第二章液壓泵

1、第二章第二章 液壓泵液壓泵液壓泵概述液壓泵概述齒輪泵齒輪泵葉片泵葉片泵液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用 習(xí)習(xí) 題題2-12-1液壓泵概述液壓泵概述以單柱塞泵為例說明泵的工作原理2.1.12.1.1液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理液壓泵正常工作三個(gè)必備條件液壓泵正常工作三個(gè)必備條件必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所構(gòu)成的密閉容積；密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周期性的變化，容積由小變大吸油，由大變小壓油；密閉容積增大到極限時(shí)，先要與吸油腔隔開，然后才轉(zhuǎn)為排油；密閉容積減小到極限時(shí)，先要與排油腔隔開，然后才轉(zhuǎn)為吸油。定量泵定量泵變量泵變量泵泵泵2.1.22.1.2泵的分類泵的分類螺桿

2、泵螺桿泵柱塞泵柱塞泵葉片泵葉片泵齒輪泵齒輪泵泵泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵徑向柱塞泵雙作用式雙作用式單作用式單作用式雙頭雙頭單頭單頭外嚙合式外嚙合式內(nèi)嚙合式內(nèi)嚙合式泵泵高壓泵高壓泵中壓泵中壓泵低壓泵低壓泵液壓泵的圖形符號定 量 泵變 量 泵定 量 馬 達(dá)變 量 馬 達(dá)雙 向 變 量 泵雙 向 變 量 馬 達(dá)圖 3-3 液 壓 泵 和 液 壓 馬 達(dá) 的 圖 形 符 號2.1.3泵泵1、壓力（pa，Mpa）工作壓力工作壓力p p： 液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力 工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的 壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān)。 額定壓力額定壓力p ps s： 液壓泵在正常工作條件下，按

3、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù) 運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力2 2、排量、排量V V （cmcm3 3/r,ml/r/r,ml/r） 排量是泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值，如泵排量固定，則為定量泵；排量可變則為變量泵。一般定量泵因密封性較好，泄漏小，在高壓時(shí)效率較高。 3、流量（L/min） 泵單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積（L/min） 理論流量理論流量qt 式中：V 泵的排量（L / r） n 泵的轉(zhuǎn)速（r/min） 實(shí)際流量實(shí)際流量q 式中： q 泄漏損失 額定流量額定流量qs 額定壓力，額定轉(zhuǎn)速下單位時(shí)間輸出流量Vnqtqqqt4 4、泵的功率、泵的功率 輸入功率輸入功率 式中：T 輸入轉(zhuǎn)矩（Nm） 角速度（ra

4、d/s） 輸出功率輸出功率 式中：p 泵輸出的工作壓力（N/m2） q 泵的實(shí)際輸出流量（m3 /s）)(kwpqP )(kwTPr5 5、效率、效率泵的容積效率：泵的容積效率：泵的機(jī)械效率：泵的機(jī)械效率： 式中：Tt 泵的理論輸入扭矩 Tr 泵的實(shí)際輸入扭矩泵的總效率：泵的總效率：tVqqrtmTTrvmPP.q0pqqpsqsqtqt泵特性總結(jié)理論轉(zhuǎn)矩記住它 , 等于排量乘壓差 .理論流量記得住 , 等于排量乘轉(zhuǎn)速 .功率等于p 乘 q , 也等轉(zhuǎn)矩乘轉(zhuǎn)速 .能流方向分得清 , 乘除效率不含糊 .計(jì)算單位要統(tǒng)一 , 角度一律用弧度.例題21 某液壓系統(tǒng)，泵的排量v10m L/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速n

5、1200rpm，泵的輸出壓力p=5Mpa 泵容積效率v0.92，總效率0.84，求： 1）泵的理論流量； 2）泵的實(shí)際流量； 3）泵的輸出功率； 4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。例題解：1）泵的理論流量 qt=v.n.10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的實(shí)際流量 q qt .v120.9211.04 L/min 3)泵的輸出功率 4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 )(9 . 06004.11560kwpqP)(07. 184. 09 . 0kwpPm齒輪泵齒輪泵低壓泵低壓泵p ps s=2.5Mp=2.5Mpa a中壓泵中壓泵6.3Mp6.3Mpa aps16Mpps16Mpa a高高壓泵壓泵ps=3

6、1.5Mpa齒輪泵齒輪泵代號代號CBCB- -BB型型壓壓力力流量流量（L/min） 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成一對幾何參數(shù)完全相同的齒輪，齒一對幾何參數(shù)完全相同的齒輪，齒寬為寬為B B，齒數(shù)為，齒數(shù)為z z泵體泵體前后蓋板前后蓋板長短軸長短軸工作原理工作原理 （動(dòng)畫）（動(dòng)畫） 兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。增大，經(jīng)吸油口吸油。2.2.12.2.1工作原理工作原

7、理外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)外嚙合齒輪泵的排量公式外嚙合齒輪泵的排量公式 V = 2z m 2 B式中式中 z z 齒數(shù)齒數(shù) m m 齒輪模數(shù)齒輪模數(shù) B B 齒寬齒寬齒輪泵的瞬時(shí)理論流量脈動(dòng)， 是齒輪泵產(chǎn)生噪聲的主要根源。為減少脈動(dòng)，可同軸安裝兩套齒輪，每套齒輪之間 錯(cuò)開半個(gè)齒距，組成共壓油口和吸油口的兩個(gè)分離 的齒輪泵。2.2.22.2.2外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 泄漏與間隙補(bǔ)償措施泄漏與間隙補(bǔ)償措施齒輪泵齒輪泵 端面泄漏端面泄漏80808585 徑向泄漏徑向泄漏 輪齒嚙合處泄漏輪齒嚙合處泄漏端面間隙補(bǔ)償端面間隙補(bǔ)償靜壓平衡措施：靜壓平衡措施：齒輪和蓋板之

8、間增加一個(gè)補(bǔ)償齒輪和蓋板之間增加一個(gè)補(bǔ)償零件，如浮動(dòng)軸套或浮動(dòng)側(cè)板，零件，如浮動(dòng)軸套或浮動(dòng)側(cè)板，在浮動(dòng)零件的背面引入壓力油，在浮動(dòng)零件的背面引入壓力油，讓作用在背面的液壓力稍大于讓作用在背面的液壓力稍大于正面的液壓力，其差值由一層正面的液壓力，其差值由一層很薄的油膜承受。很薄的油膜承受。液壓徑向力及平衡措施液壓徑向力及平衡措施作用在齒輪軸上液壓徑向力不平衡。 液壓徑向力的平衡措施：在蓋板上開設(shè)平衡槽，使它們分別與低、高壓腔相通，產(chǎn)生一個(gè)與液壓徑向力平衡的作用。困油現(xiàn)象與卸荷措施困油現(xiàn)象與卸荷措施困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 齒輪重迭系數(shù)1，在兩對輪齒同時(shí)嚙合時(shí)，它們之間將形成一個(gè)與吸、壓油腔均不相通的閉

9、死容積，此閉死容積隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)其大小發(fā)生變化，先由大變小，后由小變大。困油現(xiàn)象的危害困油現(xiàn)象的危害 閉死容積由大變小，油液受擠壓，導(dǎo)閉死容積由大變小，油液受擠壓，導(dǎo)致壓力沖擊和油液發(fā)熱，閉死容積由致壓力沖擊和油液發(fā)熱，閉死容積由小變大時(shí)，引起汽蝕和噪聲。小變大時(shí)，引起汽蝕和噪聲。 卸荷措施卸荷措施 在前后蓋板或浮動(dòng)軸套上開卸荷槽在前后蓋板或浮動(dòng)軸套上開卸荷槽 開設(shè)卸荷槽的原則開設(shè)卸荷槽的原則 兩槽間距兩槽間距a a為最小閉死為最小閉死 容積，閉死容積由大變?nèi)莘e，閉死容積由大變 小時(shí)與壓油腔相通，閉小時(shí)與壓油腔相通，閉 死容積由小變大時(shí)與吸死容積由小變大時(shí)與吸 油腔相通。油腔相通。外嚙合外嚙合齒輪

10、泵的特點(diǎn)齒輪泵的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉，工作可靠，便于維結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉，工作可靠，便于維護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕自吸性能好，對油污不敏感自吸性能好，對油污不敏感缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 泄漏嚴(yán)重容積效率低泄漏嚴(yán)重容積效率低 流量脈動(dòng)大，噪聲大流量脈動(dòng)大，噪聲大 排量不可調(diào)排量不可調(diào)2.2.3應(yīng)用1.精度低的一般機(jī)床液壓系統(tǒng)2.壓力低，流量大的液壓系統(tǒng)3.工作環(huán)境惡劣的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)4.用于輸送質(zhì)地純潔粘度大的食品流體（面漿糖漿等）2.2.42.2.4內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵 工作原理工作原理 特點(diǎn)特點(diǎn)無困油現(xiàn)象無困油現(xiàn)象流量脈動(dòng)小，噪聲低流

11、量脈動(dòng)小，噪聲低漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成組成: :內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距內(nèi)嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)內(nèi)嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)葉片泵葉片泵YBN-型葉片泵葉片泵雙作用式（定量泵）雙作用式（定量泵）單作用式（變量泵）單作用式（變量泵）YB-型工作原理工作原理n 排量公式排量公式 V = 2B（R 2 r 2） - 2 z BS（R - r）/ cos式中：式中：R,rR,r定子的大小圓弧半徑定子的大小圓弧半徑 Z Z 葉片數(shù)葉片數(shù) SS葉片厚度葉片厚度 為葉片傾角為葉片傾角2.3.12.3.1雙作用葉片泵雙作用葉

12、片泵葉片葉片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自吸能力比齒輪泵差，脈動(dòng)性好。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，抗污染能力較齒輪泵差。徑向力平衡。為保證葉片自由滑動(dòng)且始終緊貼定子內(nèi)表面，葉片槽根部全部通壓力油。合理設(shè)計(jì)過渡曲線形狀和葉片數(shù)（z8），可使理論流量均勻，噪聲低。存在困油現(xiàn)象，為減少兩葉片間的密閉容積在吸壓油腔轉(zhuǎn)換時(shí)因壓力突變而引起的壓力沖擊，在配流盤的配流窗口前端開有減振槽。2.3.22.3.2單作用葉片泵單作用葉片泵 工作原理與結(jié)構(gòu)工作原理與結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子 與定子存在偏心e，銑有z 個(gè)葉片槽葉片 在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)自由滑動(dòng)，寬度為B左、右配流盤 銑有吸、壓油口

13、傳動(dòng)軸 排量公式排量公式 V V= = 4BzRe 4BzRe sin(sin(/z /z ) )單作用葉片泵的特點(diǎn)單作用葉片泵的特點(diǎn)可以通過改變定子的偏心距可以通過改變定子的偏心距 e e 來調(diào)節(jié)泵的排來調(diào)節(jié)泵的排量和流量。量和流量。葉片槽根部分別通油，葉片厚度對排量無影響。葉片槽根部分別通油，葉片厚度對排量無影響。因葉片矢徑是轉(zhuǎn)角的函數(shù)，瞬時(shí)理論流量是脈因葉片矢徑是轉(zhuǎn)角的函數(shù)，瞬時(shí)理論流量是脈動(dòng)的。葉片數(shù)取為奇數(shù)，以減小流量的脈動(dòng)。動(dòng)的。葉片數(shù)取為奇數(shù)，以減小流量的脈動(dòng)。限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵 變量原理變量原理 (動(dòng)畫動(dòng)畫) 定子右邊控制活塞作用著定子右邊控制活塞作用著泵出口壓力

14、油，左邊作用泵出口壓力油，左邊作用著調(diào)壓彈簧力，當(dāng)著調(diào)壓彈簧力，當(dāng)FFt，定子將向偏心減，定子將向偏心減小的方向移動(dòng)，泵的輸出小的方向移動(dòng)，泵的輸出流量減小。流量減小。限壓式變量葉片泵特性曲線限壓式變量葉片泵特性曲線調(diào)節(jié)彈簧預(yù)壓縮量，改變pB大小 ，BC 沿水平方向平移。調(diào)節(jié)定子右邊最大流量調(diào)節(jié)螺釘，改變定子emax，即改變泵最大流量，曲線 AB上下移動(dòng)。彈簧剛度決定BC 的斜率不同，泵最高壓力pc 不同。螺桿泵柱塞泵2.4.1螺桿泵螺桿泵 工作原理工作原理 特點(diǎn)特點(diǎn) 流量均勻，噪聲流量均勻，噪聲低；自吸性能好。低；自吸性能好。2.4.22.4.2柱塞泵柱塞泵 斜盤式斜盤式 軸向柱塞泵軸向柱塞

15、泵 按柱塞排列方式按柱塞排列方式 斜軸式斜軸式 徑向柱塞徑向柱塞斜盤式軸向柱塞泵斜盤式軸向柱塞泵缸體的中心線與傳動(dòng)主軸平行，柱塞頭部安裝在傾缸體的中心線與傳動(dòng)主軸平行，柱塞頭部安裝在傾斜的圓盤上斜的圓盤上工作原理（工作原理（動(dòng)畫動(dòng)畫）斜盤式軸向柱塞泵實(shí)物斜盤式軸向柱塞泵實(shí)物斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵缸體的中心線與傳動(dòng)主軸成一角度缸體的中心線與傳動(dòng)主軸成一角度徑向柱塞泵徑向柱塞泵工作原理（工作原理（動(dòng)畫動(dòng)畫）是否要求變量： 徑向（軸向）柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力： 柱塞泵壓力31.5MPa； 葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達(dá)16MPa； 齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后

16、可達(dá)21MPa。2. 5液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用 工作環(huán)境：工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標(biāo)：噪聲指標(biāo)：低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時(shí)流量泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時(shí)流量均勻。均勻。效率：效率：軸向柱塞泵總效率最高；同一結(jié)構(gòu)的泵，排軸向柱塞泵總效率最高；同一結(jié)構(gòu)的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。總效率最高。先根據(jù)對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來確定具體規(guī)格。液壓泵工作壓

17、力液壓泵工作壓力根據(jù)執(zhí)行元件的最大工作壓力來決定 p泵k壓p缸 式中： P泵 液壓泵所需要提供的壓力，Pa k壓系統(tǒng)中壓力損失系數(shù)，取1.3 1.5 P缸 液壓缸中所需的最大工作壓力，Pa2.5.12.5.1液壓泵大小的選用液壓泵大小的選用液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量q泵K流q缸 式中：q泵液壓泵所需輸出的流量，m3/min K流系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.11.3 q缸一液壓缸所需提供的最大流量，m3/min多缸同時(shí)動(dòng)作，q缸為同時(shí)動(dòng)作所有液壓缸最大流量和。注意：實(shí)際選用泵的額定壓力約為所求實(shí)際選用泵的額定壓力約為所求p p泵泵值的值的1.251.25；泵的額定流量略大于或等于所

18、求出的泵的額定流量略大于或等于所求出的q q泵泵值即可。值即可。 驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)機(jī)功率： （KW） 式中：PM電動(dòng)機(jī)所需的功率，kw p泵泵所需的最大工作壓力，Pa, q泵泵所需輸出的最大流量，m3/min 泵的總效率。 各種泵的總效率為： 齒輪泵0.6 0.7 葉片泵0.6 0.75 柱塞泵0.8 0.85。2.5.22.5.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇60泵泵qpPM1.已知某液壓系統(tǒng)如圖所示，工作時(shí)，活塞上外載荷為F=9720N，活塞有效工作面積A0.008m2，活塞運(yùn)動(dòng)速度v=0.04m/s。問應(yīng)選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？驅(qū)動(dòng)它的電機(jī)功率應(yīng)為多少?習(xí)題2.有液壓系統(tǒng)，巳知F=30000N，A=0.01m2，空載時(shí)的快速前進(jìn)速度為0.05 m/s，負(fù)載工作時(shí)前進(jìn)速度為0.025 m/s，選取k壓1.5，k流1.3 ， 0.75。試從下列已知泵中選擇一臺合適的泵，并計(jì)算其電動(dòng)機(jī)功率。 已知泵如下： YB-32，q額32L/min，p額63MPa YB-40，q額40L/min，p額63MPa YB-50，q額50L/min，p額63MPa習(xí)題3.已知