第二章 能源裝置及輔件

第二章能源裝置及輔件第一節(jié)概述一、能源裝置的組成液壓能源裝置：向液壓系統(tǒng)輸送有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)。氣源裝置：向氣動系統(tǒng)輸送有一定壓力和流量的清潔的壓縮空氣。液壓泵站組成：泵、油箱、和液壓輔件（過濾器、溫控元件、熱交換器、蓄能器、壓力表及管件）組成。氣源裝置組成：空壓機(jī)、凈化存儲設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯(lián)件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）、必要的輔件。第二章能源裝置及輔件

第一節(jié)概述一、能源裝置的組成液壓能源裝置：向液壓系統(tǒng)輸送有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì)。氣源裝置：向氣動系統(tǒng)輸送有一定壓力和流量的清潔的壓縮空氣。液壓泵站組成：泵、油箱、和液壓輔件（過濾器、溫控元件、熱交換器、蓄能器、壓力表及管件）組成。氣源裝置組成：空壓機(jī)、凈化存儲設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯(lián)件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）、必要的輔件。二、對能源裝置的基本要求外觀美觀，色澤與主機(jī)協(xié)調(diào)元件排列勻稱，調(diào)節(jié)方便，便于更換元件節(jié)能工作平穩(wěn)，振動小，噪聲小。能遠(yuǎn)程控制確保工作高度可靠盡量采用標(biāo)準(zhǔn)元件減少泄漏嚴(yán)格監(jiān)控溫度第二節(jié)液壓泵一、液壓泵概述液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把動力機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。（一）液壓泵的工作原理泵是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的，而它的輸出流量的大小是由密封工作腔的容積變化大小來決定的。構(gòu)成液壓泵的基本條件:1)密封的工作腔2）密封工作腔的容積大小交替變化，增大時(shí)與吸油口通，減小時(shí)與壓油口通。3）吸油口與壓油口不能連通。（二）液壓泵的主要性能參數(shù)1。液壓泵的壓力工作壓力：指泵出口處實(shí)際工作時(shí)的壓力，大小取決于負(fù)載。額定壓力：是指泵在正常工作條件下按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就是過載。2。液壓泵的排量、流量在無泄漏的情況下，泵軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所能排出的液體體積。理論流量：在無泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)所能輸出的液體體積。3。功率和效率如果不考慮液壓泵（液壓馬達(dá)）在能量轉(zhuǎn)換過程中的損失，則輸出功率等于輸入功率。

式中為液壓泵（液壓馬達(dá)）的理論轉(zhuǎn)矩；為液壓泵（液壓馬達(dá)）的角速度。液壓泵（液壓馬達(dá)）在能量轉(zhuǎn)換過程中有損失，因此輸出功率小于輸入功率。兩者間的差值為功率損失，功率損失分為容積損失和機(jī)械損失。（1）容積損失是因內(nèi)泄漏、氣穴和油液在高壓下的壓縮（主要是內(nèi)泄漏）而造成的流量上的損失。容積效率

為泄漏系數(shù)。

（2）機(jī)械損失是指因摩擦而造成的轉(zhuǎn)矩上的損失。對于液壓泵，泵實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩為，用機(jī)械效率表示泵的機(jī)械損失，有

（4-6）液壓泵（液壓馬達(dá)）的總效率為輸出功率和輸入功率之比， （4-8）液壓泵（液壓馬達(dá)）的總效率為輸出功率和輸入功率之比

（三）液壓泵的特性曲線液壓泵的特性曲線是在一定的介質(zhì)、轉(zhuǎn)速和溫度下,通過試驗(yàn)得出的。對于某些工作轉(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，為了顯示整個(gè)允許工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全性能特性，常用泵的通用特性曲線表示。（四）液壓泵的分類填充損失：因工作腔填充不滿而損失的流量。填充損失的原因1）吸油室壓力過低油面氣壓降低；進(jìn)油管路壓力損失。2）工作腔剩余容積影響。工作腔剩余容積，指工作腔中排不出來的那部分油所占體積。3）泵轉(zhuǎn)速過大影響泵效率的主要因素：1油液的黏度黏度增大，泄漏損失減小，容積效率增大，增大到某種程度，填充損失顯著加大，容積效率減小，黏度過大，阻力矩增大，機(jī)械效率降低。2泵進(jìn)出口壓差壓力差增大，油液的泄漏損失和填充損失都增大，泵容積效率減?。粔毫Σ钤龃?，轉(zhuǎn)矩?fù)p失增大，在一定范圍內(nèi)增大壓力差，機(jī)械效率增加。當(dāng)壓力超過一定范圍，容積效率減小，機(jī)械效率也減小，泵總效率顯著下降。液壓泵的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速增加，阻力矩?fù)p失功率增加，機(jī)械效率降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定范圍時(shí)，填充損失顯著增加，容積效率降低。液壓泵內(nèi)各零件間間隙齒距，齒厚，齒槽寬，模數(shù)，分度圓直徑齒距，齒厚，齒槽寬，模數(shù)，分度圓直徑二、齒輪泵（一）外嚙合齒輪泵1。工作原理殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了許多密封的工作腔。吸油區(qū)和壓油區(qū)由相互嚙合的輪齒及泵體分隔開。 如圖所示，右側(cè) 輪齒逐漸脫開， 工作腔容積逐漸 增大，形成真空。 油液進(jìn)入吸油腔， 充滿齒間槽，帶到 壓油腔。壓油腔輪 齒進(jìn)入嚙合，工作腔容積逐漸減小，油液被擠出，通過泵出口輸出。2。排量嚴(yán)格計(jì)算：嚙合原理；近似計(jì)算：不包括徑向間隙容積的齒間槽容積之和；設(shè)齒間槽容積等于輪齒的體積，齒高為hw，齒寬為b,考慮到齒間槽容積比輪齒體積稍大，取 3.流量脈動由于壓油腔的容積變化率不均勻，齒輪泵的瞬時(shí)流量脈動。流量脈動率：齒數(shù)越少，脈動率越大

4.幾個(gè)突出問題（1）泄漏途徑：1.齒輪嚙合處間隙；2.泵體內(nèi)孔和齒頂圓間的徑向間隙；3.齒輪側(cè)面和側(cè)蓋板間的端面間隙。（2）徑向不平衡力徑向不平衡力的產(chǎn)生；工作壓力越大，徑向不平衡力越大；危害：軸彎曲，齒頂與殼體內(nèi)表面接觸；加速軸承磨損，降低軸承壽命。減小徑向不平衡力的方法：縮小壓油口；適當(dāng)增大徑向間隙。（3）困油平穩(wěn)工作條件：重疊系數(shù)大于1，兩對輪齒同時(shí)嚙合，一部分油液被困在兩對輪齒所形成的封閉空腔之間。

由圖a到b，容積減小，由圖b到c，容積增大。

減小時(shí)，被困油受擠壓，產(chǎn)生高壓，油液發(fā)熱，軸承受到額外負(fù)載；

增大時(shí)，局部真空，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

使泵產(chǎn)生震動和噪音，這就是齒輪泵的困油現(xiàn)象。

消除困油的方法，在兩側(cè)蓋板開卸荷槽。提高外嚙合齒輪泵的壓力措施

途徑：減少端面間隙。

方法：齒輪端面間隙自動補(bǔ)償。（二）內(nèi)嚙合齒輪泵1.分類：漸開線齒輪泵和擺線齒輪泵。2.工作原理及主要特點(diǎn)：與外嚙合齒輪泵相同3.主動輪為小齒輪。4．排量計(jì)算：齒頂高系數(shù)f=1、嚙合角的標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪副的內(nèi)齒輪泵B:齒寬，mm;m:齒輪模數(shù)，擺線齒輪泵e:嚙合副的偏心距，mm;z2:內(nèi)齒輪齒數(shù)；D2：內(nèi)齒輪齒頂圓直徑，mm;

優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕。

②磨損小，使用壽命長。

③流量脈動遠(yuǎn)比外嚙合齒輪泵小，壓力脈動和噪聲小。

④容許使用高轉(zhuǎn)速，容積效率較大。

⑤擺線齒輪泵結(jié)構(gòu)更簡單，重疊系數(shù)大，傳動平穩(wěn)，吸油條件更好。

缺點(diǎn)：①齒型復(fù)雜，加工精度高。

②需要專用設(shè)備，造價(jià)較貴。（三）齒輪泵的主要性能（1）壓力（2）排量（3）轉(zhuǎn)速（4）壽命四、葉片泵（一）單作用葉片泵工作原理1.組成：轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤和端蓋等。

2.特點(diǎn)：⑴定子內(nèi)表面為圓柱孔。⑵轉(zhuǎn)子和定子存在偏心。⑶葉片根部通入壓力油。⑷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸油壓油各一次，故稱單作用葉片泵。⑸轉(zhuǎn)子上有單方向液壓不平衡力作用，故稱非平衡式泵。⑹改變偏心的大小，可改變泵的排量，為變量泵 3.密封工作腔：相鄰葉片、配油盤、定子內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子表面。流量計(jì)算實(shí)際輸出流量：b:葉片寬度；e:轉(zhuǎn)子與定子間的偏心；D:定子內(nèi)徑。流量脈動，葉片數(shù)越多，流量脈動率越小。奇數(shù)葉片脈動率比偶數(shù)葉片的脈動率小。(二)雙作用葉片泵

1.工作原理2.特點(diǎn)：⑴定子內(nèi)表面是由兩段長半徑圓弧、 兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線八個(gè)部分組成。⑵轉(zhuǎn)子和定子同心。 ⑶轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)密封工作腔吸油壓油各兩 次，故稱雙作用葉片泵。⑷兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)徑向?qū)ΨQ作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力徑向平衡。稱為平衡式葉片泵。流量計(jì)算

實(shí)際輸出流量：

R和r分別為定子圓弧部分的長短半徑；θ為葉片的傾角；s為葉片的厚度；z為葉片數(shù)。五、柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸體孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動時(shí)密封工作腔產(chǎn)生的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。特點(diǎn)：泄漏小，容積效率高，可以在高壓下工作。（一）工作原理分類：斜盤式和斜軸式組成:斜盤、柱塞、缸體、配油盤等固定部件：斜盤、配油盤。轉(zhuǎn)動部件：傳動軸、缸體、柱塞。 柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下 壓緊在斜盤上。柱塞在自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)，柱塞逐漸向外伸出。密封工作腔不斷增加，產(chǎn)生局部真空，吸油。柱塞在自上而下回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)，柱塞逐漸向里推入。密封工作腔不斷減小，壓油。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動一次，完成一次吸油和壓油動作。

改變斜盤的傾角，可以改變柱塞往復(fù)行程的大小，因而改變了泵的排量。2.流量計(jì)算實(shí)際輸出流量：z：柱塞數(shù)；d：柱塞直徑；D：柱塞分布圓直徑；δ：斜盤軸線與缸體軸線間的夾角。3.流量脈動4.變量機(jī)構(gòu)（四）斜軸式軸向柱塞泵泵的傳動軸相對缸體中心線傾斜一個(gè)角度，稱斜軸式軸向柱塞泵。當(dāng)傳動軸轉(zhuǎn)動時(shí)，連桿的側(cè)面帶動缸體和柱塞一起繞缸體中心線轉(zhuǎn) 動，連桿使柱塞在缸體孔中作往復(fù)運(yùn) 動，產(chǎn)生吸油和壓油過程，通過配油 盤和吸油孔或壓油孔接通。改變傳動 軸和缸