液壓傳動第2章

1、第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 第第2章章 能源裝置與輔件能源裝置與輔件 液壓泵及氣源液壓泵及氣源2.1 概述概述2.2 液壓泵液壓泵2.3 油箱油箱2.4 液壓輔件液壓輔件2.5 氣源裝置氣源裝置2.6 氣動輔件氣動輔件2.7 管件管件第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.1 概述概述 能源裝置：完成機械能向液壓能的轉(zhuǎn)換，給系統(tǒng)提供 具有一定壓力和流量的工作介質(zhì)。 能源裝置的組成 液壓系統(tǒng)：泵、油箱及液壓輔件（過濾器、熱交換器、蓄能器、壓力表、管件等），輔件依系統(tǒng)需要而設(shè)置。 氣動系統(tǒng)：空壓機、凈化器、儲氣罐、氣動三聯(lián)件及輔件（排水器、消聲器、緩沖器、管件等），輔件依系統(tǒng)需要而設(shè)置。第

2、2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 對能源裝置的基本要求對能源裝置的基本要求1.外觀美觀，色澤與主機協(xié)調(diào)2.所裝元件排列布置應(yīng)勻稱，調(diào)節(jié)維護方便，易于更換元件3.工作平穩(wěn)，振動小，噪聲水平符合有關(guān)規(guī)定4.能遠程控制能源裝置符合對所需參數(shù)的變化要求5.利用過載保護或其他適當(dāng)措施保其工作高度可靠6.盡量采用標準元件組合7.減少泄漏第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2 液壓泵液壓泵2.2.1 液壓泵概述液壓泵概述一、工作原理圖2-1單柱塞泵的結(jié)構(gòu)原理1一凸輪 2一柱塞 3一缸體 4一彈簧 5一排液閥 6一吸液閥第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 通過該單柱塞式液壓泵工作原理揭示構(gòu)成容積式液通過該

3、單柱塞式液壓泵工作原理揭示構(gòu)成容積式液壓泵的三要素：壓泵的三要素： 1）具有密封的工作腔； 2）密封腔容積可變，有配流作用； 3）吸、排油腔隔離。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 二、液壓泵的主要性能參數(shù)1.液壓泵的壓力工作壓力：泵出口的實際壓力，大小取決于外負載。 反映實際工況額定壓力：泵在連續(xù)工作中所允許的最高壓力。表 征能力指標。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.液壓泵的排量、流量排量：無泄漏情況下，泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積。 決定于幾何尺寸理論流量：無泄漏，泵單位時間所輸出的油液體 積。實際流量：泵在單位時間里實際輸出的油液體積。 考慮了泄漏、效率額定流量：額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下

4、的輸出流量tqVn第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.功率與效率輸入功率：驅(qū)動液壓泵輸入軸的機械功率。輸出功率：液壓泵輸出的液壓功率。在不考慮能量轉(zhuǎn)換過程中效率因素的理想情況下，理論功率容積效率： 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 機械效率： 總效率： 液壓泵的總效率為液壓泵的總效率為容積效率容積效率和和機械效率機械效率之積之積第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 泵性能指標公式記憶泵性能指標公式記憶理論轉(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 .計算單位要統(tǒng)一 , 角度一律用弧度.

5、第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （三）液壓泵的特性曲線 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （四）液壓泵的分類按排量是否可調(diào)：變量泵和定量泵；按結(jié)構(gòu)形式分類：柱塞泵、葉片泵、齒輪泵和螺桿泵等。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 圖2-3液壓泵的圖形符號 （a）單向定量液壓泵 （b）單向變量液壓泵 （c）雙向定量液壓泵 （d）雙向變量液壓泵液壓泵的圖形符號第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.1齒輪液壓泵齒輪液壓泵 （一）外嚙合齒輪泵 1工作原理 圖2-4 外嚙合齒輪泵第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2流量和脈動通常按齒間槽容積計算排量并適當(dāng)修正可取為泵的實際流量為 用流量脈動率來

6、評價瞬時流量的脈動 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 i為主動齒輪和被動齒輪的齒數(shù)比。齒數(shù)越少，脈動率就越大；而內(nèi)嚙合齒輪泵的脈動率比外嚙合齒輪泵的脈動率要小的多。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 1.齒頂圓與殼體內(nèi)孔之間的徑向間隙；2.齒輪端面與側(cè)蓋之間的軸向間隙；3.齒寬方向上的不完全嚙合造成的齒面間隙。3.幾個問題3.1齒輪泵的泄漏泄漏途徑： 途徑途徑2 2是最主要的泄漏途徑，約占總泄漏的是最主要的泄漏途徑，約占總泄漏的75758080。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 圖25 齒輪泵的困油現(xiàn)象 3.2 困油困油 為使泵運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須使齒輪嚙合的重疊系數(shù)大于一，這就造成了嚙合齒輪

7、對之間的封閉空間，產(chǎn)生困油現(xiàn)象。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 為消除困油現(xiàn)象，通常采用開卸荷槽的辦法。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.3 徑向不平衡力徑向不平衡力 由于齒輪周邊的壓力分布，齒輪軸上受徑向不平衡力，而且在周邊分布壓力和齒輪嚙合力的共同作用下，被動軸所受徑向不平衡力更大。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.4 3.4 提高壓力的措施提高壓力的措施采用浮動軸套的辦法來解決軸向泄漏的問題；提高齒輪軸特別是被動齒輪軸、軸承的強度和剛度。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （二二）內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵兩種結(jié)構(gòu)型 工作原理 第2

8、章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 齒輪泵的優(yōu)缺點及應(yīng)用1.優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，價格便宜，自吸能力較好，抗污染能力強，而且能耐沖擊性負載。2. 缺點：流量脈動大，泄漏大，噪聲大，效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)。3. 應(yīng)用：用于環(huán)境差、精度要求不高的場合，通常p10MPa，如工程機械、建筑機械、農(nóng)用機械等。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （三）（三）螺桿泵螺桿泵螺桿泵結(jié)構(gòu)簡單，體積、噪聲小，容積效率高，對油液污染不敏感，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸油均勻，適合于不宜強烈攪動的液體輸送。主要缺點是加工較困難，不易于保證精度。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.3 葉片液壓泵葉片液壓泵單

9、作用：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作腔容積增大和單作用：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作腔容積增大和 減小各減小各一次一次，完成，完成一次一次吸油和壓油吸油和壓油雙作用：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作腔容積增大和雙作用：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作腔容積增大和 減小各減小各二次二次，完成，完成二次二次吸油和壓油吸油和壓油第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 葉片泵優(yōu)缺點及應(yīng)用優(yōu)點是：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壓力脈動小，噪音?。唤Y(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、流量大；缺點是：對油液要求高，如油液中有雜質(zhì)，則葉片容易卡死；與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。它廣泛的應(yīng)用于機械制造中的專用機床、自動線等中、低壓液壓系統(tǒng)中。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （一）單作用

10、葉片泵（一）單作用葉片泵1. 工作原理第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.排量計算b轉(zhuǎn)子寬度D定子內(nèi)圓直徑e偏心距2VVZbeD 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.結(jié)構(gòu)特點1).1).改變改變e e可改變排量及流量可改變排量及流量, ,偏心反向吸壓油方向也相反偏心反向吸壓油方向也相反2).2).轉(zhuǎn)子受不平衡徑向液壓力轉(zhuǎn)子受不平衡徑向液壓力3). 3). 葉片數(shù)為奇數(shù)時流量脈動率小，一般為葉片數(shù)為奇數(shù)時流量脈動率小，一般為1313或或15154).4).葉片后傾葉片后傾第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （二）雙作用葉片泵（二）雙作用葉片泵 1.結(jié)構(gòu)及工作原理第2章能源裝置與輔件 液壓

11、泵及氣源 2.排量計算222c o sRrVbRrs z.R rzb定子內(nèi)表面圓弧部分長短半徑葉片數(shù)葉片寬度葉片傾角第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.結(jié)構(gòu)特點1).1).雙作用液片泵吸壓油窗口對稱分布，轉(zhuǎn)子徑向液壓力雙作用液片泵吸壓油窗口對稱分布，轉(zhuǎn)子徑向液壓力平衡平衡2).2).提高工作壓力措施提高工作壓力措施3).3).葉片數(shù)通常取葉片數(shù)通常取1212或或16164).4).葉片前傾葉片前傾第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 （三）限壓式變量葉片泵（三）限壓式變量葉片泵1.1.工作原理工作原理第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.流量壓力特性曲線流量壓力特性曲線1.調(diào)節(jié)左端彈簧

12、預(yù)壓縮量，可改變拐點壓力和最大輸出壓力值，BC段曲線左右平移； 2.調(diào)節(jié)右端流量調(diào)整螺釘，可改變初始最大偏心距，從而改變泵的最大流量，AB段曲線上下平移，同時拐點壓力值稍有變化；3.更換不同剛度的彈簧，則可改變BC段的斜率，彈簧越“軟”，BC段越陡，反之BC段越平坦。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 限壓式變量葉片泵的應(yīng)用執(zhí)行機構(gòu)需要有快、慢速運動的場合，如：組合機床進給系統(tǒng)實現(xiàn)快進、工進、快退等 快進或快退： 用AB段 工進： 用BC段 定位夾緊： 用AB段 夾緊結(jié)束保壓：用C點第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.3 柱塞液壓泵柱塞液壓泵（一）直軸式軸向柱塞泵（一）直軸式軸向柱塞泵

13、 1 1工作原理工作原理第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2流量設(shè)柱塞泵的柱塞數(shù)為z，則其流量的平均值為理論流量： 實際流量： 實際上每個柱塞沿軸向移動的速度是隨著缸體的轉(zhuǎn)動角度而變化的，可推出每個柱塞的瞬時理論流量為第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 注意注意：柱塞泵的在任意時刻的總流量等于所有處于壓油區(qū)的柱塞的瞬時流量的代數(shù)和，可見柱塞泵在任意時刻所輸出的流量是脈動的。理論分析表明，奇數(shù)柱塞所造成的流量脈動比較小，所以，實際柱塞泵的柱塞數(shù)往往為7、9。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 3.變量機構(gòu)改變斜盤傾角，就可以改變軸向柱塞泵的排量，從而改變輸出流量。 第2章能源裝置與輔件 液壓泵

14、及氣源 （二）斜軸式軸向柱塞泵 第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 柱塞泵特點: 1）工作壓力高，容積效率高，p2040MPa，Pmax可到100MPa； 2）流量大，易于實現(xiàn)變量； 3）主要零件均受壓，使材料的強度得以充分利用，壽命長，單位功率重量小。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.5 液壓泵的氣穴液壓泵的氣穴泵在吸油時，吸油腔的壓力將低于大氣壓，如果吸油腔的壓力低于油液的空氣分離壓，就會產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，發(fā)出噪聲和振動，破壞泵的零件。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.2.6液液壓泵的噪聲壓泵的噪聲 2.2.7液壓泵的選用液壓泵的選用 性能性能外嚙合齒外嚙合齒輪泵輪泵雙作用葉雙

15、作用葉片泵片泵限壓式變限壓式變量葉片泵量葉片泵徑向柱塞徑向柱塞泵泵軸向柱塞軸向柱塞泵泵螺桿泵螺桿泵工作壓力工作壓力低壓低壓中壓中壓中壓中壓高壓高壓高壓高壓低壓低壓流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)不能不能不能不能能能能能能能不能不能效率效率低低較高較高較高較高高高高高較低較低流量脈動流量脈動很大很大很小很小一般一般一般一般一般一般最小最小自吸能力自吸能力好好較差較差較差較差差差差差好好對油的污對油的污染敏感性染敏感性不敏感不敏感較敏感較敏感較敏感較敏感很敏感很敏感很敏感很敏感不敏感不敏感噪聲噪聲大大小小較大較大較小較小較小較小最小最小選價選價便宜便宜較貴較貴較貴較貴貴貴貴貴較貴較貴第2章能源裝置與輔件 液壓泵及

16、氣源 選擇液壓泵的原則1、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。2、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21MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。3、工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。4、噪聲指標：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流量均勻。5、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。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.3 油箱油箱一、功用一、功用 貯液、散熱、釋氣、基臺二、油箱的容量二、油箱的容量 油箱的容量按油

17、面最大高度為油箱高度的80作為油箱的有效容積。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 三、結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.4 管路和管接頭管路和管接頭一、管路一、管路管路有三大類：1.金屬管（鋼管、銅管、鋁管等）2.橡膠管3.尼龍管第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 安裝要求：1.管道盡量短，最好橫平豎直，轉(zhuǎn)彎少2.管道盡量避免交叉，平行管間距大于100mm，防止接觸震動便于安裝管接頭3.管道直線安裝時要有30%左右的余量，適應(yīng)油溫變化，受拉和振動的需要第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 表表2.1 管道的種類、特點和適用場合管道的種類、特點和適用場合第2章能源裝置與輔件 液壓

18、泵及氣源 二、管接頭二、管接頭對管接頭的基本要求：1.具有足夠的連接強度，也就是要有一定的螺紋扣數(shù)和一定的厚度2.密封可靠第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.4 液壓輔件液壓輔件 一、過濾器一、過濾器 過濾混在油液中的雜質(zhì)，控制雜質(zhì)顆粒大小在系統(tǒng)正常工作范圍內(nèi)二、熱交換器二、熱交換器 冷卻器和加熱器的總稱。 三、蓄能器三、蓄能器 在液壓系統(tǒng)中，用蓄能器來存貯油液的壓力能，可作為輔助動力源、較長時間維持系統(tǒng)壓力、吸收液壓沖擊或壓力脈動而使用。四、管件四、管件 包括油管和管接頭。 管道中液流的流速，吸油管取0.51.5m/s，壓油管取2.55m/s，回油管取2.53m/s。第2章能源裝置與輔件 液壓泵及氣源 2.5 氣源裝置氣源裝置 一、對氣壓傳動介質(zhì)的質(zhì)量要求一、對氣壓傳動介質(zhì)的質(zhì)量要求 壓縮空氣質(zhì)量等級及典型應(yīng)用場合的推薦值參二、壓縮空氣發(fā)生裝置二、壓縮空氣發(fā)生裝置 空壓機三、壓縮空氣凈化、貯存設(shè)備三、壓縮空氣凈化、貯存設(shè)備 后冷卻器、