液壓與氣壓傳動(dòng)第三章液壓動(dòng)力元件

1、授課日期班別題目目的要求重點(diǎn)難點(diǎn)教 具第第第報(bào)第書(shū)設(shè)計(jì)個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用課時(shí)授課計(jì)劃第三章 液壓動(dòng)力元件掌握液壓泵的工作原理掌握液壓泵的主要性能參數(shù)及計(jì)算掌握各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各種液壓泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)液壓泵的主要性能參數(shù)的計(jì)算課本教學(xué)方法課堂教案第三章 液壓動(dòng)力元件一節(jié)概述二節(jié)齒輪泵三節(jié)葉片泵四節(jié)柱塞泵第五節(jié) 液壓泵的選用1/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用教案過(guò)程：復(fù)習(xí)：1、液壓油的性質(zhì)及選用2、液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)新課：第三章 液壓動(dòng)力元件第一節(jié) 概述液壓泵 (displacement pump>是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。 其作用是將原動(dòng)機(jī) ( 電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)等 >輸入的機(jī)械能 (轉(zhuǎn)矩

2、和角速度 >轉(zhuǎn)換為壓力能 (壓力和流量 >輸出，供給系統(tǒng)壓力油，即為執(zhí)行元件提供壓力油。一、液壓泵的工作原理單柱塞式液壓泵液壓泵的工作原理歸納如下：<1）密閉的容積發(fā)生變化是吸油、壓油的根本原理，容積變大時(shí)形成真空，油箱中的油液在大氣壓力下進(jìn)入密閉的容積 (吸油 >，容積減小時(shí)油液 受壓排出(壓油 >；<2）油箱的液面與大氣相通是吸油的必要條件；<3）要有配流裝置將吸油、壓油的過(guò)程分開(kāi)； (吸油口、排壓口不能相通 >原理： 液壓泵是靠密封容積的變化實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。液壓泵是靠密封容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，其排油量的大小取決于密封腔的容積變化，

3、故這種泵又稱(chēng)為容積泵。用符號(hào)表示泵2/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用二、分類(lèi)常用的液壓泵及液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)形式可分為三大類(lèi)：按輸出、輸入的流量是否可調(diào)又可分兩大類(lèi) ：定量液壓泵定量定量液壓馬達(dá)變量液壓泵變量變量液壓馬達(dá)按輸出、輸入液流的方向是否可調(diào)又分兩大類(lèi) ：?jiǎn)蜗螂p向單向液壓泵單向液壓馬達(dá)雙向液壓泵雙向液壓馬達(dá)3/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用在按結(jié)構(gòu)形式分為三大類(lèi) 中：液壓泵一般是 定量泵齒輪式液壓馬達(dá)一般是 定量馬達(dá)液壓泵定量泵變量泵葉片式液壓馬達(dá)一般是 定量馬達(dá)液壓泵定量泵變量泵柱塞式液壓馬達(dá)定量馬達(dá)變量馬達(dá)三、液壓泵的性能參數(shù)主要是指：壓力、流量和排量、功率和效率1、壓力<1）吸入

4、壓力液壓泵進(jìn)口處的壓力。<2）工作壓力 p液壓泵的工作壓力是指泵工作時(shí)輸出油液的實(shí)際壓力，泵的工作壓力決定于負(fù)載 , 外負(fù)載增大，泵的工作壓力也隨之升高。<4）額定壓力 ps泵在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，稱(chēng)為 泵的額定壓力 。泵的額定壓力大小受泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度制約。當(dāng)泵的工作壓力超過(guò)額定壓力時(shí)，泵就會(huì)過(guò)載。<5）最高壓力指液壓泵的工作壓力隨負(fù)載的增加而增加，當(dāng)工作壓力增加到液壓泵本身零件的強(qiáng)度允許值和允許的最大泄漏時(shí)，液壓泵的工作壓力就不能增加了，這時(shí)液壓泵的工作壓力為最高壓力。<一般液壓泵有一定的過(guò)載能力，允許的最大過(guò)載壓力為額定壓力1

5、.25 倍）壓力的單位 :國(guó)際單位 ：Pa( N/m 2) 工程單位 : bar (kgf/cm2) 換算關(guān)系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m 2)=0.1MPa2、流量和排量3<1）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)泵輸出油液的體積，單位m/s 。4/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用<2>排量 (V>由泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得的泵 <在無(wú)泄漏情況下）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出液體體積。常用單位mL/r排量的單位 :國(guó)際單位 ： m3/rad工程單位 ：cm3/r(mL/r)換算關(guān)系11mL/r= cm3/r = ×10-6 m3/rad2<3>

6、;理論流量 ( qt >由泵的密封容腔幾何尺寸變化計(jì)算而得的泵 <在無(wú)泄漏情況下）在單位時(shí)間內(nèi)的排出的液體體積稱(chēng)為泵的理論流量。泵的理論流量等于排量和轉(zhuǎn)速的乘積，即qt =nV<4> 實(shí)際流量泵的實(shí)際流量是指泵工作時(shí)的實(shí)際輸出流量。由于泄漏，實(shí)際流量總是比理論流量要小。其值為理論流量qt 減去泄漏量q ,即q=qt-q<5）瞬時(shí) ( 理論 >流量 qsh液壓泵任一瞬時(shí)理論輸出的流量，一般它是波動(dòng)的，即qsh q,<6）額定流量 qn液壓泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運(yùn)行的流量。泵在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定泵必須保證的輸出流量。額定流量也小于理論

7、流量。3、功率液壓泵的 輸入能量 為機(jī)械能 ，表現(xiàn)為：轉(zhuǎn)矩T 和轉(zhuǎn)速 ；輸出能量 為壓力能，表現(xiàn)為： p 和 q<1）理論功率 Pt用泵的理論流量與泵進(jìn)出口壓差的乘積來(lái)表示。即：P t=pqt<2>輸出功率 (P 0>泵的實(shí)際流量q 與泵進(jìn)出口壓差的乘積。P0=pq<3>輸入功率(Pi>驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械功率為泵的輸入功率，若輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)，角速度為 ，則5/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用若不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換中的損失，則4、效率由于有泄漏和機(jī)械摩擦，總會(huì)有能量損失，故P0< Pi效率分兩種：容積效率和機(jī)械效率<1）容積效率液壓泵實(shí)際流量與理

8、論流量的比值稱(chēng)為容積效率( v>。為泄漏量與泵壓力p 有關(guān)。因泵內(nèi)機(jī)件間的間隙很小，故泄漏油液可視為層流，故與 p 成正比。kl 為液壓泵的泄漏系數(shù)。則有因隨 p 增大而增大，導(dǎo)致q 隨 P 增大而減小，它們的變化曲線如下圖示<2）機(jī)械效率泵在工作時(shí)存在機(jī)械摩擦<相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的摩擦及液體的粘性摩擦），因此驅(qū)動(dòng)泵所需的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩T 必然大于理論轉(zhuǎn)矩Tt ，理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入的轉(zhuǎn)矩之比稱(chēng)為機(jī)械效率。以m表示T轉(zhuǎn)矩?fù)p失<3）總效率 是指液壓泵的輸出功率與輸入功率之比。6/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用5、轉(zhuǎn)速<1）額定轉(zhuǎn)速 ns 指在額定壓力下，能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)

9、的最高轉(zhuǎn)速。<2）最高轉(zhuǎn)速 nmax 指在額定壓力下，超過(guò)額定轉(zhuǎn)速允許短時(shí)間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。<3）最低轉(zhuǎn)速 nmin 指正常運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的液壓泵的最低轉(zhuǎn)速。<4）轉(zhuǎn)速范圍最低轉(zhuǎn)速與最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速為其轉(zhuǎn)速范圍。例題講解例1、某液壓泵的工作壓力為6.3MPa，理論流量為63 Lmin，容積效率 為0.9，機(jī)械效率為 0.85，試求（1）液壓泵輸出流量 ；（ 2）液壓泵輸出功率 ；（ 3）液壓泵需輸入功率 。解：（1）液壓泵輸出流量根據(jù)公式qq tvqq t v6 30.95 6.7l / m in（ 2 ）液壓泵輸出功率根據(jù)公式PpqPp q6.365 6.735.95 KW1

10、 010 /60（ 3 ）液壓泵需輸入功率根據(jù)公式P rPv mP5.5 97.7 8 KWPrv m0.9 0.8 5第二節(jié) 齒輪泵齒輪泵的種類(lèi)很多，按工作壓力大致可分為：齒輪式液壓泵低壓齒輪泵 （p2.5MPa ）中壓齒輪泵 （p2.5 8MPa ）中高壓齒輪泵 （ p 8 16MPa ）高壓齒輪泵 （p16 32MPa ）按結(jié)構(gòu)分，齒輪泵可分為內(nèi)嚙合 和外嚙合 兩種，外嚙合齒輪泵應(yīng)用廣泛，我們主要講它，簡(jiǎn)稱(chēng)為齒輪泵。一、齒輪泵 (gear pump>的工作原理齒輪泵的殼內(nèi)裝有一對(duì)相同的外嚙合齒輪，齒輪兩側(cè)靠端蓋封閉，殼體、端7/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用蓋(上、下端蓋 >和

11、齒輪的各個(gè)齒間槽組成 若干密封的工作腔 ，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸油腔由于嚙合著的輪齒退出嚙合點(diǎn)，密封工作腔的容積逐漸增大，因而形成部分真空。油箱里的油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管被吸入，充填所形成的部分真空，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)油液到達(dá)壓油區(qū)時(shí)，由于齒輪逐漸進(jìn)入嚙合區(qū)，密封工作腔的容積不斷減小，因而油液被壓出去，液壓泵不斷地旋轉(zhuǎn)，不斷地完成吸油、壓油過(guò)程。齒輪泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)是由相互嚙合的輪齒、齒頂與泵殼內(nèi)壁的粘合而隔開(kāi)的，相當(dāng)于 配流機(jī)構(gòu)。外嚙合齒輪泵壓油吸油二、齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、吸油腔、壓油腔是固定的，吸油口( 孔 >大，壓油口 ( 孔 >??；2、消除困油現(xiàn)象的卸荷槽向吸

12、油腔偏移( 非對(duì)稱(chēng)分布 >；3、泵體兩端面上的卸荷槽，消除油液外卸，減小螺釘拉力；4、齒輪端面泄漏有潤(rùn)滑軸承后回吸油腔；<3 和 4 同屬于內(nèi)泄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）三、齒輪泵的排量、流量及流量脈動(dòng)1、排量 ( 泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積 > 外嚙合齒輪泵的理論排量應(yīng)為兩齒輪間槽工作容積之總和，若近似認(rèn)為齒間容積等于輪齒的體積，設(shè)齒輪齒數(shù)為Z，模數(shù)為m，齒寬為B，節(jié)圓直徑為D， (D=mZ>，齒高為 h (h=2m>，則齒輪泵的排量V 為：實(shí)際上齒間容積比輪齒體積稍大一點(diǎn)，工程上也用下面式計(jì)算排量：式中： m齒輪模數(shù)；Z齒數(shù)；B齒寬。2、理論平均流量 ( 泵在單位時(shí)間內(nèi)的排油體

13、積 >8/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用可見(jiàn)： 理論平均流量與泵的結(jié)構(gòu)尺寸和轉(zhuǎn)速有關(guān)； 轉(zhuǎn)速過(guò)高，產(chǎn)生空吸現(xiàn)象，會(huì)下降，需限定在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)工作。轉(zhuǎn)速過(guò)低，流量減小，泄漏與流量的比值增加，也降低。常用轉(zhuǎn)速 750 r/min 1500 r/min或<75150rad/s ）3、實(shí)際流量 qqq tvm 2 Bzv( m 3 / s )或 qq t23v2 m B zn 1 0v ( L / m in )式中： v容積效率，一般為0.7 0.9n轉(zhuǎn)速 r/min當(dāng) z、 m、 b 確定后，轉(zhuǎn)速 n 一定時(shí)，泵的輸出流量也一定，故齒輪泵屬于定量泵式中 q 為平均流量，實(shí)際上由于齒輪嚙合過(guò)程

14、中壓油腔的容積變化率是不均勻的，因此齒輪泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。設(shè) qmax、qmin 為最大、最小瞬時(shí)流量，流量脈動(dòng)率可用下式表示齒輪齒數(shù)愈少，脈動(dòng)率 就愈大，其值最高可達(dá) 0.20 以上。流量脈動(dòng)引起壓力脈動(dòng)，隨之產(chǎn)生震動(dòng)與噪聲，所以高精度機(jī)械不宜采用齒輪泵。4、流量脈動(dòng)用上式計(jì)算的實(shí)際流量是平均流量，實(shí)際上隨著嚙合點(diǎn)位置的改變，吸、排油腔的每一瞬時(shí)的容積變化率是不均勻的，因此瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的。評(píng)價(jià)瞬時(shí)流量的品質(zhì)通常用流量脈動(dòng)率表示。即9/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用q maxq min100 %q式中q max 瞬時(shí)最大流量；q min 瞬時(shí)最小流量；q 實(shí)際（平均）流量。研究表明 ：外嚙

15、合齒輪泵其脈動(dòng)功率隨齒數(shù)增多而減小，其值最高可達(dá) 20 以上，內(nèi)嚙合齒輪泵的流量脈動(dòng)功率要小得多。四、困油現(xiàn)象及消除措施1、困油現(xiàn)象為保證齒輪泵流量連續(xù)及高低壓腔嚴(yán)格密封，必須使齒輪重合系數(shù) >1，一般取 1.05 1.1 ，既總有兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，這樣就在兩對(duì)嚙合輪齒之間產(chǎn)生一個(gè)閉死容積，稱(chēng)為困油區(qū)，使留在這兩對(duì)輪齒之間的油液困在這個(gè)封閉的容積內(nèi)。隨著齒輪嚙合，封閉的容積先逐漸減小，當(dāng)嚙合點(diǎn)相對(duì)于節(jié)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)時(shí)，空間最小，隨后又逐漸增大，當(dāng)前一對(duì)輪齒即將脫離嚙合后一對(duì)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，空間最大。當(dāng)容積減小，被困油液受擠壓，而產(chǎn)生高壓，并從縫隙中擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等機(jī)件也受到附加的不平衡

16、負(fù)載作用。當(dāng)封閉容積增大，又會(huì)造成局部真空，使溶于油中的氣體分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴，引起噪聲、振動(dòng)和氣蝕，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象 。10/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用2、消除困油的方法通常是在齒輪的兩端蓋板上開(kāi)卸荷槽，如圖示，當(dāng)容積減小時(shí)，使左邊卸荷槽與壓油腔相通，當(dāng)容積增大時(shí)，右邊與吸油腔相通，在很多齒輪泵中，兩槽并不對(duì)稱(chēng)于齒輪中心線分布，而是整個(gè)向吸油腔側(cè)平移一段距離，實(shí)踐證明，這樣能取得更好的卸荷效果。注: 消除困油現(xiàn)象的卸荷槽非對(duì)稱(chēng)分布，偏向吸油腔。11/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用五、徑向液壓作用力的不平衡齒輪泵的一側(cè)是壓油腔，另一側(cè)是吸油腔。兩腔的壓力是不平衡，因此齒輪受到了來(lái)自壓油腔

17、高壓油的壓力作用，使齒輪泵的上、下齒輪及其軸承都受到一個(gè)徑向不平衡力的作用。油壓力越大，這個(gè)徑向不平衡力越大。其結(jié)果會(huì)加速軸承的磨損，降低軸承的壽命，甚至使軸承彎曲變形，造成齒頂與泵體內(nèi)孔的摩擦。為解決此問(wèn)題，可采用開(kāi)壓力平衡槽的辦法或采用縮小壓油腔的辦法減小徑向不平衡力。采取措施：1）縮小壓油口，使壓油腔的壓力油僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi)；2）適當(dāng)增大徑向間隙，使齒頂不和泵體接觸；3）開(kāi)壓力平衡槽。六、泄漏齒輪泵壓油腔的壓力油可通過(guò)三條途徑泄漏到吸油腔中去：<1）通過(guò)齒輪嚙合處的間隙；<5%）12/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用<2）通過(guò)泵體內(nèi)孔與齒頂圓間的徑向間隙；&l

18、t;10% 15%）<3）通過(guò)齒輪兩端面和蓋板間的端面間隙。在三類(lèi)中，以端面間隙的泄漏量最大，約占 70 75%，泵的壓力愈高，間隙泄漏就愈大，因此一般齒輪泵只是用于低壓，且其容積效率亦很低。采取措施 ：減小設(shè)計(jì)間隙，增加制造成本和機(jī)械摩擦不可取。采用軸向間隙補(bǔ)償措施( 如圖 >。效果：額定壓力可提高10-16MPa，容積效率不低于0.9七、齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用1、齒輪泵 ( 外嚙合 >的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小 ( 尺寸小 >，重量輕，工藝性好，制造方便，價(jià)格低廉，自吸能力強(qiáng) ( 容許的吸油真空度大 >，對(duì)油液污染不敏感，轉(zhuǎn)速范圍大，維修方便，工作可靠。2、缺

19、點(diǎn)：徑向不平衡力大，摩擦嚴(yán)重，泄漏大，流量脈動(dòng)大，工作壓力的提高受到限制，噪聲較大，不能作變量泵使用。第三節(jié) 葉片泵葉片泵 (sliding vane pump> 是各類(lèi)泵中，應(yīng)用較大、生產(chǎn)量較大的一種泵，在中、低壓液壓系統(tǒng)，尤其在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用最多。與齒輪泵相比，葉片泵的優(yōu)點(diǎn):1、流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡、噪聲?。?3/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用2、壽命長(zhǎng)、輪廓尺寸較小，結(jié)構(gòu)較緊湊等。故在精密機(jī)床中應(yīng)用較多，缺點(diǎn)：1、自吸能力差、調(diào)速范圍小、最高轉(zhuǎn)數(shù)較低、葉片容易死、2、工作可靠性較差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、對(duì)油液污染較敏感等。 故在工作環(huán)境較污穢、速度范圍變化大的機(jī)械上應(yīng)用相對(duì)較少，在工作可靠性要

20、求很高的地方，如飛機(jī)上，也很少應(yīng)用。葉片泵按其每個(gè)密封工作腔在泵每轉(zhuǎn)一周時(shí)吸油排油的次數(shù)，分為單作用式和雙作用式 兩大類(lèi)。單作用式常作變量泵使用，其額定壓力較低(6.3MPa>, 常用于組合機(jī)床、壓力機(jī)械等。雙作用式只能作定量泵使用，其額定壓力可達(dá) 1421MPa。在各類(lèi)機(jī)床 ( 尤其是精密機(jī)床 >設(shè)備中，如：注塑機(jī)、運(yùn)輸裝卸機(jī)械及工程機(jī)械等中壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。一、單作用非卸荷式葉片泵轉(zhuǎn)子葉片組液壓泵定子成配油盤(pán)端蓋1配油盤(pán)2轉(zhuǎn)子4葉片1壓油口5吸油口3 定 子1、原理如圖所示，葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片和端蓋、配油盤(pán)等件組成。定子的內(nèi)表面是個(gè)圓柱面，轉(zhuǎn)子與定子偏心地安裝在軸上，

21、轉(zhuǎn)子上開(kāi)有槽，葉片裝在槽內(nèi)并可在槽中滑落。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，葉片從槽中伸出，其頂部緊貼在定子的內(nèi)表面。這樣，在定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面，相鄰的兩個(gè)葉片表面及兩側(cè)配油盤(pán)表面之間就形成了若干個(gè)密封的工作腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí) ( 定子、配油盤(pán)不動(dòng) >，右半部分葉片逐漸從槽中伸出，密封工作腔的容積逐漸變大，產(chǎn)生局部真空，油箱中的油液在大氣壓的作用下，由泵的吸油口進(jìn)入這些密封腔，這就是吸油過(guò)程 。與此同時(shí)，左半部的葉片隨著轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)被定子內(nèi)表面逐漸推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，密封工作腔的容積逐漸減少，腔內(nèi)油液經(jīng)配油盤(pán)的壓油窗口壓出泵外，這就是壓油過(guò)程 。這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，泵的每個(gè)密封的

22、工作腔吸油和壓油各一次，所以稱(chēng)單作用葉片泵 (single action vane pump>，這種泵的壓油區(qū)和吸油區(qū)的油壓力不平衡，其轉(zhuǎn)子受到單向徑向不平衡力的作用，故又稱(chēng)這種泵為 非平衡式或非卸荷式葉片泵 。由于軸和軸承的不平衡負(fù)荷較大，因而使這種泵的工作壓力的提高受到14/2624°。個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用了限制。改變定子和轉(zhuǎn)子間的偏心矩e 值，就可以改變泵的排量，故單作用式葉片泵常做成變量泵。2、單作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)<1）定子和轉(zhuǎn)子偏心安裝改變偏心量 e 可調(diào)節(jié)泵的輸出流量偏心反向，吸油、壓油方向也反向。<2）徑向液壓力不平衡單作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子及軸承

23、上承受著不平衡的徑向力，這限制了泵工作壓力的提高，故泵的額定壓力不超過(guò)7Mpa。<3）葉片后傾為了減小葉片與定子間的磨損，葉片底油槽采取在壓油區(qū)通壓力油，在吸油區(qū)與吸油腔相通的結(jié)構(gòu)形式。因而，葉片的底部和頂部所受的液壓力是平衡的。這樣，葉片的向外運(yùn)動(dòng)主要靠旋轉(zhuǎn)時(shí)所受到的慣性力。據(jù)力學(xué)分析，葉片后傾一個(gè)角度有利于葉片在慣性力作用下向外伸出。通常后傾角為<4）壓油腔的葉片根部通壓力油，以利葉片在壓油腔其頂端與定子內(nèi)表面相接觸，吸油腔的葉片根部通低壓油( 與吸油口通 >；<5）采用內(nèi)泄結(jié)構(gòu)3、排量和流量單作用葉片泵的排量為各工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時(shí)所排出的液體總和。即 VBR

24、22eR e/ 22 R e BD eB3( m / r a d )或V2 D e B( m l / r )理論平均流量q tVD eB( m3/ s )或 qt3V n2 D eB n10( l / min )實(shí)際流量qq tvD eBv( m 3 / s )或3q q t v 2 D eB n 10 v ( l / min )式中： D定子內(nèi)圓直徑；15/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用B葉片寬度；e定子與轉(zhuǎn)子的偏心距。單作用葉片泵的流量是有脈動(dòng)的，理論分析表明：1）泵內(nèi)葉片數(shù)越少，流量脈動(dòng)率越小；2）奇數(shù)葉片的泵其脈動(dòng)率比偶數(shù)的?。粏巫饔萌~片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù)，一般為13或 15片。二、雙作

25、用式葉片泵定 子葉 片1、工作原理組成4葉 片2壓油口5吸油口液 壓 泵轉(zhuǎn) 子3 轉(zhuǎn) 子1定 子配 油 盤(pán)雙作用葉片泵 (double action vane pump> 由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、左右配油盤(pán)等組成，定子與轉(zhuǎn)子中心重合 ( 同心 >。定子內(nèi)表面為近似橢圓柱形，由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和四段過(guò)渡曲線所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片在離心力和葉片根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)向外移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤(pán)間就形成若干個(gè)密封容積。當(dāng)葉片由小半徑處向大半徑移動(dòng)時(shí)，兩葉片間密封容積逐漸增大，產(chǎn)生局部真空，使油液在大氣壓作用下通過(guò)吸油口從油

26、箱吸入泵內(nèi)；當(dāng)葉片從大半徑向小半徑移動(dòng)時(shí)，葉片后縮，容積逐漸減小，壓力上升，將油從壓油口壓出，泵連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不斷吸油、壓油而連續(xù)供油。雙作用泵有兩個(gè)吸油腔，兩個(gè)壓油腔，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油、壓油兩次，故稱(chēng)作雙作用，且兩對(duì)吸、壓油腔是對(duì)稱(chēng)于轉(zhuǎn)子分布，所以徑向液壓力平衡，故又稱(chēng)此泵為 卸荷 ( 平衡 >式葉片泵。此泵流量 ( 排量 >不可調(diào)，所以為 定量泵 。16/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用雙作用葉片泵工作原理2、排量和流量考慮葉片厚度及傾角時(shí)，雙作用葉片泵的排量為：222 zBS ( Rr )V2B(Rr )cos( ml / r )或 VB ( R22zB S ( Rr )3r )c

27、 o s( m / r a d )式中： R、r 定子圓弧段的大、小半徑；B轉(zhuǎn)子和葉片的寬度；S葉片的厚度；z葉片數(shù)；葉片的傾斜角。若不考慮葉片厚度及傾角時(shí)，排量為：V22( m l / r )2 B ( Rr )或 V223B ( Rr )( m / r a d )理論平均流量q tV n實(shí)際流量qq tv雙作用葉片泵的流量脈動(dòng)很小，其脈動(dòng)率較其它形式( 螺桿泵除外 >小得多。且在葉片數(shù)為4 的整數(shù)倍時(shí)最小。故一般該泵的葉片數(shù)為12 或 16。3、雙作用式葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)<1）定子過(guò)渡曲線理想的過(guò)渡曲線不僅應(yīng)使葉片在槽中滑動(dòng)時(shí)的徑向速度和加速度變化均勻，而且應(yīng)使葉片轉(zhuǎn)到過(guò)渡曲線和

28、圓弧交界處的加速度突變不大，以減小沖擊和噪聲。目前雙作用式葉片泵一般都是用綜合性能較好的等加速度 - 等減速曲線。<2）徑向作用力平衡17/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用由于雙作用式葉片泵的吸、壓油口對(duì)稱(chēng)分布，所以轉(zhuǎn)子和軸承上所受的徑向力是平衡的。<3）配流盤(pán)配流盤(pán)的作用是給泵進(jìn)行配油。為了保證配流盤(pán)的吸、壓油窗口在工作中能隔開(kāi)，就必須使配流盤(pán)上封油區(qū)夾角 ( 即吸油窗口和壓油窗口之間的夾角 > 大于或等于兩個(gè)相鄰葉片間的夾角，如圖 3 20 所示，即：此外定子圓弧部的夾角 應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥谂淞鞅P(pán)上封油區(qū)夾角 ，以免產(chǎn)生困油和氣穴現(xiàn)象。<4）缷荷三角槽在配流盤(pán)上葉片從封油區(qū)

29、進(jìn)入壓油窗口一邊開(kāi)卸荷三角槽，如圖所示使相鄰葉片間的密閉容積逐漸地進(jìn)入壓油窗口，壓力逐漸上升，從而消除困油現(xiàn)象和由于壓力突變而引起的瞬時(shí)流量脈動(dòng)和噪聲<5）葉片傾角葉片在轉(zhuǎn)子中放置時(shí)應(yīng)當(dāng)有利于葉片在轉(zhuǎn)子的槽中滑動(dòng)，并且磨損要小。18/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用壓力角 越大， Ft 力越大。當(dāng)轉(zhuǎn)子槽按旋轉(zhuǎn)方向傾斜 a 角時(shí)，可使原徑向排置葉片的壓力角 減少為 ，這樣就可以減少與葉片垂直的力 Ft ，使葉片在轉(zhuǎn)子槽中移動(dòng)靈活，減少磨損。由于不同轉(zhuǎn)角處的定子曲線的法線方向不同，由理論和實(shí)踐得出，一般葉片傾角a=10o14o注意：由于葉片傾斜一個(gè)角度安裝，轉(zhuǎn)子必須朝傾斜的方向旋轉(zhuǎn)，也就是葉片頂

30、部按轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向往前傾斜。高壓雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)<1）端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償為了減小端面泄漏，采取的間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施是將右配流盤(pán)的右側(cè)與壓油腔連通，使配流盤(pán)在液壓力作用下壓向定子。泵的工作壓力愈高，配油盤(pán)就會(huì)愈加貼緊定子。<2）減小葉片對(duì)定子的作用力1>減小作用在葉片底部的油液壓力，將泵的壓油腔的油液通過(guò)阻尼槽或內(nèi)裝式小減壓閥通到吸油區(qū)的葉片底部，以減小壓力。2）減小葉片底部受壓力油作用的面積?？梢杂脺p小葉片厚度的辦法來(lái)減少壓力油對(duì)葉片底部的作用力。但受目前材料工藝的限制，葉片不能做得太薄，一般厚度為 1.8-2.5mm。<3）采取雙葉片結(jié)構(gòu)如圖所示。在轉(zhuǎn)子2 的槽中裝

31、有兩個(gè)葉片1，它們之間可以相對(duì)自由滑動(dòng)，在葉片頂端和兩側(cè)面倒角之間構(gòu)成V 形通道，使葉片底部的壓力油經(jīng)過(guò)通道進(jìn)入葉片頂部，因此使葉片底部和頂部的壓力相等，適當(dāng)選擇葉片頂部棱邊的寬度，即可保證葉片頂部有一定的作用力壓向定子 3，同時(shí)又不至于產(chǎn)生過(guò)大的作用力而引起定子的過(guò)度磨損。19/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用<4）采用子母葉片結(jié)構(gòu)采用子母葉片結(jié)構(gòu)減小葉片底部承受壓力油作用的寬度或采用階梯葉片。這種方法可以用于額定壓力達(dá)21MPa的高壓葉片泵上。第四節(jié) 柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所造成的密封工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。由于構(gòu)成密封工作腔的構(gòu)件柱塞和缸體內(nèi)孔均為

32、圓柱表面，加工方便，容易得到較高的配合精度，密封性能好，容積效率高。故可以達(dá)到很高的工作壓力。同時(shí)，這種泵只要改變柱塞的工作行程就可以很方便地改變其流量，易于實(shí)現(xiàn)變量。因此，在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，如在龍門(mén)刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶機(jī)械等等上面得到廣泛應(yīng)用。柱塞泵的分類(lèi)：柱塞泵按照柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞20/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用泵；軸向柱塞泵按照配流方式的不同，分為直軸式 <斜盤(pán)式）和斜軸式 <擺缸式）。工作原理：柱塞泵是依靠柱塞在其缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)密封工作腔的容積變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。這類(lèi)泵泄

33、漏小，容積效率高，可以在高壓下工作一、徑向柱塞泵流量計(jì)算徑向柱塞泵的特點(diǎn)：柱塞在轉(zhuǎn)子內(nèi)是徑向排列的，所以徑向尺寸大，旋轉(zhuǎn)慣性大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。柱塞與定子為點(diǎn)接觸，接觸應(yīng)力高配油軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易磨損，摩損后間隙不能補(bǔ)償，泄21/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用漏大，故這種泵的工作壓力、容積效率和泵的轉(zhuǎn)速都比軸向柱塞泵低定子與轉(zhuǎn)子偏心安裝，改變偏心距 e 值可改變泵的排量，因此徑向柱塞泵可做變量泵使用。有的徑向柱塞泵的偏心距e 可從正值變到負(fù)值，改變偏心的方向，泵的吸油方向和排油方向也發(fā)生變化，成為雙向徑向柱塞變量泵由其特點(diǎn)所決定，徑向柱塞泵廣泛地用于低速、高壓、大功率的拉床、插床和刨床的

34、液壓傳動(dòng)的主運(yùn)動(dòng)中二、軸向柱塞泵1、斜盤(pán)式軸向柱塞泵<1）工作原理該泵由傳動(dòng)軸、斜盤(pán)、柱塞、缸體、配油盤(pán)等零件組成。傳動(dòng)軸和缸體固連在一起，缸體上在直徑為 D 的圓周上均勻地排列著若干個(gè)軸向孔，柱塞沿軸向均勻布置，可在孔內(nèi)滑動(dòng)。斜盤(pán)的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸呈<）角。1斜盤(pán)2柱塞3缸體AA-A4配油盤(pán)5傳動(dòng)軸abA圖4-13軸向柱塞泵柱塞靠彈簧或底部的低壓油作用，使其球形端部緊壓在斜盤(pán)上，當(dāng)傳動(dòng)軸按圖示方向帶動(dòng)缸體一起回轉(zhuǎn)時(shí) ( 斜盤(pán)和配油盤(pán)不動(dòng) >，柱塞會(huì)從缸體孔中逐漸向外伸出，柱塞密封工作腔 ( 由柱塞端面與缸體內(nèi)孔圍成的容腔 >的容積不斷擴(kuò)大，形成部分真空，將液壓油從油箱經(jīng)油

35、管、進(jìn)油窗口 a 吸進(jìn)來(lái)，隨著旋轉(zhuǎn)柱塞又會(huì)向缸體孔內(nèi)逐漸縮回，使密封工作腔的容積不斷減小，壓力增大，油液從配油窗口b 向外壓出，缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞吸油、壓油一次，當(dāng)缸體連續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不斷輸出壓力油。改變斜盤(pán)傾角，可改變柱塞往復(fù)行程的大小，也就改變了排量，改變斜盤(pán)傾角的傾斜方向 ( 泵的轉(zhuǎn)向不變 >，可使泵的進(jìn)、出油口互換，成為雙向變量泵。<2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）有一斜盤(pán)，斜盤(pán)軸線與轉(zhuǎn)軸有一傾角( 夾角 >；2）柱塞軸向排列，保持柱塞頂部與斜盤(pán)面接觸；3）配油盤(pán)不動(dòng)，其配油口相應(yīng)與吸、壓油管相通。<3）排量和流量22/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用排量V2D ztg( m3d

36、/ r )4理論流量q tV nd2nD z tg實(shí)際流量4qq t vd2n vD ztg4柱塞泵也有流量波動(dòng)，奇數(shù)柱塞比偶數(shù)柱塞脈動(dòng)較小，所以一般柱塞泵的柱塞數(shù)取 7、9 或 11，工作壓力高 ( 常用壓力 20 40MPa，最高可達(dá) 80MPa>。<4）軸向柱塞泵優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，慣性小，容積效率高，工作壓力也很大，目前最高壓力可達(dá) 40MPa，甚至更高，一般用于工程機(jī)械、壓力機(jī)等高壓系統(tǒng)。缺點(diǎn)：因?yàn)橹S向安裝，所以軸向尺寸較大，軸向作用力也很大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。<5）柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)參數(shù)高：額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動(dòng)功率大；效率高：容積效率為 95左右，總效率

37、為 90左右；壽命長(zhǎng)；變量方便，形式多。柱塞泵的缺點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件數(shù)較多；制造工藝要求較高，成本較貴；對(duì)油液的污染較敏感，要求較多的過(guò)濾精度，對(duì)使用和維護(hù)要求較高；第五節(jié) 液壓泵的選用一、選擇液壓泵的原則是否要求變量：徑向柱塞泵、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，高壓化以后可達(dá)21MPa。工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。23/26個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用噪聲指標(biāo)：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)流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；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總效率最高。二、液壓泵壓力大小的選用液壓泵的選擇，通常是先根據(jù)對(duì)液壓泵的性能要求來(lái)選定液壓