液壓與氣壓傳動第三章液壓動力元件

1、授課日期班別題目目的要求重點難點教 具第第第報第書設計個人資料整理僅限學習使用課時授課計劃第三章 液壓動力元件掌握液壓泵的工作原理掌握液壓泵的主要性能參數(shù)及計算掌握各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點液壓泵的主要性能參數(shù)的計算課本教學方法課堂教案第三章 液壓動力元件一節(jié)概述二節(jié)齒輪泵三節(jié)葉片泵四節(jié)柱塞泵第五節(jié) 液壓泵的選用1/26個人資料整理僅限學習使用教案過程：復習：1、液壓油的性質(zhì)及選用2、液壓流體力學基礎(chǔ)新課：第三章 液壓動力元件第一節(jié) 概述液壓泵 (displacement pump>是液壓系統(tǒng)的動力元件。 其作用是將原動機 ( 電動機、柴油機等 >輸入的機械能 (轉(zhuǎn)矩

2、和角速度 >轉(zhuǎn)換為壓力能 (壓力和流量 >輸出，供給系統(tǒng)壓力油，即為執(zhí)行元件提供壓力油。一、液壓泵的工作原理單柱塞式液壓泵液壓泵的工作原理歸納如下：<1）密閉的容積發(fā)生變化是吸油、壓油的根本原理，容積變大時形成真空，油箱中的油液在大氣壓力下進入密閉的容積 (吸油 >，容積減小時油液 受壓排出(壓油 >；<2）油箱的液面與大氣相通是吸油的必要條件；<3）要有配流裝置將吸油、壓油的過程分開； (吸油口、排壓口不能相通 >原理： 液壓泵是靠密封容積的變化實現(xiàn)吸油和壓油的。液壓泵是靠密封容積的變化來實現(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，

3、故這種泵又稱為容積泵。用符號表示泵2/26個人資料整理僅限學習使用二、分類常用的液壓泵及液壓馬達按其結(jié)構(gòu)形式可分為三大類：按輸出、輸入的流量是否可調(diào)又可分兩大類 ：定量液壓泵定量定量液壓馬達變量液壓泵變量變量液壓馬達按輸出、輸入液流的方向是否可調(diào)又分兩大類 ：單向雙向單向液壓泵單向液壓馬達雙向液壓泵雙向液壓馬達3/26個人資料整理僅限學習使用在按結(jié)構(gòu)形式分為三大類 中：液壓泵一般是 定量泵齒輪式液壓馬達一般是 定量馬達液壓泵定量泵變量泵葉片式液壓馬達一般是 定量馬達液壓泵定量泵變量泵柱塞式液壓馬達定量馬達變量馬達三、液壓泵的性能參數(shù)主要是指：壓力、流量和排量、功率和效率1、壓力<1）吸入

4、壓力液壓泵進口處的壓力。<2）工作壓力 p液壓泵的工作壓力是指泵工作時輸出油液的實際壓力，泵的工作壓力決定于負載 , 外負載增大，泵的工作壓力也隨之升高。<4）額定壓力 ps泵在正常工作條件下，按實驗標準規(guī)定能連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，稱為 泵的額定壓力 。泵的額定壓力大小受泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強度制約。當泵的工作壓力超過額定壓力時，泵就會過載。<5）最高壓力指液壓泵的工作壓力隨負載的增加而增加，當工作壓力增加到液壓泵本身零件的強度允許值和允許的最大泄漏時，液壓泵的工作壓力就不能增加了，這時液壓泵的工作壓力為最高壓力。<一般液壓泵有一定的過載能力，允許的最大過載壓力為額定壓力1

5、.25 倍）壓力的單位 :國際單位 ：Pa( N/m 2) 工程單位 : bar (kgf/cm2) 換算關(guān)系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m 2)=0.1MPa2、流量和排量3<1）流量：單位時間內(nèi)泵輸出油液的體積，單位m/s 。4/26個人資料整理僅限學習使用<2>排量 (V>由泵的密封容腔幾何尺寸變化計算而得的泵 <在無泄漏情況下）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出液體體積。常用單位mL/r排量的單位 :國際單位 ： m3/rad工程單位 ：cm3/r(mL/r)換算關(guān)系11mL/r= cm3/r = ×10-6 m3/rad2<3>

6、;理論流量 ( qt >由泵的密封容腔幾何尺寸變化計算而得的泵 <在無泄漏情況下）在單位時間內(nèi)的排出的液體體積稱為泵的理論流量。泵的理論流量等于排量和轉(zhuǎn)速的乘積，即qt =nV<4> 實際流量泵的實際流量是指泵工作時的實際輸出流量。由于泄漏，實際流量總是比理論流量要小。其值為理論流量qt 減去泄漏量q ,即q=qt-q<5）瞬時 ( 理論 >流量 qsh液壓泵任一瞬時理論輸出的流量，一般它是波動的，即qsh q,<6）額定流量 qn液壓泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運行的流量。泵在正常工作條件下，按實驗標準規(guī)定泵必須保證的輸出流量。額定流量也小于理論

7、流量。3、功率液壓泵的 輸入能量 為機械能 ，表現(xiàn)為：轉(zhuǎn)矩T 和轉(zhuǎn)速 ；輸出能量 為壓力能，表現(xiàn)為： p 和 q<1）理論功率 Pt用泵的理論流量與泵進出口壓差的乘積來表示。即：P t=pqt<2>輸出功率 (P 0>泵的實際流量q 與泵進出口壓差的乘積。P0=pq<3>輸入功率(Pi>驅(qū)動液壓泵軸的機械功率為泵的輸入功率，若輸入轉(zhuǎn)矩為T，角速度為 ，則5/26個人資料整理僅限學習使用若不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換中的損失，則4、效率由于有泄漏和機械摩擦，總會有能量損失，故P0< Pi效率分兩種：容積效率和機械效率<1）容積效率液壓泵實際流量與理

8、論流量的比值稱為容積效率( v>。為泄漏量與泵壓力p 有關(guān)。因泵內(nèi)機件間的間隙很小，故泄漏油液可視為層流，故與 p 成正比。kl 為液壓泵的泄漏系數(shù)。則有因隨 p 增大而增大，導致q 隨 P 增大而減小，它們的變化曲線如下圖示<2）機械效率泵在工作時存在機械摩擦<相對運動零件之間的摩擦及液體的粘性摩擦），因此驅(qū)動泵所需的實際輸入轉(zhuǎn)矩T 必然大于理論轉(zhuǎn)矩Tt ，理論轉(zhuǎn)矩與實際輸入的轉(zhuǎn)矩之比稱為機械效率。以m表示T轉(zhuǎn)矩損失<3）總效率 是指液壓泵的輸出功率與輸入功率之比。6/26個人資料整理僅限學習使用5、轉(zhuǎn)速<1）額定轉(zhuǎn)速 ns 指在額定壓力下，能連續(xù)長時間正常運轉(zhuǎn)

9、的最高轉(zhuǎn)速。<2）最高轉(zhuǎn)速 nmax 指在額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速允許短時間運行的最高轉(zhuǎn)速。<3）最低轉(zhuǎn)速 nmin 指正常運轉(zhuǎn)所允許的液壓泵的最低轉(zhuǎn)速。<4）轉(zhuǎn)速范圍最低轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速為其轉(zhuǎn)速范圍。例題講解例1、某液壓泵的工作壓力為6.3MPa，理論流量為63 Lmin，容積效率 為0.9，機械效率為 0.85，試求（1）液壓泵輸出流量 ；（ 2）液壓泵輸出功率 ；（ 3）液壓泵需輸入功率 。解：（1）液壓泵輸出流量根據(jù)公式qq tvqq t v6 30.95 6.7l / m in（ 2 ）液壓泵輸出功率根據(jù)公式PpqPp q6.365 6.735.95 KW1

10、 010 /60（ 3 ）液壓泵需輸入功率根據(jù)公式P rPv mP5.5 97.7 8 KWPrv m0.9 0.8 5第二節(jié) 齒輪泵齒輪泵的種類很多，按工作壓力大致可分為：齒輪式液壓泵低壓齒輪泵 （p2.5MPa ）中壓齒輪泵 （p2.5 8MPa ）中高壓齒輪泵 （ p 8 16MPa ）高壓齒輪泵 （p16 32MPa ）按結(jié)構(gòu)分，齒輪泵可分為內(nèi)嚙合 和外嚙合 兩種，外嚙合齒輪泵應用廣泛，我們主要講它，簡稱為齒輪泵。一、齒輪泵 (gear pump>的工作原理齒輪泵的殼內(nèi)裝有一對相同的外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)靠端蓋封閉，殼體、端7/26個人資料整理僅限學習使用蓋(上、下端蓋 >和

11、齒輪的各個齒間槽組成 若干密封的工作腔 ，當齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，吸油腔由于嚙合著的輪齒退出嚙合點，密封工作腔的容積逐漸增大，因而形成部分真空。油箱里的油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)。當油液到達壓油區(qū)時，由于齒輪逐漸進入嚙合區(qū)，密封工作腔的容積不斷減小，因而油液被壓出去，液壓泵不斷地旋轉(zhuǎn)，不斷地完成吸油、壓油過程。齒輪泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)是由相互嚙合的輪齒、齒頂與泵殼內(nèi)壁的粘合而隔開的，相當于 配流機構(gòu)。外嚙合齒輪泵壓油吸油二、齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點1、吸油腔、壓油腔是固定的，吸油口( 孔 >大，壓油口 ( 孔 >小；2、消除困油現(xiàn)象的卸荷槽向吸

12、油腔偏移( 非對稱分布 >；3、泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸，減小螺釘拉力；4、齒輪端面泄漏有潤滑軸承后回吸油腔；<3 和 4 同屬于內(nèi)泄結(jié)構(gòu)特點）三、齒輪泵的排量、流量及流量脈動1、排量 ( 泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積 > 外嚙合齒輪泵的理論排量應為兩齒輪間槽工作容積之總和，若近似認為齒間容積等于輪齒的體積，設齒輪齒數(shù)為Z，模數(shù)為m，齒寬為B，節(jié)圓直徑為D， (D=mZ>，齒高為 h (h=2m>，則齒輪泵的排量V 為：實際上齒間容積比輪齒體積稍大一點，工程上也用下面式計算排量：式中： m齒輪模數(shù)；Z齒數(shù)；B齒寬。2、理論平均流量 ( 泵在單位時間內(nèi)的排油體

13、積 >8/26個人資料整理僅限學習使用可見： 理論平均流量與泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)； 轉(zhuǎn)速過高，產(chǎn)生空吸現(xiàn)象，會下降，需限定在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)工作。轉(zhuǎn)速過低，流量減小，泄漏與流量的比值增加，也降低。常用轉(zhuǎn)速 750 r/min 1500 r/min或<75150rad/s ）3、實際流量 qqq tvm 2 Bzv( m 3 / s )或 qq t23v2 m B zn 1 0v ( L / m in )式中： v容積效率，一般為0.7 0.9n轉(zhuǎn)速 r/min當 z、 m、 b 確定后，轉(zhuǎn)速 n 一定時，泵的輸出流量也一定，故齒輪泵屬于定量泵式中 q 為平均流量，實際上由于齒輪嚙合過程

14、中壓油腔的容積變化率是不均勻的，因此齒輪泵的瞬時流量是脈動的。設 qmax、qmin 為最大、最小瞬時流量，流量脈動率可用下式表示齒輪齒數(shù)愈少，脈動率 就愈大，其值最高可達 0.20 以上。流量脈動引起壓力脈動，隨之產(chǎn)生震動與噪聲，所以高精度機械不宜采用齒輪泵。4、流量脈動用上式計算的實際流量是平均流量，實際上隨著嚙合點位置的改變，吸、排油腔的每一瞬時的容積變化率是不均勻的，因此瞬時流量是脈動的。評價瞬時流量的品質(zhì)通常用流量脈動率表示。即9/26個人資料整理僅限學習使用q maxq min100 %q式中q max 瞬時最大流量；q min 瞬時最小流量；q 實際（平均）流量。研究表明 ：外嚙

15、合齒輪泵其脈動功率隨齒數(shù)增多而減小，其值最高可達 20 以上，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動功率要小得多。四、困油現(xiàn)象及消除措施1、困油現(xiàn)象為保證齒輪泵流量連續(xù)及高低壓腔嚴格密封，必須使齒輪重合系數(shù) >1，一般取 1.05 1.1 ，既總有兩對齒輪同時嚙合，這樣就在兩對嚙合輪齒之間產(chǎn)生一個閉死容積，稱為困油區(qū)，使留在這兩對輪齒之間的油液困在這個封閉的容積內(nèi)。隨著齒輪嚙合，封閉的容積先逐漸減小，當嚙合點相對于節(jié)點對稱時，空間最小，隨后又逐漸增大，當前一對輪齒即將脫離嚙合后一對輪齒進入嚙合時，空間最大。當容積減小，被困油液受擠壓，而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中擠出，導致油液發(fā)熱，軸承等機件也受到附加的不平衡

16、負載作用。當封閉容積增大，又會造成局部真空，使溶于油中的氣體分離出來，產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、振動和氣蝕，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象 。10/26個人資料整理僅限學習使用2、消除困油的方法通常是在齒輪的兩端蓋板上開卸荷槽，如圖示，當容積減小時，使左邊卸荷槽與壓油腔相通，當容積增大時，右邊與吸油腔相通，在很多齒輪泵中，兩槽并不對稱于齒輪中心線分布，而是整個向吸油腔側(cè)平移一段距離，實踐證明，這樣能取得更好的卸荷效果。注: 消除困油現(xiàn)象的卸荷槽非對稱分布，偏向吸油腔。11/26個人資料整理僅限學習使用五、徑向液壓作用力的不平衡齒輪泵的一側(cè)是壓油腔，另一側(cè)是吸油腔。兩腔的壓力是不平衡，因此齒輪受到了來自壓油腔

17、高壓油的壓力作用，使齒輪泵的上、下齒輪及其軸承都受到一個徑向不平衡力的作用。油壓力越大，這個徑向不平衡力越大。其結(jié)果會加速軸承的磨損，降低軸承的壽命，甚至使軸承彎曲變形，造成齒頂與泵體內(nèi)孔的摩擦。為解決此問題，可采用開壓力平衡槽的辦法或采用縮小壓油腔的辦法減小徑向不平衡力。采取措施：1）縮小壓油口，使壓油腔的壓力油僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)；2）適當增大徑向間隙，使齒頂不和泵體接觸；3）開壓力平衡槽。六、泄漏齒輪泵壓油腔的壓力油可通過三條途徑泄漏到吸油腔中去：<1）通過齒輪嚙合處的間隙；<5%）12/26個人資料整理僅限學習使用<2）通過泵體內(nèi)孔與齒頂圓間的徑向間隙；&l

18、t;10% 15%）<3）通過齒輪兩端面和蓋板間的端面間隙。在三類中，以端面間隙的泄漏量最大，約占 70 75%，泵的壓力愈高，間隙泄漏就愈大，因此一般齒輪泵只是用于低壓，且其容積效率亦很低。采取措施 ：減小設計間隙，增加制造成本和機械摩擦不可取。采用軸向間隙補償措施( 如圖 >。效果：額定壓力可提高10-16MPa，容積效率不低于0.9七、齒輪泵的優(yōu)缺點及應用1、齒輪泵 ( 外嚙合 >的主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小 ( 尺寸小 >，重量輕，工藝性好，制造方便，價格低廉，自吸能力強 ( 容許的吸油真空度大 >，對油液污染不敏感，轉(zhuǎn)速范圍大，維修方便，工作可靠。2、缺

19、點：徑向不平衡力大，摩擦嚴重，泄漏大，流量脈動大，工作壓力的提高受到限制，噪聲較大，不能作變量泵使用。第三節(jié) 葉片泵葉片泵 (sliding vane pump> 是各類泵中，應用較大、生產(chǎn)量較大的一種泵，在中、低壓液壓系統(tǒng)，尤其在機床行業(yè)中應用最多。與齒輪泵相比，葉片泵的優(yōu)點:1、流量均勻、運轉(zhuǎn)平衡、噪聲?。?3/26個人資料整理僅限學習使用2、壽命長、輪廓尺寸較小，結(jié)構(gòu)較緊湊等。故在精密機床中應用較多，缺點：1、自吸能力差、調(diào)速范圍小、最高轉(zhuǎn)數(shù)較低、葉片容易死、2、工作可靠性較差、結(jié)構(gòu)較復雜、對油液污染較敏感等。 故在工作環(huán)境較污穢、速度范圍變化大的機械上應用相對較少，在工作可靠性要

20、求很高的地方，如飛機上，也很少應用。葉片泵按其每個密封工作腔在泵每轉(zhuǎn)一周時吸油排油的次數(shù)，分為單作用式和雙作用式 兩大類。單作用式常作變量泵使用，其額定壓力較低(6.3MPa>, 常用于組合機床、壓力機械等。雙作用式只能作定量泵使用，其額定壓力可達 1421MPa。在各類機床 ( 尤其是精密機床 >設備中，如：注塑機、運輸裝卸機械及工程機械等中壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。一、單作用非卸荷式葉片泵轉(zhuǎn)子葉片組液壓泵定子成配油盤端蓋1配油盤2轉(zhuǎn)子4葉片1壓油口5吸油口3 定 子1、原理如圖所示，葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和端蓋、配油盤等件組成。定子的內(nèi)表面是個圓柱面，轉(zhuǎn)子與定子偏心地安裝在軸上，

21、轉(zhuǎn)子上開有槽，葉片裝在槽內(nèi)并可在槽中滑落。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在離心力作用下，葉片從槽中伸出，其頂部緊貼在定子的內(nèi)表面。這樣，在定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面，相鄰的兩個葉片表面及兩側(cè)配油盤表面之間就形成了若干個密封的工作腔。當轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時 ( 定子、配油盤不動 >，右半部分葉片逐漸從槽中伸出，密封工作腔的容積逐漸變大，產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，由泵的吸油口進入這些密封腔，這就是吸油過程 。與此同時，左半部的葉片隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)被定子內(nèi)表面逐漸推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，密封工作腔的容積逐漸減少，腔內(nèi)油液經(jīng)配油盤的壓油窗口壓出泵外，這就是壓油過程 。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，泵的每個密封的

22、工作腔吸油和壓油各一次，所以稱單作用葉片泵 (single action vane pump>，這種泵的壓油區(qū)和吸油區(qū)的油壓力不平衡，其轉(zhuǎn)子受到單向徑向不平衡力的作用，故又稱這種泵為 非平衡式或非卸荷式葉片泵 。由于軸和軸承的不平衡負荷較大，因而使這種泵的工作壓力的提高受到14/2624°。個人資料整理僅限學習使用了限制。改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心矩e 值，就可以改變泵的排量，故單作用式葉片泵常做成變量泵。2、單作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點<1）定子和轉(zhuǎn)子偏心安裝改變偏心量 e 可調(diào)節(jié)泵的輸出流量偏心反向，吸油、壓油方向也反向。<2）徑向液壓力不平衡單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子及軸承

23、上承受著不平衡的徑向力，這限制了泵工作壓力的提高，故泵的額定壓力不超過7Mpa。<3）葉片后傾為了減小葉片與定子間的磨損，葉片底油槽采取在壓油區(qū)通壓力油，在吸油區(qū)與吸油腔相通的結(jié)構(gòu)形式。因而，葉片的底部和頂部所受的液壓力是平衡的。這樣，葉片的向外運動主要靠旋轉(zhuǎn)時所受到的慣性力。據(jù)力學分析，葉片后傾一個角度有利于葉片在慣性力作用下向外伸出。通常后傾角為<4）壓油腔的葉片根部通壓力油，以利葉片在壓油腔其頂端與定子內(nèi)表面相接觸，吸油腔的葉片根部通低壓油( 與吸油口通 >；<5）采用內(nèi)泄結(jié)構(gòu)3、排量和流量單作用葉片泵的排量為各工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時所排出的液體總和。即 VBR

24、22eR e/ 22 R e BD eB3( m / r a d )或V2 D e B( m l / r )理論平均流量q tVD eB( m3/ s )或 qt3V n2 D eB n10( l / min )實際流量qq tvD eBv( m 3 / s )或3q q t v 2 D eB n 10 v ( l / min )式中： D定子內(nèi)圓直徑；15/26個人資料整理僅限學習使用B葉片寬度；e定子與轉(zhuǎn)子的偏心距。單作用葉片泵的流量是有脈動的，理論分析表明：1）泵內(nèi)葉片數(shù)越少，流量脈動率越?。?）奇數(shù)葉片的泵其脈動率比偶數(shù)的?。粏巫饔萌~片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或 15片。二、雙作

25、用式葉片泵定 子葉 片1、工作原理組成4葉 片2壓油口5吸油口液 壓 泵轉(zhuǎn) 子3 轉(zhuǎn) 子1定 子配 油 盤雙作用葉片泵 (double action vane pump> 由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左右配油盤等組成，定子與轉(zhuǎn)子中心重合 ( 同心 >。定子內(nèi)表面為近似橢圓柱形，由兩段長半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線所組成。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片在離心力和葉片根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)向外移動而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間就形成若干個密封容積。當葉片由小半徑處向大半徑移動時，兩葉片間密封容積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下通過吸油口從油

26、箱吸入泵內(nèi)；當葉片從大半徑向小半徑移動時，葉片后縮，容積逐漸減小，壓力上升，將油從壓油口壓出，泵連續(xù)轉(zhuǎn)動，不斷吸油、壓油而連續(xù)供油。雙作用泵有兩個吸油腔，兩個壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油、壓油兩次，故稱作雙作用，且兩對吸、壓油腔是對稱于轉(zhuǎn)子分布，所以徑向液壓力平衡，故又稱此泵為 卸荷 ( 平衡 >式葉片泵。此泵流量 ( 排量 >不可調(diào)，所以為 定量泵 。16/26個人資料整理僅限學習使用雙作用葉片泵工作原理2、排量和流量考慮葉片厚度及傾角時，雙作用葉片泵的排量為：222 zBS ( Rr )V2B(Rr )cos( ml / r )或 VB ( R22zB S ( Rr )3r )c

27、 o s( m / r a d )式中： R、r 定子圓弧段的大、小半徑；B轉(zhuǎn)子和葉片的寬度；S葉片的厚度；z葉片數(shù)；葉片的傾斜角。若不考慮葉片厚度及傾角時，排量為：V22( m l / r )2 B ( Rr )或 V223B ( Rr )( m / r a d )理論平均流量q tV n實際流量qq tv雙作用葉片泵的流量脈動很小，其脈動率較其它形式( 螺桿泵除外 >小得多。且在葉片數(shù)為4 的整數(shù)倍時最小。故一般該泵的葉片數(shù)為12 或 16。3、雙作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點<1）定子過渡曲線理想的過渡曲線不僅應使葉片在槽中滑動時的徑向速度和加速度變化均勻，而且應使葉片轉(zhuǎn)到過渡曲線和

28、圓弧交界處的加速度突變不大，以減小沖擊和噪聲。目前雙作用式葉片泵一般都是用綜合性能較好的等加速度 - 等減速曲線。<2）徑向作用力平衡17/26個人資料整理僅限學習使用由于雙作用式葉片泵的吸、壓油口對稱分布，所以轉(zhuǎn)子和軸承上所受的徑向力是平衡的。<3）配流盤配流盤的作用是給泵進行配油。為了保證配流盤的吸、壓油窗口在工作中能隔開，就必須使配流盤上封油區(qū)夾角 ( 即吸油窗口和壓油窗口之間的夾角 > 大于或等于兩個相鄰葉片間的夾角，如圖 3 20 所示，即：此外定子圓弧部的夾角 應當?shù)扔诨虼笥谂淞鞅P上封油區(qū)夾角 ，以免產(chǎn)生困油和氣穴現(xiàn)象。<4）缷荷三角槽在配流盤上葉片從封油區(qū)

29、進入壓油窗口一邊開卸荷三角槽，如圖所示使相鄰葉片間的密閉容積逐漸地進入壓油窗口，壓力逐漸上升，從而消除困油現(xiàn)象和由于壓力突變而引起的瞬時流量脈動和噪聲<5）葉片傾角葉片在轉(zhuǎn)子中放置時應當有利于葉片在轉(zhuǎn)子的槽中滑動，并且磨損要小。18/26個人資料整理僅限學習使用壓力角 越大， Ft 力越大。當轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜 a 角時，可使原徑向排置葉片的壓力角 減少為 ，這樣就可以減少與葉片垂直的力 Ft ，使葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動靈活，減少磨損。由于不同轉(zhuǎn)角處的定子曲線的法線方向不同，由理論和實踐得出，一般葉片傾角a=10o14o注意：由于葉片傾斜一個角度安裝，轉(zhuǎn)子必須朝傾斜的方向旋轉(zhuǎn)，也就是葉片頂

30、部按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向往前傾斜。高壓雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點<1）端面間隙的自動補償為了減小端面泄漏，采取的間隙自動補償措施是將右配流盤的右側(cè)與壓油腔連通，使配流盤在液壓力作用下壓向定子。泵的工作壓力愈高，配油盤就會愈加貼緊定子。<2）減小葉片對定子的作用力1>減小作用在葉片底部的油液壓力，將泵的壓油腔的油液通過阻尼槽或內(nèi)裝式小減壓閥通到吸油區(qū)的葉片底部，以減小壓力。2）減小葉片底部受壓力油作用的面積?？梢杂脺p小葉片厚度的辦法來減少壓力油對葉片底部的作用力。但受目前材料工藝的限制，葉片不能做得太薄，一般厚度為 1.8-2.5mm。<3）采取雙葉片結(jié)構(gòu)如圖所示。在轉(zhuǎn)子2 的槽中裝

31、有兩個葉片1，它們之間可以相對自由滑動，在葉片頂端和兩側(cè)面倒角之間構(gòu)成V 形通道，使葉片底部的壓力油經(jīng)過通道進入葉片頂部，因此使葉片底部和頂部的壓力相等，適當選擇葉片頂部棱邊的寬度，即可保證葉片頂部有一定的作用力壓向定子 3，同時又不至于產(chǎn)生過大的作用力而引起定子的過度磨損。19/26個人資料整理僅限學習使用<4）采用子母葉片結(jié)構(gòu)采用子母葉片結(jié)構(gòu)減小葉片底部承受壓力油作用的寬度或采用階梯葉片。這種方法可以用于額定壓力達21MPa的高壓葉片泵上。第四節(jié) 柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)做往復直線運動時所造成的密封工作腔的容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。由于構(gòu)成密封工作腔的構(gòu)件柱塞和缸體內(nèi)孔均為

32、圓柱表面，加工方便，容易得到較高的配合精度，密封性能好，容積效率高。故可以達到很高的工作壓力。同時，這種泵只要改變柱塞的工作行程就可以很方便地改變其流量，易于實現(xiàn)變量。因此，在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如在龍門刨床、拉床、液壓機、工程機械、礦山機械、船舶機械等等上面得到廣泛應用。柱塞泵的分類：柱塞泵按照柱塞的排列和運動方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞20/26個人資料整理僅限學習使用泵；軸向柱塞泵按照配流方式的不同，分為直軸式 <斜盤式）和斜軸式 <擺缸式）。工作原理：柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復運動時密封工作腔的容積變化來實現(xiàn)吸油和壓油的。這類泵泄

33、漏小，容積效率高，可以在高壓下工作一、徑向柱塞泵流量計算徑向柱塞泵的特點：柱塞在轉(zhuǎn)子內(nèi)是徑向排列的，所以徑向尺寸大，旋轉(zhuǎn)慣性大，結(jié)構(gòu)復雜。柱塞與定子為點接觸，接觸應力高配油軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易磨損，摩損后間隙不能補償，泄21/26個人資料整理僅限學習使用漏大，故這種泵的工作壓力、容積效率和泵的轉(zhuǎn)速都比軸向柱塞泵低定子與轉(zhuǎn)子偏心安裝，改變偏心距 e 值可改變泵的排量，因此徑向柱塞泵可做變量泵使用。有的徑向柱塞泵的偏心距e 可從正值變到負值，改變偏心的方向，泵的吸油方向和排油方向也發(fā)生變化，成為雙向徑向柱塞變量泵由其特點所決定，徑向柱塞泵廣泛地用于低速、高壓、大功率的拉床、插床和刨床的

34、液壓傳動的主運動中二、軸向柱塞泵1、斜盤式軸向柱塞泵<1）工作原理該泵由傳動軸、斜盤、柱塞、缸體、配油盤等零件組成。傳動軸和缸體固連在一起，缸體上在直徑為 D 的圓周上均勻地排列著若干個軸向孔，柱塞沿軸向均勻布置，可在孔內(nèi)滑動。斜盤的軸線與轉(zhuǎn)動軸呈<）角。1斜盤2柱塞3缸體AA-A4配油盤5傳動軸abA圖4-13軸向柱塞泵柱塞靠彈簧或底部的低壓油作用，使其球形端部緊壓在斜盤上，當傳動軸按圖示方向帶動缸體一起回轉(zhuǎn)時 ( 斜盤和配油盤不動 >，柱塞會從缸體孔中逐漸向外伸出，柱塞密封工作腔 ( 由柱塞端面與缸體內(nèi)孔圍成的容腔 >的容積不斷擴大，形成部分真空，將液壓油從油箱經(jīng)油

35、管、進油窗口 a 吸進來，隨著旋轉(zhuǎn)柱塞又會向缸體孔內(nèi)逐漸縮回，使密封工作腔的容積不斷減小，壓力增大，油液從配油窗口b 向外壓出，缸體每轉(zhuǎn)一周，每個柱塞吸油、壓油一次，當缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，就不斷輸出壓力油。改變斜盤傾角，可改變柱塞往復行程的大小，也就改變了排量，改變斜盤傾角的傾斜方向 ( 泵的轉(zhuǎn)向不變 >，可使泵的進、出油口互換，成為雙向變量泵。<2）結(jié)構(gòu)特點1）有一斜盤，斜盤軸線與轉(zhuǎn)軸有一傾角( 夾角 >；2）柱塞軸向排列，保持柱塞頂部與斜盤面接觸；3）配油盤不動，其配油口相應與吸、壓油管相通。<3）排量和流量22/26個人資料整理僅限學習使用排量V2D ztg( m3d

36、/ r )4理論流量q tV nd2nD z tg實際流量4qq t vd2n vD ztg4柱塞泵也有流量波動，奇數(shù)柱塞比偶數(shù)柱塞脈動較小，所以一般柱塞泵的柱塞數(shù)取 7、9 或 11，工作壓力高 ( 常用壓力 20 40MPa，最高可達 80MPa>。<4）軸向柱塞泵優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，工作壓力也很大，目前最高壓力可達 40MPa，甚至更高，一般用于工程機械、壓力機等高壓系統(tǒng)。缺點：因為柱塞軸向安裝，所以軸向尺寸較大，軸向作用力也很大，結(jié)構(gòu)比較復雜。<5）柱塞泵的優(yōu)點參數(shù)高：額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動功率大；效率高：容積效率為 95左右，總效率

37、為 90左右；壽命長；變量方便，形式多。柱塞泵的缺點 ：結(jié)構(gòu)較復雜，零件數(shù)較多；制造工藝要求較高，成本較貴；對油液的污染較敏感，要求較多的過濾精度，對使用和維護要求較高；第五節(jié) 液壓泵的選用一、選擇液壓泵的原則是否要求變量：徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力：柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達16MPa；齒輪泵壓力 2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。23/26個人資料整理僅限學習使用噪聲指標：低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；同一結(jié)構(gòu)的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。二、液壓泵壓力大小的選用液壓泵的選擇，通常是先根據(jù)對液壓泵的性能要求來選定液壓