第三章液壓動(dòng)力裝置

第三章液壓動(dòng)力裝置§3.1液壓泵概述液壓泵--動(dòng)力元件：將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用，它是液壓系統(tǒng)的能源。第四章液壓泵一、液壓泵的工作原理和分類按其排量能否調(diào)節(jié)分為：。定量泵（定量馬達(dá)）。變量泵（變量馬達(dá)）按結(jié)構(gòu)形式可分為：。齒輪式。葉片式。柱塞式。螺桿式1.液壓泵的分類2.液壓泵的工作原理及圖形符號(hào)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式的，其工作原理如圖所示。(1)液壓泵的工作原理動(dòng)畫演示

吸油：密封容積增大，形成局部真空；壓油：密封容積減小，壓力增加。容積式泵:

依靠密封容積的變化來吸油、壓油。兩個(gè)特征：

（1）有周期性的密封容積變化。密封容積由小變大時(shí)吸油；由大變小時(shí)壓油。

（2）有配油機(jī)構(gòu)。保證密封容積由小變大時(shí)，只與吸油管相通；密封容積由大變小時(shí)，只與壓油管相通（如兩個(gè)單向閥）。（2）液壓泵和液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)a.單向定量液壓泵b.雙向定量液壓泵c.單向變量液壓泵d.雙向變量液壓泵二、液壓泵的性能參數(shù)1.壓力工作壓力Pp：液壓泵工作時(shí)實(shí)際輸出壓力，取決于負(fù)載額定壓力Pn：在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值即為過載，它取決于泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封條件。最高壓力：液壓泵在短暫運(yùn)行時(shí)間內(nèi)所允許的最高壓力。排量Vp：在無泄漏的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排出的液體體積，單位cm3/r,mL/r。理論流量qt：在無泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的體積，它取決于幾何排量，也稱幾何流量，單位是m3/s實(shí)際流量qp：泵在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際輸出液體的體積。由于存在內(nèi)、外泄漏，所以qp小于qt額定流量qn：泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下的實(shí)際流量。2．排量、流量、容積效率輸出功率：輸入功率：3．輸出功率、輸入功率、效率3總效率：2機(jī)械效率：泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩之比1容積效率：泵實(shí)際流量和理論流量之比ηvp＝qp/

qt

eta【'i:t?】

容積效率是描述泵性能好壞的重要指標(biāo)。

在一定范圍內(nèi)，泵的泄漏隨泵的工作壓力增高而線性增大，所以容積效率隨泵工作壓力的增高而降低。(空載流量與理論流量相等)1、某泵轉(zhuǎn)速n=950轉(zhuǎn)/分，空載流量為160升/分，在壓力為29.5Mpa時(shí)，相同轉(zhuǎn)速下的實(shí)際流量為150升/分，泵的總效率為η=0.87，求：（1）容積效率？（2）機(jī)械效率？（3）驅(qū)動(dòng)泵的電機(jī)功率N?2、液壓泵進(jìn)口壓力，出口壓力，實(shí)際輸出流量，泵輸入轉(zhuǎn)矩，輸入轉(zhuǎn)速，容積效率。試求：（1）泵的總效率（2）泵的輸出功率（3）泵的機(jī)械效率（4）泵的理論功率§3.2齒輪泵

外嚙合內(nèi)嚙合按嚙合形式分類一、外嚙合齒輪泵原理和結(jié)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)：齒輪、殼體、端蓋等

動(dòng)畫演示典型結(jié)構(gòu)

p=2.5MPa卸荷槽縮小壓油口減小端面間隙

0.03~0.04mm增大吸油口2.

工作原理

密封工作腔：泵體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒槽組成了若干個(gè)密封工作容積。齒輪嚙合線將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開，起配流作用。吸油過程：輪齒脫開嚙合→V↑→p↓→吸油；排油過程：輪齒進(jìn)入嚙合→V↓→p↑→排油。動(dòng)畫演示1)產(chǎn)生原因：

ε>1，構(gòu)成閉死容積Vb

Vb由大→小，p↑↑，油液發(fā)熱，軸承磨損。

Vb由小→大，p↓↓，汽蝕、噪聲、振動(dòng)、金屬表面剝蝕。二、外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的幾個(gè)問題1.

困油現(xiàn)象2)危害：影響工作、縮短壽命3)措施：開卸荷槽原則：Vb由大→小，與壓油腔相通

Vb由小→大，與吸油腔相通保證吸、壓油腔始終不通吸壓2.

泄漏問題1)泄漏途徑：軸向間隙80%ql

徑向間隙15%ql

嚙合處5%

ql2)危害：ηv↓3)防泄措施：

a)

減小軸向間隙

b)

軸向間隙補(bǔ)償裝置浮動(dòng)側(cè)板浮動(dòng)軸套3.徑向力不平衡1）原因：徑向液壓力分布不均嚙合力2）危害：軸承磨損、刮殼。3）措施：縮小壓油口，增加徑向間隙?！?/p>

壓油口縮小后，安裝時(shí)注意不能反轉(zhuǎn)。

三、齒輪泵優(yōu)缺點(diǎn)和用途優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，自吸性能好，對(duì)油液污染不敏感，便于制造、維修。缺點(diǎn)：效率低，流量脈動(dòng)大，噪聲高。用途：工程機(jī)械、機(jī)床低壓系統(tǒng)。四、內(nèi)嚙合齒輪泵1.漸開線齒輪泵

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕流量脈動(dòng)小，噪聲小。2.擺線齒輪泵（轉(zhuǎn)子泵）

特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)吸油條件好脈動(dòng)小，噪聲小齒形復(fù)雜，加工精度要求高，造價(jià)高。應(yīng)用：機(jī)床低壓系統(tǒng)五、齒輪泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法噪聲大1．吸油管接頭、泵體與泵蓋的接合面、堵頭和泵軸密封圈等處密封不良，有空氣被吸入2．泵蓋螺釘松動(dòng)3．泵與聯(lián)軸器不同心或松動(dòng)4．齒輪齒形精度太低或接觸不良5．齒輪軸向間隙過小

6．齒輪內(nèi)孔與端面垂直度或泵蓋上兩孔平行度超差7．泵蓋修磨后，兩卸荷槽距離增大，產(chǎn)生困油8．滾針軸承等零件損壞9．裝配不良，如主軸轉(zhuǎn)一周有時(shí)輕時(shí)重現(xiàn)象1．用涂脂法查出泄漏處。用密封膠涂敷管接頭并擰緊；修磨泵體與泵蓋結(jié)合面保證平面度不超過0.005mm；用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑涂敷堵頭配合面再壓進(jìn)；更換密封圈2．適當(dāng)擰緊3．重新安裝，使其同心，緊固連接件4．更換齒輪或研磨修整5．配磨齒輪、泵體和泵蓋6．檢查并修復(fù)有關(guān)零件7．修整卸荷槽，保證兩槽距離8．拆檢，更換損壞件9．拆檢，重裝調(diào)整

流量不足或壓力不能升高1．齒輪端面與泵蓋接合面嚴(yán)重拉傷，使軸向間隙過大2．徑向不平衡力使齒輪軸變形碰擦泵體，增大徑向間隙3．泵蓋螺釘過松4．中、高壓泵弓形密封圈破壞、或側(cè)板磨損嚴(yán)重1．修磨齒輪及泵蓋端面，并清除齒形上毛刺2．校正或更換齒輪軸3．適當(dāng)擰緊4．更換零件

過熱1．軸向間隙與徑向間隙過小2．側(cè)板和軸套與齒輪端面嚴(yán)重摩擦1．檢測(cè)泵體、齒輪，重配間隙2．修理或更換側(cè)板和軸套§3-3

葉片泵優(yōu)點(diǎn)：輸出流量均勻、脈動(dòng)小、噪聲低、體積小。缺點(diǎn)：自吸性能差、對(duì)油液污染敏感、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。分類單作用雙作用每轉(zhuǎn)排油一次每轉(zhuǎn)排油兩次一、單作用葉片泵1.

結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤、殼體、端蓋等。

特點(diǎn)：

●定子和轉(zhuǎn)子偏心；

●定子內(nèi)曲線是圓；

●配油盤有二個(gè)月牙形窗口?！袢~片靠離心力伸出。2.工作原理密封工作腔（轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤組成）吸油過程：葉片伸出→V↑→p↓→吸油；排油過程：葉片縮回→V↓→p↑→排油。旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油，一次排油——單作用泵徑向力不平衡——非平衡式葉片泵（一個(gè)吸油區(qū)，一個(gè)排油區(qū)）單作用葉片泵工作原理動(dòng)畫演示二、雙作用葉片泵

●定子和轉(zhuǎn)子同心；

●定子內(nèi)曲線由四段圓弧和四段過渡曲線組成；

●配油盤上有四個(gè)月牙形窗口。1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2.工作原理旋轉(zhuǎn)一周，完成二次吸油，二次排油——雙作用泵徑向力平衡——平衡式葉片泵（兩個(gè)吸油區(qū)，兩個(gè)排油區(qū)）雙作用葉片泵工作原理動(dòng)畫演示4.典型結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)特征5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）葉片傾角T’=Nsin(β-θ)

∵sin(β-θ)

＜

sinβ

∴T’＜

T作用：減小切向分力，減輕葉片和槽的磨損，避免卡死。一般取θ=10~14

O

YB型葉片泵取θ=13

O

雙作用葉片泵前傾，單作用葉片后傾。

※

葉片傾斜放置的泵不能反轉(zhuǎn)受力分析：

NTPT=Nsinββ——壓力角

T∝sinβ

,β↑,sinβ↑,T↑危害：葉片和槽磨損，卡死。措施：沿旋轉(zhuǎn)方向前傾θ角

前傾θ角后：NT’P’

壓力角——(β-θ)2)

配油盤上的三角槽原因：

p↑↑V↓油液倒流。影響：流量脈動(dòng)，噪聲。措施：開三角槽作用：緩沖，避免壓力突變，減小流量脈動(dòng)和噪聲。吸壓1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

彈簧、反饋柱塞、限位螺釘。eoo’2.工作原理：靠反饋力和彈簧力平衡，控制偏心距的大小來改變流量。轉(zhuǎn)子中心固定，定子可以水平移動(dòng)外反饋、限壓三、限壓式變量葉片泵動(dòng)畫演示3.流量-壓力特性曲線調(diào)節(jié)限位螺釘，qmax

變;改變彈簧剛度，pmax變，BC斜率變。4.

優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：功率利用合理，簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泄漏增加，ηm↓，ηv↓應(yīng)用：要求執(zhí)行元件有快速、慢速和保壓的場(chǎng)合四、葉片泵的常見故障及排除方法故障產(chǎn)生原因排除方法噪聲大1．葉片頂部倒角太小2．葉片各面不垂直3．定子內(nèi)表面被刮傷或磨損，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)噪聲4．由于修磨使配油盤上三角形卸荷槽太短，不能消除困油現(xiàn)象5．配油盤端面與內(nèi)孔不垂直，旋轉(zhuǎn)時(shí)刮磨轉(zhuǎn)子端面而產(chǎn)生噪聲6．泵軸與原動(dòng)機(jī)不同軸1．重新倒角（不小于1×45°）或修成圓角2．檢查，修磨3．拋光，有的定子可翻轉(zhuǎn)180°使用4．銼修卸荷槽5．修磨配油盤端面，保證其與內(nèi)孔的垂直度小于0.005～0.01mm6．調(diào)整連軸器，使同軸度小于ф0.1mm容積效率低或壓力不能升高1．個(gè)別葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)移動(dòng)不靈活甚至卡住2．葉片裝反3．葉片頂部與定子內(nèi)表面接觸不良4．葉片與轉(zhuǎn)子葉片槽配合間隙過大5．配油盤端面磨損6．限壓式變量泵限定壓力調(diào)得太小7．限壓式變量泵的調(diào)壓彈簧變形或太軟8．變量泵的反饋缸柱塞磨損1．檢查，選配葉片或單槽研配保證間隙2．重新裝配3．修磨定子內(nèi)表面或更換葉片4．選配葉片，保證配合間隙5．修磨或更換6．重新調(diào)整壓力調(diào)節(jié)螺釘7．更換合適的彈簧8．更換新柱塞§3.4

柱塞泵軸向式徑向式1.工作原理密封工作腔（缸體孔、柱塞底部）由于斜盤傾斜放置，使得柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沿軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，底部密封容積變化，實(shí)現(xiàn)吸油、排油。吸油過程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油過程：柱塞縮回→v↓→p↑→排油。一、軸向柱塞泵*缸體轉(zhuǎn)動(dòng)*斜盤、配油盤不動(dòng)缸體、柱塞、配油盤、斜盤*柱塞伸出低壓油機(jī)械裝置2.典型結(jié)構(gòu)4.特點(diǎn)及應(yīng)用

特點(diǎn)：容積效率高，壓力高。（ηv=0.98,p=32Mpa）柱塞和缸體均為圓柱表面,易加工,精度高，內(nèi)泄小結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小;易于實(shí)現(xiàn)變量；構(gòu)造復(fù)雜,成本高；對(duì)油液污染敏感。應(yīng)用：用于高壓、高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。SCY14