,這時(shí)雙聯(lián)泵由一小流量和一大流量泵組成。當(dāng)快速進(jìn)給時(shí),兩個(gè)泵同時(shí)供油(此時(shí)壓力較低),當(dāng)工作進(jìn)給時(shí),由小流量泵供油(此時(shí)壓力較高),同時(shí)在油路系統(tǒng)上使大流量泵卸荷,這與采用一個(gè)高壓大流量的泵相比，可以節(jié)省能源,減少油液發(fā)熱。 這種雙聯(lián)葉片泵也常用于機(jī)床液壓系統(tǒng)中需要兩個(gè)互不影響的獨(dú)立油路中。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),柱塞泵是依靠柱塞在缸體柱塞孔內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動，使密封容積產(chǎn)生變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的過程。按柱塞軸線與驅(qū)動軸線的排列方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。柱塞泵均可以作成變量泵。 柱塞泵密封性能好，效率高，流量可調(diào)，使用壽命長。一般在 2040 MPa，最高可達(dá)100 MPa。常用于高壓大流量的液壓系統(tǒng)。,3.4 柱塞泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.4.1 徑向柱塞泵,1.工作原理 徑向柱塞泵的工作原理如圖3-14 所示。 轉(zhuǎn)子3上圓周均勻分布的徑向柱塞孔，柱塞1可在柱塞孔里滑動，襯套4過盈配合在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，定子 2和配油軸5固定。轉(zhuǎn)子、柱塞和配油軸形成了可變的密封容積，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在離心力作用下壓緊在定子 2的內(nèi)表面上。由于轉(zhuǎn)子和定子間有一偏心距 e，故當(dāng)柱塞隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到上半周時(shí)向外伸出，柱塞底部的密封容積逐漸增大而產(chǎn)生局部真空，經(jīng)固定配油軸上的 a腔吸油；柱塞隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到下半周時(shí)，柱塞被向里壓入，柱塞底部的密封容積逐漸變小，油壓升高，經(jīng)固定配油軸上的 b腔壓油。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各實(shí)現(xiàn)吸油和壓油一次。這就是徑向柱塞泵的工作原理。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1柱塞 2定子 3轉(zhuǎn)子 4襯套 5配油軸,移動定子改變偏心距e的大小，泵的排量就得到改變。移動定子使偏心距e從正值到負(fù)值時(shí)，泵的吸、壓油口便可互換，從而可以實(shí)現(xiàn)雙向變量，故這種泵可作成雙向變量泵。,圖3-14 徑向柱塞泵工作原理,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.流量 泵的實(shí)際流量計(jì)算公式為,2.排量 泵的排量計(jì)算公式為,（3-14）,（3-15）,式中 d柱塞的直徑； e偏心距； z柱塞數(shù)目； n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； v容積效率。,由于徑向柱塞泵中的柱塞在缸體中瞬時(shí)移動速度是變化的，因此泵的輸出流量是脈動的，當(dāng)柱塞數(shù)較多并為單數(shù)時(shí)，流量脈動較小。徑向柱塞泵的徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自吸能力差，且配油軸受到徑向不平衡液壓力作用易磨損，這些均限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高。因此，近年來徑向柱塞泵已逐漸被軸向柱塞泵所代替。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),1.工作原理 軸向柱塞泵的工作原理如圖 3-15所示。其結(jié)構(gòu)主要由斜盤 1、缸體2、柱塞3、配油盤4、傳動軸5、彈簧6等組成。缸體 2 圓周均勻分布著軸向柱塞孔，柱塞 3可在孔內(nèi)滑動。柱塞底部的彈簧保持其頭部與斜盤緊密接觸。斜盤的法線與傳動軸線成角。斜盤和配油盤固定不動，傳動軸帶動缸體和柱塞一起轉(zhuǎn)動。缸體、柱塞和配油盤形成了可變的密封容積，當(dāng)軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞在 (3/2/2 )半周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞逐漸向外伸出，使柱塞底部可變密封容積不斷增大，產(chǎn)生局部真空，經(jīng)配油盤上的吸油窗口進(jìn)行吸油；柱塞在 (/23/2)半周內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞被斜盤逐漸壓回，使可變密封容積不斷減小，通過配油盤上的壓油窗口進(jìn)行壓油。,3.4.2 軸向柱塞泵,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),圖3-15 軸向柱塞泵的工作原理 1斜盤 2缸體 3柱塞 4配油盤 5傳動軸 6彈簧,工作中，缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞各完成一次吸油和壓油的過程。缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)，柱塞泵不斷地吸油和壓油。改變斜盤的傾角，則改變柱塞的行程，從而使泵的流量發(fā)生改變，所以柱塞泵常作成變量泵。若改變斜盤的傾角方向或傳動軸的旋轉(zhuǎn)方向，則改變了吸油、壓油的方向，該泵可作成雙向變量軸向柱塞泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.流量 泵的實(shí)際流量計(jì)算公式為,2.排量 泵的排量計(jì)算公式為,（3-16）,（3-17）,式中 d柱塞的直徑； D柱塞分布圓直徑； z柱塞數(shù)目； v容積效率； n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。,柱塞泵的瞬時(shí)流量是脈動的且隨柱塞數(shù)而變化，柱塞數(shù)越多且為單數(shù)時(shí)，流量脈動小，故柱塞泵的柱塞數(shù)為單數(shù)，從結(jié)構(gòu)和工藝上考慮，常取7或9個(gè)柱塞。,4.軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu),第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),(1)端面間隙的自動補(bǔ)償,如圖，缸體緊壓配流盤的作用力，有柱塞孔底部臺階面上所受的液壓力，此液壓力隨泵工作壓力的增大而增大，因此可使端面間隙得到自動補(bǔ)償。 有利于提高泵的工作壓力,（2）滑靴的靜壓支撐結(jié)構(gòu),為防止磨損，一般軸向柱塞泵都在柱塞頭部裝一滑靴。 滑靴是按靜壓軸承原理設(shè)計(jì)的，缸體中的壓力油經(jīng)過柱塞球頭部中間的小孔流入滑靴油室，使滑靴和斜盤間形成液體潤滑，改善了柱塞頭部和斜盤的接觸狀況。 有利于提高軸向柱塞泵的壓力。,（3）變量機(jī)構(gòu),變量的實(shí)質(zhì)是變排量。 如圖，手動伺服變量機(jī)構(gòu)由缸筒1，活塞2和伺服閥3組成。 當(dāng)用手柄使伺服閥芯3向下移動時(shí)，上面的進(jìn)油閥口打開，使高壓油液進(jìn)入b腔，推動活塞2也向下移動，使斜盤4傾角變大，泵排量增大，而活塞的移動又使伺服閥上的閥口關(guān)閉，最終使活塞2自身停止運(yùn)動。變量完成。 同理。當(dāng)手柄使伺服閥芯3向上移動時(shí)，變量活塞2向上移動，泵排量變小。,3.4.2 徑向柱塞泵,當(dāng)移動定子，改變偏心量e的大小時(shí)，泵的排量就發(fā)生改變；因此，徑向柱塞泵可以是單向或雙向變量泵。 為了流量脈動率盡可能小，通常采用奇數(shù)柱塞數(shù)。 徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差，并且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損。,徑向柱塞泵的工作原理圖,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),3.5 液壓泵的類型選用,液壓泵的選用主要從壓力、流量考慮，其次從自吸能力、抗污染能力、效率和價(jià)格方面等考慮，常用的液壓泵性能比較見表2-1。 從壓力上考慮，低壓液壓系統(tǒng)2.5MPa以下時(shí)宜采用齒輪泵，中壓液壓系統(tǒng)6.3MPa以下時(shí)宜采用葉片泵，高壓液壓系統(tǒng)10 MPa以上時(shí)宜采用柱塞泵。 從流量上考慮，首先考慮是否需要變量，其次看機(jī)械設(shè)備的特性，有快速和慢速工作行程的設(shè)備，如組合機(jī)床，可采用限壓式變量葉片泵、雙聯(lián)葉片泵。在特殊精密設(shè)備上，如鏡面磨床、注塑機(jī)等，可采用雙作用葉片泵、螺桿泵。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),表3-1 常用的液壓泵性能比較,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),從負(fù)載特性考慮，負(fù)載小、功率小的液壓設(shè)備，可用齒輪泵、雙作用葉片泵。負(fù)載大、功率大的液壓設(shè)備，如龍門刨床、液壓機(jī)、工程機(jī)械和軋鋼機(jī)械等，可采用柱塞泵。 對有些平穩(wěn)性、脈動性及噪聲要求不高的場合，可采用中高壓、高壓齒輪泵。機(jī)械輔助裝置如送料、夾緊、潤滑等可采用價(jià)格低的齒輪泵。 從結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、自吸能力、抗污染能力和價(jià)格方面比較，齒輪泵最好，柱塞泵最差。,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),為了使液壓泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長使用壽命，應(yīng)從安裝、使用、日常維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)著手，掌握正確合理的安裝、使用和故章分析等方面的知識。,液壓泵安裝不當(dāng)會引起噪聲、振動、影響工作性能和降低壽命。因此在安裝時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 1)泵的支座或法蘭和電動機(jī)應(yīng)有共同的安裝基礎(chǔ)?；A(chǔ)、法蘭或支座都必須有足夠的剛度。在底座下面及法蘭和支架之間裝上橡膠的隔振墊，以降低噪聲。,3.6.1 液壓泵的安裝要求,3.6 液壓泵常見故障及排除方法,第3章 液壓泵與液壓馬達(dá),2)液壓泵一般不允許承受徑向負(fù)載，因此常用電動機(jī)直接通過彈性聯(lián)軸器傳動。安裝時(shí)要求電動機(jī)與液壓泵的軸應(yīng)有較高的同軸度，其偏差應(yīng)在0.1mm以下，傾斜角不得大于 1o，以避免增加泵軸的額外負(fù)載并引起噪聲。 3)對于安裝在油箱上的自吸泵，通常泵中心至油箱液面的距離不大于0.5m；對于安裝在油箱下面或旁邊的泵，為了便于檢修，吸入管道上應(yīng)安裝截止閥。 4)液壓泵的進(jìn)口、出口位