第二章液壓動力元件

第二章液壓動力元件1一、液壓泵的工作原理和特點(diǎn)1－偏心輪

2－柱塞

3－缸體

4－彈簧

圖2－1

液壓泵工作原理圖5、6－單向閥2一、液壓泵的工作原理和特點(diǎn)3

液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進(jìn)行工作的，故一般稱為容積式液壓泵

2.液壓泵的特點(diǎn)(1)具有若干個密封且又可以周期性變化空間。液壓泵的輸出流量與此空間的容積變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比.

(2)油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。這是容積式液壓泵能吸入油液的外部條件。因此為保證液壓泵能正常吸油，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。

(3)具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)，將吸油腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸、排液體。45液壓泵分類容積式液壓泵排油的理論流量取決于液壓泵的有關(guān)幾何尺寸和轉(zhuǎn)速，而與排油壓力無關(guān)，但排油壓力要影響泵的內(nèi)泄漏和油液的壓縮量，從而影響泵的實(shí)際輸出流量，

液壓泵按其在單位時間內(nèi)所能輸出的油液的體積是否可調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式、和柱塞式三大類。

6二、液壓泵的主要性能參數(shù)

1.壓力(1)工作壓力液壓泵實(shí)際工作時的輸出壓力稱為工作壓力。工作壓力的大小取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失,而與液壓泵的流量無關(guān)。(2)額定壓力液壓泵在正常工作條件下,按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。(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)規(guī)定,允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值,稱為液壓泵的最高允許壓力。72.排量和流量

(1)排量V

液壓泵每轉(zhuǎn)一周,由其密封容積幾何尺寸變化計(jì)算而得的排出液體的體積叫液壓泵的排量。(2)理論流量

理論流量是指在不考慮液壓泵的泄漏流量的情況下,在單位時間內(nèi)所排出的液體體積。為：

82.排量和流量

(3)實(shí)際流量q

液壓泵在某一具體工況下,單位時間內(nèi)所排出的液體體積稱為實(shí)際流量,它等于理論流量減去泄漏流量,即：(4)額定流量液壓泵在正常工作條件下,按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(如在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下)必須保證的流量。9(1)液壓泵的功率

①輸入功率：作用在液壓泵主軸上的機(jī)械功率，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)矩為Ti、角速度為w時。

②輸出功率：實(shí)際吸、壓油口間的壓差和輸出流量的乘積3、功率和效率

10①容積損失容積效率②機(jī)械損失

機(jī)械效率液壓泵的功率損失11(3)液壓泵的總效率12第二節(jié)齒輪泵

一、外嚙合齒輪泵1314三、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)1、泄漏齒輪端面和端蓋軸向間隙

間隙過大，泄漏量增多，容積效率降低。

間隙過小，機(jī)械摩擦過大，機(jī)械效率降低。泵內(nèi)壓油腔的壓力油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，從而減小斷面的泄漏。15

2、困油油液受擠壓，齒輪和軸承受到很大的徑向力。容積增大，局部真空，氣體分解，氣穴現(xiàn)象。16兩個嚙合點(diǎn)A、B處于節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的對稱位置時，如圖2-4c所示，這時封閉容積減至最小。由于油液的可壓縮性很小，當(dāng)封閉空間的容積減小時，被困的油液受擠壓，壓力急劇上升，油液從零件接合面的縫隙中強(qiáng)行擠出，使齒輪和軸承受到很大的徑向力。當(dāng)齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，這個封閉容積又逐漸增大容積增大時又會造成局部真空，使油液中溶解的氣體分離，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，這些都將使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。17泄荷槽183、徑向液壓作用力的不平衡

使軸彎曲，齒頂與殼體產(chǎn)生接觸，同時加速軸承的磨損，降低軸承的壽命?？s小壓油口的辦法，使壓力油僅作用在一個齒到兩個齒的范圍內(nèi)，同時適當(dāng)增大徑向間隙。

19優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低廉。對油中贓物不敏感，維護(hù)簡單。缺點(diǎn)：泄漏量大、徑向力不平衡引起的振動，噪音較大，流量不可調(diào)節(jié)。

用于中速、輕載的液壓系統(tǒng)中。20流量脈動率

21某齒輪泵其額定流量額定壓力泵的轉(zhuǎn)速泵的機(jī)械效率由實(shí)驗(yàn)知，當(dāng)泵的出口壓力時，其流量，（油箱接大氣壓）試求：1）該泵的容積效率；2）當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為500r/min時，估算泵在額定壓力下工作時的流量是多少？該轉(zhuǎn)速下泵的容積效率為多少？3）兩種不同轉(zhuǎn)速下，泵所需的驅(qū)動功率。221）

2）

233）

24二、螺桿泵和內(nèi)嚙合齒輪泵1、螺桿泵隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，這些密封工作腔一個一個地在左端形成，不斷地從左向右移動，并在右端消失。密封工作腔形成時，它的容積逐漸增大，進(jìn)行吸油；消失時容積逐漸縮小，將油壓出。25262、內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線齒輪泵擺線齒輪泵272829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，磨損小，使用壽命長，流量脈動遠(yuǎn)小于外嚙合齒輪泵，因而壓力脈動和噪聲都較小；內(nèi)嚙合齒輪泵容許使用高轉(zhuǎn)速（高轉(zhuǎn)速下的離心力能使油液更好地充入密封工作腔），可獲得較高的容積效率。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，造價較貴。

30第三節(jié)葉片泵

一、單作用葉片泵31323.特點(diǎn)

(1)改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變流量。偏心反向時,吸油壓油方向也相反;(2)處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用,該作用要把葉片推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。為了使葉片頂部可靠地和定子內(nèi)表面相接觸，壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通,這里的葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上。333.特點(diǎn)

(3)單作用葉片泵的流量也是有脈動的,理論分析表明,泵內(nèi)葉片數(shù)越多,流量脈動率越小,此外,奇數(shù)葉片的泵的脈動率比偶數(shù)葉片的泵的脈動率小,所以單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù),一般為13或15片。(4)由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力,所以這種泵一般不宜用于高壓。(5)為了更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，而使葉片有一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，稱后傾角，一般為24°,根據(jù)力學(xué)分析，這樣的傾角有利有葉片在離心力的作用下伸出。

34限壓式變量葉片泵3536限壓式變量葉片泵的特性曲線

3738限壓式變量葉片泵對既要實(shí)現(xiàn)快速行程，又要實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給（慢速移動）的執(zhí)行元件來說是一種合適的油源：快速行程需要大的流量，負(fù)載壓力較低，正好使用特性曲線的AB段，工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流量減少，正好使用特性曲線的AB段，工作進(jìn)給時負(fù)載壓力升高，需要流量減少，正好使用其特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整拐點(diǎn)壓力是使用該泵的關(guān)鍵。目前這種泵被廣泛用于執(zhí)行元件有快、慢速和保壓階段的中低壓系統(tǒng)中，有利于節(jié)能和簡化回路。

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二、雙作用葉片泵4041特點(diǎn)葉片底部槽和壓油腔相通，因此泵的輸出流量將出現(xiàn)微小的脈動，但其脈動率較其它形式的泵（螺桿泵除外）小得多，且在葉片數(shù)為4的整數(shù)倍時最小，為此雙作用泵的葉片數(shù)一般為12片或16片。

42提高雙作用葉片泵壓力的措施

由于一般雙作用葉片泵的葉片底部通壓力油，葉片頂部以很大的壓緊力抵在定子吸油區(qū)的內(nèi)表面上，使磨損加劇，影響葉片泵的使用壽命,限制了雙作用葉片泵工作壓力的提高。葉片壓向定子的作用力減小，常用的措施有：(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，使葉片經(jīng)過吸油腔時，葉片壓向定子內(nèi)表面的作用力不致過大。

43(2)減小葉片底部承受壓力油作用的面積。子母式葉片階梯葉片44(3)使葉片頂部和底部的液壓作用力平衡A、雙葉片結(jié)構(gòu)，葉片底部通壓力油，通過兩個葉片之間的小孔與頂部的油腔a相連通，因而使葉片頂端和底部的液壓作用力得到平衡。45B、葉片底部的油液是由葉片頂部經(jīng)葉片中的孔引入的，因此葉片上下油腔油液的作用力基本平衡，裝有彈簧以保證密封。46圖2－18

雙級葉片泵的工作原理雙級葉片泵是由兩個普通壓力的單級葉片泵裝在一個泵體內(nèi)，在油路上串接而成的，如果單級泵的壓力可達(dá)7.0MPa,雙級泵的工作壓力就可以達(dá)14.0MPa.雙級葉片泵47

雙聯(lián)葉片泵雙聯(lián)葉片是由兩個單級葉片泵裝在一個泵體內(nèi)在油路上并聯(lián)組成。兩個葉片泵的轉(zhuǎn)子由同一傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)，并各有獨(dú)立的出油口。雙聯(lián)葉片泵常駐用于快進(jìn)和工作進(jìn)給要求的機(jī)械加工有專用機(jī)床中，這時雙聯(lián)泵由一小流量泵和一大流量泵組成，當(dāng)快進(jìn)速進(jìn)給時，兩個泵同時供油（些時壓力較低），當(dāng)工作進(jìn)給時，由小流量泵供油（些時壓力較高）。

4849（1）當(dāng)葉片處于壓油區(qū)時，葉片底部通壓力油，當(dāng)葉片處于吸油區(qū)時，葉片底部通吸油腔，葉片的頂部和底部的液壓力基本平衡，這就避免了雙作用葉片泵在吸油區(qū)定子內(nèi)表面嚴(yán)重磨損的問題。（2）葉片也有傾角，但傾斜方向正好與雙作用葉片泵相反。主要依靠其旋轉(zhuǎn)時的離心慣性作用。有利于葉片在離心慣性作用下向外伸出。限壓式變量葉片泵與雙作用葉片泵的區(qū)別

50（3）限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸大，相對運(yùn)動的機(jī)件多，泄漏較大，軸上受有不平衡的徑向液壓力，噪聲較大，容積效率和機(jī)械效率都沒有雙作用葉片泵高；但是，它能按負(fù)載壓力自動調(diào)節(jié)流量，在功率使用上較為合理，可減少油液發(fā)熱。限壓式變量葉片泵與雙作用葉片泵的區(qū)別

51第四節(jié)柱塞泵

一、徑向柱塞泵的工作原理

5253二、軸向柱塞泵斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動，并通過配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。5455第五節(jié)

液

壓

泵

的

噪

聲

一、產(chǎn)生噪聲的原因

(1)泵的流量脈動和壓力脈動,造成泵構(gòu)件的振動。(2)泵的工作腔從吸油腔突然和壓油腔相通,或從壓油腔突然和吸油腔相通時,產(chǎn)生的油液流量和壓力突變,對噪聲的影響甚大。(3)空穴現(xiàn)象。帶有氣泡的油液進(jìn)入高壓腔時氣泡被擊破，形成局部的高頻壓力沖擊，從而引起噪聲。(4)泵內(nèi)流道具有截面突然擴(kuò)大和收縮、急拐彎,通道截面過小而導(dǎo)致液體紊流、旋渦及噴流,使噪聲加大。(5)由于機(jī)械原因,如轉(zhuǎn)動部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機(jī)械振動引起的機(jī)械噪聲。56二、降低噪聲的措施

(1)消除液壓泵內(nèi)部油液壓力的急劇變化。(2)為吸收液壓泵流量及壓力脈動,可在液壓泵的出口裝置消音器。(3)裝在油箱上的泵應(yīng)使用橡膠墊減振。(4)壓油管的一段用橡膠軟管,對泵和管路的連接進(jìn)行隔振。(5)防止泵產(chǎn)生空穴現(xiàn)象,可采用直徑較大的吸油管,減小管道局部阻力;采用大容量的吸油濾油器,防止油液