動力元件及輔助元件

1、動力元件及輔助元件第1頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一第一節(jié) 液壓泵工作原理第二節(jié) 齒輪泵第三節(jié) 葉片泵第四節(jié) 柱塞泵第五節(jié) 液壓動力輔助元件及其應用本章內容第2頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一一、工作原理液壓泵第一節(jié) 液壓泵工作原理第3頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 液壓泵是靠密封容積的變化來實現(xiàn)吸油和壓油的，稱為容積式泵。其排油量的大小取決于密封腔的容積變化。保證容積式泵工作的必要條件是： （）具有若干個密封且可以周期性變化的工作容積。 （）具有相應的配流裝置 。它保證密封容積由小變大時只與吸油管連通；密封容積

2、由大變小時只與壓油管連通。 由吸油到壓油或由壓油到吸油的轉換稱為配流。 （3）油箱內液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。 第4頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一二、液壓泵的主要性能參數(shù)1.壓力 (1)工作壓力：液壓泵實際工作時的輸出壓力。用符號p表示，單位為Pa。其大小取決于外負載和排油管路上的壓力損失，與泵的流量無關。 (2)額定壓力：液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高工作壓力。通常將其標在液壓泵的銘牌上。 (3)最高允許壓力：在超過額定壓力的條件下，按試驗標準規(guī)定允許液壓泵短暫運行的最高壓力值。由系統(tǒng)中的安全閥限定。 第5頁，共58頁，2022

3、年，5月20日，20點42分，星期一 (1)排量V：指泵每轉一周，由其密封容積幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積。單位為 m3/r。 排量可以調節(jié)的為變量泵，排量不可以調節(jié)的為定量泵。 (2)理論流量qt：不考慮液壓泵泄漏流量的條件下，單位時間內所排出的液體體積。排量和理論流量的關系，即： 2.排量和流量 (3)實際流量q：泵在實際工作壓力下單位時間內所排出液體的體積。 (4)額定流量qn：泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定（如在額定壓力和額定轉速下）必須保證的流量。其值標在液壓泵銘牌上。第6頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 3、功率1）泵的輸人功率Ps:指作用在液

4、壓泵主軸上的機械功率。 2）泵的輸出功率P:指液壓泵工作過程中實際輸出的液壓功率。 式中 T泵軸的輸入轉矩(N m) n 泵主軸轉速（r/min） p液壓泵吸、壓油口之間的壓力差(Nm2)； q 液壓泵的輸出流量(m3s) 。 Ps= 2nTP = pq 第7頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一4、效率1）液壓泵的容積損失與容積效率2）液壓泵的機械損失與機械效率 3）液壓泵的總效率 液壓泵實際工作時總是有能量損失的，主要表現(xiàn)為容積損失和機械損失。 容積損失：指液壓泵在流量上的損失。 機械損失：指液壓泵在轉矩上的損失。 第8頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分

5、，星期一三、液壓泵的分類（1）齒輪泵（外嚙合、內嚙合齒輪泵）（2）葉片泵（單作用、雙作用葉片泵）（3）柱塞泵（軸向、徑向柱塞泵） 按結構形式分為按排液方向是否可互換分為（1）單向泵（2）雙向泵按排量是否可調分為（1）定量泵（2）變量泵按壓力大小分為 ：低壓泵、中壓泵、高壓泵、超高壓泵第9頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一液壓泵圖形符號第10頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一第二節(jié) 齒輪泵第11頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 特點：結構簡單，工作可靠，自吸能力強，對油 液的污染不敏感。 流量和壓力脈動大、噪聲大，排量不可

6、 調，容積效率低。 類型：按嚙合形式分為：外嚙合齒輪泵 內嚙合齒輪泵應用：多用于壓力不高、傳遞功率不大、對機構運 動速度穩(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)中。第12頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一一、外嚙合齒輪泵的結構和工作原理 與其他容積式液壓泵的區(qū)別： 由于嚙合點處的齒面接觸線一直起著隔離高、低壓腔的作用，因此齒輪泵中不需設置專門的配流機構。第13頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一二、外嚙合齒輪泵存在的主要問題 外嚙合齒輪泵的泄漏、困油和徑向液壓力不平衡是影響齒輪泵性能指標和壽命的三大問題。 1.泄漏齒輪泵存在著三個可能產(chǎn)生泄漏的部位：1）齒輪端面和

7、端蓋間（ 75%-80% ）；2）齒輪外圓和殼體內孔間（ 15%-20% ） ；3）兩個齒輪的齒面嚙合處（ 4%-5% ） 。 三種泄漏中，端面泄漏量最大，約占總泄漏量的75%-80%。因這里泄漏途徑短，泄漏面積大。齒輪泵的端面泄漏是影響壓力提高的主要因素，因此一般齒輪泵只適應于低壓系統(tǒng)，而且容積效率較低。 第14頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2.困油現(xiàn)象ab 容積逐漸減小 p 容積減小時，被困油液受擠壓致使壓力急劇上升，產(chǎn)生液壓沖擊，使齒輪和軸受到瞬時的壓力沖擊； 且高壓油從一切可能泄漏的縫隙強行擠出，導致油液發(fā)熱。 形成局部真空，使溶于油液中的氣體析出，形成氣泡

8、，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等。 這種因獨立密封容積大小發(fā)生變化引起的液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象稱為困油現(xiàn)象。b c 容積逐漸增大 p 第15頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一原則 ：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 方法：在兩側端蓋上分別開卸荷槽以消除困油。困油現(xiàn)象嚴重影響液壓泵的使用壽命，因此必須予以消除。第16頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 在齒輪傳動處于齒側隙很小的傳動狀態(tài)時，為避免獨立密封容積的減小引起壓力沖擊和噪聲，一般將卸荷槽向吸油腔偏移，如圖所

9、示。無論怎樣兩槽間距離a必須保證吸、壓油腔在任何時候都不連通，以免增大齒輪泵的泄漏，提高容積效率。第17頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 3. 不平衡徑向力 產(chǎn)生原因：齒輪泵中，從壓油腔經(jīng)過泵體內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)過分析發(fā)現(xiàn)，從壓油腔到吸油腔的壓力是逐級下降的。其合力相當于給齒輪軸一個徑向作用力，此力稱為徑向不平衡力。危害：徑向不平衡力很大時能使軸彎曲、齒頂和殼體內表面產(chǎn)生摩擦和碰撞,同時加速軸承磨損,降低軸承壽命。 第18頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一減小齒輪泵徑向不平衡力的措施：縮小壓油

10、口，以減小壓力油作用面積增大泵體內表面和齒頂徑向間隙開壓力平衡槽，會使容積效率減小 徑向不平衡力由齒輪自身結構所產(chǎn)生，只能減小，不能消除。 由于解決徑向不平衡力和困油現(xiàn)象采用的結構都不具有對稱性，所以外嚙合齒輪泵都是單向泵，使用時進出油口不能反接，泵軸不允許反轉。第19頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一1、2-軸套 解決軸向間隙泄漏常用的措施： 采取軸向間隙可以自動補償?shù)母虞S套和彈性側板結構。 三、高壓齒輪泵浮動軸套補償原理： 將壓力油引入軸套背面，使之緊貼齒輪端面，補償磨損，減小間隙。第20頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一1、4-側板彈性側

11、板式補償原理： 將泵出口壓力油引至側板背面，靠側板自身的變形來補償端面間隙。第21頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一四、內嚙合齒輪泵漸開線內嚙合齒輪泵工作原理擺線轉子泵的工作原理1一小齒輪2一月牙形隔板3一內齒環(huán) 4一外殼5一低壓腔6一高壓腔內嚙合齒輪泵類型 漸開線齒輪泵 擺線齒輪泵（又名轉子泵）工作原理、結構特點與外嚙合齒輪泵完全相同。第22頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一第三節(jié) 葉片泵 外嚙合齒輪泵由于流量脈動大、流量不可調節(jié)、流向不可改變，使其應用受到限制，在對運行平穩(wěn)性要求比較高、對流量變化有要求的中、低壓系統(tǒng)中常使用葉片泵。結構緊湊、

12、外形尺寸??；輸出流量均勻、運轉平穩(wěn)、噪聲小；中低壓葉片泵工作壓力一般為6.3MPa，高壓葉片泵的工作壓力可達2532MPa；葉片泵結構復雜、吸油能力差、對油液污染較敏感。葉片泵的特點第23頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一葉片泵的種類 按工作原理分為單作用式和雙作用式兩類： 單作用式葉片泵：轉子旋轉一周，密封容積完成一次吸、排油液。排量可以調節(jié)（變量泵），有徑向不平衡力，油液流向可以調節(jié)。 雙作用式葉片泵：轉子旋轉一周，密封容積完成兩次吸、排油液。排量不可以調節(jié)（定量泵），沒有徑向不平衡力，流量脈動小。 按輸出流量是否可調分為：定量葉片泵 變量葉片泵第24頁，共58頁，

13、2022年，5月20日，20點42分，星期一一、單作用（變量）葉片泵1、工作原理（1）結構：由轉子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋組成。定子具有圓柱形內表面，葉片裝在轉子槽中，并可在槽內滑動。轉子和定子間有偏心距e。 （2）工作原理： 轉子旋轉時，由于離心力作用，葉片緊靠定子內表面，在轉子1、定子2、葉片3和配油盤間組成若干個可變化的密封容積。 轉子每轉一周完成一次吸、壓油，故稱為單作用葉片泵。 由于單作用葉片泵的吸油腔和壓油腔分布不對稱，所以在轉子及其軸上作用有徑向不平衡力。第25頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2.結構特點 (1)改變定子和轉子之間的偏心便可改變流

14、量。偏心反向時，吸油、壓油方向也相反。 (2)處在壓油腔的葉片頂部受有壓力油的作用，要把葉片推入轉子槽內；所以為保證葉片頂部與定子內表面可靠接觸，壓油腔葉片底部與壓油腔相通；而吸油腔底部不通壓力油（通吸油腔），葉片僅靠離心力頂在定子內表面上。 (4)由于轉子受有不平衡的徑向液壓作用力，所以這種泵一般不宜用于高壓。 (3)為使葉片在慣性作用下順利甩出，根據(jù)受力分析葉片后傾一角度安放（逆轉向24）。該類泵不能反轉。第26頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一二、雙作用（定量）葉片泵1、工作原理 （1）結構：由定子1、轉子2、葉片3、配油盤、傳動軸和泵體構成。定子與轉子同心。 （

15、2）工作原理： 轉子旋轉一周，葉片在轉子槽內往復運動兩次，每相鄰兩葉片間的密封容積各吸、壓油兩次，故稱為雙作用葉片泵。 由于兩吸、壓油區(qū)徑向對稱，作用在轉子上的徑向液壓力平衡，故又稱：卸荷式（平衡式）葉片泵。 因為定子、轉子同心，排量不能改變，所以只能作為定量泵使用。第27頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2、結構特點 (1) 轉子所受徑向液壓力平衡，所以可承受較高的工作壓力。 (2)轉子旋轉一周，每相鄰兩葉片間的密封容積各吸、壓油兩次，故其流量比同尺寸的單作用葉片泵大1倍，流量脈動較小，使用廣泛。 (5)為避免吸、排液腔溝通并消除困油現(xiàn)象，封油區(qū)夾角相鄰葉片夾角。 (

16、4)為保證葉片在槽內靈活滑動，葉片一般作前傾放置（前傾角=1014），此時葉片泵不允許反轉。 (3)由于轉子與定子同心，只能作為定量泵使用。第28頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一三、 限壓式變量泵 當泵的工作壓力小于調定的限定壓力時，泵的供油量最大。當液壓泵的工作壓力大于調定的限定壓力時，泵的供油量減小；負載越大，泵的供油量越小。 當泵的工作壓力達到其極限壓力時，泵輸出流量僅用于補償泵的泄漏，輸出流量為零。此時不管外負載再怎樣加大，泵的輸出壓力不會再升高，所以這種泵被稱為限壓式變量泵。 是一種輸出流量隨工作壓力變化而變化的單作用式葉片泵。改變定子和轉子間的偏心距e即可

17、改變泵的輸出流量。該泵能借助輸出壓力的大小自動改變偏心距e的大小來改變輸出流量。第29頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一1外反饋限壓式變量葉片泵工作原理 轉子中心固定，定子可以左右移動。泵的出口壓力，經(jīng)泵體內通道作用在反饋柱塞上。工作時，出口壓力通過柱塞對定子產(chǎn)生反饋力，用來平衡彈簧的預緊力。負載變化時，反饋力就變化，定子相對轉子移動，從而改變偏心距和流量。這種泵是把泵的出口壓力反饋到柱塞上控制定子移動，故稱外反饋式變量葉片泵。第30頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一pC:極限工作壓力；pB:限定壓力（保持e0不變時的最大工作壓力）。2、流量-壓

18、力特性曲線第31頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一3、限壓式變量葉片泵的應用 用于：執(zhí)行機構需要有快、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 或定位夾緊系統(tǒng) 定位夾緊：用AB段 夾緊結束保壓：用C點 第32頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 柱塞泵是依靠柱塞在缸體內作往復運動時構成密封容積的變化進行吸油和壓油的。 特點： 1、柱塞和缸體內孔都是圓柱表面，加工方便，配合精度高，密封性能好，高壓下工作仍有較高的容積效率。 2、易于實現(xiàn)變量：只需改變柱塞的工作行程即可改變流量。 3、主要零

19、件均受壓，零件材料的強度性能可以得到充分的發(fā)揮。分類： 根據(jù)柱塞的排列和運動方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩類。 第四節(jié) 柱塞泵第33頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一一、徑向柱塞泵1、組成： 柱塞1、轉子2（缸體）、配油軸5、襯套3和定子4等主要零件。2、工作原理： 轉子每轉一轉，柱塞在缸孔內吸油、壓油各一次。通過變量機構改變定子和轉子間的偏心距e，就可改變泵的排量。若改變定子相對于缸體的偏心方向，就可以改變泵的吸油和壓油方向。 第34頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一閥配流徑向柱塞泵1）單柱塞泵 2）三柱塞泵 傳動軸為三段曲軸，分別經(jīng)連

20、桿機構驅動三個柱塞工作。 第35頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一第36頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一二、軸向柱塞泵 軸向柱塞泵是柱塞平行于缸體軸線的多柱塞泵。這種泵工作壓力高，徑向尺寸小，而且容易實現(xiàn)變量，所以得到廣泛應用。在采掘機械中，壓力高于15 MPa的采煤機牽引部液壓系統(tǒng)，大都采用軸向柱塞泵。軸向柱塞泵根據(jù)傳動軸與缸體的位置關系分為直軸式(即斜盤式)和斜軸式兩種基本型式。第37頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一雙向變量泵！(一)軸向柱塞泵的工作原理第38頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期

21、一(二)軸向柱塞泵的結構特點 CYl4-lB型軸向柱塞泵是斜盤式軸向柱塞泵的典型產(chǎn)品之一，也是目前國內生產(chǎn)最多的一種軸向泵。額定壓力為32 MPa，根據(jù)排量大小，已成系列。該泵由主體部分和變量機構兩部分組成。同一排量的泵其主體部分相同，而變量機構則根據(jù)操作方式不同，分為手動變量、伺服變量、恒功率(即壓力補償)變量和液控變量等多種型式。對應這幾種變量機構的變量泵型號為SCYl4-1B、CCYl4-1B、YCYl4-1B和ZCYl4-lB。此外，還有一種定量泵，其型號為MCYl4-1B。第39頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一1主體結構斜盤配油盤變量機構壓盤缸體滑靴配油盤傳

22、動軸第40頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一第41頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2變量機構 手動變量機構 若要改變泵的輸出流量，只需改變斜盤傾角，即可改變軸向柱塞泵的排量，從而達到改變泵輸出流量的目的。 用來改變斜盤傾角的機械裝置稱為變量機構。軸向柱塞泵的變量方式有手動變量和伺服變量等。 轉動手輪1使絲杠2旋轉，帶動變量活塞4上下移動并通過銷軸5使斜盤6繞其回轉中心O擺動，從而改變傾角的大小，達到調節(jié)流量的目的。 這種變量機構結構簡單，但操縱費力，且不能在工作過程中變量，僅適用于中小功率的液壓泵。 第42頁，共58頁，2022年，5月20日，

23、20點42分，星期一第五節(jié) 液壓動力輔助元件及其應用 一、液壓箱1液壓箱的作用和分類作用： 儲存油液，散發(fā)熱量、沉淀雜質、分離混在油液中的空氣或水分 。分類：整體式油箱、分離式油箱；開式油箱、閉式油箱等之分。整體式油箱是利用主機的內腔作為油箱，結構緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會使主機產(chǎn)生熱變形。分離式油箱單獨設置，與主機分開，減少了油箱發(fā)熱和液壓源的振動對主機工作精度的影響，應用較為廣泛。第43頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2液壓箱的結構 一般采用4毫米左右的鋼板焊接而成。油箱內裝有隔板7、9，將液壓泵的吸油區(qū)與系統(tǒng)回油區(qū)分開；側壁裝有油位計，底

24、部裝有放油閥8，回油管一側上部裝有過濾器3，兼有加油與通氣作用。第44頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一二、蓄能器1、蓄能器的作用(1) 用作輔助動力源(節(jié)能)或應急油源(3) 使系統(tǒng)保壓(2) 緩和沖擊，吸收系統(tǒng)的壓力脈動2、蓄能器的結構原理 1）活塞式蓄能器 利用氣體的壓縮和膨脹來儲存/ 釋放壓力能。氣體和油液在蓄能器中由活塞隔開；結構簡單，工作可靠，安裝容易，維修方便；但活塞慣性大，活塞和缸壁間有摩擦，反映不夠靈敏，密封要求高；用來儲存能量或供中、高壓系統(tǒng)吸收壓力脈動之用。第45頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一2）氣囊式蓄能器 利用氣體的

25、壓縮和膨脹來儲存/ 釋放壓力能。氣體和油液在蓄能器中由皮囊2隔開；工作前充氣閥打開向皮囊內充入一定壓力的氣體，蓄能器工作時充氣閥關閉；要儲存的油液由限位閥4進入蓄能器皮囊外腔，使皮囊受壓縮而儲存液壓能。優(yōu)點是慣性小，反應靈敏，且結構尺寸小，重量輕，安裝方便，維護容易，但皮囊和殼體制造都較難。折合型皮囊容量較大，可用來儲存能量，波紋型皮囊適用于吸收沖擊。第46頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一 蓄能器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置隨其功用而定，主要應注意以下幾點： (1)氣囊式蓄能器應垂直安裝，油口向下。 (2)用于吸收液壓沖擊和壓力脈動的蓄能器應盡可能安裝在振源附近。 (3)裝

26、在管路上的蓄能器須用支板或支架固定。 (4)蓄能器與液壓泵之間應安裝單向閥，防止液壓泵停止時，蓄能器貯存的壓力油倒流而使泵反轉蓄能器與管路之間也應安裝截止閥；供充氣和檢修之用。 3、蓄能器的應用第47頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一三、液壓管種類特點和適用場合硬管鋼 管 鋼管能承受高壓，價格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配時不能任意彎曲。常用于裝拆方便處的壓力管道（中、高壓用無縫管，低壓用焊接管）。銅 管 紫銅管容易彎曲成各種形狀，但承受壓力一般不超過 10MPa，抗振能力較弱，且易使油液氧化。通常用于液壓裝置的配接不便之處。軟管尼龍管 尼龍管呈現(xiàn)乳白色半透明，加熱

27、后可以隨意彎曲成形或擴口，冷卻后又能定形不變，承壓能力因材質而異，一般為（2.58）MPa 。塑料管 塑料管質輕耐油，價格便宜，裝配方便，但承壓能力低，長期使用會變質老化，僅適宜壓力低于0.5 MPa的回油管或泄漏油管等。橡膠管 高壓橡膠管是由耐油橡膠夾鋼絲層編織制成，鋼絲網(wǎng)層數(shù)越多，耐壓越高，價格越高。常用于中、高壓系統(tǒng)中有相對運動的壓力管道 低壓橡膠管由耐油橡膠夾帆布制成，可用于回油管道。 液壓管的選擇主要考慮耐壓和管徑,具體選定可查閱有關標準。液壓系統(tǒng)中常用管路的種類及特點見下表:第48頁，共58頁，2022年，5月20日，20點42分，星期一四、管接頭 油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式連接件。應具有裝拆方便，連接牢固，密封可靠、外形尺寸小、通流能力大等特點。 液壓系統(tǒng)中常用管接頭有以下幾種：1、卡套管接頭 特點：利用卡