第三章液壓動力元件

第三章液壓動力元件第三章液壓動力元件3.1液壓泵的工作原理和分類3.2液壓泵的主要技術(shù)參數(shù)3.3齒輪泵和擺線轉(zhuǎn)子泵3.4葉片泵3.5柱塞泵第三章液壓動力元件3.1液壓泵的工作原理和分類液壓泵將原動機(jī)（電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的壓力能，以推動執(zhí)行元件工作液壓泵的工作原理液壓泵是依靠周期性變化的密封容積和配流裝置來進(jìn)行工作的，故一般稱為容積式液壓泵。第三章液壓動力元件單柱塞泵的工作原理柱塞裝在缸體中形成密封工作容積.當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動凸輪旋轉(zhuǎn)時，在凸輪和彈簧的作用下，柱塞便在缸體內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動。柱塞右移，缸體中密封工作容積變大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓作用下，經(jīng)吸油管頂開單向閥

（吸油閥）進(jìn)入缸體內(nèi)，實現(xiàn)吸油。柱塞左移，缸體中密封工作容積變小，油液受擠壓，通過單向閥（壓油閥）輸送到系統(tǒng)中去，實現(xiàn)壓油。當(dāng)偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油，從而不斷地向液壓系統(tǒng)供油。第三章液壓動力元件采掘機(jī)械中常用的液壓泵類型有齒輪式、葉片式和柱塞式。齒輪式漸開線外嚙合齒輪泵擺線內(nèi)嚙合齒輪泵（擺線轉(zhuǎn)子泵）葉片式非平衡式單作用葉片泵平衡時雙作用葉片泵臥式柱塞泵斜盤式柱塞式軸式柱塞泵斜軸式無鉸雙鉸徑向柱塞泵第三章液壓動力元件液壓泵的圖形符號如圖3－2所示(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)雙向變量液壓泵第三章液壓動力元件3.2液壓泵的主要技術(shù)參數(shù)一、排量、流量和容積效率排量在不考慮泄漏的情況下，液壓泵每轉(zhuǎn)一周，所排出油液的體積。排量的大小由密封容積幾何尺寸的變化計算而得。理論流量qt在不考慮泄漏的情況下，液壓泵在單位時間內(nèi)所排出油液的體積。qt＝V.n,其中n為主軸轉(zhuǎn)速實際流量q

在具體實際工況下，液壓泵在單位時間內(nèi)所排出油液的體積。q=qt-q1，其中q1為泄露和壓損引起的流量。第三章液壓動力元件額定流量qn泵在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下輸出的實際流量。容積效率ηV用來表征液壓泵的容積損失，即由液壓泵內(nèi)部泄漏造成的流量損失。ηV=q/qt，其中q為液壓泵的實際流量，qt為理論流量。泄漏量Δq=klp。這是因為液壓泵工作構(gòu)件之間的間隙很小，泄漏液體的流動狀態(tài)可以看作是層流，即泄漏量與泵的工作壓力p成正比，kl是液壓泵的泄漏系數(shù)。第三章液壓動力元件二、壓力和轉(zhuǎn)速額定壓力：泵在額定轉(zhuǎn)速和最大排量下能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作壓力。在額定壓力下，液壓泵能保證規(guī)定的容積效率和壽命。最大壓力：泵在短時間內(nèi)超載所允許的極限壓力實際工作壓力：液壓泵在工作時所達(dá)到的具體壓力值，其大小取決于執(zhí)行元件的負(fù)載。額定轉(zhuǎn)速：泵在額定壓力下，連續(xù)長時間運(yùn)轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速。最高轉(zhuǎn)速：泵在額定壓力下，允許短暫運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)速。當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速超過最大轉(zhuǎn)速時，吸油腔會因流速過大而產(chǎn)生吸空和氣穴現(xiàn)象，這是不允許的。第三章液壓動力元件最低轉(zhuǎn)速：允許泵正常運(yùn)行的最低轉(zhuǎn)速。液壓泵的轉(zhuǎn)速低于最低轉(zhuǎn)速時，則因流量過小，使系統(tǒng)不能工作，也是不允許的。一般情況下，液壓泵應(yīng)在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。常用各類液壓泵的額定轉(zhuǎn)速范圍如下：齒輪泵：1000~1800r/min；葉片泵：1000~1800r/min；軸向柱塞泵：1000~2200r/min。三、輸出功率、輸入功率和總效率輸入功率PrPr=Tw輸出功率PtPt=Pr×?m總效率??=Pt/Pr=?v?m第三章液壓動力元件3.3齒輪泵和擺線轉(zhuǎn)子泵一、齒輪泵齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，且價格便宜，故在一般機(jī)械上被廣泛使用；齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。工作原理

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)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。圖3-3齒輪泵的工作原理圖第三章液壓動力元件困油現(xiàn)象

齒輪重合度ε＞1，形成一個與吸、壓油腔均不相通的閉死容積，此閉死容積隨齒輪轉(zhuǎn)動其大小發(fā)生變化，先由大變小，后由小變大。結(jié)構(gòu)上常常在齒輪泵的側(cè)蓋后滑動軸承上開設(shè)卸荷槽，是閉死容積縮小時與排液腔連通，容積變大時則與吸液腔連通，來解決困油問題。第三章液壓動力元件二、擺線轉(zhuǎn)子泵結(jié)構(gòu)：一對內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子（擺線齒），內(nèi)轉(zhuǎn)子比外轉(zhuǎn)子少1齒。七腔互隔，前半部容積漸小、排油腔；后半部容積漸大，進(jìn)油腔。內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)6/7周，每一密封空間完成吸油、排油6/7循環(huán)。(a)有隔板的內(nèi)嚙合齒輪泵；(b)擺動式內(nèi)嚙合齒輪泵第三章液壓動力元件3.4葉片泵葉片泵按結(jié)構(gòu)可分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。單作用葉片泵，是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作容積完成一次吸油和一次壓油；可作變量泵用。雙作用葉片泵，是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，密封工作容積完成兩次吸油和兩次壓油；只能作定量泵用。第三章液壓動力元件優(yōu)點：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲??；流量均勻，脈動??；單作用泵可變量；結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。缺點：吸油能力差；對油液污染敏感；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對材質(zhì)和加工要求高；成本較高。第三章液壓動力元件3.5柱塞泵工作原理：柱塞在液壓缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動來實現(xiàn)吸油和壓油。與齒輪泵相比，該泵能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動力，為一種高效率的泵，但制造成本相對較高，該泵用于高壓、大流量、大功率的場合一、徑向柱塞泵柱塞軸線與傳動軸軸線垂直；柱塞徑向排列安裝在缸體的圓周上第三章液壓動力元件結(jié)構(gòu)由柱塞、轉(zhuǎn)子、襯套、定子和配油軸組成。轉(zhuǎn)子內(nèi)孔壓有襯套，之間為過盈配合，襯套隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心e，配油軸固定不動。柱塞徑向排列在缸體圓周上的柱塞孔中，轉(zhuǎn)子（缸體）由原動機(jī)帶動連同柱塞一起旋轉(zhuǎn)，柱塞靠離心力作用抵緊在定子內(nèi)壁，并在轉(zhuǎn)子的徑向孔內(nèi)運(yùn)動，形成密封工作容腔。配油方式為軸配油配油軸和襯套接觸的一段加工出上下兩個缺口，形成吸油口和壓油口，留下的部分形成封油區(qū)。從配油軸的一端往兩缺口部分各鉆兩個深孔，通向吸油口和壓油口。油液從上半部的兩個孔流入，從下半部的兩個孔壓出。配油軸固定不動。第三章液壓動力元件工作原理柱塞經(jīng)上半周時逐漸向外伸出，柱塞底部密封工作容積逐漸增大，經(jīng)襯套上的油孔從配油軸上的吸油口吸油；柱塞經(jīng)下半周時逐漸向內(nèi)縮回，柱塞底部密封工作容積逐漸減小，經(jīng)襯套上的油孔從配油軸上的壓油口吸油；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，每個工作容積完成一次吸油和一次壓油。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不停地吸油和壓油。改變偏心e的大小和方向，就可以改變泵的輸出流量和泵的吸、壓油方向。因此徑向柱塞泵可以做成單向或雙向變量泵。第三章液壓動力元件密封容積圖3-5徑向柱塞泵的工作原理第三章液壓動力元件二、軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)密封容積柱