第3章液压泵与液压马达3.ppt
3.4 柱塞泵,柱塞泵是依靠柱塞在缸体中的往复运动，使密封工作容积发生变化，来实现吸、排油的。,与叶片泵相比较，轴向柱塞泵的特点为：,（1）密封性好，容积效率高，工作压力高；（2）易于变量；（3）流量范围大；（4）对油污染敏感；（5）滤油精度要求高；（6）加工工艺复杂、价格高。,3.4 柱塞泵,柱塞泵按柱塞排列方式分为：,径向柱塞泵,轴向柱塞泵,轴向柱塞泵分为：,斜盘式,斜轴式,分类：,3.4 柱塞泵,按柱塞的排列和运动方式的不同分 轴向柱塞泵 径向柱塞泵,轴向柱塞泵,柱塞的轴线和传动轴的轴线平行,径向柱塞泵,柱塞的轴线和传动轴的轴线垂直,轴向柱塞泵按其结构不同可分为斜盘式和斜轴式两大类，目前我国生产的三个基本系列为CY14-1型、ZB型、Z*B型,并且结构上容易实现无级变量等优点。不论在国防工业，民用工业都广泛得到应用，一般在液压系统若需高压时，均用它来发挥作用，如龙门刨床、拉床、液压机、起重机械等设备的液压系统。,3.4 柱塞泵,缸体 均布有五七个柱塞孔，柱塞底部空间为密闭工作腔。柱塞 其头部滑履与定子内圆接触。定子 与缸体存在偏心。配流轴 传动轴,3.4.1径向柱塞泵,1.径向柱塞泵的工作原理,3.4 柱塞泵,配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。,排量,流量,由于柱塞在缸体中移动的速度是变化的，各个柱塞在缸中移动的速度也不相同，所以径向柱塞泵的瞬时流量是脉动的。柱塞数为奇数要比柱塞数为偶数时的瞬时流量脉动小得多，因此，径向柱塞泵的柱塞数为奇数，且大于等于3。,3.4.1径向柱塞泵,2.径向柱塞泵的特点、排量及流量计算,图3-18 直轴式轴向柱塞泵的工作原理1传动轴 2斜盘 3柱塞 4缸体 5配流盘,缸体直接安装在传动轴上，通过斜盘使柱塞相对缸体往复运动。压力和功率较小者，以柱塞的球端直接与斜盘做点接触；压力和功率较大者，柱塞通常是通过滑履与斜盘接触。,依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而实现吸油和压油,当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时（图示逆时针），柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。在自上而下的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使密封油腔容积减小，将液体从配油窗口b排出去。,缸体每转动一周，完成一次吸油和一次压油。,3.4 柱塞泵,3.4.2轴向柱塞泵,1.直轴式轴向柱塞泵的工作原理,3.4 柱塞泵,柱塞行程,柱塞泵排量,实际输出流量,柱塞数为奇数时，脉动较小，当柱塞数愈多，则脉动率q愈小。,3.4.2轴向柱塞泵,2.轴向柱塞泵的流量,斜盘有一倾角：,轴向柱塞泵的工作特点,(2)缸体端面间隙的自动补偿。使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，它比弹簧力大很多，而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受力紧贴着配油盘，就使端面间隙得到了补偿。,(3)滑履结构。在柱塞头部装一滑履。滑履按静压原理设计，缸体中的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑履油室，致使滑履和斜盘间形成液体润滑，因此改善了接触应力。使用这种结构的轴向柱塞泵压力可达32MPa以上，流量也可以很大。(4)轴向柱塞泵没有自吸能力。靠加设辅助设备，采用回程盘或在每个柱塞后加返回弹簧，也可在柱塞泵前安装一个辅助泵提供低压油液强行将柱塞推出，以便吸油充分。,(1)柱塞和柱塞孔的加工、装配精度高。柱塞上开设均压槽，以保证轴孔的最小间隙和良好的同心度，使泄漏流量减小。,缸体,柱塞滑履组,配流盘,变量机构,变量轴向柱塞泵中的主体部分大致相同，其变量机构有各种结构型式，有手动、手动伺服、恒功率、恒流量、恒压变量等。,斜盘式轴向柱塞泵的结构特点,三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达31.5MPa。泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数：5，7，9。,为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。,斜轴式无铰轴向柱塞泵,工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。特点：柱塞受力状态较斜盘式好，不仅可增大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。,3.5 液压泵的选用,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按工作特点选用：是否要求变量 要求变量选用变量泵。工作压力 柱塞泵的额定压力最高。工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。效率 轴向柱塞泵的总效率最高。,液压泵是液压系统的动力元件，也是液压系统的核心元件。合理地选择液压泵对于降低能耗、提高效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作十分重要。,3.5 液压泵的选用,应根据主机工况选择用定量泵还是变量泵；,液压泵选用原则,根据功率大小和系统对工作性能的要求，确定液压泵的结构类型；,按系统的压力、流量、性能、特点、价格确定规格型号。,3.6 液压马达,液压马达是一种把液压能转变为机械能的一种能量转变装置。,从能量互相转换的观点看，泵和马达是统一体的矛盾着的两个方面，它们可以依一定条件而变化。当电动机带动其转动时，即为泵，输出压力油（流量和压力）；当向其通入压力油时，即为马达，输出机械能（扭矩和转速）。,从工作原理上讲，它们是可逆的，但由于用途不同，故在结构上各有其特点。因此，在实际工作中大部分泵和马达是不可逆的。,3.6 液压马达,进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。,工作原理,3.6.1 叶片马达,3.6 液压马达,进出油口相等，有单独的泄油口；叶片底部设置有燕式弹簧；叶片径向放置，叶片的倾角等于零；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。,转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。,应用,结构特点,3.6.1 叶片马达,3.6 液压马达,结构特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。配流盘为对称结构。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。,3.6.2 轴向柱塞马达,低速大扭矩马达单作用连杆型径向柱塞马达,结构原理呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。曲轴为输出轴。配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。排量公式 v=d 2e z/2d 为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；z 为柱塞数。应用结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静压支承或静压平衡后最低转速可达3 r/min。,低速大扭矩马达多作用内曲线径向柱塞马达,结构原理 壳体内环由x 个导轨曲面组成，每个曲面分为a、b两个区段；缸体径向均布有z 个柱塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上，使之在缸体径向槽内滑动；,柱塞、滚轮组组成柱塞组件，a段导轨对柱塞组件的法向反力的切向分力对缸体产生转矩；配流轴圆周均布2x 个配流窗口，其中x 个窗口对应于a段，通高压油，x 个窗口对应于b段，通回油（xz)；输出轴，缸体与输出轴连成一体。,排量公式 v=（d 2/4）sxyzs 为柱塞行程；x 为作用次数；y 为柱塞排数；z 为每排柱塞数。应用 转矩脉动小，径向力平衡，启动转矩大，能在低速下稳定运转，普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。,第3章 内容小结,一 泵、马达的工作原理；吸、排油原理密封容积的形成和变化 变量原理改变工作腔容积改变定子偏心、改变柱塞行程二 基本参数概念；三 液压功率、液压转矩公式；四 效率计算机械效率、容积效率；五 泵的结构特点分析齿轮泵和叶片泵；六 定量泵和变量泵的流量压力特性，调整方法。,第3章内容小结,工作原理,变量原理,基本参数,效率计算,流压特性曲线调整方法,流压特性,限压式变量泵,结构特点分析,
