變量泵原理及圖示.ppt

1、3.4 柱塞泵 3.5 液壓泵常見故障及其排除方法 3.6 液壓馬達(dá) 3.7 液壓泵的選用,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,目的任務(wù):,了解柱塞泵和液壓馬達(dá)分類結(jié)構(gòu)，泵性能比較 掌握柱塞泵和馬達(dá)工作原理、參數(shù)計(jì)算，泵選用,重點(diǎn)難點(diǎn):,軸向柱塞泵 液壓馬達(dá)工作原理、參數(shù)計(jì)算 液壓泵性能比較,物流工程學(xué)院,提問作業(yè):,1. YB型泵是否有困油現(xiàn)象？為什么？ 2. 齒輪泵和雙作用葉片泵各用于什么 壓力？為什么？,物流工程學(xué)院,3.4 軸向柱塞泵及軸向柱塞馬達(dá) 按照柱塞在缸體內(nèi)的排列不同，常用的柱塞泵及柱塞馬達(dá)可分為軸向柱塞式和徑向柱塞式兩大類軸向柱塞泵按其結(jié)構(gòu)的不同又可分為斜盤式和斜軸式。軸向柱塞泵（馬

2、達(dá)）因柱塞與缸體軸線平行或接近于平行而得名。它具有工作壓力高（額定壓力一般可達(dá)3240 MPa），密封性好，容積效率高（一般在95%左右），易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛用于中高壓液壓系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格高，對油液的污染比較敏感，使用、維修的要求也較為嚴(yán)格。,物流工程學(xué)院,3.4.1 斜盤式軸向柱塞泵 一、工作原理 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理如圖所示。缸體每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸、排油過程。,物流工程學(xué)院,二、排量和流量的計(jì)算 當(dāng)柱塞從轉(zhuǎn)到2時(shí)，柱塞的行程為: L=2Rtg 缸體每旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油和排油各一次，則泵的排量V和流量q分別為： 實(shí)際上，泵的瞬時(shí)流量q

3、sh是脈動(dòng)的，其流量不均勻系數(shù)與柱塞數(shù)及其奇偶性有關(guān)。柱塞數(shù)越多，流量不均勻系數(shù)越?。黄鏀?shù)柱塞比偶數(shù)柱塞的流量不均勻系數(shù)要小。因此，柱塞泵中的柱塞多采用Z=7或9。 從上式中可以看出，改變斜盤傾角的大小和方向就可以改變其輸出流量的大小和方向，因此，某些軸向柱塞泵可用作雙向變量泵。,物流工程學(xué)院,三、斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu) 如圖所示為國產(chǎn)SCY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)。該泵是由主體結(jié)構(gòu)和變量機(jī)構(gòu)兩部分組成。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,2特點(diǎn) 1）摩擦副 在斜盤式軸向柱塞泵中，柱塞與柱塞孔、缸體與配流 盤、滑靴與斜盤構(gòu)成三對運(yùn)動(dòng)摩擦副，這三對運(yùn)動(dòng)摩擦副 的

4、工作狀態(tài)直接影響泵的密封性能、效率和使用壽命等。 滑靴與斜盤 如圖所示，作用在 柱塞底部的液壓力 F1為:,物流工程學(xué)院,F1在柱塞頭部分解的法向力FN為 油膜在滑靴底部產(chǎn)生的反推力Ff為 當(dāng)FN=Ff，即柱塞頭部作用在滑靴上的法向力FN和油膜作用在滑靴上的反力Ff完全相等，稱為全平衡狀態(tài)。此時(shí)滑靴與斜盤脫離接觸，不存在金屬摩擦，只有油液的粘性摩擦。這種狀態(tài)機(jī)械效率較高，但泄漏較大，容積效率較低。當(dāng)FNFf ，稱為過平衡狀態(tài)。此時(shí)油膜剛度大，泄漏量也大，此種方案很少采用。當(dāng)FNFf ，稱為部分平衡狀態(tài)。即滑靴始終壓在斜盤上，兩者的剩余壓緊力F=FNFf不大，通常取壓緊系數(shù) 這樣，既可以保證泄漏

5、小，又不至于滑靴與斜盤之間壓得太緊而加速磨損。,物流工程學(xué)院,缸體與配流盤 如圖所示，缸體1內(nèi)有七個(gè)均布的柱塞孔，柱塞孔底部開有腰圓形的進(jìn)出油口，腰形孔的通流面積比柱塞孔小，因此當(dāng)柱塞排油時(shí)，油液壓力對缸體產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，加上彈簧的預(yù)壓緊力，構(gòu)成了缸體對配流盤2的總壓緊力。為了減少缸體與配流盤之間的摩擦、磨損，在它們之間也采用了剩余壓緊力的方法。如圖（a）、（b）所示。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,如圖（c）所示，為了防止吸油腔與排油腔相通，在配流盤上封油區(qū)的周向長度L要大于缸體上腰形孔的周向長度L。由于缸體柱塞孔底部的腰形孔道在配流盤上、下死點(diǎn)前后一小段行程（L-Lo）內(nèi)，既不與排油腔相通

6、，也不與吸油腔相通，而此時(shí)柱塞仍有微小行程，使柱塞底部出現(xiàn)變大或變小的閉死容積，由此產(chǎn)生困油現(xiàn)象。 解決辦法是在配流盤吸油窗口與排油窗口的兩端各開小三角油槽，使兩尖端之間的距離等于或略小于柱塞底部腰形孔的長度L0，如圖（d）所示。這種辦法既使吸、排油窗口之間有足夠的密封長度而不致泄漏過多，又可以在閉死容積變化時(shí)能通過小三角油槽吸、排油，以消除困油現(xiàn)象。,物流工程學(xué)院,柱塞與缸體內(nèi)柱塞孔 這一對摩擦副為圓柱面，工藝性能較好，易保證密封性。但由于斜盤傾角的影響，柱塞上作用有側(cè)向力Ft ，如圖3-32所示。側(cè)向力Ft通過柱塞作用于缸體上，它可以使缸體傾斜，造成缸體和配流盤之間出現(xiàn)楔形間隙，使泄漏增大

7、，并且使密封表面產(chǎn)生局部接觸，柱塞與缸體之間的磨損加劇。為了減小側(cè)向力，斜盤的傾角不宜過大（通常20）；增加柱塞在缸體內(nèi)柱塞孔中的接觸長度，在柱塞上開均壓槽，合理選擇柱塞和缸體的材料及熱處理工藝，都有利于提高耐磨性能，減小泄漏。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,2）變量機(jī)構(gòu) 軸向柱塞泵變量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式很多，有手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)、伺服變量機(jī)構(gòu)等。圖(a)所示為手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，圖(b)所示為伺服變量機(jī)構(gòu)。,3.4.2 斜軸式軸向柱塞泵 斜軸式軸向柱塞泵的主軸與缸體的旋轉(zhuǎn)軸線不在同一直線上，而是成一個(gè)角度。如圖所示斜軸式軸向柱塞泵是由主軸1、軸承組2、連桿柱塞副3、缸體4、配流盤6、殼體5,等零件組成。斜軸式

8、軸向柱塞泵中主軸與缸體軸線夾角較大，一般為25，最大可達(dá)40，由于傾角大，變量范圍大，所需的擺動(dòng)空間也大，故做成雙向變量泵時(shí)體積大而且笨重。,物流工程學(xué)院,3.4.3 軸向柱塞馬達(dá) 軸向柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)基本上與同類型的液壓泵相似，除采用閥式配流的液壓泵不能作為液壓馬達(dá)用之外，其它形式的液壓泵基本上都能作液壓馬達(dá)使用。圖3-36所示為斜盤式軸向柱塞馬達(dá)的工作原理圖。,物流工程學(xué)院,3.5 徑向柱塞泵及徑向柱塞馬達(dá) 徑向柱塞泵及徑向柱塞馬達(dá)中的柱塞沿缸體的徑向布置。徑向柱塞泵的特點(diǎn)是工作壓力較高，工作可靠；但其體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)速要求較低。根據(jù)配流方式的不同，徑向柱塞泵可分為軸配流和閥配流兩

9、種形式。、 徑向柱塞馬達(dá)能在很低的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定可靠地工作，具有效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一周，柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，徑向柱塞馬達(dá)可分為單作用式和多作用式。,物流工程學(xué)院,3.5.1 軸配流徑向柱塞泵 圖所示為軸配流徑向柱塞泵的工作原理圖。當(dāng)缸體旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞一面隨缸體旋轉(zhuǎn)，一面沿缸體作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)缸體按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，處于上半周內(nèi)的柱塞底部的密封容積逐漸增大配流軸上的窗口a吸油。同理，處于下半周內(nèi)各柱塞底部的密封容積逐漸減小，通過窗口b壓油。缸體不斷旋轉(zhuǎn)，泵連續(xù)地完成吸油和排油的工作過程。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,3.5.2 閥配流徑向柱塞泵 圖示為閥配流徑向柱塞泵的工作原理圖

10、。 當(dāng)偏心輪以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞的往返運(yùn)動(dòng)速度變化較大，因此其瞬時(shí)排量和流量脈動(dòng)也較大。為了減小脈動(dòng)量，需要有幾個(gè)柱塞同時(shí)工作（一般柱塞數(shù)Z3，通常Z為奇數(shù)）。,物流工程學(xué)院,3.5.3 徑向柱塞馬達(dá) 徑向柱塞馬達(dá)多為低速大扭矩液壓馬達(dá)，具有排量大、徑向尺寸大、工作壓力高、輸出扭矩大和低速穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可以直接與工作機(jī)構(gòu)相連接，不需要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡化。 低速大扭矩液壓馬達(dá)可分為單作用式和多作用式兩大類，每一類又有多種結(jié)構(gòu)型式。本節(jié)只介紹單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)兩種。 一、單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá) 圖示為單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)工作原理圖。在配流軸與曲軸同

11、步旋轉(zhuǎn)時(shí)，各柱塞頂部的密封工作腔將依次與高壓進(jìn)油和低壓回油相通，保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。若將馬達(dá)的進(jìn)回油口互換，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。當(dāng)馬達(dá)曲軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，柱塞在柱塞缸內(nèi)完成一次往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因此，這種馬達(dá)稱為單作用式液壓馬達(dá)。,物流工程學(xué)院,單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)的輸出扭矩是脈動(dòng)的，當(dāng)柱塞數(shù)越多且為奇數(shù)時(shí)，扭矩脈動(dòng)率下降。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速較低，工作負(fù)載的慣性較小時(shí)，扭矩脈動(dòng)會(huì)引起轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,二、多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá) 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)如圖3-40所示。,物流工程學(xué)院,物流工程學(xué)院,3.6 螺桿泵 螺桿泵依靠旋轉(zhuǎn)的螺桿輸送液體。具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，流量壓力無脈

12、動(dòng)，噪聲低，自吸能力強(qiáng)，對油液的污染不敏感，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 螺桿泵按其具有的螺桿根數(shù)可分為：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、四螺桿泵和五螺桿泵。本節(jié)只介紹三螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。,物流工程學(xué)院,3.7 液壓泵及液壓馬達(dá)的性能比較 和選用原則 液壓泵及液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的核心元件。合理地選擇液壓泵及液壓馬達(dá)對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。 一、液壓泵的選擇 選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和液壓系統(tǒng)對工作性能的要求，首先應(yīng)決定選用變量泵還是定量泵。變量泵的價(jià)格高，但能達(dá)到提高工作效率、節(jié)能及壓力恒定等要求。然后，再根據(jù)各類泵的性能、特點(diǎn)及成本等確定選用何種結(jié)構(gòu)類型的液壓泵。最后，按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號(hào)。表3-1列出了常用液壓泵的技術(shù)性能。,物流工程學(xué)院,表3-1 液壓泵技術(shù)性能,物流工程學(xué)院,表3-2 液壓泵的應(yīng)用范圍及選用,物流工程學(xué)院,二、液壓馬達(dá)的選擇 選擇液壓馬達(dá)的原則與選擇液壓泵的原則基本相同。在選擇液壓馬達(dá)時(shí)，首先要確定其類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、負(fù)