液压动力装置课件.ppt

课前提问,1.流体流动时的压力损失有哪几种？,1）沿程压力损失23）总压力损失,2.液体流过薄壁小孔的流量公式？,3.液压系统的组成？,液压动力装置、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件、介质,液压动力装置作用：是将电动机（或其他原动机）输出的机械能转换为液体的压力能，为系统提供动力。液压泵是液压系统的主要动力装置。,第一节 液压泵概述,学习目标 1掌握各种液压泵的工作原理（泵是如何吸油、压油和配流的）、主要性能参数及特点； 2掌握液压泵的选用方法。,第二章 液压动力装置,感性认识,外啮合齿轮泵,感性认识,单作用叶片泵,感性认识,轴向柱塞泵,1液压泵的工作原理,（1）液压泵工作原理：,一、液压泵的工作原理及种类,柱塞2靠弹簧4压紧在偏心轮1上，偏心轮1的转动使柱塞2作往复运动。柱塞2向右移动时，油腔a的容积由小变大，形成局部真空，大气压力迫使油箱中的油液通过吸油管顶开单向阀6，进入油腔a中，这就是泵的吸油过程。,容积式泵的工作原理,当柱塞2向左移动时，油腔a的容积由大变小，迫使其中的油液顶开单向阀5流入系统，这就是泵的压油过程。偏心轮不断地旋转，泵就不断的吸油和压油。,想一想,单位时间内，柱塞压出的油量与什么因素有关？,密闭容积的变化大小、偏心轮的转速？,（2）液压泵正常工作的必备条件：,1）应具有一个或若干个能周期 性变化的密封容积。 2）应有配流装置，即将吸、压油腔隔开。 3）油箱内绝对压力必须恒等于或大于大气压力。,2液压泵的常 用种类和图形符号,1）按泵的结构可分为：齿轮泵、叶片泵及柱塞泵等。2）按泵的输油方向能否改变可分为：单向泵和双向泵。3）按其输出的流量能否调节可分为：定量泵和变量泵。4）按额定压力的高低又可分为：低压泵、中压泵和高压泵等。,液压泵的图形符号,二、液压泵的主要性能参数,表2-2 压力分级,1液压泵的压力,（1）工作压力 ：是指泵工作时输出油液的实际压力，其大小由工作负载决定。 （2）额定压力 ：是指泵在使用中允许达到的最高工作压力。液压泵的压力分为几个等级。,2液压泵的排量和流量,（1）排量 ：是指不考虑泄漏情况下，泵轴一转所排出油液的体积。常用单位为cm/r或mL/r。排量的大小取决于泵的密封腔的几何尺寸。,2液压泵的排量和流量,（2）流量：是指泵在单位时间内排出油液的体积。 1）理论流量 ：是指泵在不考虑泄漏的情况下，单位时间内排出油液的体积。它等于排量V和转速n的乘积，即,2）实际流量 ：是指泵在实际工作压力下排出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵的实际流量小于理论流量。 实际流量只能用流量计测量出来！ 3）额定流量 ：是指泵在额定转速和额定压力下输出的流量。,流量计,读数,液流,3液压泵的功率和效率,（1）液压泵的功率,1）输入功率 ：即驱动液压泵的电动机所需的功率。 若输入转矩为 ，角速度为 ，则,公式推导：缸输出功率为Fv，不计损失它 与输入功率PAv等，与泵输出功率pq相等Po F pA pq不考虑功率损失 :Pi pqt pVn 2 nTt,泵的理论转矩为：,2,t,TpV,3液压泵的功率和效率,2）输出功率 ：是指泵的工作压力和实际输出流量的乘积。,式中： 液压泵的输出功率 ( )； 液压泵的工作压力 ( )； 液压泵的实际输出流量（ ）。,工作压力压力表测量，,输出流量流量计测量，,（2）液压泵的效率,1）容积效率 ：由于泵在工作中存在泄漏，使输出的实际流量小于理论流量，即 。,液压泵的容积效率为实际输出流量与理论流量的比值，则,2）机械效率 ：由于泵在工作中存在机械损耗和液体粘性引起的摩擦损失，因此，泵的实际输入转矩必然大于泵所需理论转矩。则,也等于泵的容积效率与机械效率的乘积。,3）总效率 ： 液压泵的总效率为泵的输出功率Po与输入功率Pi之比，即,工程中常用泵计算公式：,例题：某液压系统中的液压泵输出工作压力 ，转速 ，排量 ，容积效率 ，机械效率 ，试求驱动液压泵的电机功率及泵的输出功率。,例2-3 某液压泵铭牌上标有转速 ，额定流量， ，额定压力 ，泵的总效率 ， 试求：1）该泵应选配的电动机功率。2）若该泵使用在特定的液压系统中，该系统要求泵的工作压 力 ，该泵应选配的电动机功率。,解：1）因为不知道泵的实际使用压力，故选取额定压力进 行功率计算：,2）因为泵的实际工作压力已经确定，故选取实际使用压力进行功率计算：,1）应具有一个或若干个能周期 性变化的密封容积。 2）应有配流装置，即将吸、压油腔隔开。 3）油箱内绝对压力必须恒等于或大于大气压力。,1.容积式液压泵正常工作的必要条件？,课前提问,双联泵,双向变量泵,单向变量泵,双向定量泵,单向定量泵,2.请说出以下图形符号分别代表什么泵,3.如果油箱完全封闭而不与大气相通，液压泵是否还能工作？为什么？,第二节 齿轮泵,双联泵,单泵,单泵,单泵,单泵,一、齿轮泵外形图,二、齿轮泵的结构,二、齿轮泵的结构,分离三片式结构：即泵前端盖2 、后端盖6 和泵体1，三片由定位销定位，用螺钉固定。,1.泵体，2.前盖，3.传动轴，4，5轴承，6.后盖，7.主动齿轮，8.从动齿轮，9.密封圈,三、齿轮泵的工作原理,泵体内装有一对相同模数、齿数的齿轮，齿轮的两端面通过轴承，泵端盖密封 。泵体、端盖和齿轮的各齿槽组成了密封容积。,靠两齿轮沿齿宽方向的啮合线把密封容积分成吸油腔和压油腔。,吸油： 当齿轮按箭头方向旋转时，左侧油腔轮齿逐渐脱开啮合，密封容积逐渐增大形成局部真空，油液被吸进来将齿槽充满，压油：随齿轮旋转被带到右腔。右边油腔轮齿逐渐进入啮合，密封容积逐渐减小，齿槽中油液受挤压从压油口排出。,齿轮泵的工作原理,齿轮在啮合处的齿面将高低压油腔分隔开，起到配油的作用，所以齿轮泵不需要设置独立的配流机构。,分割高低压油腔,三、齿轮泵的工作原理,四、齿轮泵存在的问题,1泄漏,齿轮泵主要存在三个产生泄漏的部位： 齿轮外圆和壳体内孔间约占10 % 15% 两个齿轮的齿面啮合处约占10% 齿轮端面和端盖间约占75%80%,影响齿轮泵性能指标主要有如下三大问题：泄漏 径向不平衡力 困油,2.径向不平衡力,压力由压油腔压力逐渐分级下降到吸油腔压力，这些油液压力综合作用下，相当于给齿轮一个径向的作用力，使齿轮和轴承受偏载。 当径向力很大时，造成齿轮轴弯曲，齿顶与壳体产生接触，加速轴承磨损，降低轴承的寿命。,解决措施：减少压油口，增大吸油口，保持平衡。,齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合重叠系数1，即前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿已经进入啮合，故在某一段时间内，同时有两对轮齿啮合。在这两对啮合的轮齿之间便形成了一个密闭容积，称为困油区。 如图a示；随着齿轮旋转，困油区容积将逐渐减小，达到两个啮合点A、B处于节点C两侧对称位置时，如图b所示，密封容积减至最小。,3齿轮泵的困油现象,被困的油液受挤压，压力急剧升高，油液从缝隙强行挤出，油温升高，使机件受到额外的负载； 当齿轮继续旋转，这个密封容积又逐渐增大到如图c示的最大位置，又会造成局部真空，使油液气化，产生气穴现象，以上这种现象将会使泵引起振动和噪声，这就是齿轮泵的困油现象。,3齿轮泵的困油现象,消除困油现象： 在齿轮泵两端泵盖内侧面上铣出两个卸荷槽。使困油区在容积缩小时，通过卸荷槽与压油腔相通；困油区容积增大时通过卸荷槽与吸油腔相通，以便及时补油。 两槽之间的距离必须保证吸、压油腔互不相通。,优点： 齿轮泵结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强（允许的吸油真空度大）对油液污染不敏感，维护容易。 缺点： 一些机件受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制；流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。 应用： 外啮合齿轮泵主要用于低压或对噪声污染要求不高的场合。,五、齿轮泵的特点及用途,课前提问,1.外啮合式齿轮泵工作原理,1）齿轮齿槽与泵体、端盖组成密封容积。 2）靠两齿轮沿齿宽方向的啮合线。 起配流作用 3）靠齿轮轮齿进入啮合与退出啮合产生密封容积的变化,2.齿轮泵存在的问题,泄漏、径向力不平衡、困油现象,3.消除齿轮泵困油现象的措施,在齿轮泵两端泵盖内侧面上铣出两个卸荷槽。使困油区在容积缩小时，通过卸荷槽与压油腔相通；困油区容积增大时通过卸荷槽与吸油腔相通，以便及时补油。,一、叶片泵外形图,第三 节 叶片泵,单泵,单泵,双联泵,第三 节 叶片泵,一、叶片泵分类： 根据泵每转一圈，完成吸油与压油的次数分为双作用式和单作用式,双作用式,单作用式,二、双作用叶片泵的结构组成：轴、轴承组件、右泵体、泵盖、密封件、右配流盘、转子、叶片、定子、左配流盘、左泵体。,潘存云教授研制,因为吸、压油口对称分，,三、双作用叶片泵工作原理,V密形成：定子、转子和相邻两叶片、配流 盘围成V密变化：转子顺时针转 左上、右下，叶片伸出，V密吸油 右上、左下，叶片缩回，V密压油 吸压油口隔开： 配油盘上封油区及叶片,三、双作用叶片泵工作原理,1） 转子转一转，吸、压油各两次。 称双作用式 2） 吸、压油口对称，径向力平衡。 称卸荷式,想一想,双作用叶片泵的叶片是双数还是单数？,双数，4的倍数，12/16片,四、结构特点,2、定子工作表面曲线,1、配流盘,(1)叶片间的夹角,(2) 卸荷三角槽,(3)环形槽,3、叶片倾角,(1)叶片间的夹角 配流盘的作用是给泵进行配油。为了保证配流盘的吸、压油窗口在工作中能隔开，就必须使配流盘上封油区夹角（即吸油窗口和压油窗口之间的夹角）大于或等于两个相邻叶片间的夹角，如图所示，即： 式中：Z 叶片数。 若夹角小于 ，就会使吸油和压油窗口相通，使泵的容积效率降低。此外定子圆弧部分的夹角 应当等于或大于配流盘上封油区夹角 ，以免产生困油和气穴现象。,1、配流盘,(2) 卸荷三角槽: 当两相邻叶片之间的油液从定子封油区突然转入压油窗口时，使其油压力迅速达到泵的输出压力，油液瞬间被压缩，引起流量脉动和噪声。 消除：在配流盘上叶片从封油区进入压油窗口一侧开卸荷三角槽，逐渐地进入压油窗口，压力逐渐上升，从而消除困油现象和由于压力突变而引起的瞬时流量脉动和噪声。 卸荷三角槽的尺寸通常由实验来确定。,(3)环形槽: 压油窗口一部分油通过a与配流盘端面环形槽相连，而环形槽又与叶片泵转子上叶片槽底部相对，使压力油通至叶片槽底部，以便增大叶片对定子表面的压紧力来防止漏油，这样提高了泵的容积效率。,叶片,2、定子内表面曲线,4段圆弧+4段等加速等速减过渡曲线组成 作用：保证叶片在转子槽中滑动时速度和加速度变化均匀，并且应使叶片在过渡曲线和圆弧交接点处的加速度突变较小，从而保证叶片对定子表面的冲击尽可能地小，对定子的磨损小，瞬时流量脉动小。,3、叶片倾角,叶片顺着转子回转的方向前倾一角度（13） 作用：减少因压力角产生的垂直叶片方向压力，防止叶片卡死。,五、双联泵,双联叶片泵一般由一大一小两个双作用叶片泵组合而成,1.拆下尾盖,五、双联泵,2.在主轴通轴端串联一个叶片泵,五、双联泵,五、双联泵,可以共用吸油口,双联叶片泵的输出流量可以分开使用，也可以合并使用。在快速轻载时，由大小两泵同时供给低压油；在重载低速，高压小流量泵单独供油，大泵卸荷。,六、单作用叶片泵,组成：定子、转子、叶片、偏心安装配油盘、传动轴、壳体等。,v密形成：定子、转子、叶片、配流盘围成 v密变化，转子顺时针转 左半周，叶片伸出，v密，吸油 右半周，叶片缩回，v密，压油吸压油腔隔开：配油盘上封油区和叶片,定子与转子偏心安装。均为圆形,六、单作用叶片泵,1 .转子转一转，吸压油各一次.称单作用式 2 . 吸压油口各半，径向力不平衡.称非卸荷式3.只要改变转子和定子的偏心距 e 和偏心方向，就可以改变输油量和输油方向，成为双向变量叶片泵。,限压式变量叶片泵利用压力的反馈作用实现流量改变。分内反馈与外反馈两种，外反馈最常用。,七. 限压式变量叶片泵,外反馈限压式变量叶片泵的工作原理,七. 限压式变量叶片泵,当pA ksx0时，定子右移， e ，q,螺钉1用来调整限压弹簧2的预紧力调极限工作压力 螺钉10用来调节定子的最大偏心量调最大流量,七. 限压式变量叶片泵,1,2,10,螺钉1用来调整限压弹簧2的预紧力调极限工作压力 螺钉10用来调节定子的最大偏心量调最大流量,课前提问,1.双作用叶片泵可以做成（ ），单作用叶片泵可以做成（ ）。,A.定量泵,2.双作用叶片泵定子内表面由（ ）组成,B.变量泵,C.齿轮泵,D.双向变量泵,A,D,4段圆弧+4段等加速- 等减速曲线,螺钉4用来调整限压弹簧3的预紧力调极限工作压力 螺钉7用来调节定子的最大偏心量调最大流量,3.下图限压式变量泵的极限工作压力与最大流量是如何调整的？,2,一、柱塞泵外形图,第四 节 柱塞泵,径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式轴向柱塞泵,二、径向柱塞泵,第四节 柱塞泵,主要由定子1、转子2、柱塞3、配流轴4等零件组成。,l定子；2转子;3配流轴；4衬套；5柱塞；6吸油腔；7压油腔,柱塞,定子,转子,配流轴,l定子；2转子;3配流轴；4衬套；5柱塞；6吸油腔；7压油腔,改变偏心距e的大小与方向，可改变吸、压油的方向，可做成单向或双向变量泵。 优点：流量大，轴向尺寸小，工作可靠。 缺点：径向尺寸大，自吸能力差，配流轴受径向不平衡力，易磨损。限制转速和压力的提高。,二、径向柱塞泵,三、轴向柱塞泵,柱塞,缸体,控制阀,变量活塞,斜盘,泵体,斜盘式轴向柱塞泵,斜轴式轴向柱塞泵,柱塞,三、轴向柱塞泵,缸体,柱塞,滑靴,压紧弹簧,回程盘压盘,斜盘,回程盘,柱塞 滑靴,三、轴向柱塞泵,回程盘,一般为7或9柱塞,回程盘压紧弹簧,回程盘压盘,三、轴向柱塞泵,三、轴向柱塞泵,斜盘,配流盘,吸油窗口,三角槽,压油窗口,三、轴向柱塞泵,V密形成：柱塞、缸体与配流盘围成V密变化：柱塞通过滑血靠在斜盘上，转动时，柱塞伸出或缩回缸体中，吸压油口隔开： 配油盘上封油区,固定,固定,结构特点,由主体部分和变量机构两大部分组成。,l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘; 6-驱动轴;7-缸体; 8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,三、轴向柱塞泵,主体部分：传动轴6与缸体7通过花键连接，驱动缸体转动，均匀分布在缸体上的七个柱塞8绕传动轴的轴线作牵连旋转运动,l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘; 6-驱动轴;7-缸体; 8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,三、轴向柱塞泵,主体部分：每个柱塞的球头与滑靴9铰接，回程弹簧4通过内套3、钢球、回程盘2将滑靴紧紧压在斜盘及变量头组件10上，,l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘; 6-驱动轴;7-缸体; 8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,三、轴向柱塞泵,定心弹簧的反力又将缸体压在配流盘上，起预密封作用。,l-变量手轮;2-回程盘;3-内套;4-回程弹簧；5-配流盘; 6-驱动轴;7-缸体; 8-柱塞;9-滑靴;10-斜盘及变量头组件;1l-壳体;12-变量活塞;13-拨叉,三、轴向柱塞泵,三、轴向柱塞泵,变量机构： 旋转变量手轮1丝杠2带动变量活塞4上下运动拨叉7斜盘8自身的旋转中心摆动改变斜盘法线方向与传动轴的轴线方向的夹角，从而达到变量的目的。,三、轴向柱塞泵,斜轴式,三、轴向柱塞泵,斜轴式,特点：与齿轮泵和叶片泵相比，柱塞泵具有压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便等优点， 用途：广泛应用于需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械及船舶等。,三、轴向柱塞泵,1.了解柱塞泵的种类2.掌握轴向柱塞泵的工作原理以及变量机构的调整3.了解柱塞泵的特点,四、小结,1）压力等级 中低压系统：齿轮泵，叶片泵； 高压系统：柱塞泵 2）速度与位置高精度控制 双作用叶片泵 3）系统重要程度 一般功能：齿轮泵 重要功能：柱塞泵、叶片泵,第五节 液压泵的选用,液压泵的选用原则,