第3章液壓動力元件

1、第3章 液壓動力元件 3.1 液壓泵概述 3.2 齒輪泵 3.3 葉片泵 3.4 柱塞泵 3.5 液壓泵選用 小結(jié) 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 單柱塞泵的工作原理 1-偏心輪 2- 柱塞 3-泵體 4-彈簧 5-排油單向閥 6-吸油單向閥 7-油箱 3.1 3.1 液壓泵概述液壓泵概述 3.1.1 3.1.1 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 液壓泵的工作條件液壓泵的工作條件 必須有容積大小可交替必須有容積大小可交替 變化的密閉工作腔；變化的密閉工作腔； 合理的配流裝置。保證合理的配流裝置。保證 密閉工作腔在吸油時與油密閉工作腔在吸油時與油 箱相通，在

2、排油時，與供箱相通，在排油時，與供 油管道相通。油管道相通。 液壓泵每一次工作循環(huán)液壓泵每一次工作循環(huán) 過程所吸入和排出油液的過程所吸入和排出油液的 理論體積取決于密閉工作理論體積取決于密閉工作 腔的容積變化量，而與排腔的容積變化量，而與排 油壓力無關，這是液壓泵油壓力無關，這是液壓泵 的一個重要特性。的一個重要特性。 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 容積式液壓泵的種類很多。容積式液壓泵的種類很多。 按結(jié)構(gòu)形式：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等。按結(jié)構(gòu)形式：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等。 按排量是否可調(diào)節(jié)：定量泵和變量泵。按排量是否可調(diào)節(jié)：定量泵和變量

3、泵。 1.1.泵的種類泵的種類 2.2.液壓泵的圖形符號液壓泵的圖形符號 3.1.2 3.1.2 液壓泵的種類與圖形符號液壓泵的種類與圖形符號 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 工作壓力工作壓力 pp（MPa）：液壓泵實際工作時的輸出壓力。 額定壓力額定壓力 pn（MPa）：正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最 高壓力。 最大壓力最大壓力 pmax（MPa）：按試驗標準規(guī)定，允許泵短暫運行的最高壓力。 1. 壓力壓力p（MPa） 2. 排量和排量和流量流量q（m3/s , L/min） 3.1.3 液壓泵的主要性能參數(shù)液壓泵的主要性能參數(shù) pppt n

4、Vq 泵的轉(zhuǎn)數(shù)（r/s， r/min）。 p n pvpppvptp nVqq 額定流量額定流量q qpn pn 實際流量實際流量q qp p：泵在單位時間內(nèi)輸出液體的體積泵在單位時間內(nèi)輸出液體的體積 (m3/s, L/min)。 排量排量Vp Vp （m3/r, mL/r）；）； 理論流量理論流量q qptpt 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 3.3.功率與效率功率與效率 pv pt pl pt plpt pt p pv 1 q q q qq q q 容積效率容積效率 pm ppt pt p pt pm TT T T T 機械效率機械效率 pppppi

5、2 nTTP pi P輸入功率輸入功率 輸出功率輸出功率 po P pppo qpP 總效率總效率 pvpm pi po p P P p 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 實際流量和理論流量的關系實際流量和理論流量的關系 實際流量小于理論流量，因為泵的各密封間隙有實際流量小于理論流量，因為泵的各密封間隙有 泄漏。即泄漏損失與泵的密封程度、工作壓力和液壓油泄漏。即泄漏損失與泵的密封程度、工作壓力和液壓油 粘度有關。所以泵的實際流量是隨泵的輸出壓力變化而粘度有關。所以泵的實際流量是隨泵的輸出壓力變化而 變化的，輸出壓力升高，泵的實際流量減小，而泵的理變化的，輸出

6、壓力升高，泵的實際流量減小，而泵的理 論流量與泵的輸出壓力無關。論流量與泵的輸出壓力無關。 液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩和實際轉(zhuǎn)矩液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩和實際轉(zhuǎn)矩 液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩比理論輸入轉(zhuǎn)矩大，因液壓泵液壓泵的實際輸入轉(zhuǎn)矩比理論輸入轉(zhuǎn)矩大，因液壓泵 體內(nèi)相對運動部件之間機械摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩損失，體內(nèi)相對運動部件之間機械摩擦而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩損失， 以及液體的粘性而引起的摩擦損失。以及液體的粘性而引起的摩擦損失。 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 液壓泵的輸出功率為: )L/min(927.55L/min95.01450106 .40 3 pvpppvt nVqq p

7、 kW37. 9kW 60 10927.55 1010 6 6 pppo qpP kW357.10kW 9 . 0 37. 9 p po pi P P 解: （1）求泵的輸出功率 液壓泵的實際輸出流量qp 為: （2）所需電動機的功率為 【例【例3.1 】已知中高壓齒輪泵】已知中高壓齒輪泵CBG2040的排量為的排量為40.6mL/r，該泵在，該泵在1450r/min轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速、速、10MPa的壓力工況下工作，泵的容積效率的壓力工況下工作，泵的容積效率pv=0.95，總效率，總效率p=0.9，求驅(qū)，求驅(qū) 動該泵所需電動機的功率動該泵所需電動機的功率Ppi和泵的輸出功率和泵的輸出功率Ppo ？ 2

8、021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 返回分類返回分類 3.2 3.2 齒輪泵齒輪泵 3.2.1 3.2.1 齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 齒輪泵工作原理齒輪泵工作原理 3.2.1 3.2.1 齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 吸排油腔判斷練習吸排油腔判斷練習 判斷下面兩圖中油口1、2、3、4、5、6中哪些是進油口 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 q qpmin pmin、 、q qp

9、max pmax分別表示最小、最大瞬時流量， 分別表示最小、最大瞬時流量， q qp p為平均流量，為平均流量， p p為流量脈動率。為流量脈動率。 p minpmaxp p q qq 3.2.2 3.2.2 齒輪泵存在的問題與齒輪泵存在的問題與解決措施解決措施 1.1.齒輪泵的流量脈動齒輪泵的流量脈動 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 2.2.困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 為了使一對互相嚙合的齒輪運行平穩(wěn)，要求重疊系數(shù)大于為了使一對互相嚙合的齒輪運行平穩(wěn)，要求重疊系數(shù)大于1,1,也就是當前也就是當前 一對輪齒尚未脫開嚙合時一對輪齒尚未脫開嚙合時, ,后一對輪齒已進入嚙

10、合后一對輪齒已進入嚙合, , 兩嚙合線、齒輪的齒廓兩嚙合線、齒輪的齒廓 以及端蓋（或側(cè)板）形成一封閉容積，如果它即不與吸油腔相通，也不與排以及端蓋（或側(cè)板）形成一封閉容積，如果它即不與吸油腔相通，也不與排 油腔相通，這一封閉容積在齒輪轉(zhuǎn)動過程中，容積縮小時，容腔內(nèi)壓力急劇油腔相通，這一封閉容積在齒輪轉(zhuǎn)動過程中，容積縮小時，容腔內(nèi)壓力急劇 上升，形成瞬時高壓；當封閉容積逐漸增大時上升，形成瞬時高壓；當封閉容積逐漸增大時, ,出現(xiàn)短暫的局部超低壓。這出現(xiàn)短暫的局部超低壓。這 種困油現(xiàn)象極為嚴重地影響著泵的工作平穩(wěn)性和使用壽命。種困油現(xiàn)象極為嚴重地影響著泵的工作平穩(wěn)性和使用壽命。 解決措施：在端蓋或

11、側(cè)板上開泄荷槽，如圖解決措施：在端蓋或側(cè)板上開泄荷槽，如圖3-5(d)3-5(d)所示。所示。 圖3-5 齒輪泵困油現(xiàn)象 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 3. 3. 齒輪泵的徑向不平衡力齒輪泵的徑向不平衡力 圖3-6 齒輪泵徑向受力圖 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 外嚙合齒輪泵內(nèi)泄漏途徑外嚙合齒輪泵內(nèi)泄漏途徑: : (1)(1)泵體的內(nèi)圓和齒頂徑向間隙的泄漏泵體的內(nèi)圓和齒頂徑向間隙的泄漏 (2)(2)齒面嚙合處間隙的泄漏齒面嚙合處間隙的泄漏 (3)(3)齒輪端面間隙的泄漏齒輪端面間隙的泄漏 齒輪端面與前后蓋之間的端面

12、間隙較大，此端面間隙封油長度齒輪端面與前后蓋之間的端面間隙較大，此端面間隙封油長度 短，所以泄漏量最大，占總泄漏量的短，所以泄漏量最大，占總泄漏量的75%-80%75%-80%。減小端面泄漏是提。減小端面泄漏是提 高齒輪泵容積效率的主要途徑。高齒輪泵容積效率的主要途徑。 4.4.泄漏問題泄漏問題 這里所說的泄漏是指液壓泵的內(nèi)部泄漏，即一部分液壓油從壓油這里所說的泄漏是指液壓泵的內(nèi)部泄漏，即一部分液壓油從壓油 腔流回吸油腔，沒有輸送到系統(tǒng)中去。泄漏降低了液壓泵的容積效率。腔流回吸油腔，沒有輸送到系統(tǒng)中去。泄漏降低了液壓泵的容積效率。 保持合適端面間隙的方法：保持合適端面間隙的方法： 浮動軸套浮動

13、軸套 浮動側(cè)板浮動側(cè)板 撓性側(cè)板撓性側(cè)板 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點是：齒輪泵是一種常用的液壓泵，其主要特點是： 抗油液污染能力強，體積小，價格低廉；抗油液污染能力強，體積小，價格低廉； 內(nèi)部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動大，排量不能調(diào)節(jié)。內(nèi)部泄漏比較大，噪聲大，流量脈動大，排量不能調(diào)節(jié)。 上述特點使得齒輪泵通常被用于工作環(huán)境比較惡劣的各種低壓、中壓系上述特點使得齒輪泵通常被用于工作環(huán)境比較惡劣的各種低壓、中壓系 統(tǒng)中。統(tǒng)中。 齒輪泵中齒輪的齒形以漸開線為多。在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)齒輪泵中齒輪的齒形以漸開線為

14、多。在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi) 嚙合齒輪泵，外嚙合齒輪泵應用廣泛。嚙合齒輪泵，外嚙合齒輪泵應用廣泛。 CBY型齒輪泵 雙聯(lián)泵 三聯(lián)泵 3.2.3 3.2.3 齒輪泵實例齒輪泵實例 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 3.3 3.3 葉片泵葉片泵 按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周密閉工作腔吸排油次數(shù)不同，分按照轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周密閉工作腔吸排油次數(shù)不同，分 為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。 圖3-13 單作用葉片泵工作原理 1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3-葉片；4-配油盤；5-殼體 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 雙作用葉

15、片泵的結(jié)構(gòu)特點雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點 （1)1)配油盤。配油盤。 雙作用葉片泵的配油雙作用葉片泵的配油 盤上有兩個吸油窗口和兩個盤上有兩個吸油窗口和兩個 壓油窗口，窗口之間為封油壓油窗口，窗口之間為封油 區(qū)，通常應使封油區(qū)對應的區(qū)，通常應使封油區(qū)對應的 中心角稍大于或等于兩個葉中心角稍大于或等于兩個葉 片之間的夾角，保證吸油腔片之間的夾角，保證吸油腔 和壓油腔隔離，以免造成泄和壓油腔隔離，以免造成泄 漏。漏。 （2)2)定子曲線。定子曲線。 定子曲線是由四段圓定子曲線是由四段圓 弧和四段過渡曲線組成的?；『退亩芜^渡曲線組成的。 過渡曲線應保證葉片貼緊在過渡曲線應保證葉片貼緊在 定子內(nèi)表面上，保

16、證葉片在定子內(nèi)表面上，保證葉片在 轉(zhuǎn)子槽中徑向運動時速度和轉(zhuǎn)子槽中徑向運動時速度和 加速度的變化均勻，使葉片加速度的變化均勻，使葉片 對定子的內(nèi)表面的沖擊盡可對定子的內(nèi)表面的沖擊盡可 能小。能小。 返回泵種類返回泵種類 3.3.1 3.3.1 雙作用葉片泵雙作用葉片泵 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-13 單作用葉片泵工作原理 1-轉(zhuǎn)子；2-定子；3-葉片；4-配油盤；5-殼體 單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點 當單作用葉片泵葉片處當單作用葉片泵葉片處 在壓油腔時，葉片底部通在壓油腔時，葉片底部通 壓力油，保證葉片頂部可壓力油，保證葉片頂

17、部可 靠地和定子內(nèi)表面相接觸。靠地和定子內(nèi)表面相接觸。 葉片處于吸油腔時，葉片葉片處于吸油腔時，葉片 底部和吸油腔相通，葉片底部和吸油腔相通，葉片 靠離心力的作用頂在定子靠離心力的作用頂在定子 內(nèi)表面上。葉片的頂部與內(nèi)表面上。葉片的頂部與 底部的液壓力基本平衡，底部的液壓力基本平衡， 避免了葉片與定子內(nèi)表面避免了葉片與定子內(nèi)表面 嚴重磨損問題。嚴重磨損問題。 單作用葉片泵的軸上承單作用葉片泵的軸上承 受不平衡的徑向力作用，受不平衡的徑向力作用， 因此額定壓力不高。但通因此額定壓力不高。但通 過改變定子和轉(zhuǎn)子之間的過改變定子和轉(zhuǎn)子之間的 偏心便可改變流量。偏心便可改變流量。 3.3.2 單作用葉

18、片泵單作用葉片泵 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 3.3.3 3.3.3 限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵 圖3-14 外反饋限壓式變量泵的工作原理 1-轉(zhuǎn)子 2-定子 3-吸油窗口 4-活塞 5-螺釘 6-活塞腔 7-通道 8-吸壓油窗口 9-調(diào)壓彈簧 10-調(diào)壓螺釘 1.1.限壓式變量葉片泵工作原理限壓式變量葉片泵工作原理 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 2.限壓式變量葉片泵的特性曲線限壓式變量葉片泵的特性曲線 圖3-15 限壓式變量葉片泵的特性曲 線 調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)螺釘5(5(見圖見圖3-14)3-

19、14) 可調(diào)節(jié)最大偏心量可調(diào)節(jié)最大偏心量( (初始偏心量初始偏心量) )的的 大小，從而改變泵的最大輸出流量大小，從而改變泵的最大輸出流量 q qA A，使特性曲線，使特性曲線ABAB段上下平移。段上下平移。 調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧1010可改變限定壓可改變限定壓 力力p pB B的大小，這時特性曲線的大小，這時特性曲線BCBC段左段左 右平移。右平移。 當改變調(diào)壓彈簧的剛度時，可當改變調(diào)壓彈簧的剛度時，可 以改變以改變BCBC段的斜率段的斜率。 當定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心量為零當定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心量為零 時，系統(tǒng)壓力達到最大值，該壓力時，系統(tǒng)壓力達到最大值，該壓力 稱為截止壓力，實際上由于泵

20、的泄稱為截止壓力，實際上由于泵的泄 漏存在，當偏心量尚未達到零時，漏存在，當偏心量尚未達到零時， 泵向系統(tǒng)的輸出流量已經(jīng)為零。泵向系統(tǒng)的輸出流量已經(jīng)為零。 限壓式變量葉片泵可隨系統(tǒng)負限壓式變量葉片泵可隨系統(tǒng)負 載的變化自動改變輸出流量，具有載的變化自動改變輸出流量，具有 降低能耗，限制油液溫升的特點。降低能耗，限制油液溫升的特點。 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-16 YB型葉片泵結(jié)構(gòu)示意圖 1-左配油盤 2、8-軸承 3-傳動軸 4-定子 5-右配油盤 6-后泵體 7-前泵體 9-密封圈 10-蓋板 11-葉片 12-轉(zhuǎn)子 13-定位銷 3.3.4

21、 3.3.4 葉片泵實例葉片泵實例 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 3.4 3.4 柱塞泵柱塞泵 按照柱塞的排列和運動方向不同可分為：軸向柱塞泵和徑向柱塞泵；按照柱塞的排列和運動方向不同可分為：軸向柱塞泵和徑向柱塞泵； 軸向柱塞泵柱塞與缸體的軸線相平行，分為斜盤式軸向柱塞泵和斜軸向柱塞泵柱塞與缸體的軸線相平行，分為斜盤式軸向柱塞泵和斜 軸式軸向柱塞泵。軸式軸向柱塞泵。 軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡圖軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡圖徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡圖徑向柱塞泵結(jié)構(gòu)簡圖 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-17 直軸式(斜盤式)軸向柱塞泵的工作原

22、理 1-斜盤 2-注塞 3-缸體 4-配油盤 5-傳動軸 6-彈簧 3.4.1 3.4.1 軸向柱塞泵軸向柱塞泵 1.1.工作原理工作原理 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-18 SCY14-1B型軸式向柱塞泵結(jié)構(gòu) 1-轉(zhuǎn)動手輪 2-斜盤 3-回程盤 4-滑履 5-柱塞 6-缸體 7-配油盤 8-傳動軸 主體結(jié)構(gòu)講解主體結(jié)構(gòu)講解變量機構(gòu)講解變量機構(gòu)講解 返回泵種類返回泵種類 軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)特點 (1)(1)直軸式柱塞泵結(jié)構(gòu)直軸式柱塞泵結(jié)構(gòu) 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-19 A7V型斜

23、軸式柱塞泵結(jié)構(gòu)圖 1-傳動軸 2-缸體 3-配油盤 4-變量機構(gòu) 5-柱塞 6-連桿 主體結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)變量機構(gòu)變量機構(gòu) 斜軸式柱塞泵結(jié)構(gòu)斜軸式柱塞泵結(jié)構(gòu) 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 軸向柱塞泵特點：軸向柱塞泵特點： 容積效率高，可達容積效率高，可達92929898，額定工作壓力高，可達，額定工作壓力高，可達35MPa35MPa 易于改變排量易于改變排量 流量壓力脈動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)流量壓力脈動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 工作轉(zhuǎn)速高，功率重量比是所有泵中最大的工作轉(zhuǎn)速高，功率重量比是所有泵中最大的 零件制造精密，成本高；使用時對油液的清潔度要求高零件制造精密，成本高；使用

24、時對油液的清潔度要求高 廣泛應用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中，如工程機械、廣泛應用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中，如工程機械、 航空、武器裝備、冶金、船舶等各個工業(yè)部門。航空、武器裝備、冶金、船舶等各個工業(yè)部門。 柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復運動時泵內(nèi)的密封工作腔發(fā)柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復運動時泵內(nèi)的密封工作腔發(fā) 生容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，生容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。柱塞與缸體內(nèi)孔均為圓柱表面， 容易得到高精度的配合。容易得到高精度的配合。 2021-7-62021-7-6第第3章章 液壓動力元件液壓動力元件 圖3-20 徑向柱塞泵的工作原理 1-柱塞 2-缸體 3-襯套 4-定子 5-配油軸 徑向尺寸大，徑向尺寸大， 結(jié)構(gòu)復雜，結(jié)構(gòu)復雜， 自吸能力差，自吸能力差， 徑向力不平衡，徑向力不平衡， 配油軸尺寸大，配油軸尺寸大， 配油軸與襯套之間配油軸與襯套之間 磨損后不能自動補磨損后不能自動補 償，泄漏較大，轉(zhuǎn)償，泄漏較大，轉(zhuǎn) 速和工作壓力受到速和工作壓力受到 了限制。了限制。 3.4.2 3.4.2 徑向柱塞泵徑向柱塞泵 1.1.工作原理工作原理 2