液壓與氣動(dòng)技術(shù) 課件 模塊2 液壓泵

課題3液壓泵的工作原理及性能參數(shù)模塊二液壓泵下圖所示為一臺(tái)專用銑床，銑床的工作臺(tái)采用單桿液壓缸驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)，推動(dòng)液壓缸所需的最高壓力為2.64MPa，液壓缸快進(jìn)時(shí)所需的最大流量為4.58L/min，為了滿足以上條件，我們應(yīng)如何選擇液壓泵類型、規(guī)格和型號(hào)？如何確定驅(qū)動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)功率？銑床工作臺(tái)動(dòng)力分析簡(jiǎn)圖【任務(wù)提出】模塊二液壓泵模塊二液壓泵液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力裝置最常見(jiàn)的形式，是將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液壓力能的裝置，其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。在選擇液壓泵時(shí)，我們根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格和型號(hào)。再通過(guò)計(jì)算應(yīng)選配電動(dòng)機(jī)的功率，來(lái)確定驅(qū)動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)型號(hào)規(guī)格。本模塊的任務(wù)是通過(guò)各類泵工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握液壓泵類型、規(guī)格和型號(hào)的確定及電動(dòng)機(jī)選配的方法?！救蝿?wù)分析】模塊二液壓泵3.1.1液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理及分類功用：液壓泵：將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓

力能，向系統(tǒng)供油。液壓馬達(dá)：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)負(fù)載做功。液壓泵與液壓馬達(dá)關(guān)系：

功用上—相反；結(jié)構(gòu)上—相似；

原理上—互逆。當(dāng)偏心輪1由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞右移時(shí)，密封工作腔4的容積逐漸增大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，通過(guò)單向閥5進(jìn)入工作腔4，這是吸油過(guò)程。當(dāng)柱塞左移時(shí)，工作腔4的容積逐漸減小，使腔內(nèi)油液打開(kāi)單向閥6進(jìn)入系統(tǒng)，這是壓油過(guò)程。偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和壓油。

課題3液壓泵的工作原理及性能參數(shù)模塊二容積泵的工作原理一、液壓泵的工作原理（一）壓力1、工作壓力p

：是指泵（馬達(dá)）實(shí)際工作時(shí)的壓力。對(duì)泵來(lái)說(shuō)，工作壓力是指它的輸出油液壓力；對(duì)馬達(dá)來(lái)說(shuō)，則是指它的輸入壓力。2、額定壓力pn

：是指泵（馬達(dá)）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(guò)此值就是過(guò)載。

3、最大壓力：在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行所允許的最高壓力值，一般為額定壓力的1.1倍。液壓泵基本工作條件1、形成密封容積2、密封容積周期性變化3、吸、壓油腔隔開(kāi)（配流裝置）4、油箱與大氣相通

液壓泵輸出的流量取決于密封工作腔容積變化的大?。槐玫妮敵鰤毫θQ于外負(fù)載。二、液壓泵和液壓馬達(dá)的主要工作參數(shù)3、實(shí)際流量q：是液壓泵在工作時(shí)實(shí)際輸出的流量。實(shí)際流量隨工作壓力增大而減小，這是由于壓力增高、泄漏增大所致。4、額定流量qn

：是指在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量。亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下由泵輸出（或輸入到馬達(dá)中去）的流量。因泵和馬達(dá)存在內(nèi)泄漏，所以額定流量的值和理論流量是不同的。2、理論流量qt

：是指泵（馬達(dá)）在單位時(shí)間內(nèi)由其密封油腔幾何尺寸變化計(jì)算而得出的輸出（輸入）的液體體積，亦即在無(wú)泄漏的情況下單位時(shí)間內(nèi)所能輸出（所需輸入）的液體體積。泵（馬達(dá)）的轉(zhuǎn)速為n時(shí)，泵（馬達(dá)）的理論流量為（二）排量和流量1、排量V

：

是指泵（馬達(dá)）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，由其密封油腔幾何尺寸變化所算得的輸出（輸入）液體的體積，亦即在無(wú)泄漏的情況下，其每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能輸出（所需輸入）的液體體積。

2、機(jī)械效率：由于液壓泵存在機(jī)械摩擦（相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間及液體粘性摩擦），因此它的輸入轉(zhuǎn)矩必然大于理論轉(zhuǎn)矩，則理論轉(zhuǎn)矩液壓泵的機(jī)械效率是理論轉(zhuǎn)矩和實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的比值，即：（三）功率和效率1、容積效率：由于液壓泵工作時(shí)存在泄漏，因此實(shí)際流量總是小于理論流量，也就是

液壓泵的容積效率為實(shí)際流量與理論流量的比值，即例從產(chǎn)品樣本上查看到某液壓泵流量，額定壓力，轉(zhuǎn)速，泵的容積效率，驅(qū)動(dòng)功率。試求：（1）泵的總效率和機(jī)械效率；（2）泵的理論流量及在額定壓力下泵的實(shí)際流量。3.功率：液壓泵輸入的是機(jī)械能，表現(xiàn)為輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，輸出的為液壓能，表現(xiàn)為輸出流量（實(shí)際流量）和壓力。所以液壓泵輸入功率為液壓泵輸出功率為4.總效率：液壓泵的輸出功率與輸入功率的比值稱為液壓泵的總效率即液壓泵的總效率等于各自的容積效率和機(jī)械效率的乘積。課后小結(jié)1、液壓泵的工作原理2、液壓泵的主要工作參數(shù)（1）壓力（2）排量和流量（3）功率和效率模塊二液壓泵課題4葉片泵

葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、輸油均勻、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛用于中高壓液壓系統(tǒng)中。一般葉片泵工作壓力為7.0MPa，高壓葉片泵可達(dá)14.0MPa。

葉片泵分單作用和雙作用兩種。單作用葉片泵往往做成變量的，而雙作用葉片泵是定量的。

課題5葉片泵一、單作用葉片泵1、單作用葉片泵的工作原理

(1)組成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、偏心安裝、配油盤(pán)、傳動(dòng)軸、殼體等

(2)密封容積V形成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配流盤(pán)圍成。(3)密封容積V變化：右半周，葉片伸出，V密↑，吸油左半周，葉片縮回，V密↓，壓油(4)吸壓油腔隔開(kāi)：配油盤(pán)上封油區(qū)和葉片。

單作用葉片泵的工作原理2、單作用葉片泵特點(diǎn)（1）∵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸壓油各一次。

∴稱單作用式（2）∵吸壓油口各半，徑向力不平衡。

∴稱非卸荷式，軸承負(fù)載較大。

（3）改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心量，便可改變泵的排量，故這種泵都是變量泵。3、流量計(jì)算

單作用葉片泵的實(shí)際輸出流量為單作用葉片泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的，泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率越小。此外，奇數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率比偶數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率小，所以單作用葉片泵的葉片數(shù)一般為13片或15片。4、外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理

（1）限壓式變量葉片泵的作用

當(dāng)壓力升高到預(yù)調(diào)的限定壓力后，流量自動(dòng)減小。（2）限壓式變量葉片泵的分類

外反饋內(nèi)反饋

（3）外反饋限壓式變量葉片泵組成

變量泵主體、限壓彈簧、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（螺釘）、反饋液壓缸。（4）工作原理

當(dāng)pA<ksx0時(shí)，定子不動(dòng)，e=e0，q=qmax當(dāng)pA=ksx0時(shí)，定子即將移動(dòng)，p=pB，即為限定壓力。當(dāng)pA>ksx0時(shí)，定子右移，e↓，q↓（5）限壓式變量葉片泵的流量壓力特性

1）限壓式變量葉片泵的特性曲線當(dāng)p<pB時(shí)，pA<ksx0

定量泵當(dāng)p>pB時(shí)，pA=ks（x0+x）變量泵2）限壓式變量葉片泵的調(diào)節(jié)過(guò)程（6）限壓式變量葉片泵的應(yīng)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快、慢速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如：組合機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等。快進(jìn)或快退：用AB段；工進(jìn)：用BC段；定位夾緊：用AB段；夾緊結(jié)束保壓：用C點(diǎn)。（7）限壓式變量葉片泵的特點(diǎn)減小了△P，減少了油液發(fā)熱，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。限壓式變量葉片泵的特性曲線

二、雙作用葉片泵1、雙作用葉片泵工作原理

（1）組成：定子、轉(zhuǎn)子、葉片、配油盤(pán)、傳動(dòng)軸、殼體等雙作用葉片泵工作原理圖

（2）雙作用葉片泵工作原理V密形成：定子、轉(zhuǎn)子和相鄰兩葉片、配流盤(pán)圍成

V密變化：左上、右下，葉片伸出，V密↑吸油右上、左下，葉片縮回，V密↓壓油吸壓油口隔開(kāi)：配油盤(pán)上封油區(qū)及葉片2、雙作用葉片泵特點(diǎn)

（1）∵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次。

∴稱雙作用式

（2）∵吸、壓油口對(duì)稱，徑向力平衡。∴稱卸荷式（3）為定量泵。3、雙作用葉片泵流量計(jì)算（1）排量∵葉片每伸縮一次，每?jī)扇~片間油液的排出量為：V密max-V密min

∴（V密max-V密min

）Z即一轉(zhuǎn)壓出油液的體積，即等于一環(huán)形體積。又∵雙作用式

∴應(yīng)為兩倍的環(huán)形體積即Vt=2π(R2-r2)B

還∵葉片有一定厚度

∴葉片所占體積為

V’=2BSZ（R-r）/cosθ

故雙作用葉片泵的實(shí)際排量為

V=Vt–V’=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]（2）流量雙作用葉片泵的理論流量為：

qt=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]n

泵輸出的實(shí)際流量為：

q=2B[π(R2-r2)-（R-r）SZ/cosθ]nηv

（3）結(jié)論

1）qT=f(幾何參數(shù)、n)

2）∵n=cqT=C

∴雙作用葉片泵為定量泵，雙作用葉片泵仍存在流量脈動(dòng)，當(dāng)葉片數(shù)為4的整數(shù)倍、且大于8時(shí)的流量脈動(dòng)較小，故通常取葉片數(shù)為12或16。4、YB1E葉片泵的結(jié)構(gòu)

YB1型葉片泵

1、葉片泵的分類、結(jié)構(gòu)2、單作用式葉片泵3、雙作用式葉片泵4、限壓式葉片泵課后小結(jié)：課題6柱塞泵模塊二液壓泵1、柱塞泵工作原理：靠柱塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封容積變化實(shí)現(xiàn)吸壓油。

2、柱塞泵特點(diǎn)：

因?yàn)閳A形構(gòu)件配合，加工方便，精度高，密封性好,所以有如下特點(diǎn)：

（1）工作壓力高，容積效率高，p＝20～40MPa，Pmax可到100MPa。（2）流量大，易于實(shí)現(xiàn)變量；流量范圍大。（3）主要零件均受壓，使材料的強(qiáng)度得以充分利用，壽命長(zhǎng)，單位功率重量小。

3、柱塞泵分類

（1）斜盤(pán)式（徑向柱塞泵，軸向柱塞泵）（2）斜軸式。課題6柱塞泵一、概述3、軸向柱塞泵變量原理

（1）γ=0，q=0，大小變化，流量大小變化（2）γ方向變化，輸油方向變化∴斜盤(pán)式軸向柱塞泵可作雙向變量泵

軸向柱塞泵工作原理圖

1、軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)

二、軸向柱塞泵（1）V密形成：柱塞和缸體配合而成（2）V密變化：缸體旋轉(zhuǎn)，左半周，V密增大，吸油；右半周，V密減小，壓油。（3）吸壓油口隔開(kāi)：配油盤(pán)上的封油區(qū)及缸體底部的通油孔2、軸向柱塞泵工作原理

（1）軸向柱塞泵的排量若柱塞數(shù)為z，柱塞直徑為d，柱塞孔的分布圓直徑為D，斜盤(pán)傾角為γ，則柱塞的行程為：h=Dtanγ，故缸體轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，泵的排量為：V=Zhπd2/4=πd2ZD(tanγ)/4

（2）軸向柱塞泵流量

理論流量：qt=Vn=D(tanγ)·zπd2/4

實(shí)際流量：q=qtηv=D(tanγ)·zηvπd2/4

（3）結(jié)論軸向柱塞泵可作雙向變量泵

4、軸向柱塞泵的流量計(jì)算5、斜盤(pán)式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)斜盤(pán)式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)圖1、徑向柱塞泵工作原理

柱塞l可在其中自由滑動(dòng)。襯套3固定在轉(zhuǎn)子孔內(nèi)，并隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，配油軸5固定不動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，柱塞隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，在慣性作用下壓緊在定子4的內(nèi)壁上。由于轉(zhuǎn)子與定子之間存在偏心距，所以柱塞在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)配油軸上的孔腔和孔腔完成吸、排油過(guò)程。徑向柱塞泵的工作原理

三、徑向柱塞泵2、徑向柱塞泵特點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸、排油各一次。移動(dòng)定子改變偏心距，便可改變泵的排量。

（2）徑向柱塞泵的加工精度要求不太高，但徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差，配油軸受徑向力的作用，容易磨損，因而轉(zhuǎn)速和壓力不能太高。課后小結(jié)：1、柱塞泵工作原理及特點(diǎn)2、軸向柱塞泵3、徑向柱塞泵課題7液壓泵的選用模塊二液壓泵一、液壓泵類型的選擇

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(dá)16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達(dá)21MPa。工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標(biāo)：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(shí)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。液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的主要性能

1、液壓泵的工作壓力

考慮管道壓力損失所取的系數(shù)，一般取2、液壓泵的流量

液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量，即

Q泵≥K流×Q缸式中：Q泵—液壓泵所需輸出的流量，m3/min。K流—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.1~1.3Q缸一液壓缸所需提供的最大流量，m3/min。若為多液壓缸同時(shí)動(dòng)作，Q缸應(yīng)為同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需的最大流量之和。在p泵、Q泵求出以后，就可具體選擇液壓泵的規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)使實(shí)際選用泵的額定壓力大于所求出的p泵值，通常可放大25%。泵的額定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。二、液壓泵大小的選用

液壓泵的選擇，通常是先根據(jù)對(duì)液壓泵的性能要求來(lái)選定液壓泵的型式，再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來(lái)確定它的具體規(guī)格。式中：—液壓泵同一時(shí)間壓力與流量乘積的最大值

—液壓泵的總效率

三、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇

驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)機(jī)功率可按下式確定：各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6~0.7，葉片泵0.6~0.75；柱塞泵0.8~0.85。例題已知某液壓系統(tǒng)如下所示，工作時(shí)，活塞上所受的外載荷為=9720N，活塞有效工作面積A＝0.008m2，活塞運(yùn)動(dòng)速度v=0.04m/s。問(wèn)應(yīng)選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？驅(qū)動(dòng)它的電機(jī)功率應(yīng)為多少?