液压与气压传动-第二章.ppt

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1、2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,1,第二章 液压动力元件,掌握这几种泵的工作原理（泵是如何吸油、压油和配流）、结构特点及主要性能特点；了解不同类型的泵之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用奠定基础。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,2,第一节 液压泵概述,一、工作原理、特点及分类,液压泵将电机的机械能转换成液体压力能的能量转换装置,1、工作原理,柱塞从左向右形成部分真空吸油柱塞从右向左容积由大变小压油,说明：1）泵必须有一密封的可变空间 2）流量由容积数、容积变化大小、容积变化频率决定,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,3

2、,2、特点,1）具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。,2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。,3）具有相应的配流机构。,3、分类,1、按结构形式分,2、按流量是否可调分,4、职能符号,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,4,二、主要性能参数,1压力,2排量、流量,排量：液压泵每转一周，由其密封几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积,排量与转速无关，只取决于泵、马达密封工作腔的几何尺寸,流量：,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,5,2功率、效率,理论上：P入=P出 P=pq=T,实际上：P入P出,功率损失,1）容积损失,2）机械损失,容积损

3、失 ql=qt-q,容积效率 v=q/qt=1-ql/qt,机械损失 Tl=T-Tt,机械效率 m=Tt/T=1/(1+Tl/Tt),2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,6,3）液压泵的功率,输入功率 Pi=Ti,输出功率 P=pq,注意：P=pq公式中p、q分别为Pa、m3/s代入，则P为W p、q分别以MPa、L/min代入时，需用公式 P=pq/60（kW）,4）液压泵的总效率,=P/Pi=v m,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,7,第二节 齿轮泵,一、外啮合齿轮泵,齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，

4、重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,8,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,9,1、工作原理,密封工作腔,啮合压油,脱开吸油,2、排量和流量计算,齿轮泵的输出流量:,实际排量,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,10,齿轮泵的流量脉动,若用、来表示最大、最小瞬时流量，表示平均流量，则流量脉动率为,（2.15）,上式是齿轮泵的平均流量。实际上，在齿轮啮合过程中，容积不断变化，因此瞬时流量是脉动的。脉动的大小用脉动率表示。,流量脉动率是衡量容

5、积式泵流量品质的一个重要指标。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,11,3、齿轮泵的几个重要问题,1）困油问题通过开卸荷槽解决,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,12,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,13,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,容积减小时与压油侧相通,容积增大时与吸油侧相通,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,14,2）泄漏问题,三条途径,径向：齿顶圆与泵体内孔间的径向间隙,轴向：齿轮端面与端盖之间的轴向间隙,接触间隙：轮齿啮合线处的接触间隙,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气

6、压传动,15,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,16,3）径向受力问题,两个因素,左腔是压油腔（高压），右侧是吸油腔（低压）,油液沿齿顶圆与泵体内孔间的径向间隙泄漏时压力递减,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,17,4、外啮合齿轮泵的优缺点 结构简单，体积小，成本低，自吸性好，对油污染不敏感 流量压力脉动大，定量泵,二、螺杆泵和内啮合齿轮泵,1、螺杆泵,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,18,2、内啮合齿轮泵,渐开线齿轮泵,摆线齿轮泵,压油窗口,吸油窗口,月牙板,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,19,内啮

7、合齿轮泵的结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声低；但在低速、高压下工作时，压力脉动大，容积效率低；一般用于中、低压系统，或作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂，加工困难，价格较贵，且不适合高压工况。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,20,第三节 叶片泵,分类：,单作用式和双作用式,单作用叶片泵,双作用叶片泵,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,21,3、特点,图2.9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,定子,一、单作用式,1、结构和工作原理,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,22,2

8、单作用叶片泵的平均流量计算,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,23,二、双作用叶片泵,1、结构,定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成，且定子和转子是同心的。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,24,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,25,2、工作原理,图2.12 双作用叶片泵工作原理1定子；2 压油口；3 转子；4 叶片；5 吸油口,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,26,转子转一周，两叶片间吸油两次，排油两次，每次容积为M；当叶片数为Z时，转动一周所有叶片的排量为2Z个M容积，若

9、不计叶片几何尺度，此值正好为环行体积的两倍。故泵的排量为：,平均流量为：,3、平均流量计算,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,27,考虑叶片厚度影响后，双作用叶片泵精确流量计算公式为：,（2.20）,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,28,端面间隙的自动补偿,为了提高压力，减少端面泄漏，将配流盘的外侧与压油腔连通，使配流盘在液压推力作用下压向转子。,4、叶片泵的高压化趋势,叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内表面的磨损。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,29,减小在吸油区叶片对定子内表面的压紧力，主要结构措施：,（1

10、）双叶片结构,转子槽内装有两个经过倒角的叶片。两叶片的倒角部分构成从叶片底部通向头部的V型油道，合理设计叶片头部的形状，使叶片头部承压面积略小于叶片底部承压面积。这个承压面积的差值就形成叶片对定子内表面的接触力。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,30,（2）母子叶片结构,图2.16母子叶片结构,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,31,叶片槽中装有母叶片和子叶片，母、子叶片能自由地相对滑动，正确选择子叶片和母叶片的宽度尺寸之比可使母叶片和定子的接触压力适当；转子上的压力平衡孔使母叶片的头部和底部液压力相等，泵的排油压力通到母、子叶片之间的中间压力腔,

11、2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,32,（3）阶梯叶片结构,叶片做成阶梯形式，中间油腔经配流盘上的槽与压力油相通，转子上的压力平衡油道把叶片头部的压力油引入叶片底部。叶片及槽的形状较为复杂，加工工艺性较差。,图2.16 1定子；2 转子；3 中间油腔；4 压力平衡油道,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,33,（4）弹簧负载叶片结构,叶片的底面上开有三个弹簧孔，通过叶片头部和底部相连的小孔底面与头部沟通。弹簧在工作过程中频繁受交变压缩，易引起疲劳损坏。,图2.17 弹簧负载叶片结构,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,34,5、结构

12、特点,定子过度曲线,定子内表面的曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成，应使叶片转到过渡曲线和圆弧段交接点处的加速度突变不大，以减小冲击和噪声，同时，还应使泵的瞬时流量的脉动最小。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,35,配油盘,封油区夹角 三角卸荷槽,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,36,(3)叶片倾角,按旋转方向前倾角角,原因作用,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,37,图2.11外反馈限压式变量叶片泵1转子；2 弹簧；3 定子；4 滑块滚针支承；5 反馈柱塞；6 流量调节螺钉,三、限压式变量叶片泵,1、结构和原理,2010年3

13、-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,38,限压式外反馈变量叶片泵,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,39,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,40,图2.20,改变弹簧预紧力可以改变曲线的B点；调节最大流量调节螺钉，可以调节曲线的A点。,2、特性曲线,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,41,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,42,第四节 柱塞泵,一、轴向柱塞泵,1、结构和工作原理,斜盘1,柱塞2,缸体3,配油盘4,吸油口,压油口,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,43,2、优点及

14、缺点 工作压力高，易于变量，流量范围大 结构复杂，加工精度高，价格高,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,44,3 斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,45,4 斜盘式轴向柱塞的结构特点,端面间隙的自动补偿,使缸体紧压配流盘端面的作用力，除机械装置或弹簧作为预密封的推力外，还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力，而且随泵的工作压力增大而增大。缸体始终受液压力紧贴着配流盘，就使端面间隙得到了自动补偿。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,46,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,47,201

15、0年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,48,5 斜轴式轴向柱塞泵,柱塞2与传动轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。轴5旋转时，连杆4就带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转,图 2.221流盘；2 柱塞；3 缸体；4 连杆；5 传动轴；6 吸油窗口；7 压油窗口,结构强度高，变量范围较大；外形尺寸较大，结构较复杂,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,49,二、径向柱塞泵,1、结构和工作原理,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,50,2、优缺点,径向柱塞泵结构较复杂，自吸能力差，并且配流轴受到径向不平衡液压力的作用，易于磨损。,2010年3-6月 2008机械类专业,液压与气压传动,51,第五节 液压泵的选用,P73 表2-1,