液压传动技术基础.ppt

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1、液压传动,目的要求：,1、了解液压传动的基础知识；,2、掌握液压传动的组成及工作原理；,3、掌握常见液压元件的结构、原理；,4、掌握常见液压基本回路的构成、原理；液压基本回路的构成、原理；,5、能读懂液压原理图。,应用,第一章 液压传动基本知识,一、液压传动工作原理,1、概念：,液压传动是利用封闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动方式。,2、工作原理：（千斤顶图),液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传递给液压缸（液压马达），再转变为机械能输出，带动工作机构做功，通过对液体的方向、压力和流量的控制，可使工作机构获得所需的运动方式。,原理,二、液压传动系统的组成:1、动力元件（液压

2、泵）：将原动机供给的机械能转变为液压能输出，是系统的动力部分。2、执行元件（液压缸或液压马达）：将液压能转变为机械能，驱动工作机构做功，是系统的执行机构。3、控制元件（控制阀）：控制液体的方向、压力和流量。4、辅助元件：包括油管、管接头、油箱、滤油器等，保证系统正常工作。5、工作液体：传递能量的介质，也是液压元件的润滑剂。,组成,三、液压传动的基本工作特征,（1）力（或扭矩）的传递靠液体压力来进行，并按照帕斯卡原理来实现。若柱塞和活塞的有效面积分别为A1、A2，柱塞在外力F作用下，缸中将产生压力pF/A1，在这个压力将按帕斯卡原理等值地传递到密封容器中液体的各点，在活塞上产生作用力WpA2，实

3、现力的传递。（2）速度（或转速）的传递按容积变化相等的原则进行。根据液流连续性原理，单位时间液压泵和液压缸的容积变化必然相等，即1A1 2A2，由于A1和A2不等，所以1和2必然不等。,四、两个基本参数和两个重要概念,（一）两个基本参数压力（p）和流量（Q）。液体压力在单位时间内所做的功为液压功率（P），即PW2pA2 2pQ即液压功率为压力和流量的乘积。（二）两个重要概念1、液体压力取决于负载2、液压缸（液压马达）的速度取决于输入流量,五、液压系统表示方法,液压系统可用结构原理图和职能符号图表示。（一）结构原理图 结构原理图近似于实物剖面，能直观地表示元件的工作原理和功能，利于故障分析，但绘

4、制较麻烦。（二）职能符号图 采用国家规定的图形符号绘制，凡是功能相同的元件，不管其结构和工作原理如何，均采用同一种符号表示。图形符号简洁标准，绘制方便，功能清楚，保密性强，是各国普遍采用的方法。,结构原理图,职能符号图,六、液压传动主要优缺点：,优点：传递功率大，重量轻，体积小。速度、转矩和功率可无极调节，易于改变运动方向和变速，调速范围宽，可实现低速重载传动。液压元件自行润滑性好，易于实现系统的过载保护和保压。元件易系列化、标准化、通用化。缺点：传动效率低，一般为0.60.8，噪声也较大。传动速比不如机械传动准确。液压元件制造精度、使用和维护要求较高。,第二章 工作液体,工作液体是液压传动的

5、介质，其主要作用是传递能量和润滑元件。一、液压传动对工作液体的基本要求：适宜的粘度和良好的粘温特性 良好的润滑性能 良好的化学稳定性 良好的抗乳化性 良好的抗泡沫性 闪点高、倾点低、腐蚀性小、质地纯净,二、工作液体的添加剂,1、增粘剂 也称粘度指数改进剂。是一种油溶性高分子聚合物，以团状物分散在液体中，随温度变化而收缩或舒展，有效地改善液体的粘温特性。2、抗磨剂 可在金属表面形成很强的吸附油膜和化学反应膜。防止金属表面直接摩擦，降低摩擦系数，增强润滑性。3、抗氧化剂 能抑制氧化作用，又能在金属表面形成防蚀保护层，以免酸性物质直接接触金属。4、消泡剂 是一种减少泡沫生成和加速泡沫破裂的物质。5、

6、防锈剂 吸附于金属表面形成稳定油膜，达到防锈目的。,三、工作液体的种类和性能,（一）种类 矿物油型液压油及难燃液压液。（二）常用工作液体的性能 1、矿物油型液压油 LHH液压油 不含或含有少量抗氧化剂的精制矿物油。适用于对工作介质无特殊要求的一般润滑系统。无本产品时可选用LHL油。LHL液压油 改善防锈、抗氧化性的精制矿物油。常用于低压系统，也可用于要求换油期较长的轻负荷机械的油浴式非循环润滑系统。可以HHM油或其它抗氧防锈型润滑油代用。LHM液压油 在LHL基础上改善了抗磨性能。具有防锈、抗氧化和抗磨性。适用于低、中、高液压系统，也可用于中等负荷机械的润滑部位。LHV油可以作为它的代用品。L

7、HV液压油 在LHL基础上改善了粘温性能。具有防锈、抗氧化、抗磨性和很好的粘温特性。适用于环境温度变化较大和工作条件恶劣的低、中、高液压系统和中等负荷的机械润滑部位。,2、难燃液压液 包括乳化液和合成液。1）乳化液 有水包油和油包水型两种。组成 煤矿使用的是水包油型乳化液。是由水和乳化油混合而成的稳定液体。其中水占8598，乳化油占215。乳化油以矿物油为基础油，加入乳化剂、防锈剂和其他添加剂。乳化液的配置要求 1）配液用水必须清洁无污染。2）掌握配液的比例。3）配置前要先搅拌乳化油，然后将乳化油慢慢倒入水中，并不停地搅拌。4）采用同一牌号、同一厂家生产的乳化油，不可混用。,工作液体的主要品种

8、及其特性和应用,2）合成液 合成液由多种磷酸酯和添加剂用化学方法合成，具有抗燃性好、润滑性好和凝固点低等特点，但价格较贵，有毒性。一般用于防火要求较高的场合，如钢铁厂、火力发电厂等。,四、工作液体的选用 工作液体选择得是否得当，不但影响液压系统的工作性能，有时甚至关系到能否正常工作，因此，正确选择工作液体十分重要。首先，应根据工作环境确定工作液体的类型。如工作环境有高温热源及明火时，就不应选用矿物油型工作液，而只能选用难燃液；当周围环境要求清洁防污或工作液体消耗量很大时，就应选用易于清除且价格便宜的水包油型乳化液。若液压设备必须在极低的温度下启动，就必须选用低温液压油。此外，在确定工作液体类型

9、时，还应考虑其与密封材料、涂料和金属材料的相容性等。,其次，工作液体类型确定后，应根据系统的工作状况，如工作压力大小、液压元件中相对运动零件的运动速度和环境温度等，选择合适粘度和粘温性能的工作液。如果粘度太低，会使液压设备的内、外泄漏增大，降低容积效率；当粘度过高时，工作液通过液压系统管路和其他液压元件的阻力就要增加，使系统内的压降增大，造成功率损失、温度上升、动作不平稳、液压泵吸液困难和出现噪声等。另外，由于液压泵是液压系统的主要元件，所以在选择工作液时首先应当满足液压泵对工作液的要求。,总之，选择液压系统的工作介质一般需考虑以下几点：环境因素 工作压力压力高，选粘度较大的液压油 环境温度温

10、度高，选粘度较大的液压油运动性能 运动速度速度高，选粘度较低的液压油液压泵的类型 液压泵的类型各类泵适用粘度范围见表1,五、工作液体的污染及防治 如果说正确选择工作液体是使用好液压设备的必要条件，那么对工作液体的正确维护管理则是使液压设备具有良好性能、充分发挥其效率的可靠保证。据统计，液压系统故障有70%以上是由于工作液的劣化变质和不清洁造成的。工作液的劣化变质，表现为粘度和酸值的变化。变质的工作液不仅失去润滑性，而且会产生胶状体悬浮在油液内，影响阀的动作和泵及马达的性能。若堵死滤油器，就有发生烧泵的危险。因此，当工作油液与新油的粘度相比超过10%15%、酸值超过10%15%，或闻到油液发出脂

11、肪腐败的臭味和刺鼻辣味时，就应更换新油。,油液变质的主要原因是油温过高引起油液氧化，故油液的工作温度关系到它的寿命。如以50时的寿命为100%，那么油温上升到100，其寿命则降低到3%左右。因此必须注意液压系统油温的控制。一般液压系统的最高油温应控制在80 以下。油液中的污染物主要是指混入油液的固体污物、水分和空气。其中的固体污物有从外界进入系统的污物，如铸件砂粒、焊渣、切屑、纤维和煤粉等，也有系统内各元件的金属磨粒、橡胶屑及氧化生成物等。固体污物可使泵类元件的运动零件表面刮伤、研损，使效率降低，寿命缩短；对阀类元件会卡死滑阀，堵塞阻尼小孔，造成动作失调甚至不能工作。根据原煤炭部对油质的规定，

12、当工作液中混入的固体污物超过4.4mg/100mL时，就应更换工作液。,油液中混入水分，会使油液乳化，润滑性降低，使元件及管道生锈，而且水分在高温下蒸发会引起气蚀，使元件或管道受到腐蚀，此外还会加速油液氧化变质。因此，液压传动规定油液中的水分不许超过0.1%。油液中的空气主要以溶解空气和气泡两种形式混入，溶解在油中的微量空气对液压元件的工作几乎没有影响，但以气泡形式混入的空气对元件的影响较大，如使泵类元件产生气蚀，出现异常噪声、效率降低等；使阀类元件的高流速部位发生气蚀，引起元件振动，使执行元件出现“爬行”现象或控制位置不准确等。污染控制基本上包括两个方面，即防止外界污物侵入系统和清除系统中已

13、有的污物。,常用的措施有：（1）严格清洗元件和系统。（2）防止污染物从外界侵入。工作液体必须经过过滤器注入系统。（3）采用高性能的滤油器。滤油器必须定期检査、清洗和更换滤芯。（4）控制工作液体的使用温度。长时间在高温下工作的工作液体，其寿命会大大缩短，一般液压系统的工作温度最好控制在5565之间。（5）保持系统所有部位良好的密封性。防止水分、空气进人工作液体中。（6）定期检查和更换工作液体。如发现变质、严重污染，要及时更换。,第一节 概述 第二节 齿轮泵 第三节 叶片泵 第四节 柱塞泵 第五节 各类液压泵的性能的比较及应用,第3章 液压传动动力元件,序 液压泵为能量转换装置 液压泵：机械能转化

14、为油液的压力能,3.1.1 液压泵的工作原理,第一节 概述,动画演示,原理：液压泵与液压马达都是靠密封容积的变化实现吸油和压油的。,（1）有周期性的密封容积变化。密封由小变大时吸油由大变小时压油。（2）油箱必须与大气相通（或保持一定的压力）（3）有配油装置。它保证密封容积由小变大时只与吸油管连通，密封容积由大变小时只与压油管连通。,构成容积式泵的三个必要条件,用符号表示泵和马达的能量转换,结论 液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化，故这种泵又称为容积泵。,液压泵的性能参数,1、压力1）工作压力 液压泵的工作压力是指泵工作时输出油液的实际压力，泵的工作

15、压力决定于负载,外负载增大，泵的工作压力也随之升高。,主要是指：压力、流量和排量、功率和效率,2）额定压力 泵在正常工作条件下，按试验标准规定能连续运转的最高压力，称为泵的额定压力。泵的额定压力大小受泵本身的泄漏和结构强度制约。当泵的工作压力超过额定压力时，泵就会过载。3）最高压力 指液压泵的工作压力随负载的增加而增加，当工作压力增加到液压泵本身零件的强度允许值和允许的最大泄漏时，液压泵的工作压力就不能增加了，这时液压泵的工作压力为最高压力。,流量：单位时间内泵输出油液的体积，单位m3/s 1)排量(V)由泵的密封容腔几何尺寸变化计 算而得的泵（在无泄漏情况下）每转 一转所能排出液体体积。常用

16、单位ml/r 2)理论流量(qt)由泵的密封容腔几何尺寸变化计算 而得的泵（在无泄漏情况下）在单位时间内的排出的液体体积称为泵的理论流量。泵的理论流量等于排量和转速的乘积，即 qt=Vn,2、流量和排量,3)实际流量 泵的实际流量是指泵工作时的实际 输出流量。由于泄漏，实际流量总是比理论流量要小。q=qt-q 4)额 定流量qn 泵在正常工作条件下，按试验标准规定泵必须保证的输出流量。额定流量也小于理论流量。,1）理论功率Pt：用泵的理论流量与泵进出口压差的乘积来表示。即：Pt=pqt2)输出功率(p0)泵的实际流量q与泵进出口压差的乘积。PO=pq3)输入功率(pi)泵轴的驱动功率即转矩和转

17、速（角速度）。Pi=T=2nT,3 功率,液压泵的输入能量为机械能，表现为：转矩T和转速，输出能量为压力能，表现为：p和q,若不考虑液压泵在能量转换中的损失 则 p0=pi=pt(理论功率)pt=pqt=pVn=Tt=2Ttn,4 效率 由于有泄漏和机械摩擦，总会有能量损失，故 p0 pi。效率分两种：容积效率 和机械效率,容积效率 液压泵实际流量与理论流量的比值称为容积效率(v)。,ql为泄漏量与泵压力p有关。因泵内机件间的间隙很小，故泄漏油液可视为层流，故ql与p成正比。ql=klpkl为液压泵的泄漏系数。,则有,因ql随p增大而增大，导致q随P增大而减小，它们的变化曲线 如右图示,ql,

18、2）机械效率 泵在工作时存在机械摩擦（相对运动零件之间的摩擦及液体的粘性摩擦），因此驱动泵所需的实际输入转矩T必然大于理论转矩Tt，理论转矩与实际输入的转矩之比称为机械效率。以m表示T 转矩损失,m=忽略 能量损失Tt为,总效率 是指液压泵的输出功率与输入功率之比。,分类,按结构形式不同分类,按液压泵输出的流量能否调节分类,按液压泵的压力分类,第二节 齿轮泵,一外啮合式齿轮泵的工作原理 泵体、端盖和齿轮之间形成了密封腔，并由两个齿轮的齿面接触线将左、右两腔分开，形成了吸、压油腔。,动画演示,退回,图为外啮合齿轮泵实物结构,二 外啮合齿轮泵的流量及流量脉动 排量的精确计算应按齿轮啮合原理来进行。

19、近似计算等于两个齿轮的齿间槽容积之和，设齿间槽的体积等于轮齿的体积，则有 v=DhB=2zm2B D-节圆直径，D=mz h-有效齿高，h=2m B-齿宽 m-齿轮模数,实际上齿槽容积比轮齿体积稍大一些，所以通常取 v=6.66z m2B2、流量齿轮泵的实际输出流量为 q=vnv=6.66z m2Bnvv-容积效率，一般为0.70.9 n-转速r/min 当z、m、b确定后，转速n一定时，泵的输出流量也一定，故齿轮泵属于定量泵。,式中q为平均流量，实际上由于齿轮啮合过程中压油腔的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。设qmax、qmin为最大、最小瞬时流量，流量脉动率可用下式表示

20、,齿轮齿数愈少，脉动率就愈大，其值最高可达0.20以上。流量脉动引起压力脉动，随之产生震动与噪声，所以高精度机械不宜采用齿轮泵。(见图3-4),（一）困油 为了保证一对齿轮平稳工作，其重合度1所以总有两对轮齿同时啮合，这样就在两对啮合轮齿之间产生一个闭死容积，称为困油区，使留在这两对轮齿之间的油液困在这个封闭的容积内。随着齿轮啮合，封闭的容积先逐渐减小，当啮合点相对于节点对称时，空间最小，随后又逐渐增大，当前一对轮齿即将脱离啮合后一对轮齿进入啮合时，空间最大。,三 外啮合齿轮泵的结构特点,当容积减小，被困油液受挤压，而产生高压，并从缝隙中挤出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用

21、。当封闭容积增大，又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀，这就是齿轮泵的困油现象。消除困油的方法 通常是在齿轮的两端盖板上开卸荷槽，如图示，当容积减小时，使左边卸荷槽与压油腔相通，当容积增大时，右边与吸油腔相通，在很多齿轮泵中，两槽并不对称于齿轮中心线分布，而是整个向吸油腔侧平移一段距离，实践证明，这样能取得更好的卸荷效果。,齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔中去：一是通过齿轮啮合处的间隙；（5%）二是通过泵体内孔与齿顶圆间的径向间隙；（10%15%）三是通过齿轮两端面和盖板间的端面间隙。在三类中，以端面间隙的泄漏量最大，约占7075%，泵的压力

22、愈高，间隙泄漏就愈大，因此一般齿轮泵只是用于低压，且其容积效率亦很低。,（二）泄漏,齿轮图,采取措施：减小设计间隙，增加制造成本和机械摩擦不可取。采用轴向间隙补偿措施(如图3-10)。效果：额定压力可提高10-16MPa容积效率不低于0.9,由于压油腔与吸油腔压力不相等造成径向不平衡力，工作压力越大，径向不平衡力越大。径向作用力很大时能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体内腔，产生摩擦，同时加速轴承磨损，降低轴承使用寿命。,（三）径向不平衡力,采取措施：1）缩小压油口，使压油腔的压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内；2）适当增大径向间隙，使齿顶不和泵体接触；3）开压力平衡槽,四 内啮合齿轮泵1 工作原

23、理,动画演示,流量脉动小，仅是外啮合齿轮泵流量脉动率的1/10-1/20。与同排量的其它液压泵比较，结构紧凑，重量轻，噪声小和效率高，无困油现象。,内啮合泵特点,齿形复杂，需专门的高精度加工设备,缺点,优点,动画演示,图中为内啮合齿轮泵实物结构,摆线泵由于采用摆线，又是内啮合，因此与同排量的其它液压泵比较，结构更为简单，紧凑。泵的轴向配油，配油窗口很大，吸排油很充分。内啮合的一对转子同向旋转，并且只相差一个齿，两转子齿部处的相对 滑动速度很小，所 以运 动平稳，噪声小寿命长。摆线泵的缺点是转子齿数少，流量 脉动大，在高压低速的情况下，容积效率低此泵的工作压力一般为2.5-7Mpa.通常作为润滑

24、、补油等辅助泵使用,摆线泵特点,一 单作用式叶片泵,动画演示,1配油盘,第三节 叶片泵,组成,原理 单作用式叶片泵的定子内表面是圆形的，转子与定子间有一偏心量，在定子和转子的两端装有配油盘，配油盘上开有一个吸油窗口和一个排油窗口，分别和泵壳上的吸油口和排油口相通，叶片的根部分别和相应的油区相通。这种泵的转子每转一转，泵上的每一密封工作腔完成吸油和压油动作各一次，所以称为单作用式叶片泵。又因这种泵的转子受不平衡的径向液压力，故又称非平衡式叶片泵。,由于轴和轴承的不平衡负荷较大，因而使这种泵的工作压力的提高受到了限制。改变定子和转子间的偏心矩e值，就可以改变泵的排量，故单作用式叶片泵常做成变量泵。

25、,计算泵的几何排量为：V=V1-V2=2BDe实际流量为：q=2BdenV式中 D定子内直径；e定子与转子的偏心量；,单作用式叶片泵的定子内缘和转子外缘为圆柱体，当偏心安装，在每一瞬时容积的变化是不均匀的，因而存在流量脉动。当叶片为奇数时：当叶片为偶数时：,（三）单作用式叶片泵的流量脉动,由上式表明：1）叶片数越多，流量的脉动率越小，脉动频率越高。2）奇数叶片泵又比偶数的脉动率小，脉动频率高。因此，单作用式叶片泵的叶片数总是采用奇数，一般为13或15。,定子和转子偏心安装 改变偏心量e可调节泵的输出流量 偏心反向，吸油、压油方向也反向。径向液压力不平衡 单作用式叶片泵的转子及轴承上承受着不平衡

26、的径向力，这限制了泵工作压力的提高，故泵的额定压力不超过7Mpa.,（三）单作用式叶片泵的结构特点,叶片后倾 为了减小叶片与定子间的磨损，叶片底油槽采取在压油区通压力油，在吸油区与吸油腔相通的结构形式。因而，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这样，叶片的向外运动主要靠旋转时所受到的惯性力。据力学分析，叶片后倾一个角度有利于叶片在惯性力作用下向外伸出。通常后倾角为24,二 双作用式叶片泵,动画演示,（一）工作原理 组成,定子内表面形似椭圆，由两端大半径圆弧、两端小半径圆弧和四段过渡曲线组成。叶片根部通过配流盘侧面上的环行槽与压油腔相通，使叶片在离心力和根部油压作用下压向定子内表面。这种泵转子

27、每转一转，完成吸油、压油两次，因而称为双作用式泵，泵的两个吸油区和压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡，所以又称为平衡式。,吸,压,（三）流量脉动,按理论讲，若不考虑叶片厚度，则瞬时流量应该是均匀的，无流量脉动。但是实际由于叶片存在厚度；长半径圆弧和短半径圆弧不可能制造的严格统一；叶片根部被设计成与压油腔相通。泵的瞬时流量仍将出现为小脉动，但其脉动率较其它泵（除螺杆泵）小得多，且叶片数为4的整数倍且大于8时最小。为此，双作用式叶片泵常取12或16。,（四）双作用式叶片泵的结构特点,定子过渡曲线 理想的过渡曲线不仅应使叶片在槽中滑动时的径向速度和加速度变化均匀，而且应使叶片转到过渡曲

28、线和圆弧交界处的加速度突变不大，以减小冲击和噪声。目前双作用式叶片泵一般都是用综合性能较好的等加速度-等减速曲线。径向作用力平衡 由于双作用式叶片泵的吸、压油口对称分布，所以转子和轴承上所受的径向力是平衡的。,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320所示，即：,配流盘,此外定子圆弧部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。,在配流盘上叶片从封油区进入压油窗口一边开卸荷三角槽，如图320所示,缷荷三角槽,使相邻叶片间的密闭容积逐渐地进入压油

29、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,叶片在转子中放置时应当有利于叶片在转子的槽中滑动，并且磨损要小。,叶片倾角,压力角 越大，Ft力越大。当转子槽按旋转方向倾斜a角时，可使原径向排置叶片的压力角减少为，这样就可以减少与叶片垂直的力Ft，使叶片在转子槽中移动灵活，减少磨损。由于不同转角处的定子曲线的法线方向不同，由理论和实践得出，一般叶片倾角a=10 14,注意：由于叶片倾斜一个角度安装，转子必须朝倾斜的方向旋转，也就是叶片顶部按转子回转方向往前倾斜,端面间隙的自动补偿 为了减小端面泄漏，采取的间隙自动补偿措施是将右配流盘的右侧与压油腔连通，使配流盘在液

30、压力作用下压向定子。泵的工作压力愈高，配油盘就会愈加贴紧定子。减小叶片对定子的作用力(1)减小作用在叶片底部的油液压力，将泵的压油腔的油液通过阻尼槽或内装式小减压阀通到吸油区的叶片底部，以减小压力。（2）减小叶片底部受压力油作用的面积。可以用减小叶片厚度的办法来减少压力油对叶片底部的作用力。但受目前材料工艺的限制，叶片不能做得太薄，一般厚度为,高压双作用叶片泵的结构特点,如图323所示。在转子2的槽中装有两个叶片1，它们之间可以相对自由滑动，在叶片顶端和两侧面倒角之间构成V形通道，使叶片底部的压力油经过通道进入叶片顶部，因此使叶片底部和顶部的压力相等，适当选择叶片顶部棱边的宽度，即可保证叶片顶

31、部有一定的作用力压向定子3，同时又不至于产生过大的作用力而引起定子的过度磨损。,采取双叶片结构,采用子母叶片结构减小叶片底部承受压力油作用的宽度或采用阶梯叶片（见图3-24）,采用子母叶片结构,这种方法可以用于额定压力达21MPa的高压叶片泵上,作用机理（图见下页）它能根据外负载（泵出口压力）的大小自动调节泵的排量。如图示转子中心是固定的，定子可左右移动。泵逆时针旋转时，转子上部为压油腔，下部为吸油腔，当外负载压力升高时，定子将左移，即减少e，从而使输出流量减小而达到降压的目的，但当压力大到泵内偏心所产生的流量全部用于补偿泄漏时，泵的输出流量为零，不管外负载再怎样加大，泵的输出压力不会再升高。

32、反之，压力降低，则定子右移而使输出压力升高。,（三）限压式变量叶片泵,动画演示,设泵的最大偏心为emax，弹簧的预压缩量为，弹簧刚度为初始时压力设为b，则：b1）当泵的压力为b b 此时，泵输出最大流量。2）当泵的压力为b时，b此时，定子移动了距离，这时的偏心量为 emax（29）,如忽略泵在滑块滚针支撑处的摩擦力，泵定子的受力方程为（）由此可得：e=emax+pA/,(3-33),1、在泵的供油压力低于预先调整的压力pb时，流量按AB段变化，泵只是有泄漏损失，而偏心距e值不变；泵的供油压力超过pb时，限压弹簧被压缩，偏心距e减小，流量随压力的增高而急剧下降，按BC曲线变化。,小 结,2、当更

33、换不同刚度的限压弹簧时，可改变曲线BC段的斜率Ks越小（弹簧越软），BC段越陡，Pc值越小；Ks越大（弹簧越硬），BC段越平缓，Pc值越大；,3、调节螺钉1可改变泵的最大流量，使特性曲线AB段上下平移，调节螺钉2可改变限定压力Pb的大小，使特性曲线BC段左右平移，,q=kqe0-klp,由于限压式变量叶片泵有上述流量压力特性，所以多应用于组合机床的进给系统，以实现快进、工进和快退等运动；限压式变量叶片泵也适用于定位和夹紧系统。当快进和快退需要较大的流量和较低的压力时，泵可利用AB曲线工作；当工作进给需要较小的流量和较高的压力时，则泵可利用BC曲线工作。在定位和夹紧系统中，当定位和夹紧部件的移动

34、需要低压、大流量时，可利用AB曲线工作；夹紧结束后，仅需要维持较高的压力和较小的流量(补充泄漏量)，则可利用曲线近于C点的特性,限压式变量叶片泵应用,总之，限压式变量叶片泵的输出流量可根据系统的压力变化(即外负载的大小)，自动地调节流量，也就是压力高时，输出流量小；压力低时，输出流量大,(2)优缺点,限压式变量叶片泵根据负载大小，自动调节输出流量，因此功率损耗小、可以减少油液发热。,液压系统中采用变量泵，可节省液压元件的数量，从而简化了油路系统。,泵本身的结构复杂，泄漏量大，流量脉动较严重，致使执行元件的运动速度不够平稳,存在径向力不平衡问题，影响轴承的寿命，噪声也大,第四节 柱塞泵,柱塞泵的

35、分类：柱塞泵按照柱塞的排列和运动方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵；轴向柱塞泵按照配流方式的不同，分为直轴式（斜盘式）和斜轴式（摆缸式）。,工作原理：柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。这类泵泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作,一、径向柱塞泵,动画演示,流量计算,径向柱塞泵的特点,柱塞在转子内是径向排列的，所以径向尺寸大，旋转惯性大，结构复杂。,柱塞与定子为点接触，接触应力高,配油轴受到径向不平衡液压力的作用，易磨损，摩损后间隙不能补偿，泄漏大，故这种泵的工作压力、容积效率和泵的转速都比轴向柱塞泵低,定子与转子偏心安装，改变偏心距e值可改变泵的排量，

36、因此径向柱塞泵可做变量泵使用。有的径向柱塞泵的偏心距e可从正值变到负值，改变偏心的方向，泵的吸油方向和排油方向也发生变化，成为双向径向柱塞变量泵,由其特点所决定，径向柱塞泵广泛地用于低速、高压、大功率的拉床、插床和刨床的液压传动的主运动中,动画演示,二、轴向柱塞泵,轴向柱塞泵的流量计算,结构特点,滑靴：降低接触应力，减少磨损；柱塞的伸出：由弹簧、回程盘组成回程装置，有自吸能力；缸体端面间隙的自动补偿；变量机构：手动变量机构。,动画演示,轴向柱塞泵,优点：结构紧凑，径向尺寸小，惯性小，容积效率高，工作压力也很大，目前最高压力可达40MPa，甚至更高，一般用于工程机械、压力机等高压系统。缺点：因为

37、柱塞轴向安装，所以轴向尺寸较大，轴向作用力也很大，结构比较复杂。,柱塞泵的优点,参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大；效率高：容积效率为95左右，总效率 为90左右；寿命长；变量方便，形式多。,柱塞泵的缺点：,结构较复杂，零件数较多；制造工艺要求较高，成本较贵；对油液的污染较敏感，要求较多的过滤精度，对使用和维护要求较高；,第五节 液压泵的噪声,一、产生噪声的原因 泵的流量脉动和压力脉动；泵的两个油腔突然相通的时候，产生油液流量和压力突变；空穴现象；泵内流道具有界面突然扩大和收缩、急拐弯，通道截面过小而导致液体紊流、漩涡及喷流；机械原因。,降低噪声的措施,要消除液压泵内部油液压力的急剧变

38、化；为吸收液压泵流量及压力脉动，在液压泵的出口装消声器；装在油箱上的泵使用橡胶垫减震；压油管的一段用高压软管，对泵和管路的连接进行隔振；防止泵产生空穴现象，采用直径较大的吸油管，减小管道局部阻力；采用大容量的吸油过滤器，防止油液中混入空气；合理设计液压泵，提高零件刚度。,液压泵的图形符号,液压泵的选用,1、选择液压泵的原则是否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。工作压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵

39、和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。,液压泵的选用,2、液压泵压力大小的选用 液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P泵可按下式确定：P泵k压P缸 式中：P泵 一液压泵所需要提供的压力，Pa,k压一 系统中压力损失系数，取1.3 1.5 P缸 一液压缸中所需的最大工作压力，Pa,液压泵的产品样本中表明的最大工作压力和额

40、定压力，选用时应使额定压力等于或大于计算值,液压泵的选用,2、液压泵流量大小的选用液压泵的输出流量应满足执行元件最高运动速度的要求输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即q泵K流.q缸式中：q泵液压泵所需输出的流量，m3/min。K流系统的泄漏系数，取1.1 1.3 q缸一液压缸所需提供的最大流量，m3/min。,求出泵的输出流量后，按产品样本选取额定流量等于或稍大于计算出的泵流量,如果系统由单泵供给一个执行元件，则按执行元件的最高速度要求选用液压泵。如果系统由双泵供油，则按工作进给的最高工进速度要求选用小流量泵；快速进给由双泵同时供油，应按快速进给的速度要求，求出快速进给的需油量，从中减去

41、工作进给的小流量泵的流量，即为大流量泵的流量。系统由一台液压泵供油给几个执行元件，则应计算出各个阶段每个执行元件所需流量，做出流量循环图，按最大流量选取泵的流量。,由计算所得的流量选用泵有以下几种情况：,多个执行元件同时动作，应按同时动作的执行元件的最大流量之和确定泵的流量,如果系统中有蓄能器做执行元件的能源补充，则泵的流量规格可选小些,对于工作过程始终用节流阀调速的系统，在确定泵的流量时，还应加上溢流阀的最小溢流量(一般取3Lmin)。,在P泵、q泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常可放大25%。泵的额定流量略大于或等于所求出的q缸值即可,电动机参数的选择,驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定：（KW）式中：PM电动机所需的功率，kw p泵泵所需的最大工作压力，MPa,q泵泵所需输出的最大流量，L/min 泵的总效率。各种泵的总效率大致为：齿轮泵0.6 0.7，叶片泵0.6 0.75；柱塞泵0.8 0.85。,第五节 各类液压泵的性能比较及应用,作业：3-19 3-20,