液壓與氣壓傳動 第5版 課件 第二章 液壓泵

液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水12液壓泵概述液壓泵是液壓系統(tǒng)中的動力元件（能源裝置），將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能輸出。3液壓泵概述一、液壓泵的基本工作原理動畫演示1、工作原理4液壓泵概述一、液壓泵的基本工作原理2、工作特點(diǎn)必須具有一個運(yùn)動部件和非運(yùn)動部件所構(gòu)成的密閉容腔，其容積隨運(yùn)動部件的運(yùn)動發(fā)生周期性變化。容積增大時，泵吸油，至最大值時，先隔開吸油腔，然后排油；容積減小時，泵排油，至最小值時，先隔開排油腔，然后吸油。泵每旋轉(zhuǎn)一周吸入或排出的油液體積取決于密閉容積的變化量。5液壓泵概述一、液壓泵的基本工作原理2、工作特點(diǎn)吸油過程中，吸油腔具有一定的真空度。泵排油壓力取決于排油管路所受的總阻力（包括管路壓力損失、元件壓力損失、負(fù)載阻力）。存在容積損失。存在困油現(xiàn)象。6液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)1、液壓泵的壓力吸入壓力，吸入壓力低于大氣壓力，真空度應(yīng)小于0.05MPa。工作壓力，工作時的出口壓力，由負(fù)載決定。額定壓力，在正常工作條件下，按試驗標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)運(yùn)行的最高壓力。最高允許壓力，按試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，超過額定壓力允許短暫運(yùn)行的最高壓力。7液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)2、液壓泵的排量泵每轉(zhuǎn)一周理論上應(yīng)排出的油液體積V，稱為泵的排量（又稱理論排量、幾何排量），僅與泵的幾何尺寸有關(guān)，常用單位為cm3/r。8液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)3、液壓泵的流量平均理論流量qt:單位時間內(nèi)理論上排出的油液體積，qt=nV。實(shí)際流量q:單位時間內(nèi)實(shí)際排出的油液體積。瞬時理論流量qsh:液壓泵任一瞬時理論輸出的流量，qsh≠qt。額定流量qs:液壓泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)的流量。9液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)4、液壓泵的容積效率實(shí)際流量q與理論流量qt比值稱為液壓泵的容積效率。10液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)5、液壓泵的功率和效率輸入功率Pr

驅(qū)動液壓泵軸的機(jī)械功率為泵的輸入功率。輸出功率P

液壓泵輸出的液壓功率?？傂师莗和機(jī)械效率ηm

泵的輸出功率與輸入功率之比為總效率。11液壓泵概述二、液壓泵的主要性能參數(shù)6、液壓泵的轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速ns:額定壓力下，能連續(xù)長時間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速nmax:額定壓力下，超過額定轉(zhuǎn)速允許短時間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。最低轉(zhuǎn)速nmin:正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的液壓泵的最低轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速范圍:最低轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速為液壓泵工作的轉(zhuǎn)速范圍。12液壓泵概述三、液壓泵的特性曲線性能曲線對應(yīng)一定品種的工作液體、某一轉(zhuǎn)速、某一溫度，僅僅只改變輸出壓力。13液壓泵概述四、液壓泵的分類和選用1、液壓泵的分類齒輪泵（內(nèi)嚙合，外嚙合）葉片泵（雙作用，單作用）柱塞泵（徑向，軸向）螺桿泵（單螺桿，雙螺桿，三螺桿）運(yùn)動構(gòu)件形狀和運(yùn)動方式14液壓泵概述四、液壓泵的分類和選用1、液壓泵的分類定量泵變量泵排量是否可變單向泵雙向泵進(jìn)出口方向是否可變15液壓泵概述四、液壓泵的分類和選用2、選用液壓泵的原則和依據(jù)是否要求變量工作壓力工作環(huán)境噪聲指標(biāo)效率16液壓泵概述五、液壓泵的圖形符號a)單向定量液壓泵b)單向變量液壓泵c)雙向定量液壓泵d)雙向變量液壓泵液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水1718齒輪泵齒輪泵利用齒輪嚙合過程中形成的密閉容積發(fā)生變化而工作。根據(jù)嚙合形式不同分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。按照齒形曲線有漸開線、圓弧齒形、擺線齒形。19齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵1、工作原理兩嚙合的齒輪將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分。動畫演示20齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵2、排量和流量21齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵3、困油現(xiàn)象及消除措施動畫演示22齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵3、困油現(xiàn)象及消除措施在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽，使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。23齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵3、困油現(xiàn)象及消除措施24齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵4、端面泄漏與端面間隙的自動補(bǔ)償1）齒輪泵的泄漏途徑端面間隙的泄漏(75-80%)徑向間隙的泄漏(15-20%)齒面嚙合線的泄漏（<5%)25齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵4、端面泄漏與端面間隙的自動補(bǔ)償2）端面間隙的自動補(bǔ)償（浮動軸套或側(cè)板）壓緊力與反推力作用線重合；壓緊力大于反推力；26齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵4、端面泄漏與端面間隙的自動補(bǔ)償2）端面間隙的自動補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之一：具有對稱“8”字形的浮動軸套結(jié)構(gòu)27齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵4、端面泄漏與端面間隙的自動補(bǔ)償2）端面間隙的自動補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之二：具有偏心“8”字形的浮動軸套結(jié)構(gòu)28齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵4、端面泄漏與端面間隙的自動補(bǔ)償2）端面間隙的自動補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之三：分區(qū)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)29齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施1）齒輪泵徑向力30齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施2）減小徑向力措施（1）合理選擇齒寬B和齒頂圓直徑De31齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施2）減小徑向力措施（2）縮小壓油腔尺寸壓油腔的包角越小，徑向力越小。32齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施2）減小徑向力措施（3）將壓油腔擴(kuò)大到接近吸油腔側(cè)33齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施2）減小徑向力措施（4）將吸油腔擴(kuò)大到接近壓油腔側(cè)34齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵5、徑向力及減小徑向力措施2）減小徑向力措施（5）液壓平衡法35齒輪泵一、漸開線外嚙合齒輪泵6、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，價廉；自吸性能好；耐污染。優(yōu)點(diǎn)：存在較大流量脈動，噪聲較大；泄漏較大，壓力不能太高，一般用于中低壓場合。缺點(diǎn)：36齒輪泵二、漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵1、工作原理小齒輪月牙板內(nèi)齒圈吸油腔壓油腔37齒輪泵二、漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵2、特點(diǎn)流量、壓力脈動小，流量脈動系數(shù)為2%~5%；噪聲低，只有50~60dB；加工工藝復(fù)雜，成本高。38齒輪泵三、內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線泵1、工作原理39齒輪泵三、內(nèi)外轉(zhuǎn)子式擺線泵2、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)小巧、零件數(shù)小、齒形大、工作容積大；流量、壓力脈動大；泄漏量大，壓力高時容積效率低。液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水40葉片泵葉片泵中相鄰的葉片間形成密閉容積，在旋轉(zhuǎn)過程中密閉容積大小發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)吸油和排油。輸出流量均勻，脈動小，噪聲小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對油液的污染比較敏感，主要用于速度平穩(wěn)性要求較高的中低壓系統(tǒng)。按照每個密閉容積在旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)吸油和排油的次數(shù)，分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。41葉片泵一、單作用葉片泵1、工作原理v密形成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配流盤下半周，葉片伸出，v密↑，吸油上半周，葉片縮回，v密↓，壓油42葉片泵一、單作用葉片泵葉片根部高壓區(qū)通高壓，低壓區(qū)通低壓；葉片依靠離心力緊貼定子；葉片徑向運(yùn)動對瞬時流量無影響。431、工作原理葉片泵一、單作用葉片泵2、排量和流量44葉片泵一、單作用葉片泵3、單作用變量葉片泵單作用葉片泵的排量與偏心距成正比，因此改變偏心距即可改變泵的排量，稱為變量泵。變量方法有手調(diào)和自調(diào)兩種。自調(diào)變量泵又根據(jù)其工作特性的不同分為限壓式、恒壓式和恒流量式三類，其中限壓式應(yīng)用較多。45葉片泵一、單作用葉片泵3、單作用變量葉片泵（1）內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵彈簧預(yù)壓緊力決定pB；彈簧剛度決定BC線斜率；調(diào)節(jié)螺釘位置決定AB線水平位置。限位調(diào)節(jié)螺釘46動畫演示葉片泵一、單作用葉片泵3、單作用變量葉片泵（1）內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵徑向力不平衡，限制了泵的壓力提高；軸向間隙不可調(diào)，容積效率較低，也限制了泵的壓力提高；葉片存在傾角。47葉片泵一、單作用葉片泵3、單作用變量葉片泵（2）外反饋限壓式變量葉片泵

48葉片泵二、雙作用葉片泵1、工作原理轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，每個密閉容積完成二次吸油和排油；

兩個吸油窗口與壓油窗口對稱布置，轉(zhuǎn)子上的徑向液壓力平衡。動畫演示49葉片泵二、雙作用葉片泵2、排量和流量50葉片泵二、雙作用葉片泵3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）保證葉片與定子內(nèi)表面良好接觸排油時，葉片頂部和根部液壓力平衡，葉片僅靠離心力與定子表面接觸；吸油時，葉片靠離心力和液壓力與定子表面接觸，磨損嚴(yán)重。51葉片泵二、雙作用葉片泵3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）避免困油現(xiàn)象，減小液壓沖擊和噪聲密封容積通過減振槽逐漸與排油腔接通，消除了困油現(xiàn)象，減小了液壓沖擊和噪聲。52葉片泵二、雙作用葉片泵3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（3）定子曲線阿基米德螺線：葉片徑向速度不變，不會引起流量脈動，但在螺線與園弧連接處有硬沖擊（徑向速度突變）。等加速等減速曲線：沒有硬沖擊但有軟沖擊（加速度突變）高次曲線：能夠充分滿足葉片泵對定子曲線徑向速度、加速度和加速度變化率等的要求，有利于控制葉片的振動和噪聲。53葉片泵二、雙作用葉片泵3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（4）葉片數(shù)與葉片厚度從轉(zhuǎn)子徑向力平衡、流量均勻性、不削弱轉(zhuǎn)子根部強(qiáng)度等方面考慮，葉片數(shù)Z為偶數(shù)，一般取Z=12。從葉片強(qiáng)度、剛度、接觸應(yīng)力、排量等方面考慮，葉片厚度一般取1.8~2.2mm。54葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)葉片泵實(shí)現(xiàn)高壓軸向間隙自動補(bǔ)償，提高容積效率對葉片進(jìn)行液壓平衡，減輕葉片與定子之間的磨損，提高壽命55葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）端面間隙自動補(bǔ)償56葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）改善定子和葉片頂部間的磨損（1）減小葉片底部承受液壓力作用的面積57葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）改善定子和葉片頂部間的磨損B58（2）子母葉片葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）改善定子和葉片頂部間的磨損（3）柱銷葉片59葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2）改善定子和葉片頂部間的磨損（4）減小作用在葉片底部的液體壓力60葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）使葉片頂部和底部的液壓作用力平衡（1）雙葉片61葉片泵二、雙作用葉片泵4、高壓葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3）使葉片頂部和底部的液壓作用力平衡62（2）彈簧式葉片液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水63柱塞泵柱塞泵依靠柱塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動，使密封容積變化，以實(shí)現(xiàn)吸油和排油。按照柱塞在泵體中的排列方式，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。64柱塞泵一、徑向柱塞泵1、配流軸式徑向柱塞泵工作原理分為配流軸配流和閥配流兩種。動畫演示65柱塞泵一、徑向柱塞泵2、閥配流式徑向柱塞泵工作原理分為配流軸配流和閥配流兩種。66柱塞泵一、徑向柱塞泵3、排量和流量分為配流軸配流和閥配流兩種。67柱塞泵一、徑向柱塞泵4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為配流軸配流和閥配流兩種。可以實(shí)現(xiàn)多泵同軸串聯(lián)，液壓裝置結(jié)構(gòu)緊湊；改變偏心距可以改變