液压动力装置教学课件PPT.ppt

第3章 液压动力装置,3.1.1 液压泵的工作原理和分类3.1.1.1 工作原理,3.1 液压泵概论,液压泵工作原理图,1偏心轮；2柱塞；3泵体；4、5单向阀；6弹簧,3.1.1 液压泵的工作原理和分类3.1.1.2 分类,3.1 液压泵概论,输出流量能否调节,3.1.1 液压泵的工作原理和分类3.1.1.2 分类,3.1 液压泵概论,单向定量,双向定量,单向变量,双向变量,液压泵的图形符号,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.1 压力,3.1 液压泵概论,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.2 流量,3.1 液压泵概论,(1)排量V：是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值。若泵排量固定，则液压泵为定量泵；若排量可变则液压泵为变量泵。(2)理论流量qt：是指无泄漏情况下，液压泵单位时间内排出的液体体积，等于排量与转速的乘积，即(3)实际流量q：是指液压泵在某一工作压力下实际排出的流量。由于泵存在泄漏，所以泵实际能提供的流量较理论流量小，即 q=-(4)额定流量：是指液压泵在额定转速和额定压力下输出的流量。,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.3 效率和功率,3.1 液压泵概论,1容积效率和机械效率,泵的机械效率 是理论转矩和实际输入转矩的比值，即,式中 Tt泵的理论转矩；Ti泵的实际输入转矩,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.3 效率和功率,3.1 液压泵概论,2功率,泵的输入功率Pi为,泵的输出功率P为,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.3 效率和功率,3.1 液压泵概论,3总效率,液压泵的输出功率与输入功率的比值，即,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.3 效率和功率,3.1 液压泵概论,3总效率,【例3.1】某液压系统，泵的排量V10mL/r，电机转速n1200r/min，泵的输出压力p=5MPa，泵容积效率v0.92，总效率0.84，求：(1)泵的理论流量。(2)泵的实际流量。(3)泵的输出功率。(4)驱动电机功率。,3.1.2 液压泵的性能参数3.1.2.3 效率和功率,3.1 液压泵概论,3总效率,解：(1)泵的理论流量(2)泵的实际流量(3)泵的输出功率(4)驱动电机功率,3.2.1 齿轮泵的工作原理,3.2 齿 轮 泵,1壳体；2主动齿轮；3从动齿轮,齿轮泵的工作原理,3.2.2 齿轮泵的排量和流量,3.2 齿 轮 泵,齿轮泵流量计算示意图,两个齿轮齿间的有效容积之和就相当于外径，等于齿顶圆直径D，厚度等于齿间有效深度2h1，宽度为齿宽b所构成的圆环的体积。即,设齿轮模数为m，则h1=m，D=m(z+2)，代入上式则得齿轮泵理论排量的计算公式,齿轮泵的实际流量则为,式中 n齿轮泵转速；齿轮泵容积效率。,3.2.3 低压齿轮泵的结构,3.2 齿 轮 泵,1后泵盖；2滚针轴承；3泵体；4主动齿轮；5前泵盖；6传动轴；7键；8从动齿轮,CB-B型齿轮泵,3.2.3 低压齿轮泵的结构3.2.3.1 齿轮泵的泄漏,3.2 齿 轮 泵,压油腔的压力油向吸油腔泄漏有3条途径,3.2.3 低压齿轮泵的结构3.2.3.2 径向不平衡力,3.2 齿 轮 泵,齿轮泵的径向不平衡力,在压油腔和吸油腔齿轮外圆分别承受着系统工作压力和吸油压力；在齿轮齿顶圆与泵体内孔的径向间隙中，可以认为油液由压油腔压力逐渐下降到吸油腔压力。在油液压力的综合作用下，齿轮所受径向作用力是不平衡的。,3.2.3 低压齿轮泵的结构3.2.3.3 齿轮泵的困油,3.2 齿 轮 泵,齿轮泵的困油现象,为使齿轮能正常运转和平衡工作，必须使齿轮啮合的重迭系数大于1，即在运转中前一对轮齿还未完全脱开时，后一对轮齿已开始啮合。故在某一段时间内，同时有两对轮齿啮合。此时，在这两对啮合轮齿之间便形成了一个密闭容积，称为困油区。,3.2.3 低压齿轮泵的结构3.2.4 中高压齿轮泵,3.2 齿 轮 泵,3.2.4.1 浮动轴套式,3.2.4.2 浮动侧板式,3.2.4.3 挠性侧板式,3.2.3 低压齿轮泵的结构3.2.5 内啮合齿轮泵,3.2 齿 轮 泵,内啮合齿轮泵,3.3.1 定量叶片泵3.3.1.1 双作用叶片泵的工作原理,3.3 叶 片 泵,1定子；2转子；3叶片；4配油盘；5传动轴,双作用叶片泵工作原理,3.3.1 定量叶片泵3.3.1.2 双联叶片泵,3.3 叶 片 泵,双联叶片泵是由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成的。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转，并各自有独立的出油口，两个泵可以是相等流量的，也可以是不等流量的。,3.3.1 定量叶片泵3.3.1.3 高压叶片泵的特点,3.3 叶 片 泵,1双叶片结构,双叶片结构原理,1叶片；2转子；3定子,3.3.1 定量叶片泵3.3.1.3 高压叶片泵的特点,3.3 叶 片 泵,2弹簧负载叶片结构,弹簧负载叶片结构,1叶片；2转子；3定子；4弹簧,3.3.1 定量叶片泵3.3.1.3 高压叶片泵的特点,3.3 叶 片 泵,3母子叶片结构,母子叶片结构,1母叶片2转子体3定子4子叶片,3.3.2 变量叶片泵3.3.2.1 单作用叶片泵,3.3 叶 片 泵,1工作原理,单作用叶片泵工作原理,1定子2转子3叶片4配油盘5传动轴,3.3.2 变量叶片泵3.3.2.1 单作用叶片泵,3.3 叶 片 泵,2流量计算,如果不考虑叶片的厚度，设定子内径为D，定子与转子的偏心量为e，叶片宽度b，则泵的排量近似为,泵的实际流量为,3.3.2 变量叶片泵3.3.2.1 单作用叶片泵,3.3 叶 片 泵,外反馈限压式变量叶片泵,1转子；2定子；3限压弹簧；4滑块滚针支承；5反馈柱塞缸；6流量调节螺钉,它能根据泵出口负载压力的大小自动调节泵的排量。,3.3.2 变量叶片泵3.3.2.1 单作用叶片泵,3.3 叶 片 泵,外反馈限压式变量泵的工作特性,限压式变量叶片泵对既要实现快速行程，又要实现保压和工作进给的执行元件来说是一种合适的油源。快速行程需要大的流量，负载压力较低，正好使用其AB段曲线部分；保压和工作进给时负载压力升高，需要流量减小，正好使用其BC段曲线段部分。,3.4.1 径向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,1柱塞；2转子；3衬套；4定子；5配油轴,径向柱塞泵的工作原理,径向柱塞泵的加工精度要求不高，但径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，配油轴受径向不平衡力的作用容易磨损，因此转速和压力不能太高。,3.4.2 轴向柱塞泵3.4.2.1 直轴式轴向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,1工作原理,1配油盘；2传动轴；3键；4缸体；5弹簧；6柱塞；7芯套；8回程盘；9滑靴；10斜盘,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,3.4.2 轴向柱塞泵3.4.2.1 直轴式轴向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,2流量计算,若柱塞数目为z，柱塞直径为d，柱塞孔分布圆直径为D，斜盘倾角为，则泵的排量为,泵的实际流量为,式中 n转速 容积效率,3.4.2 轴向柱塞泵3.4.2.1 直轴式轴向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,实际上，泵的瞬时流量是脉动的，其最大流量和最小流量之差与平均理论流量的百分比，称为流量脉动率，它与柱塞的数量z有关。,柱塞数为奇数时的脉动率比偶数柱塞小，且柱塞数越多，脉动越小，故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。从结构工艺性和脉动率综合考虑，常取z=7或z=9。,2流量计算,3.4.2 轴向柱塞泵3.4.2.1 直轴式轴向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,3结构特点,(1)端面间隙的自动补偿。,(2)滑靴的静压支撑结构,滑靴的静压支承原理,1缸体；2柱塞；3滑靴；4斜盘；5油室,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,3.4.2 轴向柱塞泵3.4.2.2 斜轴式轴向柱塞泵,3.4 柱 塞 泵,1配油盘；2柱塞；3缸体；4连杆；5传动轴；a吸油窗口；b压油窗口；,斜轴式轴向柱塞泵的工作原理图,3.5.1 液压泵类型的选择,3.5 液压泵的选用,低压齿轮泵,叶片泵,柱塞泵,低压系统或辅助装置,中压系统,高压系统,3.5.2 液压泵的工作压力,3.5 液压泵的选用,液压泵的工作压力应满足液压系统中执行机构所需的最大工作压力，即,式中 考虑管道压力损失所取的系数，一般取=1.11.5。,3.5.3 液压泵的流量,3.5 液压泵的选用,液压泵的流量应满足液压系统中同时工作的执行机构所需的最大流量之和，即,3.5.4 配套电动机的选用,3.5 液压泵的选用,液压泵配套电动机功率的计算公式为,式中 液压泵同一时间压力与流量乘积的最大值；液压泵的总效率。,3.6.1泵的拆装3.6.1.1 实验目的,3.6 实 验,液压元件是液压系统的重要组成部分。通过对液压泵的拆装，加深对泵结构及工作原理的了解，并对液压泵的加工及装配工艺形成一个初步的认识。,3.6.1泵的拆装3.6.1.2 实验设备,3.6 实 验,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,1轴向柱塞泵型号：SCY14-1型轴向柱塞泵(手动变量)。,SCY14-1型轴向柱塞泵,1中间泵体；2圆柱滚子轴承；3滑靴；4柱塞；5缸体；6销；7配油盘；8前泵体；9传动轴；10定心弹簧；11内套；12外套；13钢球；14回程盘；15手轮；16螺母；17螺杆；18变量活塞；19键；20斜盘；21刻度盘；22销轴；23变量壳体,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,(1)实验原理当油泵的输入传动轴9通过电机带动旋转时，缸体5随之旋转。由于装在缸体中的柱塞4的球头部分上的滑靴3被回程盘压向斜盘，因此柱塞4将随着斜盘的斜面在缸体5中作往复运动，从而实现油泵的吸油和排油。油泵的配油是由配油盘7实现的。改变斜盘的倾斜角度就可以改变油泵的流量输出。,(2)实验报告要求1)根据实物，画出柱塞泵的工作原理简图。2)简要说明轴向柱塞泵的结构组成。,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,2齿轮泵型号：CB-B型齿轮泵。结构图如图3-20所示。,1后泵盖；2滚针轴承；3泵体；4前泵盖；5传动轴,CB-B型齿轮泵,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,(1)工作原理在吸油腔，轮齿在啮合点相互从对方齿谷中退出，密封工作空间的有效容积不断增大，完成吸油过程。在排油腔，轮齿在啮合点相互进入对方齿谷中，密封工作空间的有效容积不断减小，实现排油过程。(2)实验报告要求1)根据实物，画出齿轮泵的工作原理简图。2)简要说明齿轮泵的结构组成。,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,3双作用叶片泵型号：YB-6型叶片泵。结构图如图3-21所示。,1滚针轴承；2、7配油盘；3传动轴；4转子；5定子；6后泵体；8深沟球轴承；9叶片,YB-6型叶片泵,3.6.1泵的拆装3.6.1.3 实验内容,3.6 实 验,(1)工作原理当传动轴3带动转子4转动时，装于转子叶片槽中的叶片在离心力和叶片底部压力油的作用下伸出，叶片顶部紧贴与顶子表面，沿着定子曲线滑动。叶片往定子的长轴方向运动时叶片伸出，使得由定子5的内表面，配油盘2、7，转子和叶片所形成的密闭容腔不断扩大，通过配油盘上的配油窗口实现吸油。往短轴方向运动时叶片缩进，密闭容腔不断缩小，通过配油盘上的配油窗口实现排油。转子旋转一周，叶片伸出和缩进两次。(2)试验报告要求1)根据实物画出双作用叶片泵的工作原理简图。2)简要说明叶片泵的结构组成。,3.6.1泵的拆装3.6.1.4 实验思考题,3.6 实 验,1SCY14-1型轴向柱塞泵用的是何种配油方式？轴向柱塞泵的变量形式有几种？2CB-B型齿轮泵卸荷槽的作用是什么？齿轮泵的密封工作区是指哪一部分？3单作用叶片泵和双作用叶片泵有何区别？双作用叶片泵的定子内表面是由哪几段曲线组成的？变量叶片泵有几种形式？,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.1 实验目的,3.6 实 验,通过实验，了解液压泵的主要性能及其性能实验所用设备和实验方法；分析液压泵的性能曲线，了解液压泵压力与流量的关系。,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.2 实验设备,3.6 实 验,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.3 实验原理,3.6 实 验,液压泵的工作压力由其外加负载所决定，若定量泵出口串联一节流阀，节流阀出口直通油箱，由节流阀的通流面积AT的变化就可以对泵施加不同的负载，即泵的工作压力将随之变化。,对定量泵来说，q为定值，对特定的阀来说，Cq一定，此时，节流阀前后的压差p=p，AT增大，p减小，AT减小，p增大。,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.3 实验原理,3.6 实 验,液压泵特性实验液压系统原理图,不同压力下的流量用测定对应流过流量计液体体积V所用的时间t来确定。V取10L，即流量计转一圈。,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.4 实验步骤,3.6 实 验,(1)全部打开节流阀和溢流阀，接通电源，启动液压泵，让被试泵空载运转几分钟，排除系统内的空气。(2)关闭节流阀，慢慢调溢流阀，将压力p1调至50 kgf/cm2，然后用锁母将溢流阀锁紧。(3)全部打开节流阀，使被试泵的压力为零(或接近零)，测出此时的流量，即为空载流量。(4)逐渐关小节流阀的通流截面，作为泵的不同负载，测出对应不同压力p时流过流量计V所用的时间t，将所测数据填入表3-3。注意，节流阀每次调节后，须运转一两分钟后再测有关数据。(5)实验完成后，将节流阀、溢流阀全部松开，再关闭液压泵，关闭电源。,3.6.2 泵的出口压力与流量的关系3.6.2.5 实验思考题,3.6 实 验,(1)填写实验名称、实验目的和实验内容，并简述实验原理。(2)填写实验记录表。(3)绘制液压泵工作特性曲线：用坐标纸绘制qp曲线。(4)回答以下问题。1)实验系统中用什么形式加载？为什么能够对被试泵加载？2)从液压泵的压力流量曲线中得到什么启发？,思 考 题,1液压泵正常工作的必备条件是什么？2液压泵的工作压力和额定压力分别指什么？3什么是液压泵的容积效率、机械效率和总效率？相互关系如何？4限压式变量叶片泵的拐点压力和最大压力间有何关系？拐点压力变化时，最大压力是否变化？拐点压力如何调整？5某液压泵的输出油压p=6MPa，排量V=100cm3/r，转速n=1450r/min，容积效率v=0.94，总效率=0.9，求泵的输出功率P和电动机的驱动功率P电。6变量叶片泵的转子半径r41.5mm，定子半径R=44.5mm，叶片宽度B=30mm，转子与定子间的最小间隙0.5mm。试求：(1)排量q16cm3/r时，其偏心量是多少？(2)此泵最大可能的排量qmax是多少？7已知轴向柱塞泵的额定压力为p=16MPa，额定流量为Q=330L/min，设液压泵的总效率为=0.9，机械效率为m=0.93。求：(1)驱动泵所需的额定功率。(2)计算泵的泄漏流量。,