液壓與氣壓傳動(dòng)第二章能源裝置及輔件

1、,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Chapter 2 能源裝置及輔件 本章主要內(nèi)容： 2.1 能源裝置的組成 2.2 液壓泵與液壓馬達(dá) 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.4 葉片泵、葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.5 柱塞泵、柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理 2.6 液壓泵的氣穴、噪聲 2.7 液壓泵的選用 2.8 油箱與液壓輔件 2.9 氣源裝置及氣動(dòng)輔件,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),了解液壓泵主要性能參數(shù)、分類(lèi) 了解常用液壓泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 掌握泵原理、必要條件、排流量、齒輪泵原理、困油 了解氣源裝置與氣動(dòng)三聯(lián)件工作原理 了解常用的液壓與氣動(dòng)輔件,容積式泵工作原理、必要條件

2、齒輪泵工作原理、排流量計(jì)算 容積式泵的共同弊病、 困油現(xiàn)象的實(shí)質(zhì),目的任務(wù):,重點(diǎn)難點(diǎn):,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.1 能源裝置的組成,能源裝置有兩大類(lèi)：液壓能源裝置和氣源裝置。,液壓能源裝置：向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)； 氣源裝置：向氣動(dòng)系統(tǒng)輸送一定壓力和流量潔凈的壓縮空氣。,液壓能源裝置可以是和主機(jī)分離的單獨(dú)的液壓泵站，也可以是和主機(jī)在一起的液壓泵組； 氣源裝置一般都是單獨(dú)的。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),液壓泵站一般由泵、油箱和一些液壓輔件（過(guò)濾器、溫控元件、熱交換器、蓄能器、壓力表及管件等）組成，這些輔件是相對(duì)獨(dú)立的，可根據(jù)

3、系統(tǒng)的不同要求而取舍，一些液壓控制元件（各種控制閥）有時(shí)也以集成的形式安裝在液壓泵站上。,氣源裝置則由空壓機(jī)、壓縮空氣的凈化儲(chǔ)存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動(dòng)三聯(lián)件（分水過(guò)濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動(dòng)排水器、消聲器、緩沖器等，這些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2 液壓泵與液壓馬達(dá),液壓泵：將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換裝置。 液壓泵：其為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的液壓液，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。 液壓泵：其性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)工作的可

4、靠性和穩(wěn)定性。,液壓馬達(dá)：是液壓系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)的執(zhí)行元件，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，用來(lái)推動(dòng)負(fù)載作功。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.1 液壓泵的工作原理,液壓系統(tǒng)中所用的各種液壓泵，其工作原理都是依靠液壓泵密封工作腔容積大小交替變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,凸輪1旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞2在凸輪1和彈簧3作用下在缸體中左右移動(dòng)。柱塞右移時(shí)，缸體中的密封工作腔4容積增大，產(chǎn)生真空，油液通過(guò)吸油閥5吸入，此時(shí)壓油閥6關(guān)閉；柱塞左移時(shí)，缸體密封工作腔4的容積變小，將吸入的油液通過(guò)壓油閥6輸入液壓系統(tǒng)中去，此時(shí)，吸油閥5關(guān)閉。 液壓泵就是依靠其密封工作腔容積不斷的變化

5、，實(shí)現(xiàn)吸入和輸出液體的。,圖2-1 單柱塞式液壓泵工作原理 1凸輪 2柱塞 3彈簧 4密封工作腔 5吸油閥 6壓油閥,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),液壓泵吸油時(shí)，油箱的油液在大氣壓作用下使吸油閥開(kāi)啟，而壓油閥在閥的彈簧作用下關(guān)閉；,液壓泵輸油時(shí)，吸油閥在液壓和彈簧作用下關(guān)閉，而壓油閥在液壓作用下開(kāi)啟。,這種吸入和輸出油液的轉(zhuǎn)換，稱(chēng)為配流。,液壓泵的配流方式： 確定式配流（如葉片泵的配流盤(pán)、徑向柱塞泵的配流軸） 閥式配流 （如逆止閥等）,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),液壓泵的密封工作腔處于吸油時(shí)稱(chēng)為吸油腔，處于輸油時(shí)稱(chēng)為壓油腔。,吸油腔壓力取決于液壓泵吸油口至油箱液面高度和吸

6、油管路壓力損失； 壓油腔壓力決定于負(fù)載和壓油管路壓力損失。輸出的理論流量只決定于工作腔的幾何尺寸和柱塞的往復(fù)次數(shù)（或角速度），而與壓油腔壓力無(wú)關(guān)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),構(gòu)成液壓泵的基本條件（必要條件） 1）形成密封工作腔； 2）密封工作腔容積大小交替變化； （變大時(shí)與吸油口相通，變小時(shí)與壓油口相通） 3）吸壓油腔隔開(kāi)（配流裝置）。,液壓泵的基本特點(diǎn) 1）具有一個(gè)或若干個(gè)周期性變化的密封容積； 2）具有配流裝置； 3）油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力必須恒等于或大于大氣壓力。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.1 液壓馬達(dá)的工作原理,下圖所示為軸向柱塞式液壓馬達(dá)的

7、工作原理。斜盤(pán)1和配油盤(pán)4固定不動(dòng)，柱塞3可在缸體2的孔內(nèi)移動(dòng)，斜盤(pán)中心線與缸體中心線相交一個(gè)傾角。高壓油經(jīng)配油盤(pán)的窗口進(jìn)入缸體的柱塞孔時(shí)，處在高壓腔中的柱塞被頂出，壓在斜盤(pán)上，斜盤(pán)對(duì)柱塞的反作用力F可分解為兩個(gè)分力，軸向分力Fx和作用在柱塞上的液壓力平衡，垂直分力Fy使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)馬達(dá)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。,圖3-26 軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理 1斜盤(pán) 2缸體 3柱塞 4配油盤(pán) 5馬達(dá)軸,設(shè)第i個(gè)柱塞和缸體的垂直中心線夾角為，則在柱塞上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為 式中 R柱塞在缸體中的分布圓半徑。,液壓馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)是處于高壓腔柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即 隨著角的變化，每個(gè)柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)

8、產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動(dòng)的，它的脈動(dòng)情況和討論液壓泵流量脈動(dòng)時(shí)的情況相似。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),液壓馬達(dá)工作原理: 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng); 馬達(dá)的進(jìn)、回油口互換時(shí)，馬達(dá)將反向轉(zhuǎn)動(dòng); 改變斜盤(pán)傾角 的大小，既改變了馬達(dá)的排量，也使 輸出轉(zhuǎn)矩T 發(fā)生變化； 改變斜盤(pán)傾角 的方向，就改變了馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。 液壓馬達(dá)與液壓泵在原理上互逆，結(jié)構(gòu)上類(lèi)似，功用上相反。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.2 液壓泵的主要性能參數(shù),1.液壓泵的壓力 工作壓力是指液壓泵出口處的實(shí)際壓力，其大小取決于負(fù)載。 額定壓力pS是指液壓泵在連續(xù)使用中允許達(dá)到的最高壓力。,2.液壓泵的排量、流量,

9、排量V是指在沒(méi)有泄漏情況下，泵軸轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)時(shí)所能排出的油液體積。排量的大小僅與液壓泵的幾何尺寸有關(guān)。,額定壓力pS （公稱(chēng)壓力、銘牌壓力）,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),額定流量qs：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。,理論流量qt：在沒(méi)有泄漏情況下，單位時(shí)間內(nèi)所輸出的油液體積。其大小與泵軸轉(zhuǎn)速n和排量V有關(guān)，即 qt=Vn 常用單位為m3/s和L/min。,實(shí)際流量q：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)實(shí)際輸出的油液體積。 液壓泵在運(yùn)行時(shí)，泵的出口壓力不等于零，因而存在部分油液泄漏，使實(shí)際流量小于理論流量。,液壓泵的流量可分為理論流量、實(shí)際流量和額定流量。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),3. 功率

10、與效率,如果不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的損失，則輸入功率等于輸出功率，即是它們的理論功率：,Pt=pVn=Tt=2nTt (2-1),1）輸入功率Pi為驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械功率。 2）輸出功率Po為液壓泵輸出的液壓功率。,式中 Tt液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩； 泵的角速度； n泵的轉(zhuǎn)速。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),3. 功率與效率,（1）容積損失 因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下受壓縮而造成的流量上的損失。 由于液壓泵內(nèi)工作構(gòu)件之間存在間隙所造成的內(nèi)泄漏是主要原因，因而泵的壓力增高，輸出的實(shí)際流量就減小。,功率損失可分為容積損失和機(jī)械損失。,實(shí)際上，液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中是有損失的，因此輸出功

11、率總是比輸入功率小，即PO PI。兩者之差值即為功率損失。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),用容積效率v來(lái)表征容積損失的大?。?（1） 容積損失,（2-2）,式中q某一工作壓力下液壓泵的流量損失，即泄漏量。,如果將泄漏油液的流態(tài)看作為層流，則泄漏量q與泵的輸出壓力成正比，即q=k1p，k1為泄漏系數(shù)。有：,（2-3）,由式（2-3）中可看出： 泵的輸出壓力越高，泄漏系數(shù)越大，泵的排量越小，轉(zhuǎn)速越低，容積效率v就越小。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),（2）機(jī)械損失 因泵內(nèi)摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。 設(shè)轉(zhuǎn)矩?fù)p失為T(mén)，實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)=Tt+T，用機(jī)械效率m來(lái)表征機(jī)械損失：,（2-

12、4）,對(duì)液壓泵而言，驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)矩總是大于理論上需要的轉(zhuǎn)矩。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),總效率 液壓泵的輸出功率與輸入功率之比,（2-5）,式（2-5）表明： 液壓泵的總效率等于容積效率與機(jī)械效率之乘積,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.2 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù),容積效率v: 轉(zhuǎn)速n： 理論轉(zhuǎn)矩Tt： 機(jī)械效率m：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.2 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù),實(shí)際轉(zhuǎn)矩T： 總效率：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.3 液壓泵的特性曲線,液壓泵的性能曲線是在一定的介質(zhì)、轉(zhuǎn)速和溫度下，通過(guò)試驗(yàn)

13、得出的。 其表示液壓泵的工作壓力與容積效率v（或?qū)嶋H流量）、總效率與輸入功率之間的關(guān)系。,圖2-2 液壓泵的性能曲線,由圖示性能曲線可以看出：容積效率v（或?qū)嶋H流量q）隨壓力增高而減小，壓力p為零時(shí)，泄漏流量q為零，容積效率v=100%，實(shí)際流量q等于理論流量qt?？傂孰S工作壓力增高而增大，且有一個(gè)最高值。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),對(duì)于某些工作轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)變化的液壓泵或排量可變的液壓泵，為了顯示在整個(gè)允許工作的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全性能特性，常用泵的通用特性曲線表示，如圖2-3所示。 圖中除表示工作壓力p、流量q、轉(zhuǎn)速n的關(guān)系外，還表示了等效率曲線i、等功率曲線Pii等。,第二

14、章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.4 液壓泵的分類(lèi),液壓泵種類(lèi)繁多。,按泵的排量可否調(diào)節(jié)，可分為定量泵和變量泵。 其中變量泵有單作用葉片泵、徑向柱塞泵、軸向柱塞泵等。,按結(jié)構(gòu)形式，可分為柱塞泵、葉片泵、齒輪泵和螺桿泵等。,每類(lèi)中還有多種型式，例如 柱塞泵有徑向式和軸向式之分； 葉片泵有單作用式、雙作用式和凸輪轉(zhuǎn)子式之分； 齒輪泵有外嚙合式和內(nèi)嚙合式之分； 螺桿泵有雙螺桿泵和單螺桿泵之分；等等。,按使用壓力： 低壓 中壓 中高壓 高壓,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.2.4 液壓馬達(dá)的分類(lèi),液壓馬達(dá)和液壓泵結(jié)構(gòu)基本相同。,按結(jié)構(gòu)形式，可分為齒輪式、葉片式

15、、柱塞式和其它形式。,按工作特性：高速(額定轉(zhuǎn)速高于500rmin)和低速 (額定轉(zhuǎn)速低于500rmin),按排量可否調(diào)節(jié)：定量馬達(dá)和變量馬達(dá)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理,齒輪液壓泵是一種常用的液壓泵，在結(jié)構(gòu)上可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵。,內(nèi)嚙合,外嚙合,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.3.1 外嚙合齒輪泵,1. 工作原理,結(jié)構(gòu)組成：,圖2-4 外嚙合齒輪泵,由殼體、一對(duì)齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開(kāi)線外嚙合齒輪和兩個(gè)端蓋等主要零件組成。 殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成許多密封工作腔。,當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)

16、，右側(cè)吸油腔的輪齒逐漸脫開(kāi)，密封工作腔的容積逐漸增大，形成部分真空。因此，油箱中的油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿(mǎn)，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到左側(cè)壓油腔去。因左側(cè)壓油腔的輪齒逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，齒間槽中的油液被擠出，通過(guò)泵的出口輸出。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),密封容積變化,密封容積形成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后端蓋圍成,齒輪退出嚙合,容積吸油,齒輪進(jìn)入嚙合,容積壓油,外嚙合齒輪泵工作原理,吸壓油口隔開(kāi)兩相互嚙合的輪齒以及兩個(gè)端蓋,齒輪泵沒(méi)有單獨(dú)的配流裝置，齒輪的嚙合線起配流作用。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),2. 排量計(jì)算,外嚙合齒

17、輪泵排量的精確計(jì)算可按齒輪嚙合原理來(lái)進(jìn)行。 近似計(jì)算時(shí)，可假設(shè)：,則：當(dāng)齒輪模數(shù)為m、齒數(shù)為z、分度圓直徑為D、工作齒高為hw（hw=2m）、齒寬為b時(shí)，泵的排量為,排量=兩個(gè)齒輪的不包括徑向間隙容積的齒間槽容積之和,（2-6）,設(shè)：齒間槽容積=輪齒體積,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),2. 排量計(jì)算,實(shí)際上 因?yàn)?齒槽容積輪齒體積,所以 通常取 V=6.66zm2b,流量計(jì)算,理論流量： qt=Vn=6.66zm2bn 實(shí)際流量： q=qtv=6.66zm2bnv,結(jié) 論 1. 齒輪泵的qt是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。 2. 因?yàn)檗D(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 所以定量泵。 3. 理論流

18、量與出口壓力無(wú)關(guān)。,（2-7）,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),3. 流量脈動(dòng),因?yàn)辇X輪嚙合過(guò)程中，嚙合點(diǎn)位置瞬間變化，工作腔容積變化率不是常數(shù) 所以齒輪泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的,一般，運(yùn)用流量脈動(dòng)率 來(lái)評(píng)價(jià)瞬時(shí)流量的脈動(dòng)。,設(shè)qmax、qmin表示最大瞬時(shí)流量和最小瞬時(shí)流量，q表示平均流量，則流量脈動(dòng)率可以用式 表示,（2-8）,外嚙合齒輪泵齒數(shù)越少，脈動(dòng)率就越大，其值最高可達(dá)0.20以上；而內(nèi)嚙合齒輪泵的脈動(dòng)率要小得多。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),4. 幾個(gè)突出問(wèn)題,困油現(xiàn)象及其消除措施 徑向作用力不平衡 泄漏,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),困油現(xiàn)象及其消除措施

19、,何謂困油現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 引起結(jié)果 消除困油的方法,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),困油現(xiàn)象,為了使齒輪泵能連續(xù)平穩(wěn)地供油，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)大于1。這樣，齒輪在嚙合過(guò)程中，前一對(duì)輪齒尚未脫離嚙合，后一對(duì)輪齒已進(jìn)入嚙合。,因?yàn)閮蓪?duì)輪齒同時(shí)嚙合 所以就有一部分油液被圍困在兩對(duì)輪齒所形成的獨(dú)立的封閉腔內(nèi)，這一封閉腔和泵的吸、壓油腔相互間不連通。,當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，此封閉腔容積發(fā)生變化，使油液受壓縮或膨脹，這種現(xiàn)象稱(chēng)為困油現(xiàn)象。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因,ab 容積逐漸減小,b c 容積逐漸增大,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),困油引起的后果,ab

20、容積逐漸減小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動(dòng)，同時(shí)無(wú)功損耗增大，油液發(fā)熱。,bc 容積逐漸增大 p 形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡，產(chǎn)生氣穴，引起振動(dòng)、噪聲、汽蝕等。,總之： 由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),消除困油的辦法,原則 ： ab 密封容積減小，使之通壓油口(圖a)，避免壓力急劇升高 bc 密封容積增大，使之通吸油口(圖c) ，避免形成局部真空 b 密封容積最小，隔開(kāi)吸壓油,方法：在兩側(cè)端蓋上分別開(kāi)卸荷槽以消除困油。,困油現(xiàn)象在其他液壓泵中同

21、樣存在，是個(gè)共性問(wèn)題。在設(shè)計(jì)與制造液壓泵時(shí)應(yīng)竭力避免。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),徑向作用力不平衡,徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力。 液體壓力分布規(guī)律：齒輪泵中，從壓油腔經(jīng)過(guò)泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙向吸油腔泄漏的油液，其壓力隨徑向位置而不同。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級(jí)下降的。其合力相當(dāng)于給齒輪軸一個(gè)徑向作用力，此力稱(chēng)為徑向不平衡力。 工作壓力越高，徑向不平衡力也越大，直接影響軸承的壽命。 徑向不平衡力很大時(shí)能使軸彎曲、齒頂和殼體內(nèi)表面產(chǎn)生摩擦。,齒輪泵的徑向不平衡力,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),徑向作用力不平衡,改善措施： 縮小壓油口，以減小壓力油作用

22、面積 增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙 開(kāi)壓力平衡槽，會(huì)使容積效率減小,齒輪泵的壓力平衡槽 1、2壓力平衡槽,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),泄漏,外嚙合齒輪泵高壓腔的壓力油可通過(guò)齒輪兩側(cè)面和兩端蓋間軸向間隙、泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙及齒輪嚙合線處的間隙泄漏到低壓腔中去。 其中對(duì)泄漏影響最大的是軸向間隙，可占總泄漏量的75%80%。它是影響齒輪泵壓力提高的首要因素。,齒側(cè)泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的 5% 徑向泄漏約占齒輪泵總泄漏量的 20%25% 端面泄漏* 約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),5. 提高外嚙合齒輪泵壓力

23、的措施,問(wèn)題：齒輪泵存在間隙 ， p q v 徑向不平衡力也p p 徑向力,提高齒輪泵壓力的方法：,浮動(dòng)軸套補(bǔ)償原理： 將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。,圖2-7 帶浮動(dòng)軸套的齒輪泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),彈性側(cè)板式補(bǔ)償原理： 將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板自身的變形來(lái)補(bǔ)償端面間隙。,提高齒輪泵壓力的方法：,圖2-8 帶浮動(dòng)側(cè)板的齒輪泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),5. 提高外嚙合齒輪泵壓力的措施,齒輪泵的不平衡徑向力也是影響其壓力提高的另一個(gè)重要問(wèn)題。,解決辦法：,縮小壓油口并用擴(kuò)大泵體內(nèi)腔高壓區(qū)徑向間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)徑向補(bǔ)償。,優(yōu)點(diǎn)：在

24、用浮動(dòng)軸套產(chǎn)生軸向補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，由于齒頂處高壓油的作用，可使軸套與齒輪副一起在泵體內(nèi)浮動(dòng)，從而自動(dòng)地將齒頂圓壓緊在泵體的吸油腔側(cè)內(nèi)壁上，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且能使軸承的受力有所減輕。,圖2-9 擴(kuò)大高壓區(qū)徑向間隙的齒輪泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),6. 外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉 結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕 自吸性能好，對(duì)油污不敏感 工作可靠，便于維護(hù),流量脈動(dòng)大 噪聲大 排量不可調(diào),7. 外嚙合齒輪泵的缺點(diǎn),第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),8. 小結(jié),工作原理（三個(gè)必要條件） 排量、流量計(jì)算 幾個(gè)突出問(wèn)題及其解決措施,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),

25、Part 2.3.2 內(nèi)嚙合齒輪泵,內(nèi)嚙合齒輪泵有 漸開(kāi)線齒輪泵 擺線齒輪泵（又名轉(zhuǎn)子泵） 兩種。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),小齒輪、內(nèi)齒輪和月牙形隔板等,漸開(kāi)線內(nèi)嚙合齒輪泵,結(jié)構(gòu)組成：,當(dāng)小齒輪按逆時(shí)針?lè)较蚶@中心O1旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪繞O2同向旋轉(zhuǎn)。月牙形隔板把吸油腔1和壓油腔2隔開(kāi)。 在泵的左邊，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，油液從吸油窗口吸入，進(jìn)入齒槽，并被帶到壓油腔。 在泵的右邊，輪齒進(jìn)入嚙合，工作腔容積逐漸變小，將油液經(jīng)壓油窗口壓出。,工作原理：,漸開(kāi)線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵,由小齒輪和內(nèi)齒輪（均為擺線齒輪）組成。小

26、齒輪比內(nèi)齒輪少一個(gè)齒且有一偏心距，不須設(shè)置隔板。,結(jié)構(gòu)組成：,當(dāng)小齒輪繞中心O1旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪被驅(qū)動(dòng)，并繞O2同向旋轉(zhuǎn)。 泵的左邊，輪齒脫離嚙合，形成局部真空，進(jìn)行吸油。 泵的右邊，輪齒進(jìn)入嚙合，進(jìn)行壓油。,工作原理：,擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),內(nèi)嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn),內(nèi)嚙合齒輪泵的缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，質(zhì)量輕； 因齒輪同向旋轉(zhuǎn)，相對(duì)滑動(dòng)速度小，磨損小，使用壽命長(zhǎng)； 流量脈動(dòng)小，因而壓力脈動(dòng)和噪聲都較?。?油液在離心力作用下易充滿(mǎn)齒間槽，故允許高速旋轉(zhuǎn)，容積效率高。 擺線內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，嚙合重疊系數(shù)大，傳動(dòng)平穩(wěn)，吸油條件更為良好。,齒形復(fù)雜，加工精度要

27、求高，因此造價(jià)較貴。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.3.3 齒輪泵的主要性能,（1）壓力 具有良好的軸向和徑向補(bǔ)償措施的中、小排量的齒輪泵的最高工作壓力目前均超過(guò)了25MPa，最高達(dá)32MPa以上。大排量齒輪泵的許用壓力亦可達(dá)1620MPa； （2）排量 液壓工程用的齒輪泵的排量范圍很寬從0.05800mL/r，但常用者為2.5250mL/r。 （3）轉(zhuǎn)速 微型齒輪泵的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/min以上，常用者為10003000r/min。必須指出，齒輪泵的工作轉(zhuǎn)速亦有下限，一般為300500r/min。 （4）壽命 低壓齒輪泵的壽命為30005000h，高壓外齒輪泵

28、額定壓力下的壽命一般卻只有幾百小時(shí)，高壓內(nèi)齒輪泵的壽命可達(dá)20003000h。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.3.3 螺桿泵,當(dāng)主動(dòng)螺桿帶動(dòng)從動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，各密封工作腔沿著軸向從左向右移動(dòng)。 左端形成密封工作腔容積逐漸增大，進(jìn)行吸油； 右端工作腔容積逐漸縮小，將油壓出。,工作原理：,螺桿直徑越大，螺旋槽越深，排量也越大。 螺桿越長(zhǎng)，吸油口和壓油口之間密封層次越多，密封越好，可提高泵的額定壓力。,圖2-11 螺桿泵的工作原理,在泵的殼體里有三根互相嚙合的雙頭螺桿，主動(dòng)螺桿1是凸螺桿，從動(dòng)螺桿2是凹螺桿。在橫截面內(nèi)，其齒廓由幾對(duì)擺線共軛曲線組成，螺桿的嚙合線把各螺桿的螺旋槽

29、分割成若干密封工作腔。,結(jié)構(gòu)組成：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),必須滿(mǎn)足四個(gè)密封條件，才能形成空間八字形密封容積： 主從動(dòng)螺桿共扼； 螺桿根數(shù)和螺紋頭數(shù)必須滿(mǎn)足一定關(guān)系； 泵體最小長(zhǎng)度應(yīng)大于螺桿的導(dǎo)程； 保證最小徑向間隙。,V密形成,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),螺桿泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，體積小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸油均勻，噪聲小，容積效率高，允許采用高轉(zhuǎn)速，對(duì)油液污染不敏感。 主要缺點(diǎn)是加工較困難，不易保證精度。,螺桿泵的性能特點(diǎn)：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),（1）壓力 三螺桿泵的常用工作壓力為2.520MPa，個(gè)別可高達(dá)3540MPa。 （2）流量 螺桿式液

30、壓泵的流量范圍為310000L/min，輸送物料的螺桿泵的流量可達(dá)200m3/min。 （3）轉(zhuǎn)速 小排量螺桿泵的轉(zhuǎn)速可高達(dá)6000r/min，大規(guī)格的亦在10001500r/min以上。 （4）功率 各種螺桿泵中最大的功率超過(guò)600kW。,螺桿泵的主要性能：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),容積式泵工作的必要條件是什么？ 2. 困油現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么？ 齒輪泵困油現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？ 3. 外嚙合齒輪泵能否做高壓泵？為什么？,練習(xí)與思考,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.4 葉片泵、葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,輸出流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲??； 中低壓葉片泵工作壓力一般為

31、6.3MPa，高壓葉片泵的工作 壓力可達(dá)2532MPa； 葉片泵對(duì)油液的清潔度要求較高。,葉片液壓泵的特點(diǎn),按泵的排量是否可調(diào)，主要分單作用非卸荷式（變量泵）和雙作用卸荷式（定量泵）兩大類(lèi)。,葉片液壓泵的種類(lèi),第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.4.1 單作用葉片泵,當(dāng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，右半周，葉片向外伸出，密封工作腔容積逐漸增大，形成局部真空，于是通過(guò)吸油口和配油盤(pán)上的吸油窗口將油吸入；左半周，葉片向轉(zhuǎn)子里縮進(jìn)，密封工作腔容積逐漸縮小，工作腔內(nèi)的油液經(jīng)配油盤(pán)壓油窗口和泵的壓油口輸?shù)较到y(tǒng)中。,工作原理：,由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤(pán)和端蓋等主要零件組成。定子的內(nèi)表面

32、是圓柱形孔，定子和轉(zhuǎn)子中心不重合，相距一偏心距e。葉片可以在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)靈活滑動(dòng)（當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片由離心力或液壓力作用使其頂部和定子內(nèi)表面產(chǎn)生可靠接觸）。配油盤(pán)上各有一個(gè)腰形的吸油窗口和壓油窗口。由定子、轉(zhuǎn)子、兩相鄰葉片和配油盤(pán)組成密封工作腔。,結(jié)構(gòu)組成：,圖2-12 單作用葉片泵工作原理 1轉(zhuǎn)子 2定子 3葉片,泵的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，葉片在槽中往復(fù)滑動(dòng)一次，密封工作腔容積增大和縮小各一次，完成一次吸油和壓油，故稱(chēng)單作用泵。,吸壓油腔隔開(kāi)：配油盤(pán)上封油區(qū)和葉片,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),單作用葉片泵的排量, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)工作腔容積變化為 V=V1-V2 葉片泵每轉(zhuǎn)輸出的油液體積為

33、Vz，z為葉片數(shù)。,（2-11）,式中: b轉(zhuǎn)子寬度； e轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距； D定子內(nèi)圓直徑。,圖2-13 單作用葉片泵 排量計(jì)算,由此可得單作用葉片泵的排量近似為：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),單作用葉片泵的流量,理論流量： qt = Vn = 2bDen 實(shí)際流量： q = qtv = 2bDenv,結(jié) 論 1 qt = f(幾何參數(shù)、 n、e) 2 n = c e變化 q C 變量泵 e = 0 q = 0,e,大小變化，流量大小變化,方向變化，輸油方向變化,單作用葉片泵可做雙向變量泵！,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),單作用葉片泵性能特點(diǎn),單作用葉片泵的轉(zhuǎn)子上受

34、有單方向的液壓不平衡作用力， 軸承負(fù)載較大。 通過(guò)變量機(jī)構(gòu)改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e，就可改變泵的 排量使其成為一種變量泵。 為了使葉片在離心力作用下可靠地壓緊在定子內(nèi)圓表面上 可采用特殊溝槽使壓油一側(cè)的葉片底部和壓油腔相通，吸 油腔一側(cè)的葉片底部和吸油腔相通。 單作用葉片泵定子、轉(zhuǎn)子偏心安裝，其容積變化不均勻，故 其流量是有脈動(dòng)的。但是泵內(nèi)葉片數(shù)越多，流量脈動(dòng)率越小。 此外，奇數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率比偶數(shù)葉片泵的脈動(dòng)率小，一 般取1315片葉片。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.4.2 雙作用葉片泵,雙作用葉片泵的作用原理和單作用葉片泵相似，不同之處只在于定子內(nèi)表面由兩段長(zhǎng)半

35、徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線組成。且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。 當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，密封工作腔容積在左上角和右下角處逐漸增大，為吸油區(qū)； 在左下角和右上角逐漸減小，為壓油區(qū)。 在吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將它們隔開(kāi)。,工作原理：,圖2-14 雙作用葉片泵的工作原理,泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，完成兩次吸油和壓油，所以稱(chēng)雙作用葉片泵。 由于泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)對(duì)稱(chēng)布置，因此，轉(zhuǎn)子所受徑向力是平衡的，所以，又稱(chēng)卸荷式液壓泵。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),雙作用葉片泵的排量,由圖2-15所示，V1為吸油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，V2為壓油后封油區(qū)內(nèi)的油液體積，泵軸一轉(zhuǎn)完成二次吸油和壓油，考慮到

36、葉片厚度s對(duì)吸油和壓油時(shí)油液體積的影響。,（2-12）,式中 R、r葉片泵定子內(nèi)表面圓弧部分長(zhǎng)、短半徑； z葉片數(shù)； b葉片寬度；葉片傾角。,圖2-15 雙作用葉片泵 排量計(jì)算,由此可得雙作用葉片泵的排量為：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),結(jié) 論 1 qt =Vn= f(幾何參數(shù)， n) 2 n = c qt= C 雙作用葉片泵為定量泵,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.4.3 限壓式變量葉片泵,限壓式變量葉片泵是一種輸出流量隨工作壓力變化而變化的泵。當(dāng)工作壓力大到泵所產(chǎn)生的流量全部用于補(bǔ)償泄漏時(shí)，泵的輸出流量為零，不管外負(fù)載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會(huì)再升高，所

37、以這種泵被稱(chēng)為限壓式變量泵。,限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)的(外反饋和內(nèi)反饋) ，故其可分為外反饋式和內(nèi)反饋式兩種。其中，外反饋限壓式變量葉片泵能根據(jù)外負(fù)載（泵的工作壓力）的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),外反饋限壓式變量葉片泵工作原理,圖中液壓泵的轉(zhuǎn)子1中心固定不動(dòng)，定子3可左右移動(dòng)。定子左側(cè)有一彈簧2，右側(cè)是一反饋柱塞5，它的油腔與泵的壓油腔相通。,圖2-17 外反饋限壓式變量葉片泵 1轉(zhuǎn)子 2彈簧 3定子 4滑塊滾針支承 5反饋柱塞 6流量調(diào)節(jié)螺釘,設(shè)彈簧剛度為ks，反饋柱塞面積為Ax，若忽略泵在滑塊滾針支承4處的摩擦力Ff，則泵的定

38、子受彈簧力Fs=ksx0和反饋柱塞壓力的作用。,當(dāng)泵的轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子上部為壓油腔，下部為吸油腔。壓力油把定子向上壓在滑塊滾針支承上。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),當(dāng)反饋柱塞的液壓力F（等于pAx）小于彈簧力Fs時(shí)，定子處于最右邊，偏心距最大，即e=emax，泵的輸出流量最大。,若泵的輸出壓力因工作負(fù)載增大而增高，使FFs時(shí)，反饋柱塞把定子向左推移x距離，偏心距減小到e=emax-x，輸出流量隨之減小。,泵的工作壓力越高，定子與轉(zhuǎn)子間的偏心距越小，泵的輸出流量也越小。即泵的實(shí)際輸出流量隨著工作壓力的增高而減小。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.4.

39、4 葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,擺動(dòng)液壓馬達(dá)是一種實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。它有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。,圖3-30 擺動(dòng)液壓馬達(dá) a）單葉片式 b）雙葉片式 1葉片 2分隔片 3缸筒,右圖a所示為單葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)，壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入缸筒3，推動(dòng)葉片1和軸一起作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，回油從缸筒的回油口排出。其擺動(dòng)角度小于300，分隔片2用以隔開(kāi)高低壓腔。當(dāng)進(jìn)回油口互換時(shí)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)。,圖b所示為雙葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)。它有兩個(gè)進(jìn)、出油口，其擺動(dòng)角度小于150。在相同的條件下，其輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍T雙 = 2T單 ，角速度是單葉片式的一半雙=1/2單 。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳

40、動(dòng),Part 2.5 柱塞泵、柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,柱塞液壓泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的容積變化進(jìn)行吸油和壓油的。,特點(diǎn)：由于柱塞和缸體內(nèi)孔都是圓柱表面，容易得到高精度的配合，密封性能好，在高壓下工作仍能保持較高的容積效率和總效率。,分類(lèi)：根據(jù)柱塞的布置和運(yùn)動(dòng)方向與傳動(dòng)主軸相對(duì)位置的不同，柱塞液壓泵可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩類(lèi)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.5.1 直軸式軸向柱塞泵,直軸式軸向柱塞泵又名斜盤(pán)式軸向柱塞泵。 此液壓泵的柱塞中心線平行于缸體的軸線。,1.工作原理：,缸體旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成一次吸油和壓油動(dòng)作。,第二章 能

41、源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),密封容積變化,密封容積形成柱塞和缸體配合而成,在其自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)的柱塞，在機(jī)械裝置的作用下逐漸向外伸出，使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷增大，產(chǎn)生真空，將油液從配油盤(pán)配油窗口a吸入;,在自上而下的半周內(nèi)的柱塞被斜盤(pán)推著逐漸向里縮入，使密封工作腔容積不斷減小，將油液經(jīng)配油盤(pán)配油窗口b壓出。,吸壓油口隔開(kāi)配油盤(pán)上的封油區(qū)及缸體底部的通油孔,缸體逆轉(zhuǎn),軸向柱塞泵工作原理,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),大小變化，流量大小變化,方向變化，輸油方向變化,斜盤(pán)式軸向柱塞泵變量原理,斜盤(pán)與缸體中心線的夾角 = 0 ， q = 0, 斜盤(pán)式軸向柱塞泵可作雙向變量泵！,第

42、二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),2. 排量,由圖2-20可看出，直軸式軸向柱塞泵的排量可按下式計(jì)算,（2-13）,式中 d 柱塞直徑； D柱塞在缸體上的分布圓直徑； 斜盤(pán)傾角； z 柱塞數(shù)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),3. 流量脈動(dòng),實(shí)際上，柱塞軸向移動(dòng)速度是隨缸體轉(zhuǎn)動(dòng)角度而變化。泵某一瞬時(shí)輸出流量也隨而變化，所以泵的輸出流量是脈動(dòng)的，當(dāng)柱塞數(shù)z為單數(shù)時(shí)，脈動(dòng)較小，其脈動(dòng)率為：,（2-14）,因此，一般常用的柱塞數(shù)視流量大小，取7、9或11個(gè)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),4. 變量機(jī)構(gòu),由式（2-13）可以看出，改變斜盤(pán)傾角，就可改變軸向柱塞泵的排量，從而達(dá)到

43、改變泵的輸出流量。,用來(lái)改變斜盤(pán)傾角的機(jī)械裝置稱(chēng)為變量機(jī)構(gòu)。,按控制方式分有手動(dòng)控制、液壓伺服控制和手動(dòng)伺服控制等。 按控制目的分有恒壓控制、恒流量控制和恒功率控制等多種。,變量機(jī)構(gòu)分類(lèi),第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)工作原理,圖2-21所示為手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖。 其由手輪1帶動(dòng)螺桿2旋轉(zhuǎn)，使變量活塞4上下移動(dòng)并通過(guò)銷(xiāo)軸5使斜盤(pán)6繞其回轉(zhuǎn)中心O擺動(dòng)，從而改變傾角的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。 這種變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操縱費(fèi)力，僅適用于中小功率的液壓泵。,圖2-21 手動(dòng)變量機(jī)構(gòu)原理圖 1手輪 2螺桿 3螺母 4變量活塞 5銷(xiāo)軸 6斜盤(pán),第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng)

44、,Part 2.5.2 斜軸式軸向柱塞泵,這種軸向柱塞泵的傳動(dòng)軸中心線與缸體中心線傾斜一個(gè)角度，故稱(chēng)斜軸式軸向柱塞泵，目前應(yīng)用比較廣泛的是無(wú)鉸斜軸式柱塞泵。,1.工作原理,圖2-22 無(wú)鉸斜軸式柱塞泵工作原理 1主軸 2連桿 3柱塞 4缸體 5配流盤(pán),圖2-22所示為該泵的工作原理。,當(dāng)主軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿2的側(cè)面和柱塞3的內(nèi)壁接觸帶動(dòng)缸體4轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，柱塞在缸體的柱塞孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。,其排量公式與直軸式軸向柱塞泵相同，用缸體傾角代替公式中斜盤(pán)的傾角即可。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),2. 特點(diǎn),斜軸式軸向柱塞泵與直軸式軸向柱塞泵相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：,1）柱塞的側(cè)

45、向力小，因而由此引起的摩擦損失很?。?2）主軸與缸體的軸線夾角較大，斜軸式泵一般為25，最大達(dá)40；而直軸式泵一般是15，最大為20，所以斜軸式泵變量范圍大； 3）主軸不穿過(guò)配油盤(pán)，故其球面配油盤(pán)的分布圓直徑可設(shè)計(jì)得較小，在同樣工作壓力下摩擦副的比功率值（pv）較小，因此可提高泵的轉(zhuǎn)速； 4）連桿球頭和主軸盤(pán)連接比較牢固，故自吸能力較強(qiáng)； 5）轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，起動(dòng)特性好，起動(dòng)效率高。,斜軸式軸向柱塞泵的缺點(diǎn)：,結(jié)構(gòu)中多處球面摩擦副的加工精度要求較高。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.5.3 徑向柱塞泵,圖2-23所示為軸配油式徑向柱塞泵的工作原理。這種泵由定子1、轉(zhuǎn)

46、子2（缸體）、配油軸3、襯套4和柱塞5等主要零件組成。,1.工作原理,圖2-23 軸配油式徑向柱塞泵 1定子 2轉(zhuǎn)子 3配油軸 4襯套 5柱塞 a吸油腔 b壓油腔,轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞在缸孔內(nèi)吸油、壓油各一次。通過(guò)變量機(jī)構(gòu)改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心距e，就可改變泵的排量。徑向柱塞變量泵一般都是將定子沿水平方向移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)偏心距e。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),徑向柱塞泵徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，自吸能力差。但它的容積效率和機(jī)械效率都比較高。,當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子間的偏心距為e時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一整轉(zhuǎn)，柱塞在缸孔內(nèi)的行程就為2e，柱塞數(shù)為z，則泵的排量為：,（2-15）,式中 d柱塞直徑。,設(shè)泵的轉(zhuǎn)速為n，容

47、積效率為v，則泵的實(shí)際流量為,徑向柱塞泵的流量也是脈動(dòng)的，情況與軸向柱塞泵類(lèi)似。,2.排量、流量,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.5.4 柱塞馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理,右圖所示是軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)的典型結(jié)構(gòu)。,圖3-27 軸向點(diǎn)接觸柱塞式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖 1軸 2斜盤(pán) 3軸承 4鼓輪 5彈簧 6傳動(dòng)銷(xiāo) 7缸體 8配油盤(pán) 9柱塞 10推桿,這種液壓馬達(dá)的斜盤(pán)的傾角固定，所以是一種定量液壓馬達(dá)。,在缸體7和斜盤(pán)2間裝入鼓輪4，在鼓輪的圓周上均勻分布著推桿10，液壓力作用在柱塞9上并通過(guò)推桿作用在斜盤(pán)上，推桿在斜盤(pán)反作用力的作用下產(chǎn)生一個(gè)對(duì)軸1的轉(zhuǎn)矩，迫使鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過(guò)傳動(dòng)鍵

48、帶動(dòng)馬達(dá)軸，同時(shí)通過(guò)傳動(dòng)銷(xiāo)6帶動(dòng)缸體旋轉(zhuǎn)。缸體在彈簧5和柱塞孔內(nèi)的壓力油作用下貼緊在配油盤(pán)8上。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),試說(shuō)明限壓式變量葉片泵流量壓力特性曲線的物理意義。泵的限定壓力和最大流量如何調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)時(shí)泵的流量壓力特性曲線將如何變化？ 雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵在結(jié)構(gòu)上有何區(qū)別？ 為什么軸向柱塞泵適用于高壓？ 外嚙合齒輪泵、葉片泵和軸向柱塞泵使用時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？ 試比較各類(lèi)液壓泵性能上的異同點(diǎn)。,練習(xí)與思考,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6 液壓泵的氣穴、噪聲,液壓泵在吸油過(guò)程中，吸油腔中的絕對(duì)壓力會(huì)低于大氣壓。如果液壓泵離油面很高，吸油口

49、處過(guò)濾器和管道的阻力過(guò)大，油液的粘度過(guò)大，則液壓泵吸油腔中的壓力很容易低于油液的空氣分離壓，出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，發(fā)出噪聲并引起振動(dòng)，使泵的零件腐蝕損壞。,液壓泵的氣穴現(xiàn)象,Part 2.6.1 液壓泵的氣穴,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.1 液壓泵的氣穴,圖2-25所示為液壓泵吸入管路，可用來(lái)計(jì)算液壓泵產(chǎn)生氣穴的條件。,按伯努利方程，泵入口處能量為（取動(dòng)能修正系數(shù)=1）。,（2-16）,式中 pa大氣壓力；Hs吸入高度；ps泵吸入口壓力； vs泵吸入口處的流速； 吸入管道內(nèi)的總損失。,圖2-25 液壓泵的吸入管路,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.

50、1 液壓泵的氣穴,設(shè)油液的空氣分離壓為pg，式（2-16）中 必須大于 才不會(huì)產(chǎn)生氣穴。定義有效吸入壓頭NSPH為,（2-17）,如果在泵內(nèi)由于油液加速或其他損失引起的壓力降為p，且 在NSPH= 時(shí)泵內(nèi)最低壓力達(dá)到pg，即產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。,（2-18）,該值表征了液壓泵產(chǎn)生氣穴的傾向。,不產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的條件為：,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.1 液壓泵的氣穴,液壓泵的NSPH值可從圖2-26求出。 例如， 泵的流量為38L/min，轉(zhuǎn)速為1800r/min時(shí)， 由圖可求得： NSPH=1.58m液柱（絕對(duì)壓力）。,圖2-26 液壓泵的NSPH值,第二章 能源裝置及輔

51、件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.1 液壓泵的氣穴,盡量降低吸入高度，采用通徑較大的吸油管并盡量少用彎頭，吸油管端采用容量較大的過(guò)濾器，以減小吸油阻力。 將液壓泵浸在油中以利吸油，或采用油箱高置（放在泵的上面）的方式，必要時(shí)還可增加輔助泵，將低壓油輸入到液壓泵的吸油口，也可采用加壓油箱（將油箱密封，在油箱內(nèi)通入低壓壓縮空氣）等。,避免產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的措施,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.2 液壓泵的噪聲,液壓泵的噪聲在液壓系統(tǒng)的噪聲中占有很大的比重，減小液壓泵的噪聲是液壓系統(tǒng)降噪處理中的重要組成部分。因此，應(yīng)了解液壓泵產(chǎn)生噪聲的原因，以便采取相應(yīng)的措施來(lái)降低泵的噪聲

52、。,產(chǎn)生噪聲的原因,1）泵的流量脈動(dòng)引起壓力脈動(dòng)，這是造成泵振動(dòng)的動(dòng)力源。 2）液壓泵在其工作過(guò)程中，當(dāng)吸油容積突然和壓油腔接通，或壓油容積突然和吸油腔接通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生流量和壓力的突變而產(chǎn)生噪聲。 3）氣穴現(xiàn)象。 4）泵內(nèi)流量具有突然擴(kuò)大或收縮、急拐彎、通道面積過(guò)小等而導(dǎo)致油液紊流、旋渦而產(chǎn)生噪聲。 5）管道、支架、聯(lián)軸節(jié)等機(jī)械部分產(chǎn)生的噪聲。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.6.2 液壓泵的噪聲,降低噪聲的措施,1）吸收泵的流量和壓力脈動(dòng)，在泵的出口處安裝蓄能器或消聲器。 2）消除泵內(nèi)液壓急劇變化，如在配油盤(pán)吸、壓油窗口開(kāi)三角形阻尼槽。 3）裝在油箱上的電動(dòng)機(jī)和泵使用橡膠

53、墊減振，安裝時(shí)電機(jī)軸和泵軸的同軸度要好，要采用彈性聯(lián)軸節(jié)。 4）壓油管的某一段采用橡膠軟管，對(duì)泵和管路的連接進(jìn)行隔振。 5）防止氣穴現(xiàn)象和油中滲混空氣現(xiàn)象。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.7 液壓泵的選用,設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)所要求的工作情況合理選擇液壓泵，表2-1所示為液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的一些性能。（P85）,1）一般在負(fù)載小、功率小的機(jī)械設(shè)備中，可用齒輪泵和雙作用葉片泵； 2）精度較高的機(jī)械設(shè)備（例如磨床）可用螺桿泵和雙作用葉片泵； 3）在負(fù)載較大并有快速和慢速行程的機(jī)械設(shè)備（例如組合機(jī)床）可用限壓式變量葉片泵； 4）負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備可使用柱塞泵； 5）

54、機(jī)械設(shè)備的輔助裝置，如送料、夾料等要求不太高的地方，可使用價(jià)廉的齒輪泵。,基本選用原則,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.8 油箱和液壓輔件,油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功用是：,1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液； 2）散發(fā)系統(tǒng)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量； 3）釋出混在油液中的氣體； 4）為系統(tǒng)中元件的安裝提供位置。,油箱不應(yīng)該是一個(gè)納污的地方，應(yīng)及時(shí)去除油液中沉淀的污物，在油箱中的油液必須是符合液壓系統(tǒng)清潔度要求的油液，因而對(duì)油箱的設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)等各方面提出了更高的要求。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.8.1 油箱的結(jié)構(gòu),液壓系統(tǒng)中的油箱有：整體式油箱、分離

55、式油箱；開(kāi)式油箱、閉式油箱等之分。,整體式油箱是利用主機(jī)的內(nèi)腔作為油箱，結(jié)構(gòu)緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會(huì)使主機(jī)產(chǎn)生熱變形。 分離式油箱單獨(dú)設(shè)置，與主機(jī)分開(kāi)，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動(dòng)對(duì)主機(jī)工作精度的影響，應(yīng)用較為廣泛。,開(kāi)式油箱是油箱液面和大氣相通的液箱，應(yīng)用最廣。 閉式油箱是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個(gè)密封，在頂部有一充氣管，送入0.050.07MPa的純凈壓縮空氣?？諝饣蛘咧苯雍陀鸵航佑|，或者輸?shù)狡つ覂?nèi)對(duì)油液施壓。這種油箱的優(yōu)點(diǎn)在于泵的吸油條件較好，但系統(tǒng)的回油管、泄油管要承受背壓。油箱還須配置安全閥、電接點(diǎn)壓力表等以穩(wěn)定充氣壓力，所以它只在特殊場(chǎng)合下使用。,第二章

56、 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),圖2-27 油箱 1回油管 2泄油管 3吸油管 4空氣過(guò)濾/注油器 5安裝板 6密封襯墊 7隔板 8堵塞 9過(guò)濾器 10箱體 11端蓋 12液位/溫度計(jì),圖2-27所示為油箱的典型結(jié)構(gòu)。油箱內(nèi)部用隔板7將吸油管3、過(guò)濾器9和泄油管2、回油管1隔開(kāi)。頂部、側(cè)面和底部分別裝有空氣過(guò)濾/注油器4和液位/溫度計(jì)12和排放污油的堵塞8。 液壓泵及其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的安裝板固定在油箱頂面上。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.8.2 油箱的容量,油箱的容量：油面高度為油箱高度80%時(shí)的油箱有效容積。,油箱的容量應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)的發(fā)熱、散熱平衡的原則來(lái)計(jì)算。對(duì)于

57、一般情況而言，油箱的容量可按液壓泵的額定流量估算出來(lái)。如對(duì)于機(jī)床和其他一些固定式裝置，油箱的容量V（單位為L(zhǎng)）可依下式估算,（2-19）,式中 qp液壓泵的額定流量，單位為L(zhǎng)/min； 與壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；低壓系統(tǒng) =24，中壓系統(tǒng) =57，高壓系統(tǒng) =1012。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),圖2-28 油箱容量確定圖,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),應(yīng)注意：系統(tǒng)需要高峰流量時(shí)，油箱中液面正好下降到最低點(diǎn)，此時(shí)液面還應(yīng)高于泵的吸油口75mm或1.5倍管徑，二者之中取大值。液壓系統(tǒng)處于最大回油工況時(shí)，油箱液面處于最高位，此時(shí)油箱中還應(yīng)有10%的儲(chǔ)備容量。,油箱的容量依液壓系

58、統(tǒng)的熱平衡的原則及油箱的允許溫升來(lái)確定時(shí)，可利用圖2-28所示的圖表。由油箱的允許溫升和系統(tǒng)的功率，即可查出油箱的所需容量。如允許溫升35、功率11kW，便可查得油箱容量為800L。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),Part 2.8.3 過(guò)濾器,液壓油液的污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。關(guān)于液壓油液的污染及其控制，已在第一章中作了詳細(xì)的敘述，而控制油液污染最主要的措施就是使用油液的過(guò)濾器和過(guò)濾裝置。,1. 過(guò)濾器的功用和類(lèi)型,過(guò)濾器的功用：過(guò)濾混在油液中的雜質(zhì)，把油液中雜質(zhì)顆粒大小控制在能保證液壓系統(tǒng)正常工作的范圍內(nèi)。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),過(guò)濾器的類(lèi)型：過(guò)濾器依其

59、濾心材料的過(guò)濾機(jī)制來(lái)分，有表面型、深度型和吸附型三種。,（1）表面型過(guò)濾器 過(guò)濾功能是由一個(gè)幾何面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。濾心材料具有均勻的標(biāo)定小孔，可以濾除比小孔尺寸大的雜質(zhì)。編網(wǎng)式濾心、線隙式濾心屬于這種類(lèi)型。 （2）深度型過(guò)濾器 濾心由多孔可透性材料制成，內(nèi)部具有曲折迂回的通道。大于表面孔徑的雜質(zhì)積聚在外表面，較小的雜質(zhì)進(jìn)入濾材的內(nèi)部，撞到通道壁上被吸附。紙心、毛氈、燒結(jié)金屬、陶瓷和各種纖維制品等屬于這種類(lèi)型。 （3）吸附型過(guò)濾器 濾心材料把油液中的有關(guān)雜質(zhì)吸附在其表面，如磁心可吸附油液中的鐵屑。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),2. 過(guò)濾器的主要參數(shù)和特性,過(guò)濾精度,過(guò)濾精度表示過(guò)濾器對(duì)各種

60、不同尺寸的污染顆粒的濾除能力，用絕對(duì)過(guò)濾精度和過(guò)濾比等指標(biāo)來(lái)表征。,絕對(duì)過(guò)濾精度是指通過(guò)濾心的最大硬球狀顆粒的尺寸（y）它反映了過(guò)濾材料中最大的通孔尺寸，以m表示。它可以用試驗(yàn)的方法進(jìn)行確定。,第二章 能源裝置及輔件,液壓與氣壓傳動(dòng),（2-20）,由式（2-20）可見(jiàn)，x 越大，過(guò)濾精度越高。當(dāng)x 75時(shí)， x 即被認(rèn)為是過(guò)濾器的過(guò)濾精度。 過(guò)濾比能確切地反映過(guò)濾器對(duì)不同尺寸顆粒污染物的過(guò)濾能力。,過(guò)濾比（x值）是指過(guò)濾器上游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于某給定尺寸的顆粒數(shù)Nu與下游油液?jiǎn)挝蝗莘e中大于同一尺寸的顆粒數(shù)Nd之比，即對(duì)某一尺寸x（單位為m）的顆粒來(lái)說(shuō)，其過(guò)濾比x的表達(dá)式為,第二章 能源裝置及輔