變量泵原理及圖示.ppt

1、3.4 柱塞泵 3.5 液壓泵常見故障及其排除方法 3.6 液壓馬達 3.7 液壓泵的選用,物流工程學院,物流工程學院,目的任務:,了解柱塞泵和液壓馬達分類結構，泵性能比較 掌握柱塞泵和馬達工作原理、參數(shù)計算，泵選用,重點難點:,軸向柱塞泵 液壓馬達工作原理、參數(shù)計算 液壓泵性能比較,物流工程學院,提問作業(yè):,1. YB型泵是否有困油現(xiàn)象？為什么？ 2. 齒輪泵和雙作用葉片泵各用于什么 壓力？為什么？,物流工程學院,3.4 軸向柱塞泵及軸向柱塞馬達 按照柱塞在缸體內(nèi)的排列不同，常用的柱塞泵及柱塞馬達可分為軸向柱塞式和徑向柱塞式兩大類軸向柱塞泵按其結構的不同又可分為斜盤式和斜軸式。軸向柱塞泵（馬

2、達）因柱塞與缸體軸線平行或接近于平行而得名。它具有工作壓力高（額定壓力一般可達3240 MPa），密封性好，容積效率高（一般在95%左右），易實現(xiàn)變量等優(yōu)點，因而廣泛用于中高壓液壓系統(tǒng)。其缺點是結構較復雜，價格高，對油液的污染比較敏感，使用、維修的要求也較為嚴格。,物流工程學院,3.4.1 斜盤式軸向柱塞泵 一、工作原理 斜盤式軸向柱塞泵的工作原理如圖所示。缸體每旋轉一周，每個柱塞往復運動一次，完成一次吸、排油過程。,物流工程學院,二、排量和流量的計算 當柱塞從轉到2時，柱塞的行程為: L=2Rtg 缸體每旋轉一周，每個柱塞吸油和排油各一次，則泵的排量V和流量q分別為： 實際上，泵的瞬時流量q

3、sh是脈動的，其流量不均勻系數(shù)與柱塞數(shù)及其奇偶性有關。柱塞數(shù)越多，流量不均勻系數(shù)越?。黄鏀?shù)柱塞比偶數(shù)柱塞的流量不均勻系數(shù)要小。因此，柱塞泵中的柱塞多采用Z=7或9。 從上式中可以看出，改變斜盤傾角的大小和方向就可以改變其輸出流量的大小和方向，因此，某些軸向柱塞泵可用作雙向變量泵。,物流工程學院,三、斜盤式軸向柱塞泵的結構及特點 1、結構 如圖所示為國產(chǎn)SCY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵的結構。該泵是由主體結構和變量機構兩部分組成。,物流工程學院,物流工程學院,物流工程學院,2特點 1）摩擦副 在斜盤式軸向柱塞泵中，柱塞與柱塞孔、缸體與配流 盤、滑靴與斜盤構成三對運動摩擦副，這三對運動摩擦副 的

4、工作狀態(tài)直接影響泵的密封性能、效率和使用壽命等。 滑靴與斜盤 如圖所示，作用在 柱塞底部的液壓力 F1為:,物流工程學院,F1在柱塞頭部分解的法向力FN為 油膜在滑靴底部產(chǎn)生的反推力Ff為 當FN=Ff，即柱塞頭部作用在滑靴上的法向力FN和油膜作用在滑靴上的反力Ff完全相等，稱為全平衡狀態(tài)。此時滑靴與斜盤脫離接觸，不存在金屬摩擦，只有油液的粘性摩擦。這種狀態(tài)機械效率較高，但泄漏較大，容積效率較低。當FNFf ，稱為過平衡狀態(tài)。此時油膜剛度大，泄漏量也大，此種方案很少采用。當FNFf ，稱為部分平衡狀態(tài)。即滑靴始終壓在斜盤上，兩者的剩余壓緊力F=FNFf不大，通常取壓緊系數(shù) 這樣，既可以保證泄漏

5、小，又不至于滑靴與斜盤之間壓得太緊而加速磨損。,物流工程學院,缸體與配流盤 如圖所示，缸體1內(nèi)有七個均布的柱塞孔，柱塞孔底部開有腰圓形的進出油口，腰形孔的通流面積比柱塞孔小，因此當柱塞排油時，油液壓力對缸體產(chǎn)生一個軸向推力，加上彈簧的預壓緊力，構成了缸體對配流盤2的總壓緊力。為了減少缸體與配流盤之間的摩擦、磨損，在它們之間也采用了剩余壓緊力的方法。如圖（a）、（b）所示。,物流工程學院,物流工程學院,如圖（c）所示，為了防止吸油腔與排油腔相通，在配流盤上封油區(qū)的周向長度L要大于缸體上腰形孔的周向長度L。由于缸體柱塞孔底部的腰形孔道在配流盤上、下死點前后一小段行程（L-Lo）內(nèi)，既不與排油腔相通

6、，也不與吸油腔相通，而此時柱塞仍有微小行程，使柱塞底部出現(xiàn)變大或變小的閉死容積，由此產(chǎn)生困油現(xiàn)象。 解決辦法是在配流盤吸油窗口與排油窗口的兩端各開小三角油槽，使兩尖端之間的距離等于或略小于柱塞底部腰形孔的長度L0，如圖（d）所示。這種辦法既使吸、排油窗口之間有足夠的密封長度而不致泄漏過多，又可以在閉死容積變化時能通過小三角油槽吸、排油，以消除困油現(xiàn)象。,物流工程學院,柱塞與缸體內(nèi)柱塞孔 這一對摩擦副為圓柱面，工藝性能較好，易保證密封性。但由于斜盤傾角的影響，柱塞上作用有側向力Ft ，如圖3-32所示。側向力Ft通過柱塞作用于缸體上，它可以使缸體傾斜，造成缸體和配流盤之間出現(xiàn)楔形間隙，使泄漏增大

7、，并且使密封表面產(chǎn)生局部接觸，柱塞與缸體之間的磨損加劇。為了減小側向力，斜盤的傾角不宜過大（通常20）；增加柱塞在缸體內(nèi)柱塞孔中的接觸長度，在柱塞上開均壓槽，合理選擇柱塞和缸體的材料及熱處理工藝，都有利于提高耐磨性能，減小泄漏。,物流工程學院,物流工程學院,2）變量機構 軸向柱塞泵變量機構的結構形式很多，有手動變量機構、伺服變量機構等。圖(a)所示為手動變量機構，圖(b)所示為伺服變量機構。,3.4.2 斜軸式軸向柱塞泵 斜軸式軸向柱塞泵的主軸與缸體的旋轉軸線不在同一直線上，而是成一個角度。如圖所示斜軸式軸向柱塞泵是由主軸1、軸承組2、連桿柱塞副3、缸體4、配流盤6、殼體5,等零件組成。斜軸式

8、軸向柱塞泵中主軸與缸體軸線夾角較大，一般為25，最大可達40，由于傾角大，變量范圍大，所需的擺動空間也大，故做成雙向變量泵時體積大而且笨重。,物流工程學院,3.4.3 軸向柱塞馬達 軸向柱塞馬達的結構特點基本上與同類型的液壓泵相似，除采用閥式配流的液壓泵不能作為液壓馬達用之外，其它形式的液壓泵基本上都能作液壓馬達使用。圖3-36所示為斜盤式軸向柱塞馬達的工作原理圖。,物流工程學院,3.5 徑向柱塞泵及徑向柱塞馬達 徑向柱塞泵及徑向柱塞馬達中的柱塞沿缸體的徑向布置。徑向柱塞泵的特點是工作壓力較高，工作可靠；但其體積較大，結構復雜，轉速要求較低。根據(jù)配流方式的不同，徑向柱塞泵可分為軸配流和閥配流兩

9、種形式。、 徑向柱塞馬達能在很低的轉速下穩(wěn)定可靠地工作，具有效率高、壽命長等優(yōu)點。根據(jù)馬達旋轉一周，柱塞作往復運動的次數(shù)，徑向柱塞馬達可分為單作用式和多作用式。,物流工程學院,3.5.1 軸配流徑向柱塞泵 圖所示為軸配流徑向柱塞泵的工作原理圖。當缸體旋轉時，柱塞一面隨缸體旋轉，一面沿缸體作徑向往復運動。當缸體按圖示箭頭方向旋轉時，處于上半周內(nèi)的柱塞底部的密封容積逐漸增大配流軸上的窗口a吸油。同理，處于下半周內(nèi)各柱塞底部的密封容積逐漸減小，通過窗口b壓油。缸體不斷旋轉，泵連續(xù)地完成吸油和排油的工作過程。,物流工程學院,物流工程學院,3.5.2 閥配流徑向柱塞泵 圖示為閥配流徑向柱塞泵的工作原理圖

10、。 當偏心輪以角速度旋轉時，柱塞的往返運動速度變化較大，因此其瞬時排量和流量脈動也較大。為了減小脈動量，需要有幾個柱塞同時工作（一般柱塞數(shù)Z3，通常Z為奇數(shù)）。,物流工程學院,3.5.3 徑向柱塞馬達 徑向柱塞馬達多為低速大扭矩液壓馬達，具有排量大、徑向尺寸大、工作壓力高、輸出扭矩大和低速穩(wěn)定性好等特點，可以直接與工作機構相連接，不需要減速裝置，使傳動機構大大簡化。 低速大扭矩液壓馬達可分為單作用式和多作用式兩大類，每一類又有多種結構型式。本節(jié)只介紹單作用連桿型徑向柱塞馬達和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達兩種。 一、單作用連桿型徑向柱塞馬達 圖示為單作用連桿型徑向柱塞馬達工作原理圖。在配流軸與曲軸同

11、步旋轉時，各柱塞頂部的密封工作腔將依次與高壓進油和低壓回油相通，保證曲軸連續(xù)旋轉。若將馬達的進回油口互換，則液壓馬達反轉。當馬達曲軸旋轉一周時，柱塞在柱塞缸內(nèi)完成一次往復直線運動，因此，這種馬達稱為單作用式液壓馬達。,物流工程學院,單作用連桿型徑向柱塞馬達的輸出扭矩是脈動的，當柱塞數(shù)越多且為奇數(shù)時，扭矩脈動率下降。當馬達轉速較低，工作負載的慣性較小時，扭矩脈動會引起轉速脈動。,物流工程學院,物流工程學院,二、多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達的典型結構如圖3-40所示。,物流工程學院,物流工程學院,3.6 螺桿泵 螺桿泵依靠旋轉的螺桿輸送液體。具有結構緊湊，體積小，流量壓力無脈

12、動，噪聲低，自吸能力強，對油液的污染不敏感，使用壽命長等優(yōu)點。 螺桿泵按其具有的螺桿根數(shù)可分為：單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵、四螺桿泵和五螺桿泵。本節(jié)只介紹三螺桿泵的結構和工作原理。,物流工程學院,3.7 液壓泵及液壓馬達的性能比較 和選用原則 液壓泵及液壓馬達是液壓系統(tǒng)中的核心元件。合理地選擇液壓泵及液壓馬達對于降低液壓系統(tǒng)的能耗、提高系統(tǒng)的效率、降低噪聲、改善工作性能和保證系統(tǒng)的可靠工作都十分重要。 一、液壓泵的選擇 選擇液壓泵的原則是：根據(jù)主機工況、功率大小和液壓系統(tǒng)對工作性能的要求，首先應決定選用變量泵還是定量泵。變量泵的價格高，但能達到提高工作效率、節(jié)能及壓力恒定等要求。然后，再根據(jù)各類泵的性能、特點及成本等確定選用何種結構類型的液壓泵。最后，按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。表3-1列出了常用液壓泵的技術性能。,物流工程學院,表3-1 液壓泵技術性能,物流工程學院,表3-2 液壓泵的應用范圍及選用,物流工程學院,二、液壓馬達的選擇 選擇液壓馬達的原則與選擇液壓泵的原則基本相同。在選擇液壓馬達時，首先要確定其類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、負