《液压泵与液压马达》PPT课件.ppt

第三章 液压泵与液压马达,液压泵-动力元件：将驱动电机的机械能转换成液体的压力能，供液压系统使用，它是液压系统的能源。,泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，而输出流量的大小是由密封工作腔的容积变化大小和变化频率来决定的。,动画,3-1概 述,一、液压泵的工作原理,吸油：密封容积增大，形成局部真空；压油：密封容积减小，压力增加。容积式泵:依靠密封容积的变化来吸油、压油。三个特征：（1）有一个或者多个密封油腔。（2）密封容积能产生由小到大和由大到小的周期性变化。密封容积由小变大时吸油；由大变小时压油。（3）有配油机构。保证密封容积由小变大时，只与吸油管相通；密封容积由大变小时，只与压油管相通（如两个单向阀）。,二、液压泵的主要性能参数,（一）压力1、额定压力pn 指泵在正常工作条件下可连续运转所允许的最高压力，超过此值就是过载。2、最高允许压力pmax 指泵在短时间所允许超载使用的极限压力。3、工作压力pp 液压泵的工作压力是指它的输出压力。4、吸入压力 指液压泵进口处的压力。,（二）液压泵的转速（r/min）,1.额定转速n 在额定压力下，根据试验结果推荐能长时间连续运行并保持较高运行效率的转速。2.最高转速nmax 在额定压力下，为保证使用寿命和性能所允许的短暂运行的最高转速。3.最低转速nmin 为保证液压泵可靠工作或运行效率不至过低所允许的最低转速。,（三）液压泵排量和流量,1.排量Vp(m3/r)是指在不考虑泄漏的情况下，液压泵主轴每转一周所排出的液体体积。2.理论流量qt(m3/s)是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内排出的液体体积。qt=Vn3.实际流量qp 指液压泵工作时的输出流量。qp=qt-q 4.额定流量qn 指在额定转速和额定压力下泵输出的流量。,1.输入功率：Pi=2nT2.输出功率：Po=ppqp3.容积效率：pv=qp/qt4.总效率：p=Po/Pi=ppqp/2nT=pm pv5.机械效率：pm=/pv,（四）功率与效率,三、液压马达的主要性能参数,（一）压力 液压马达的额定压力、最高压力、工作压力的定义与液压泵相同，其差别是指液压马达的进口压力，而液压马达的出口压力则称为背压。为保证液压马达运转的平稳性，一般取液压马达的背压为0.5MPa-1MPa。,（二）排量和流量,液压马达的排量、理论流量、实际流量、额定流量及泄漏量的定义与液压泵类似，所不同的是进入液压马达的液体体积，且实际流量qM大于理论流量qMt,即qM-qMt=ql,理论转速：nt=qM/VM容积效率：Mv qMt/qM（qM-ql）/qM 1 ql/qM输出转速nM=（qM-ql）/VM=qM/VM Mv,（三）液压马达的转速和容积效率,（四）液压马达的转矩和机械效率,实际输出转矩 TMTMt-T 理论输出转矩 TMtp VM/2机械效率MmTM/TMt,（五）功率与总效率,1.输入功率：PMi=pMqM 2.输出功率：PMo=2nMTM3.总效率：M=PMo/PMi=2nMTM/pMqM=Mm Mv,1、某泵转速n=950转/分，空载流量为160升/分，在压力为29.5Mpa时，相同转速下的实际流量为150升/分，泵的总效率为=0.87，求：（1）容积效率？（2）机械效率？（3）驱动泵的电机功率N?2、液压泵进口压力，出口压力，实际输出流量，泵输入转矩，输入转速，容积效率。试求：（1）泵的输入功率，（2）泵的输出功率，（3）泵的总效率，（4）泵的机械效率,四、液压泵和液压马达的分类,按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵 叶片泵又分双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵 柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵 按排量能否变量分定量泵和变量泵。单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵,1.液压泵的分类,ns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达ns 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）,2.马达的分类：,a.单向定量液压泵 b.双向定量液压泵c.单向变量液压泵 d.双向变量液压泵,3.液压泵和液压马达的图形符号：,a.单向定量液压马达 b.双向定量液压马达c.单向变量液压马达 d.双向变量液压马达,3.2 齿轮泵和齿轮马达,齿轮泵的分类,外啮合内啮合,分类,按齿形曲线,按啮合形式,渐开线摆线,一、齿轮泵原理和结构,1.结构：齿轮、壳体、端盖等,动画演示,2.工作原理,密封工作腔：泵体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了若干个密封工作容积。齿轮啮合线将吸油区和压油区隔开，起配流作用。,吸油过程：轮齿脱开啮合V p 吸油；排油过程：轮齿进入啮合V p 排油。,动画演示,二、排量和平均流量的计算,排量：V=Dhb=2zm2b z 齿数;m 齿轮模数;b 齿宽;h 有效齿高;h=2zm.实际流量：q=Vnv=Dhbnv=2zm2bn v,1、泄漏问题,泄漏 齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。其中端面泄漏占8085。,三、齿轮泵结构特点,减少泄露的措施：间隙补偿 其中端面间隙补偿采用静压平衡 在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,1)产生原因：1，构成闭死容积Vb2)危害:Vb由大小，p,油液发热，轴承磨损。Vb由小大，p,汽蚀、噪声、振动、金属表面剥蚀。,2.困油现象,动画演示,卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 原则：Vb由大小，与压油腔相通 Vb由小大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通,3.径向力不平衡,1）原因：齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。2）危害：轴承磨损、刮壳。,3）液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。,四、内啮合齿轮泵,与外啮合齿轮泵相比，内啮合渐开线齿轮泵具有流量脉动小，结构紧凑，重量轻，噪音小，效率高，无困油现象等一系列优点。,1.渐开线齿轮泵,动画,内啮合摆线齿轮泵的优点是结构紧凑，零件少，工作容积大，转速高，运动平稳，噪音低。缺点是流量脉动比较大，啮合处间隙泄漏大，工作压力较低，通常作为润滑补油等辅助泵使用。,2.摆线齿轮泵（转子泵）,3-3 叶片泵,分类,单作用,双作用,每转排油一次,每转排油两次,变量泵,定量泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,（1）组成:转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等,一、单作用叶片泵,（2）特点：定子和转子偏心,定子与转子不同心，存在一个偏心距e；定子内曲线是圆；配油盘有二个月牙形窗口。叶片靠离心力伸出。,1.工作原理,图2.7单作用叶片泵工作原理1压油口;2 转子;3 定子;4 叶片;5 吸油口,（3）工作原理,密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）吸油过程：叶片伸出V p 吸油；排油过程：叶片缩回V p 排油。旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵径向力不平衡非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）,动画,2.流量计算和流量脉动,1)流量计算：,式中：B-叶片宽度 e 偏心距 D-定子内径,排量：,流量：,3、单作用叶片泵的结构要点（1）为了调节泵的输出流量，需要移动定子的位置，以改变偏心距e。（2）径向液压力不平衡，故限制了工作压力的提高。单作用叶片泵的额定压力不超过7MPa。（3）叶片数越多，流量脉动率越小，奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小。,二、双作用叶片泵,1、结构特点：组成：定子、转子、叶片、配流盘、泵轴、泵体等。,定子和转子同心；定子内曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成；配油盘上有四个月牙形窗口。,结构特点：,旋转一周，完成二次吸油，二次排油双作用泵径向力平衡平衡式叶片泵(两个吸油区，两个排油区）,2、工作原理：,（动画）,（动画）,V=2(R2-r2)Bq=Vnv=2(R2-r2)Bn v,其中：B-叶片宽度 R-定子长轴半径 r-定子短轴半径 叶片倾角 b 叶片厚度 Z-叶片数目,忽略叶片厚度:,V=2(R2-r2)B-2BbZ(R-r)/cosq=Vnv=2(R2-r2)Bn v-2BbZ(R-r)/cos nv,如考虑叶片厚度:,3、流量计算,1.结构特点:弹簧、反馈柱塞、限位螺钉。,2.工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距 的大小来改变流量。,转子中心固定，定子可以水平移动外反馈、限压,三、限压式变量叶片泵（动画）,3.限压式变量泵的流量压力特性,(1)调节Fs，可调节pc，pmax，使BC段左右平移。(2)若更换弹簧，可改变BC段斜率(3)调节偏心距，可使AB段上下平移，BC段斜率不变。,轴向式,径向式,3-4 柱塞泵,一、径向柱塞泵,（1）组成：定子不动 缸体（转子）转动 偏心距e 配油轴（不动）衬套（与缸体紧配合）,（2）工作原理,密封工作腔柱塞伸出：离心力,1、工作原理,动画,2、流量计算,（1）径向尺寸大，结构较复杂，自吸能力差，（2）配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损，限制了它转速和压力的提高。（3）可作成单向或双向变量泵（4）存在困油现象,3、结构特点,二、轴向柱塞泵,1、工作原理,录像,*缸体转动*斜盘、配油盘不动,缸体、柱塞、配油盘、斜盘,（1）组成：,密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；排油过程：柱塞缩回vp排油。,（2）工作原理,2.流量计算,排量:,一个密封空间:,流量:,式中：d-柱塞直径 D-柱塞分布圆直径-斜盘倾角 z-柱塞数,q tg,q;q。改变 的大小变量泵；改变 的方向双向泵。,流量脉动率：,z为奇数,z为偶数,结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取 z=7、9、11,3、结构要点（1）缸体端面间隙自动补偿。（2）滑履结构：柱塞与滑履为球面接触，滑履与斜盘为平面接触，改善了受力状态。（3）变量机构：改变斜盘倾角可以改变其排量。,4.特点及应用,特点：容积效率高，压力高。（v=0.98,p=32 Mpa）柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。,5.典型结构,SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32 MPa）,结构特点,滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。变量机构：手动变量机构。,工作原理动画演示,3.6 液压马达,3.6.1 液压马达的主要性能参数1液压马达的转矩2液压马达的转速,3.6.2 叶片马达,叶片马达的工作原理,3.6.3 轴向柱塞马达,1轴向柱塞式液压马达的工作原理,