液压与气压传动 第二章液压泵.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 液压泵,2-1,液压泵概述,2-2,齿轮泵,2-3,叶片泵,2-4,其它类型液压泵,2-5,泵的选择,2-1,液压泵概述,以单柱塞泵为例说明泵的,工作原理,2.1.1,液压泵的工作原理,液压泵正常工作三个必备条件,必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；,密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大,吸油，由大变小,压油；,密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。,定量泵,变量泵,泵,2.1.2,泵的分类,螺杆泵,柱塞泵,叶片泵,齿轮泵,泵,轴向柱塞泵,径向柱塞泵,双作用式,单作用式,双头,单头,外啮合式,内啮合式,泵,高压泵,中压泵,低压泵,液压泵的图形符号,2.1.3,泵的基本参数,1,、压力（,p,a,，,Mp,a,）,工作压力,p,：,液压泵实际工作时的输出压力,工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。,额定压力,p,s,：,液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力,2,、排量,V,（,cm,3,/r,ml/r,）,排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。,2.1.3,泵的基本参数,2.1.3,泵的基本参数,3,、流量：为泵单位时间内排出的液体体积（,L/min,），,有理论流量,q,t,，实际流量,q,和额定流量,q,s,三种。,理论流量,q,t,式中：,V,泵的排量（,L/r,）,n,泵的转速（,r/min,）,实际流量,q,q,泄漏损失,额定流量,q,s,额定压力，额定转速下单位时间输出流量,2.1.3,泵的基本参数,4,、泵的功率,输入功率,式中：,T,输入转矩,角速度,输出功率,式中：,p,泵输出的工作压力（,N/m,2,）,q,泵的实际输出流量（,m,3,/s,）,2.1.3,泵的基本参数,5,、,效率,泵的容积效率：,泵的机械效率：,Tt,泵的理论输入扭矩,Tr,泵的实际输入扭矩,泵的总效率：,2.1.4,泵的特性曲线,q,0,p,q,q,p,s,q,s,q,t,q,t,理论转矩记住它,等于排量乘压差,.,理论流量记得住,等于排量乘转速,.,功率等于,p,乘,q,也等转矩乘转速,.,能流方向分得清,乘除效率不含糊,.,计算单位要统一,角度一律用弧度,.,例题,2,1,某液压系统，泵的排量,v,10m,L,/r,，,电机转速,n,1200rpm,，,泵的输出压力,p=5Mpa,泵容积效率,v,0.92,，,总效率,0.84,，,求：,1,）,泵的理论流量；,2,）泵的实际流量；,3,）泵的输出功率；,4,）驱动电机功率。,练习题,解：,1,）泵的理论流量,q,t,=v.n.10,-3,=10120010,-3,12,L/min,2),泵的实际流量,q,qt.,v,12,0.92,11.04,L/min,3),泵的输出功率,4,）驱动电机功率,练习题,2-2,齿轮泵,齿轮泵,低,压泵,p,s,=2.5Mp,a,中压泵,6.3Mp,a,ps,16Mp,a,高,压泵,p,s,=31.5Mpa,CB,-,B,型,齿轮泵代号,压力,流量（,L/min,）,B,2.5MpaC,6.3Mpa(,常用，省略,),结构组成,一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为,B,，,齿数为,z,泵体,前后盖板,长短轴,工作原理,（动画）,两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。,2.2.1,工作原理,图为外啮合齿轮泵实物结构,外啮合齿轮泵的排量公式,V,=,2z,m,2,B,z,齿数，,m,齿轮模数，,B,齿宽,齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。,齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。,齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。,2.2.2,外啮合齿轮泵的结构特点,泄漏与间隙补偿措施,齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。,端面泄漏占,80,85,。,端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。,液压径向力及平衡措施,作用在齿轮轴上液压径向力不平衡。,液压径向力的平衡措施：,在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。,困油现象与卸荷措施,困油现象产生的原因 齿轮重迭系数,1,，,在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。,困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。,卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽,开设卸荷槽的原则 两槽间距,a,为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。,外啮合,齿轮泵的优缺点总结,优点：,1.,结构简单，制造方便，价格低廉，工作可靠，便于维护,2.,结构紧凑，体积小，重量轻,3.,自吸性能好，对油污不敏感,缺点：,泄漏严重容积效率低,流量脉动大，噪声大,排量不可调,2.2.3,应用,1.,精度低的一般机床液压系统,2.,压力低，流量大的液压系统,3.,工作环境恶劣的工程机械液压系统,4.,用于输送质地纯洁粘度大的食品流体（面浆糖浆等）,2.2.4,内啮合齿轮泵,工作原理,一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。,特点,无困油现象,流量脉动小，噪声低,渐开线齿形内啮合齿轮泵,摆线齿形内啮合齿轮泵,组成,:,内外转子相差一齿且有一偏心距,图中为内啮合齿轮泵实物结构,2-3,叶片泵,YBN-,型,叶片泵,双作用式（定量泵）,单作用式（变量泵）,YB-,型,工作原理,排量公式,V,=,2B,（,R,2,r,2,）,-,2 z BS,（,R-r,）,/,cos,R,，,r,定子的两大小圆弧半径,Z,叶片数,S,叶片厚度,为叶片倾角,2.3.1,双作用叶片泵,叶片,转子,定子,结构组成,双作用叶片泵的结构特点,自吸能力比齿轮泵差，脉动性好。,结构复杂，工艺性差，抗污染能力较齿轮泵差。,径向力平衡。,为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。,合理设计过渡曲线形状和叶片数（,z8,），,可使理论流量均匀，噪声低。,存在困油现象，为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。,高压叶片泵,叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨损；减少了泵的理论排量；可能引起瞬时理论流量脉动。影响了泵的寿命和额定压力的提高。,提高双作用叶片泵额定压力的措施：,采用浮动配流盘实现端面间隙补偿,减小通往吸油区叶片根部的油液压力（,p,）,减小吸油区叶片根部的有效作用面积,阶梯式叶片（,s,）,子母叶片（,b,）,柱销式叶片（,b,）,2.3.2,单作用叶片泵,工作原理,定子 内环为圆,转子 与定子存在偏心,e,，,铣有,z,个叶片槽,叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为,B,左、右配流盘 铣有吸、压油口,传动轴,排量公式,V,=,4BzRe,sin(,/z,),单作用叶片泵的特点,可以通过改变定子的偏心距,e,来调节泵的排量和流量。,叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。,因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。,限压式变量叶片泵,变量原理,(,动画,),定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当,F,F,t,，,定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量减小。,限压式变量叶片泵特性曲线,调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点,B,的压力大小,p,B,，,曲线,BC,沿水平方向平移。,调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距,e,max,，,即改变泵的最大流量，曲线,AB,上下移动。,更换不同刚度的弹簧，即改变了,BC,的斜率，泵的最高压力,p,c,也就不同。,2-4,其它类型液压泵,螺杆泵,柱塞泵,螺杆泵,工作原理,相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油腔。,特点,流量均匀，噪声低；自吸性能好。,柱塞泵,斜盘式,轴向柱塞泵,按柱塞排列方式,斜轴式,径向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵,缸体的中心线与传动主轴平行，但柱塞头部,安装在倾斜的圆盘上,斜轴式轴向柱塞泵,缸体的中心线与传动主轴成一角度,图中为斜轴式轴向柱塞泵外形,径向柱塞泵,选择液压泵的原则,是否要求变量：,径向（轴向）柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。,工作压力：,柱塞泵压力,31.5MPa,；,叶片泵压力,6.3MPa,高压化以后可达,16MPa,；,齿轮泵压力,2.5MPa,，,高压化以后可达,21MPa,。,工作环境：,齿轮泵的抗污染能力最好。,噪声指标：,低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。,效率：,轴向柱塞泵总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高,。,2.,5,液压泵与电动机参数的选用,先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式,再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定具体规格。,液压泵的工作压力,是根据执行元件的最大工作压力来决定,p,泵,k,压,p,缸,式中：,P,泵,一液压泵所需要提供的压力，,Pa,k,压,一,系统中压力损失系数，取,1.3 1.5,P,缸,一液压缸中所需的最大工作压力,，,Pa,2.5.1,液压泵大小的选用,液压泵的输出流量,取决于系统所需最大流量及泄漏量，即,q,泵,K,流,q,缸,式中：,q,泵,液压泵所需输出的流量，,m,3,/min,。,K,流,系统的泄漏系数，取,1.11.3,q,缸,一液压缸所需提供的最大流量，,m,3,/min,。,多液压缸同时动作，,q,缸,应为同时动作的所有液压缸最大流量之和。,在,p,泵,、,q,泵,求出以后，就可具体选择液压泵的规格。,实际选用泵的额定压力约为所求,p,泵,值的,1.25,；,泵的额定流量略大于或等于所求出的,q,泵,值即可。,驱动液压泵所需的电动机功率：,（,KW,）,式中：,P,M,电动机所需的功率,，,kw,p,泵,泵所需的最大工作压力，,Pa,q,泵,泵所需输出的最大流量，,m,3,/min,泵的总效率。,各种泵的总效率大致为：齿轮泵,0.6 0.7,，叶片泵,0.6 0.75,；柱塞泵,0.8 0.85,。,2.5.2,电动机参数的选择,例已知某液压系统如图所示，工作时，活塞上所受的外载荷为,F=9720N,，,活塞有效工作面积,A,0.008m,2,，,活塞运动速度,v=0.04m/s,。,.,问应选择额定压力和额定流量为多少的液压泵？驱动它的电机功率应为多少,?,2.5.3,计算举例,例如图所示的液压系统，巳知负载,F=30000N,，,活塞有效面积,A=0.01m,2,，,空载时的快速前进的速度为,0.05 m/s,，,负载工作时的前选速度为,0.025 m/s,，,选取,k,压,1.5,，,k,流,1.3,，,0.75.,试从下列已知泵中选择一台合适的泵，并计算其相应的电动机功率。,已知泵如下：,YB-32,型叶片泵，,Q,额,32L/min,，,p,额,63kgf/cm,2,YB-40,型叶片泵,，,Q,额,.,40 L/min,，,p,额,63kgf/cm,2,YB-50,型叶片泵，,Q.,额,.,50 L/min,，,p,额,63 kgf/cm,2,1.,某液压泵的转速为,950r/min,，,排量为,v,168m,l,/r,在额定压力,29.5Mpa,和同样转速下，测的实际流量为,150,l,/min,，,额定工况下的总效率为,0.87,，求：,1,）,泵的理论流量；,2,）,泵的容积效率和机械效率；,3,）,泵在额定工况下，所需电机驱动功率。,2.,已知某液压系统工作时所需最大流量,Q,510,4,m,3,/s,，,最大工作压力,p,4010,5,Pa,，取,k,压,1.3,，,k,流,1.1,，试从下列表中选择液压泵。若泵的效率,0.7,，计算电机功率。,CB,B50,型泵,Q,50,L,/min,，,p,2510,5,Pa,YB,40,型泵,Q,40,L,/min,，,p,6310,5,Pa,思考题与习题,