王积伟液压传动第二版课件第4章.ppt

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1、第一节 概 述,第二节 齿轮泵,第三节 叶片泵,第四章 液压泵和液压马达,第四节 柱塞泵,第七节 液压泵中的气穴现象,第八节 液压泵的噪声,第五节 液压马达,第六节 摆动液压马达,第九节 液压泵的选用,液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。液压马达也是一种能量转换装置，它把输入油液的压力能转换成机械能，使主机的工作部件克服负载及阻力而产生运动。,第一节 概 述,一、作用和分类,液压传动系统中使用的液压泵和液压马达都是容积式的。图4-1所示为容积式泵的工作原理。,液压泵（液压马达）按其在单位时间内所能输出（所需输入）油液体积可否调节而分为

2、定量泵（定量马达）和变量泵（变量马达）两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。,液压泵或液压马达的工作压力是指泵（马达）实际工作时的压力。液压泵（液压马达）的几何排量（用V表示，以下简称排量）是指泵（马达）轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体的体积，数值上等于在无泄漏的情况下，其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。,二、压力、排量和流量,液压泵（液压马达）的几何流量（用qt表示）是指泵（马达）在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积，数值上等于在无泄漏的情况下单位时间内所能排出（所需输入）的液体体积。,如果不考虑液压泵（液压

3、马达）在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它们的几何功率是,三、功率和效率,式中 Tt液压泵（液压马达）的几何转矩；液压泵（液压马达）的角速度。实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。,第二节 齿 轮 泵,一、外啮合齿轮泵的工作原理,外啮合齿轮泵的工作原理如下所示。,二、排量计算和流量脉动,设齿间槽的容积等于轮齿的体积，则当齿轮齿数为z、分度圆直径为D、模数为m、工作齿高为hw（hw=2m）、齿宽为b时，泵的排量为,考虑到齿间槽容积比轮齿的体积稍大些，所以通常按下式计算,式中 C-修正系数，z=1320时，取C=1.06；z=612时，取

4、C=1.115。,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表示最大、最小瞬时流量，q表示平均流量。流量脉动率可用下式表示,外啮合齿轮泵的齿数愈少，脉动率就愈大，其值最高可达0.20以上，内啮合齿轮泵的流量脉动率就小得多。,三、外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点,（一）困油,齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，于是总有两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭容腔之间，如图4-4所示。,图4-5所示为几种异形卸荷槽，其消除困油现象的效果更佳。,（二）泄漏,（三）径向不平衡力,（四）优缺点,在高、中压齿轮泵中，一般采

5、用轴向间隙自动补偿的办法。其原理是把与齿轮端面相接触的部件制作成轴向可移动的，并将压油腔的压力油经专门的通道引入到这个可动部件背面一定形状的油腔中，使该部件始终受到一个与工作压力成比例的轴向力压向齿轮端面，从而保证泵的轴向间隙能与工作压力自动适应且长期稳定。,四、提高外啮合齿轮泵压力的措施,这个可动部件可以是能整体移动的，如浮动轴套（见图4-6）或浮动侧板（见图4-7），也可以是能产生一定挠度的弹性侧板。,（一）螺杆泵,五、螺杆泵和内啮合齿轮泵,（二）内啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵有渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵（又名转子泵）两种。,图4-11所示为单作用叶片泵的工作原理。,第三节 叶 片 泵,一、单作

6、用叶片泵,（一）工作原理,（二）排量计算,单作用叶片泵的排量近似为,V=2beD,式中 b转子宽度；e转子和定子间的偏心距；D定子内圆直径。,（三）特点,单作用叶片泵的特点如下：改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用，要把叶片推入转子槽内。转子受有不平衡的径向液压作用力。,（一）工作原理,二、双作用叶片泵,（二）排量计算,（三）提高双作用叶片泵压力的措施,三、限压式变量叶片泵,单作用式叶片泵的具体结构类型是很多的：它按改变偏心方向的不同而分为单向变量泵和双向变量泵两种向；它按改变偏心方式的不同又可有手调式变量泵和自动调节式变量泵之分，自动调节式变量泵又有限压

7、式变量泵、稳流量式变量泵等多种形式。,限压式变量泵又可分为外反馈式和内反馈式两种。图4-14所示为外反馈限压式变量叶片泵的工作原理。,第四节 柱 塞 泵,一、轴向柱塞泵,（一）直轴式轴向柱塞泵,1.工作原理,2.排量计算,3.流量脉动,（二）斜轴式轴向柱塞泵,这种轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线倾斜一个角度，故称斜轴式轴向柱塞泵，目前应用比较广泛的是无铰斜轴式柱塞泵。图4-17所示为该泵的工作原理。,（三）变量控制机构,1.手动控制,2.恒压、恒流量、恒功率控制,二、径向柱塞泵,（一）阀配油式径向柱塞泵,（二）轴配油式径向柱塞泵,1.工作原理,2.排量计算,第五节 液 压 马 达,一、工作

8、原理,图4-21所示为轴向柱塞式液压马达的工作原理。,1.轴向柱塞式液压马达,图4-22所示为多作用内曲线径向柱塞液压马达的结构原理图。,2.径向柱塞式液压马达,二、主要参数,设液压马达的进、回油腔的压差为p，输入的流量为q，而液压马达的排量为V，容积效率为V，机械效率为m，则液压马达的几何转矩,实际转矩为,液压马达的转速为,第六节 摆动液压马达,摆动液压马达是实现往复摆动的执行元件，输入为压力和流量，输出为转矩和角速度。,第七节 液压泵中的气穴现象,图4-24所示为液压泵的吸入管路，可以用来计算液压泵不产生气穴的条件。,按伯努利方程，泵入口处的能量为（取动能修正系数=1）,第八节 液压泵的噪

9、声,一、产生噪声的原因,泵的流量脉动引起压力脉动，这是造成泵振动和噪声的动力源。液压泵在其工作过程中，当吸油容积突然和压油腔接通，或压油容积突然和吸油腔接通时，会产生流量和压力的突变而产生噪声。气穴现象。泵内流道具有突然扩大或收缩、急拐弯、通道面积过小等而导致油液湍流、旋涡而产生噪声。泵转动部分不平衡、轴承振动等引起的噪声。管道、支架等机械连接部分因谐振而产生的噪声。,二、降低噪声的措施,吸收泵的流量和压力脉动，在泵的出口处安装蓄能器或消声器。消除泵内液压急剧变化，如在配油盘吸、压油窗口开三角形阻尼槽。装在油箱上的电动机和泵使用橡胶垫减振，安装时电动机轴和泵轴的同轴度要好，要采用弹性联轴器；或采用泵电动机组件。压油管的某一段采用橡胶软管，对泵和管路的连接进行隔振。防止气穴现象和油中掺混空气现象。,第九节 液压泵的选用,一般在负载小、功率小的机械设备中，可用齿轮泵和双作用叶片泵；精度较高的机械设备（例如磨床）可用螺杆泵和双作用叶片泵；负载较大并有快速和慢速行程的机械设备（例如组合机床）可用限压式变量叶片泵；负载大、功率大的机械设备可使用柱塞泵；机械设备的辅助装置，如送料、夹紧等要求不太高的地方，可使用价廉的齿轮泵。,第四章 结束!,