液壓與氣壓傳動2本PPT學習教案

1、會計學1液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動2本本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)、分類了解常用液壓泵的結(jié)構(gòu)及工作原理了解常用液壓泵的結(jié)構(gòu)及工作原理掌握泵原理、必要條件、排流量、齒輪泵原理、困油掌握泵原理、必要條件、排流量、齒輪泵原理、困油容積式泵工作原理、必要條件容積式泵工作原理、必要條件齒輪泵工作原理、排流量計算齒輪泵工作原理、排流量計算容積式泵的共同弊病、容積式泵的共同弊病、 困油現(xiàn)象的實質(zhì)困油現(xiàn)象的實質(zhì) 第1頁/共72頁能源裝置有兩大類：液壓能源裝置和氣源裝置。能源裝置有兩大類：液壓能源裝置和氣源裝置。：向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和：向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工

2、作介質(zhì)；流量的清潔的工作介質(zhì)；向氣動系統(tǒng)輸送一定壓力和流量潔凈向氣動系統(tǒng)輸送一定壓力和流量潔凈的壓縮空氣。的壓縮空氣。 液壓能源裝置可以是和主機分離的單獨的液壓泵液壓能源裝置可以是和主機分離的單獨的液壓泵站，也可以是和主機在一起的液壓泵組；站，也可以是和主機在一起的液壓泵組； 氣源裝置一般都是單獨的。氣源裝置一般都是單獨的。第2頁/共72頁則則、（后冷（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、（分水過濾器、油霧器及減壓閥）（分水過濾器、油霧器及減壓閥），還有一些還有一些，如自動排水器、消聲器、緩沖，如自動排水器、消聲器、緩沖器等，這些輔件

3、是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不器等，這些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的?？缮俚摹?第3頁/共72頁：。 為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。 其性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。其性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。：是：是實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動的機械能，用來推動負載作功。，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動的機械能，用來推動負載作功。第4頁/共72頁 液壓系統(tǒng)中所用的各種液壓泵，其液壓系統(tǒng)中所用的各種液壓

4、泵，其都是都是的。的。旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)時，在在和和作用下在缸體作用下在缸體中左右移動。中左右移動。時時，缸體中的，缸體中的容容積增大，產(chǎn)生真空，油液積增大，產(chǎn)生真空，油液通過通過吸入，此時吸入，此時關(guān)閉；關(guān)閉；時，時，缸體缸體的容積變的容積變小，將吸入的油液通過小，將吸入的油液通過輸入液壓系統(tǒng)中去，輸入液壓系統(tǒng)中去，此時，此時，關(guān)閉。關(guān)閉。 單柱塞式液壓泵工作原理單柱塞式液壓泵工作原理11凸輪凸輪 22柱塞柱塞 33彈簧彈簧 44密封工作腔密封工作腔 55吸油閥吸油閥 66壓油閥壓油閥第5頁/共72頁形成密封工作腔；形成密封工作腔；密封工作腔容積大小交替變化；密封工作腔容積大小交替變化；（變大時與

5、吸油口相通，變小時與壓油口相通）（變大時與吸油口相通，變小時與壓油口相通）吸壓油腔隔開（配流裝置）。吸壓油腔隔開（配流裝置）。具有一個或若干個周期性變化的密封容積；具有一個或若干個周期性變化的密封容積；具有配流裝置；具有配流裝置； 油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。第6頁/共72頁u 轉(zhuǎn)矩脈動轉(zhuǎn)矩脈動; ; u 馬達的進、回油口互換時，馬達將反向轉(zhuǎn)動馬達的進、回油口互換時，馬達將反向轉(zhuǎn)動; ;u 改變斜盤傾角改變斜盤傾角 的大小，既改變了馬達的排量，也使的大小，既改變了馬達的排量，也使 輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩T T 發(fā)生變化；發(fā)生變化；u 改

6、變斜盤傾角改變斜盤傾角 的方向，就改變了馬達的旋轉(zhuǎn)方向。的方向，就改變了馬達的旋轉(zhuǎn)方向。 第7頁/共72頁 下圖下圖所示為軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。所示為軸向柱塞式液壓馬達的工作原理。和和固定不動，固定不動，可在可在的孔內(nèi)移動，斜盤中心線與缸體中心線相交一個傾角的孔內(nèi)移動，斜盤中心線與缸體中心線相交一個傾角 。高壓油經(jīng)配油盤的窗口進入缸體的柱塞孔時，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對柱塞的反作用力。高壓油經(jīng)配油盤的窗口進入缸體的柱塞孔時，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤上，斜盤對柱塞的反作用力 可分解為兩個分力，軸向分力可分解為兩個分力，軸向分力和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直

7、分力和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。圖圖3-26 3-26 軸向柱塞式液壓軸向柱塞式液壓馬達的工作原理馬達的工作原理11斜盤斜盤 22缸體缸體 33柱柱塞塞 44配油盤配油盤 55馬達軸馬達軸設(shè)第設(shè)第 個柱塞和缸體的垂直中心線夾角為個柱塞和缸體的垂直中心線夾角為 ，則在柱塞上產(chǎn)生，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為的轉(zhuǎn)矩為式中式中 R R柱塞在缸體中的分布圓半徑。柱塞在缸體中的分布圓半徑。 sintansinRFRFrFTxyyi液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即液壓馬達產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即 隨著角隨著角

8、的變化，每個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的，它的脈動情況和討論液壓泵流量脈動時的情況相似。的變化，每個柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的，它的脈動情況和討論液壓泵流量脈動時的情況相似。(p122) sintanRFTx第8頁/共72頁 p指指，。pn n指液壓泵在連續(xù)使用中允許達到的最高壓力。指液壓泵在連續(xù)使用中允許達到的最高壓力。是指在沒有泄漏情況下，泵軸轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時所能排出的油是指在沒有泄漏情況下，泵軸轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時所能排出的油液體積。液體積。p pmaxmax 指短時間內(nèi)超載運轉(zhuǎn)時允許的極限壓力。指短時間內(nèi)超載運轉(zhuǎn)時允許的極限壓力。p 指液壓

9、泵進口處的壓力。指液壓泵進口處的壓力。第9頁/共72頁：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。：在沒有泄漏情況下，單位時間內(nèi)所輸出的油液在沒有泄漏情況下，單位時間內(nèi)所輸出的油液體積。體積。 常用單位為常用單位為mm3 3/s/s和和L/minL/min。：單位時間內(nèi)實際輸出的油液體積。：單位時間內(nèi)實際輸出的油液體積。液壓泵的流量液壓泵的流量可分為可分為、和和。第10頁/共72頁如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則，即是它們的，即是它們的Pt=pVn=Tt=2nTt 1）為驅(qū)動液壓泵軸的機械功率。為驅(qū)動液壓泵軸的機械

10、功率。2）為液壓泵輸出的液壓功率。為液壓泵輸出的液壓功率。式中式中 Tt液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩；液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩； 泵的角速度；泵的角速度； n泵的轉(zhuǎn)速。泵的轉(zhuǎn)速。第11頁/共72頁 因因、和和在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失。在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失。由于液壓泵內(nèi)工作構(gòu)件之間存在間隙所造成的內(nèi)泄漏是主要原因，因而泵的壓力增高，輸出的實際流量就減小。由于液壓泵內(nèi)工作構(gòu)件之間存在間隙所造成的內(nèi)泄漏是主要原因，因而泵的壓力增高，輸出的實際流量就減小。功率損失可分為功率損失可分為和和。實際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，因此輸出功實際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中是有損失的，因此輸出功率總是

11、比輸入功率小，即率總是比輸入功率小，即。第12頁/共72頁用用來表征容積損失的大小：來表征容積損失的大?。簍tttvqqqqqqq 1 式中式中某一工某一工作壓力下液壓泵的作壓力下液壓泵的流量損失，即泄漏流量損失，即泄漏量。量。如果將泄漏油液的流態(tài)看作為層流，則如果將泄漏油液的流態(tài)看作為層流，則與泵的與泵的，即，即，k1為泄漏系數(shù)。有：為泄漏系數(shù)。有：Vnpkqpk1111 tv 由式由式（2-42-4）中可看出：中可看出：泵的輸出壓力泵的輸出壓力，泄漏系數(shù)，泄漏系數(shù)，泵的排量，泵的排量，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，容積效率容積效率v就就。第13頁/共72頁 因泵內(nèi)摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。因泵內(nèi)摩擦而造成的

12、轉(zhuǎn)矩上的損失。設(shè)轉(zhuǎn)矩損失為設(shè)轉(zhuǎn)矩損失為T，實際，實際為為T=Tt+T，：TTTTT tttm 對液壓泵而言，對液壓泵而言，。pVnpqnT tt 2t2pVT TpVm2 第14頁/共72頁 液壓泵的輸出功率與輸入功率之比液壓泵的輸出功率與輸入功率之比式（式（2-52-5）表明：）表明： mvtttio TqqTTpVnpqTTpqPP第15頁/共72頁 qqtv Vnq tv Vqn pVnnT t2t2pVT tmTT 第16頁/共72頁 實際轉(zhuǎn)矩實際轉(zhuǎn)矩T：總效率：總效率：vmvVio 222pVTVnpnTpqnTPPm 2pVT 第17頁/共72頁 液壓泵的性能曲線是在一定的液壓泵的

13、性能曲線是在一定的、和和下，通過試驗得下，通過試驗得出的。出的。其其（或?qū)嶋H流量）、（或?qū)嶋H流量）、。液壓泵的性能曲線液壓泵的性能曲線 由圖示性能曲線可以看出：容積效率由圖示性能曲線可以看出：容積效率v（或?qū)嶋H流量（或?qū)嶋H流量q）隨壓力）隨壓力增高而減小，壓力增高而減小，壓力p為零時，泄漏流量為零時，泄漏流量q為零，容積效率為零，容積效率v=100%，實際流量，實際流量q等于理論流量等于理論流量qt?？傂省？傂孰S工作壓力增隨工作壓力增高而增大，且有一個最高值。高而增大，且有一個最高值。 第18頁/共72頁對于某些工作轉(zhuǎn)速可在一對于某些工作轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)變化的液壓泵或定范圍內(nèi)變化的液壓泵

14、或排量可變的液壓泵，為了排量可變的液壓泵，為了顯示在整個允許工作的轉(zhuǎn)顯示在整個允許工作的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全性能特性，速范圍內(nèi)的全性能特性，常用常用表表示，如示，如所示。所示。圖中除表示工作壓力圖中除表示工作壓力p、流量流量q、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n的關(guān)系外，的關(guān)系外，還表示了等效率曲線還表示了等效率曲線i、等功率曲線等功率曲線Pii等。等。 第19頁/共72頁 液壓泵種類繁多。液壓泵種類繁多。按泵的排量可否調(diào)節(jié)按泵的排量可否調(diào)節(jié)，可分為，可分為和和。其中其中有有、等。等。按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式，可分為，可分為、和和等。等。每類中還有多種型式，例如每類中還有多種型式，例如u柱塞泵有柱塞泵有和和之分；之分；u葉片

15、泵有葉片泵有、和和之分；之分；u齒輪泵有齒輪泵有和和之分；之分；u螺桿泵有螺桿泵有和和之分；等等。之分；等等。按使用壓力：按使用壓力： 低壓低壓 中壓中壓 中高壓中高壓 高壓高壓第20頁/共72頁 液壓馬達和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同。液壓馬達和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同。按按，可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它形式。，可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它形式。按按：高速：高速( (額定轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速高于500r500rmin)min)和低速和低速 ( (額定額定轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速低于500r500rmin) min) 按按：定量馬達和變量馬達。：定量馬達和變量馬達。第21頁/共72頁齒輪液壓泵是一種常用的液壓泵，

16、在結(jié)構(gòu)上可分為齒輪液壓泵是一種常用的液壓泵，在結(jié)構(gòu)上可分為和和。內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合外嚙合外嚙合第22頁/共72頁 1. 工作原理工作原理結(jié)構(gòu)組成：結(jié)構(gòu)組成：外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵 由殼體、一對由殼體、一對齒數(shù)、模數(shù)、齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開線外嚙齒形完全相同的漸開線外嚙合合齒輪和兩個端蓋等主要零齒輪和兩個端蓋等主要零件組成。件組成。殼體、端蓋和齒輪的各個齒殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成許多密封工作腔。間槽組成許多密封工作腔。當齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，當齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔的輪齒右側(cè)吸油腔的輪齒，密封工作腔的容積，密封工作腔的容積，形成部分真空。因此，形成部分真空。因此，油箱中的油

17、液在大氣壓作用油箱中的油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管進入吸油腔，下，經(jīng)吸油管進入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。因左側(cè)壓油腔的輪齒腔去。因左側(cè)壓油腔的輪齒逐漸進入嚙合，密封工作腔逐漸進入嚙合，密封工作腔容積容積，齒間槽中的，齒間槽中的油液被擠出，通過泵的出口油液被擠出，通過泵的出口輸出。輸出。第23頁/共72頁密封容積變化密封容積變化齒輪退出嚙合齒輪退出嚙合, ,容積容積吸油吸油齒輪進入嚙合齒輪進入嚙合, ,容積容積壓油壓油外嚙合外嚙合工作原理工作原理吸壓油口隔開吸壓油口隔開兩相互嚙合的輪齒以及兩個端蓋兩相互嚙合的輪齒

18、以及兩個端蓋齒輪泵齒輪泵，齒，齒輪的輪的。（結(jié)構(gòu)。（結(jié)構(gòu)見課件見課件2 2的圖的圖2-62-6）第24頁/共72頁AAA-AM5:1I156圖2-6 CB-F型齒輪泵的結(jié)構(gòu)第25頁/共72頁2. 排量計算排量計算外嚙合齒輪泵排量的精確計算可按齒輪嚙合原理來進行。外嚙合齒輪泵排量的精確計算可按齒輪嚙合原理來進行。近似計算時，可假設(shè)：近似計算時，可假設(shè)：則：當齒輪模數(shù)為則：當齒輪模數(shù)為m、齒數(shù)為、齒數(shù)為z、分度圓直徑為、分度圓直徑為D、工作齒高、工作齒高為為hw（hw=2m）、齒寬為）、齒寬為b時，時，為為bzmbDhV22w 設(shè)：設(shè)：第26頁/共72頁School of Mechanical E

19、ngineering東南大學機械工程學院東南大學機械工程學院2. 排量計算排量計算實際上實際上 因為因為 齒槽容積齒槽容積輪齒體積輪齒體積 所以所以 通常取通常取 V=6.66zm2bu流量計算流量計算 理論流量：理論流量： qt=Vn=6.66zm2bn 實際流量：實際流量： q=qtv=6.66zm2bnv 齒輪泵的齒輪泵的qt是是和和 因為轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù)因為轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 所以定量泵。所以定量泵。 理論流量與出口壓力無關(guān)。理論流量與出口壓力無關(guān)。第27頁/共72頁3. 流量脈動流量脈動因為齒輪嚙合過程中，嚙合點位置瞬間變化，工作腔容積變因為齒輪嚙合過程中，嚙合點位

20、置瞬間變化，工作腔容積變化率不是常數(shù)化率不是常數(shù)所以齒輪泵的瞬時流量是脈動的所以齒輪泵的瞬時流量是脈動的 一般，運用一般，運用來評價瞬時流量的脈動。來評價瞬時流量的脈動。 設(shè)設(shè)qmax、qmin表示最大瞬時流量和最小瞬時流量，表示最大瞬時流量和最小瞬時流量，q表示平均表示平均流量，則流量脈動率可以用下式表示流量，則流量脈動率可以用下式表示qqqminmax 外嚙合齒輪泵齒數(shù)越少，脈動率就越外嚙合齒輪泵齒數(shù)越少，脈動率就越大，其值最高可達大，其值最高可達0.20以上；以上；。 第28頁/共72頁4. 幾個突出問題幾個突出問題u困油現(xiàn)象及其消除措施困油現(xiàn)象及其消除措施u徑向作用力不平衡徑向作用力不

21、平衡u泄漏泄漏第29頁/共72頁u困油現(xiàn)象及其消除措施困油現(xiàn)象及其消除措施l 何謂困油現(xiàn)象何謂困油現(xiàn)象 l 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 l 引起結(jié)果引起結(jié)果 l 消除困油的方法消除困油的方法第30頁/共72頁l 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油，必須使齒輪嚙合的重疊系為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)數(shù)大于大于1。這樣，齒輪在嚙合過程中，前一對輪齒尚未脫離。這樣，齒輪在嚙合過程中，前一對輪齒尚未脫離嚙合，后一對輪齒已進入嚙合。嚙合，后一對輪齒已進入嚙合。因為因為兩對輪齒同時嚙合兩對輪齒同時嚙合 所以所以就有一部分油液被圍困在兩對輪齒所形成的獨立的封閉就有一部分油液被圍困在

22、兩對輪齒所形成的獨立的封閉腔內(nèi)，這一封閉腔和泵的吸、壓油腔相互間不連通。腔內(nèi)，這一封閉腔和泵的吸、壓油腔相互間不連通。當齒輪旋轉(zhuǎn)時，此封閉腔容積發(fā)生變化，使油液受壓縮或膨當齒輪旋轉(zhuǎn)時，此封閉腔容積發(fā)生變化，使油液受壓縮或膨脹，這種現(xiàn)象稱為脹，這種現(xiàn)象稱為。 第31頁/共72頁東南大學機械工程學院東南大學機械工程學院l 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因因b c 容積逐漸增大容積逐漸增大 第32頁/共72頁l 困油引起的后果困油引起的后果 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，使軸和軸承受很大高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。沖擊載荷

23、，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。 形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡，產(chǎn)生形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等。氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等。由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、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。噪聲等，直接影響泵的工作壽命。第33頁/共72頁l 消除困油的辦法消除困油的辦法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(圖圖a)，避免壓力急劇升高，避免壓力急劇升高 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(圖圖c) ，避免形成局部真空

24、，避免形成局部真空 b 密封容積最小，隔開吸壓油密封容積最小，隔開吸壓油在兩側(cè)端蓋上分別開卸荷槽以消除困油。在兩側(cè)端蓋上分別開卸荷槽以消除困油。困油現(xiàn)象在其他液壓泵中同樣存在，是個共困油現(xiàn)象在其他液壓泵中同樣存在，是個共性問題。在設(shè)計與制造液壓泵時應(yīng)竭力避免性問題。在設(shè)計與制造液壓泵時應(yīng)竭力避免。 第34頁/共72頁u徑向作用力不平衡徑向作用力不平衡液壓力。液壓力。齒輪泵中，從壓油腔經(jīng)過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙向吸油腔泄漏的油液，其壓力隨徑向位置而不同。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級下降的。其合力相當于給齒輪軸一個徑向作用力，此力稱為齒輪泵中，從壓油腔經(jīng)過泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑

25、向間隙向吸油腔泄漏的油液，其壓力隨徑向位置而不同。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級下降的。其合力相當于給齒輪軸一個徑向作用力，此力稱為。工作壓力越高，徑向不平衡力也越大，直接影響軸承的壽命。工作壓力越高，徑向不平衡力也越大，直接影響軸承的壽命。徑向不平衡力很大時能使軸彎曲、齒頂和殼體內(nèi)表面產(chǎn)生摩擦。徑向不平衡力很大時能使軸彎曲、齒頂和殼體內(nèi)表面產(chǎn)生摩擦。 齒輪泵的徑向不平衡力齒輪泵的徑向不平衡力 第35頁/共72頁u徑向作用力不平衡徑向作用力不平衡u縮小壓油口，以減小壓力縮小壓油口，以減小壓力油作用面積油作用面積u增大泵體內(nèi)表面和齒頂間增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙隙u開壓力平衡槽，會使容

26、積開壓力平衡槽，會使容積效率減小效率減小齒輪泵的壓力平衡槽齒輪泵的壓力平衡槽1 1、22壓力平衡槽壓力平衡槽 第36頁/共72頁u泄漏泄漏第37頁/共72頁5. 5. 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 將壓力油引入軸套背將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，使之緊貼齒輪端面，補償磨損，減小面，補償磨損，減小間隙。間隙。 帶浮動軸套的齒輪泵帶浮動軸套的齒輪泵第38頁/共72頁 將泵出口將泵出口壓力油引壓力油引至側(cè)板背至側(cè)板背面，靠側(cè)面，靠側(cè)板自身的板自身的變形來補變形來補償端面間償端面間隙。隙。帶浮動側(cè)板的齒輪泵帶浮動側(cè)板的齒輪泵第39頁/共72頁5. 5. 提高外嚙合齒輪

27、泵壓力的措施提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 在用浮動軸套產(chǎn)生軸向補償?shù)耐瑫r，由于齒頂處高壓油的作用，可使軸套與齒輪副一起在泵體內(nèi)浮動，從而自動地將齒頂圓壓緊在泵體的吸油腔側(cè)內(nèi)壁上，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且能使軸承的受力有所減輕。在用浮動軸套產(chǎn)生軸向補償?shù)耐瑫r，由于齒頂處高壓油的作用，可使軸套與齒輪副一起在泵體內(nèi)浮動，從而自動地將齒頂圓壓緊在泵體的吸油腔側(cè)內(nèi)壁上，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且能使軸承的受力有所減輕。 擴大高壓區(qū)徑向間隙的擴大高壓區(qū)徑向間隙的齒輪泵齒輪泵第40頁/共72頁6. 6. 外嚙合齒輪泵的優(yōu)點外嚙合齒輪泵的優(yōu)點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)7. 7. 外嚙合齒輪泵的缺點外嚙合

28、齒輪泵的缺點第41頁/共72頁 內(nèi)嚙合齒輪泵有內(nèi)嚙合齒輪泵有（又名轉(zhuǎn)子泵）（又名轉(zhuǎn)子泵）兩種。兩種。 第42頁/共72頁、和和等等圖圖2-10 漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成：當小齒輪按逆時針方向繞中心當小齒輪按逆時針方向繞中心O O1 1旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動內(nèi)齒輪繞旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動內(nèi)齒輪繞O O2 2同向旋轉(zhuǎn)。月牙形隔板把同向旋轉(zhuǎn)。月牙形隔板把和和隔開。隔開。，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，油液從吸油窗口吸入，進入齒槽，并被帶到壓油腔。，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，油液從吸油窗口吸入，進入齒槽，并被帶到壓油腔。輪齒進入嚙合，工作腔容積逐漸變小，將油液經(jīng)壓油窗口壓出。輪齒進入嚙合，工作

29、腔容積逐漸變小，將油液經(jīng)壓油窗口壓出。 工作原理工作原理：第43頁/共72頁由由和和（均為擺線齒輪）組成。（均為擺線齒輪）組成。且有一偏心距，且有一偏心距，。 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成：當小齒輪繞中心當小齒輪繞中心O O1 1旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)齒輪被驅(qū)動，并繞旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)齒輪被驅(qū)動，并繞O O2 2同向旋轉(zhuǎn)。同向旋轉(zhuǎn)。，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，進行吸油。，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，進行吸油。，輪齒進入嚙合，進行壓油。，輪齒進入嚙合，進行壓油。 工作原理工作原理：圖圖2-10 擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵泵第44頁/共72頁u 結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量輕；結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量輕；u 因齒輪同向旋轉(zhuǎn)

30、，相對滑動速度小，磨損小，使用壽命長因齒輪同向旋轉(zhuǎn)，相對滑動速度小，磨損小，使用壽命長；u 流量脈動小，因而壓力脈動和噪聲都較??；流量脈動小，因而壓力脈動和噪聲都較小；u 油液在離心力作用下易充滿齒間槽，故允許高速旋轉(zhuǎn)，油液在離心力作用下易充滿齒間槽，故允許高速旋轉(zhuǎn)，容積效率高。容積效率高。 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡單，嚙合重疊系數(shù)大，傳動擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡單，嚙合重疊系數(shù)大，傳動平穩(wěn)，吸油條件更為良好。平穩(wěn)，吸油條件更為良好。 齒形復(fù)雜，加工精度要求高，因此造價較貴。齒形復(fù)雜，加工精度要求高，因此造價較貴。 第45頁/共72頁 具有良好的軸向和徑向補償措施的中、小排量的齒輪泵的最高具有

31、良好的軸向和徑向補償措施的中、小排量的齒輪泵的最高工作壓力目前均超過了工作壓力目前均超過了25MPa25MPa，最高達，最高達32MPa32MPa以上。大排量齒輪泵的許用以上。大排量齒輪泵的許用壓力亦可達壓力亦可達1620MPa1620MPa； 液壓工程用的齒輪泵的排量范圍很寬從液壓工程用的齒輪泵的排量范圍很寬從0.05800mL/r0.05800mL/r，但常，但常用者為用者為2.5250mL/r2.5250mL/r。 微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達20000r/min20000r/min以上，常用者為以上，常用者為10003000r/min10003000r/min。必須

32、指出，齒輪泵的工作轉(zhuǎn)速亦有下限，一般為。必須指出，齒輪泵的工作轉(zhuǎn)速亦有下限，一般為300500r/min300500r/min。 低壓齒輪泵的壽命為低壓齒輪泵的壽命為30005000h30005000h，高壓外齒輪泵額定壓力下，高壓外齒輪泵額定壓力下的壽命一般卻只有幾百小時，高壓內(nèi)齒輪泵的壽命可達的壽命一般卻只有幾百小時，高壓內(nèi)齒輪泵的壽命可達20003000h20003000h。第46頁/共72頁葉片液壓泵的特點葉片液壓泵的特點，主要分，主要分（）和和（）兩大類。兩大類。葉片液壓泵的種類葉片液壓泵的種類第47頁/共72頁雙作用葉片泵的作用原理和單作用葉片泵相似，雙作用葉片泵的作用原理和單作用

33、葉片泵相似，只在于定子內(nèi)表面由只在于定子內(nèi)表面由、和和組成。且組成。且。u當轉(zhuǎn)子當轉(zhuǎn)子時，密封工作腔容積在時，密封工作腔容積在和和處處，為，為；u在在和和，為，為。在吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將它們隔開。在吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將它們隔開。工作原理（結(jié)構(gòu)見課件工作原理（結(jié)構(gòu)見課件2圖圖2-10） 雙作用葉片泵的工作原雙作用葉片泵的工作原理理泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，完成泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，完成，所以稱，所以稱。由于泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)對稱布由于泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)對稱布置，因此，轉(zhuǎn)子所受徑向力是平置，因此，轉(zhuǎn)子所受徑向力是平衡的，所以，又稱衡的，所以，又稱。 第48頁/共72頁123456789

34、1、8軸承 2配油盤 3軸 4轉(zhuǎn)子 5定子 6殼體 7配油盤 8、9葉片圖2-10 定量葉片泵結(jié)構(gòu)圖第49頁/共72頁雙作用葉片泵的排量雙作用葉片泵的排量由圖由圖2-15所示，所示，為為封油區(qū)內(nèi)的油液封油區(qū)內(nèi)的油液體積，體積，為為封油區(qū)內(nèi)的油液體積，封油區(qū)內(nèi)的油液體積，泵泵，考慮到葉，考慮到葉片厚度片厚度 對吸油和壓油時油液體積的影響。對吸油和壓油時油液體積的影響。式中式中 R、r葉片泵定子內(nèi)表面圓弧部分長、短半徑；葉片泵定子內(nèi)表面圓弧部分長、短半徑； z葉片數(shù)；葉片數(shù)； b葉片寬度；葉片寬度；葉片傾角。葉片傾角。 雙作用葉片泵雙作用葉片泵排量計算排量計算22122()2()cosRrVVV

35、zbRrsz第50頁/共72頁 qt =Vn= f(幾何參數(shù)，幾何參數(shù)， n) n = c qt= C 雙作用葉片泵為定量泵雙作用葉片泵為定量泵 第51頁/共72頁當轉(zhuǎn)子按逆時針方向轉(zhuǎn)動時，當轉(zhuǎn)子按逆時針方向轉(zhuǎn)動時，密封工作腔，密封工作腔，形成局部，形成局部真空，于是通過吸油口和配油盤上的吸油窗口真空，于是通過吸油口和配油盤上的吸油窗口；，密封，密封工作腔工作腔，工作腔內(nèi)的油液經(jīng)配油，工作腔內(nèi)的油液經(jīng)配油盤壓油窗口和泵的壓油口盤壓油窗口和泵的壓油口。工作原理工作原理：由由、和和等主等主要零件組成。定子的內(nèi)表面是圓柱形孔，定子要零件組成。定子的內(nèi)表面是圓柱形孔，定子和轉(zhuǎn)子中心不重合，相距一偏心距

36、和轉(zhuǎn)子中心不重合，相距一偏心距e e。葉片可。葉片可以在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)靈活滑動（當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片以在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)靈活滑動（當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片由離心力或液壓力作用使其頂部和定子內(nèi)表面由離心力或液壓力作用使其頂部和定子內(nèi)表面產(chǎn)生可靠接觸）。配油盤上各有一個腰形的產(chǎn)生可靠接觸）。配油盤上各有一個腰形的和和。由。由、和和組成組成。結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成： 單作用葉片泵工作原單作用葉片泵工作原理理 11轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 22定子定子 33葉片葉片泵的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，葉片在槽中泵的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，葉片在槽中往復(fù)滑動一次，密封工作腔容積增往復(fù)滑動一次，密封工作腔容積增大和縮小各一次，完成一次吸油和大和縮小各一次，完成一次吸油和壓

37、油，故稱壓油，故稱。：配油盤上封油區(qū)和葉片：配油盤上封油區(qū)和葉片第52頁/共72頁單作用葉片泵的排量單作用葉片泵的排量 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個工作腔容積變化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個工作腔容積變化為 V=V1-V2 葉片泵每轉(zhuǎn)輸出的油液體積為葉片泵每轉(zhuǎn)輸出的油液體積為Vz，z為葉片數(shù)。為葉片數(shù)。2Vbe D式中式中: : b轉(zhuǎn)子寬度；轉(zhuǎn)子寬度； e轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距；轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距； D定子內(nèi)圓直徑。定子內(nèi)圓直徑。 單作用葉片泵單作用葉片泵排量計算排量計算第53頁/共72頁單作用葉片泵的流量單作用葉片泵的流量 qt = Vn = 2bDen q = qtv = 2bDenv qt = f(幾何參數(shù)、

38、幾何參數(shù)、 n、e) n = c e變化變化 q C 變量泵變量泵 e = 0 q = 0e大小變化，流量大小變化大小變化，流量大小變化方向變化，輸油方向變化方向變化，輸油方向變化單作用葉單作用葉片泵可做片泵可做雙向變量雙向變量泵！泵！第54頁/共72頁單作用葉片泵性能特點單作用葉片泵性能特點第55頁/共72頁是一種是一種。當工作壓力大到泵所產(chǎn)生的流量全部用于補償。當工作壓力大到泵所產(chǎn)生的流量全部用于補償泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負載再怎樣加大，泄漏時，泵的輸出流量為零，不管外負載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱。的的的的( (和和

39、) ) ，故其可分為，故其可分為和和兩種。其中，外反饋限壓式變量葉片泵能根據(jù)外負載（兩種。其中，外反饋限壓式變量葉片泵能根據(jù)外負載（泵的工作壓力）的大小自動調(diào)節(jié)泵的排量。泵的工作壓力）的大小自動調(diào)節(jié)泵的排量。第56頁/共72頁外反饋限壓式變量葉片泵工作原理外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖中液壓泵的圖中液壓泵的中心固定不動，中心固定不動，可左右移動。定子左側(cè)有一可左右移動。定子左側(cè)有一，右側(cè)是一，右側(cè)是一，它的油腔與泵的壓油腔相通。，它的油腔與泵的壓油腔相通。 外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉片泵11轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 22彈簧彈簧 33定子定子 44滑塊滾滑塊滾針支承針支承 55反饋柱塞反饋柱塞

40、 66流量調(diào)節(jié)螺釘流量調(diào)節(jié)螺釘設(shè)彈簧剛度為設(shè)彈簧剛度為ks，反饋柱塞面積為，反饋柱塞面積為Ax，若忽略泵在，若忽略泵在4處的摩擦力處的摩擦力Ff，則泵的定子受彈簧力，則泵的定子受彈簧力Fs=ksx0和反饋柱塞壓力的作用。和反饋柱塞壓力的作用。當泵的轉(zhuǎn)子按當泵的轉(zhuǎn)子按時，轉(zhuǎn)子時，轉(zhuǎn)子，。把定子向上壓在滑塊滾針支承上。把定子向上壓在滑塊滾針支承上。第57頁/共72頁當反饋柱塞的液壓力當反饋柱塞的液壓力F（等于（等于pAx）彈簧力彈簧力Fs時，定時，定子處于子處于，即，即e=emax，泵的，泵的。若泵的輸出壓力因工作負載增大而增高，使若泵的輸出壓力因工作負載增大而增高，使FFs時，反時，反饋柱塞把定

41、子向左推移饋柱塞把定子向左推移x距離，距離，到到e=emax-x，。泵的泵的，定子與轉(zhuǎn)子間的，定子與轉(zhuǎn)子間的，泵的，泵的。即即。 第58頁/共72頁擺動液壓馬達是一種擺動液壓馬達是一種。它有單葉片式和雙葉片。它有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。式兩種結(jié)構(gòu)。 擺動液壓馬達擺動液壓馬達a a） b b）11葉片葉片 22分隔片分隔片 33缸筒缸筒右圖右圖a a所示為所示為，壓力油從進油口進入，壓力油從進油口進入，推動，推動和軸一起作逆和軸一起作逆時針方向轉(zhuǎn)動，回油從缸筒的時針方向轉(zhuǎn)動，回油從缸筒的回油口排出。其回油口排出。其，用以隔開高低用以隔開高低壓腔。壓腔。當當時，時，。 圖圖b所示為所示為。它有

42、。它有，其，其。在相同的條件下，其。在相同的條件下，其T T雙雙 = 2= 2T T單單 ，雙雙=1/2單單 。第59頁/共72頁柱塞液壓泵是柱塞液壓泵是。（。（p80）由于柱塞和缸體內(nèi)孔都是圓柱表面，容易得到高由于柱塞和缸體內(nèi)孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性能好，在高壓下工作仍能保持較高精度的配合，密封性能好，在高壓下工作仍能保持較高的容積效率和總效率。的容積效率和總效率。根據(jù)柱塞的布置和運動方向與傳動主軸相對位置根據(jù)柱塞的布置和運動方向與傳動主軸相對位置的不同，柱塞液壓泵可分為的不同，柱塞液壓泵可分為和和兩兩類。類。 第60頁/共72頁直軸式軸向柱塞泵又名直軸式軸向柱塞泵又名。

43、此液壓泵的此液壓泵的。1.工作原理：工作原理：缸體旋轉(zhuǎn)一周缸體旋轉(zhuǎn)一周，每個柱塞往，每個柱塞往復(fù)運動一次，復(fù)運動一次，完成一次吸油完成一次吸油和壓油動作和壓油動作。 直軸式軸向柱塞泵的工作原理直軸式軸向柱塞泵的工作原理11斜盤斜盤 22柱塞柱塞 33缸體缸體 44配油盤配油盤 5傳動軸傳動軸d第61頁/共72頁大小變化，流量大小變大小變化，流量大小變化化方向變化，輸油方向變方向變化，輸油方向變化化斜盤式軸向柱塞泵變量原理斜盤式軸向柱塞泵變量原理 斜盤式軸向柱塞泵可作斜盤式軸向柱塞泵可作第62頁/共72頁2. 排量排量由圖由圖2-20可看出，直軸式軸向柱塞泵的排量可按下式計算可看出，直軸式軸向柱

44、塞泵的排量可按下式計算 式中式中d 柱塞直徑；柱塞直徑；D柱塞在缸體上的分布圓直徑；柱塞在缸體上的分布圓直徑；斜盤傾角；斜盤傾角；z 柱塞數(shù)。柱塞數(shù)。2tan4Vd Dz第63頁/共72頁4. 變量機構(gòu)變量機構(gòu)由式（由式（2-15）可以看出，改變斜盤傾角）可以看出，改變斜盤傾角，就可改變軸向柱塞泵，就可改變軸向柱塞泵的排量，從而達到改變泵的輸出流量。的排量，從而達到改變泵的輸出流量。 用來改變斜盤傾角用來改變斜盤傾角的機械裝置稱為的機械裝置稱為。 有手動控制、液壓伺服控制和手動伺服控制等有手動控制、液壓伺服控制和手動伺服控制等。有恒壓控制、恒流量控制和恒功率控制等多種有恒壓控制、恒流量控制和恒

45、功率控制等多種。 3. 典型結(jié)構(gòu)（見課件典型結(jié)構(gòu)（見課件2圖圖3-22）第64頁/共72頁東南大學機械工程學院東南大學機械工程學院手動變量機構(gòu)工作原理手動變量機構(gòu)工作原理圖圖2-212-21所示為手動變量機構(gòu)原理圖所示為手動變量機構(gòu)原理圖。其由其由帶動帶動旋轉(zhuǎn)，使旋轉(zhuǎn)，使上下移動并通過上下移動并通過使使繞其回轉(zhuǎn)中心繞其回轉(zhuǎn)中心O O擺動，從而改變擺動，從而改變的大小，達到調(diào)節(jié)流量的目的。的大小，達到調(diào)節(jié)流量的目的。這種變量機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但操縱費力這種變量機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但操縱費力，僅適用于中小功率的液壓泵。，僅適用于中小功率的液壓泵。 手動變量機構(gòu)原理手動變量機構(gòu)原理圖圖11手輪手輪 22螺桿螺桿33螺母螺母 44變量活塞變量活塞55銷軸銷軸 66斜盤斜盤第65頁/共72頁這種軸向柱塞泵的傳動軸中心線與缸體中心線傾斜一個角度這種軸向柱塞泵的傳動軸中心線與缸體中心線傾斜一個角度，故稱，故稱，目前應(yīng)用比較廣泛的是無鉸斜軸式柱塞泵。，目前應(yīng)用比較廣泛的是無鉸斜軸式柱塞泵。1.工作原理工作原理 無鉸斜軸式柱塞泵工作原理無鉸斜軸式柱塞泵工作原理 11主軸主軸 22連桿連桿 33柱塞柱塞 44缸體缸體 55配流盤配流盤 右圖所示為該泵的工作原理。右圖所示為該泵的工作原理。 當當轉(zhuǎn)動時，通過轉(zhuǎn)動時，通過的側(cè)面和的側(cè)面和的內(nèi)壁接觸帶動缸體的內(nèi)壁接觸帶動缸體4轉(zhuǎn)動。同時，柱塞在缸體的柱