液壓與氣動技術 第2版 課件 項目二 動力源的選用

液壓與氣動技術PROJECT2動力源的選用液壓泵是液壓系統(tǒng)的動力元件，它將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，為液壓系統(tǒng)提供動力。輸入機械能：轉矩T、轉速n

輸出壓力能：壓力P、流量q01PARTONE

液壓泵的選用動力元件概述齒輪泵葉片泵柱塞泵液壓泵的選用動力元件概述一、容積式液壓泵的工作原理1-偏心輪，2-柱塞，3-缸體，4-彈簧，5、6-單向閥柱塞2靠彈簧4壓緊在偏心輪1上，偏心輪1的轉動使柱塞2作往復運動。吸油過程：柱塞2向右移動

油腔a的容積由小變大

a腔壓力由大變小

單向閥6打開

從油箱吸油進a腔。壓油過程：柱塞2向左移動

油腔a的容積由大變小

a腔壓力由小變大

單向閥5打開

油從a腔壓出。動力元件概述一、容積式液壓泵的工作原理容積式液壓泵工作的三個必備條件：1.具有若干個容積大小能周期性變化的密封腔；2.有配油機構，使液體單向流動。密封腔由小變大時與吸油腔相通，由大變小時與壓油腔相通；3.油箱內油液的絕對壓力必須大于或等于大氣壓。動力元件概述二、液壓泵的分類動力元件概述三、液壓泵的圖形符號單向定量液壓泵單向變量液壓泵雙向定量液壓泵雙向變量液壓泵動力元件概述四、液壓泵的基本性能參數1.壓力工作壓力p：泵實際工作時輸出的壓力，大小取決于負載。額定壓力pn：泵連續(xù)運轉允許的最高壓力，超過此值就是過載。最高允許壓力：泵短時間內所允許超載使用的極限壓力。動力元件概述四、液壓泵的基本性能參數2.排量和流量排量V：泵軸旋轉一周排出的液體體積，單位為mL/r。排量可調的泵即為變量泵，反之為定量泵。理論流量qt：不考慮泄露，泵在單位時間內排出的液體體積，單位為mL/min。

實際流量q：在具體工況下，單位時間內泵排出的液體體積。

，?q為泄露流量動力元件概述四、液壓泵的基本性能參數3.功率

1）輸入功率：即驅動液壓泵的電動機所需的功率。

若輸入轉矩為，角速度為，則

2）輸出功率：是指泵的工作壓力和實際輸出流量的乘積。式中：—液壓泵的輸出功率()；

—液壓泵的工作壓力()；

—液壓泵的實際輸出流量（）。動力元件概述四、液壓泵的基本性能參數4.效率1）容積效率：由于泵在工作中存在泄漏，使輸出的實際流量小于理論流量，即。液壓泵的容積效率為實際輸出流量與理論流量的比值，則

2）機械效率

：由于泵在工作中存在機械損耗和液體粘性引起的摩擦損失，因此，泵的實際輸入轉矩必然大于泵所需理論轉矩。則動力元件概述四、液壓泵的基本性能參數4.效率也等于泵的容積效率與機械效率的乘積。

3）總效率：

液壓泵的總效率為泵的輸出功率Po與輸入功率Pi之比，即外嚙合齒輪泵一、外嚙合齒輪泵的結構一對外嚙合齒輪前后端蓋泵體外嚙合齒輪泵二、外嚙合齒輪泵的工作原理泵體、端蓋和齒輪的各齒槽組成了密封容積?？績升X輪沿齒寬方向的嚙合線把密封容積分成吸油腔和壓油腔。齒輪脫開嚙合時，V↑—p↓—吸油齒輪進入嚙合時，V↓—p↑—壓油外嚙合齒輪泵三、外嚙合齒輪泵存在的問題1.困油現象齒輪泵要平穩(wěn)工作，齒輪嚙合重疊系數>1，即前一對輪齒尚未脫離嚙合時，后一對輪齒已經進入嚙合，故在某一段時間內，同時有兩對輪齒嚙合。在這兩對嚙合的輪齒之間便形成了一個密閉容積，稱為困油區(qū)。如圖a示：隨著齒輪旋轉，困油區(qū)容積將逐漸減小；達到兩個嚙合點A、B處于節(jié)點C兩側對稱位置時，如圖b所示，密封容積減至最小。外嚙合齒輪泵三、外嚙合齒輪泵存在的問題1.困油現象被困的油液受擠壓，壓力急劇升高，油液從縫隙強行擠出，油溫升高，使機件受到額外的負載；當齒輪繼續(xù)旋轉，這個密封容積又逐漸增大到如圖c示的最大位置，又會造成局部真空，使油液氣化，產生氣穴現象，以上這種現象將會使泵引起振動和噪聲，這就是齒輪泵的困油現象。外嚙合齒輪泵三、外嚙合齒輪泵存在的問題1.困油現象消除困油現象：在齒輪泵兩端泵蓋內側面上銑出兩個卸荷槽。使困油區(qū)在容積縮小時，通過卸荷槽與壓油腔相通；困油區(qū)容積增大時通過卸荷槽與吸油腔相通，以便及時補油。兩槽之間的距離必須保證吸、壓油腔互不相通。一般齒輪泵兩卸荷槽是非對稱開設的，而是向吸油腔偏移一個距離。外嚙合齒輪泵三、外嚙合齒輪泵存在的問題2.泄露問題徑向泄漏：占10-15%左右端面泄漏：占75-80%左右線泄露：占4-5%左右對泄漏量最大的端面間隙采用自動補償裝置。外嚙合齒輪泵三、外嚙合齒輪泵存在的問題3.徑向力不平衡減小徑向不平衡力的方法：縮小壓油口壓油口小吸油口大外嚙合齒輪泵四、外嚙合齒輪泵的特點及用途1.優(yōu)點：外嚙合齒輪泵結構簡單，尺寸小，重量輕，制造方便，價格低廉，工作可靠，自吸能力強，對油液污染不敏感，維護容易。

2.缺點：一些機件要承受不平衡徑向力，磨損嚴重，泄漏大，工作壓力的提高受到限制；流量脈動大，因而壓力脈動和噪聲都較大。

3.應用：

主要用于低壓或對噪聲污染要求不高的場合。葉片泵一、單作用葉片泵由轉子1、定子2、葉片3、配油盤4和泵體5等組成。定子內孔是一個與轉子偏心安裝的圓環(huán)，兩側配油盤上開有兩個油窗，一個吸油窗，一個壓油窗。轉子每轉一轉，密封容積只變化一次，完成一次吸油和壓油。特點：

改變轉子和定子偏心距e和偏心方向，就可改變輸油量和輸油方向，成為變量葉片泵。葉片泵二、限壓式變量葉片泵限壓式變量葉片泵的流量改變是利用壓力的反饋作用實現的，有外反饋和內反饋兩種形式。外反饋限壓式變量葉片泵泵輸出的工作壓力p作用在活塞上的反饋力為pA（A為柱塞的面積）不超過彈簧3的預緊力時，，定子被推向左端，定子中心和轉子中心之間有一初始偏心量。這時，泵的輸出流量為最大。且基本不變。葉片泵二、限壓式變量葉片泵曲線AB段稍有下降是泵的泄漏引起的。當泵的工作壓力升高到時，定子右移，偏心量減小，泵輸出的流量也隨之減?。ㄇ€BC段）。當泵的壓力達到某一數值時，偏心量接近零（微小偏心量所排出的流量只夠補償內泄漏），泵的輸出流量為零。此時泵的壓力pc稱為泵的極限工作壓力。當反饋力等于彈簧力時的壓力，稱為泵的限定工作壓力，用pB表示。特點：流量均勻，運轉平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點；但結構比較復雜，自吸能力差，對油液污染比較敏感。應用：用于液壓設備有“快進、工進”及“保壓系統(tǒng)”的場合。葉片泵二、限壓式變量葉片泵特點：流量均勻，運轉平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點；但結構比較復雜，自吸能力差，對油液污染比較敏感。應用：用于液壓設備有“快進、工進”及“保壓系統(tǒng)”的場合。葉片泵三、雙作用葉片泵主要由定子1、轉子2、葉片3、配油盤4、傳動軸5和泵體6等組成。轉子和定子同心安裝。定子內表面由兩段長徑R圓弧、兩段短徑r圓弧和四段過渡曲線組成。轉子每轉一周，每個密封工作腔完成吸油、壓油各兩次。特點：1）結構緊湊，體積小，密封可靠；2）流量均勻，壓力脈動很小，運轉平穩(wěn)，噪聲??；3）制造要求高；4）對油液污染敏感；用途：廣泛應用于各種中、低壓液壓系統(tǒng)。柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸體中做往復運動使密封容積發(fā)生變化來實現吸油和壓油的液壓泵。按柱塞排列方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。轉子

柱塞

配流軸定子徑向柱塞泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵徑向尺寸大，結構復雜，自吸能力差，受較大的徑向不平衡力，易磨損，因而限制了壓力和轉速的提高，目前應用較少。這里著重介紹軸向柱塞泵。一、柱塞泵的分類柱塞泵二、軸向柱塞泵斜盤柱塞 缸體配流盤傳動軸軸向柱塞泵的柱塞排列在傳動軸的軸線方向，即各柱塞的中心線都是平行（或傾斜）于傳動軸中心的。柱塞泵二、軸向柱塞泵

缸體每轉一轉，每個柱塞往復運動一次，吸、壓油各一次。若改變大小，就改變柱塞行程長度，即改變泵的排量。如果改變的方向，就改變吸、壓油的方向，所以稱為雙向變量軸向柱塞泵。斜盤柱塞泵三、柱塞泵的特點柱塞和缸孔都是圓柱形，容易加工，配合精度高，密封性好，容積效率高達95%，總效率為90%左右。柱塞等主要零件均受壓應力，材料強度性能得到充分利用。只要改變柱塞的工作行程就能改變流量，容易實現變量。柱塞泵壓力高、結構緊湊、效率高、壽命長，流量調節(jié)方便。

1.優(yōu)點柱塞泵三、柱塞泵的特點柱塞泵結構較為復雜、體積大、質量大、自吸性差；有些零件對材料加工工藝的要求較高、成本較高；要求較高的過濾精度、對使用和維護要求高。2.缺點3.適用場合柱塞泵一般用于高壓、大功率、大流量和流量需要調節(jié)的場合。負載較大，并有快、慢速進給的機械設備（組合機床），可選用限壓式變量葉片泵、雙聯葉片泵；精度較高的機械設備（磨床），可用雙作用葉片泵、螺桿泵；輕載小功率的液壓設備，可選用齒輪泵、雙作用葉片泵；負載大、功率大的設備（刨床、拉床、壓力機），可用柱塞泵；030201機械設備的輔助裝置，如送料、夾緊等不重要場合，可選用價格低廉的齒輪泵。0405一、液壓泵的選用原則液壓泵的選用二、各類液壓泵的性能比較液壓泵的選用性能外嚙合齒輪泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵輸出壓力低壓、中壓中壓、中高壓中壓、中高壓高壓高壓流量調節(jié)不能不能能能能效率低較高較高高高輸出流量脈動很大很小一般一般一般自吸特性好較差較差差差對油污染敏感性不敏感較敏感較敏感很敏感很敏感噪聲大小較大大大三、泵的參數選擇液壓泵的選用泵的基本參數有壓力、流量、轉速、效率。在固定設備中，泵的正常工作壓力一般為額定壓力的70%-80%；在車輛中，泵的正常工作壓力一般為額定壓力的50%-60%。注意：泵的最高壓力與最高轉速不宜同時使用。02PARTTWO氣源裝置的選用氣源裝置一、氣源裝置的作用及工作原理氣源裝置氣源裝置的組成儲存、凈化裝置和設備傳輸壓縮空氣的管路系統(tǒng)空氣壓縮機一、氣源裝置的作用及工作原理氣源裝置1空氣壓縮機2后冷卻器3油水分離器4、7氣罐5干燥器6空氣過濾器二、空氣壓縮機氣源裝置空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，它將原動機輸出的機械能轉化為氣體的壓力能，供氣動機械使用。二、空氣壓縮機氣源裝置空氣壓縮機按工作原理分容積式動力式按輸出壓力分中壓高壓超高壓按流量分小型中型大型1.

空氣壓縮機的分類二、空氣壓縮機氣源裝置2.容積型空氣壓縮機的工作原理

排氣閥氣缸活塞 活塞桿 滑塊 連桿 曲柄吸氣過程排氣過程二、空氣壓縮機氣源裝置3.容積型空氣壓縮機的種類單級活塞式壓縮機（用于需要0.3—0.7MPa壓力范圍的系統(tǒng)）兩級活塞式壓縮機（輸出壓力大于單級活塞式壓縮機）二、空氣壓縮機氣源裝置3.容積型空氣壓縮機的種類隔膜式壓縮機旋轉葉片式壓縮機二、空氣壓縮機氣源裝置3.容積型空氣壓縮機的種類螺桿式壓縮機(連續(xù)輸出無脈動的流量大的壓縮空氣)離心式壓縮機二、空氣壓縮機氣源裝置4.空氣壓縮機的選用（1）空氣壓縮機的選用應以氣壓傳動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數為依據。首先按照空壓機的特性要求來確定空壓機的類型。（2）考慮供氣管道的沿程損失和局部損失，空壓機的輸出壓力為：二、空氣壓縮機氣源裝置4.空氣壓縮機的選用（3）考慮氣動元件、管接頭等各處的漏損，氣動系統(tǒng)耗氣量的估算誤差，多臺氣動設備不同的使用利用率，以及增添新的氣動設備的可能性，空壓機的輸出排量為：三、凈化裝置氣源裝置空氣高溫高壓氣體凈化降溫、除水、除油、去除雜質等三、凈化裝置氣