工学第二章液压动力元件.pptx

第二章 液压动力元件教师：郭冰菁答疑地点：机电楼409答疑时间：周3晚上1112节河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述第二章第二章液压动力元件液压泵液压动力元件液压泵v第一节第一节概述概述v第二节第二节柱塞泵柱塞泵v第三节第三节叶片泵叶片泵v第四节第四节齿轮泵齿轮泵v第五节第五节液压泵的选择液压泵的选择v本章重点提示本章重点提示河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述第一节第一节液压泵概述液压泵概述v液压泵的工作原理及特点液压泵的工作原理及特点v液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数v液压泵的特性曲线液压泵的特性曲线v液压泵分类及职能符号液压泵分类及职能符号河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述1.液压泵的工作原理液压泵的工作原理v液压泵由原动机驱动，把输液压泵由原动机驱动，把输入的入的机械能机械能转换为油液的转换为油液的压压力能力能，再以，再以压力、流量压力、流量的形的形式输入到系统中去，是液压式输入到系统中去，是液压系统的动力源。系统的动力源。v液压泵都是依靠液压泵都是依靠密封容积密封容积变变化的原理来进行工作的，故化的原理来进行工作的，故一般称为一般称为容积式容积式液压泵。液压泵。v阀配流阀配流，自吸泵自吸泵。v排量排量：1偏心轮，偏心轮，2柱塞，柱塞，3缸体缸体4弹簧，弹簧，a密封油腔，密封油腔，5、6单向阀单向阀河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述2.液压泵的特点液压泵的特点v(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间具有若干个密封且又可以周期性变化空间。密闭密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大由小变大吸油，由大变小吸油，由大变小压油；压油；v(2)液压泵吸油的实质是液压泵吸油的实质是油箱内液体在大气压下进入油箱内液体在大气压下进入具有一定真空度的吸油腔具有一定真空度的吸油腔。吸油腔能够自动增大的。吸油腔能够自动增大的称为自吸式泵。称为自吸式泵。v(3)具有相应的配流机构具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。结构原保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。结构原理不同，其配油机构也不相同。理不同，其配油机构也不相同。v(4)(4)泵每转一转排出的油液体积称为排量，泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与排量只与泵的结构参数有关。泵的结构参数有关。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述1.压力（压力（N/m2）v吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力；吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力；压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失。失。v工作压力工作压力p：液压泵实际工作时的输出压力，也称液压泵实际工作时的输出压力，也称系统压力。系统压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失排油管路上的压力损失,而与液压泵的流量无关。而与液压泵的流量无关。v额定压力额定压力ps：液压泵在正常工作条件下液压泵在正常工作条件下,按试验标准按试验标准规定连续运转的最高压力，也称标牌压力。规定连续运转的最高压力，也称标牌压力。v吸入压力：吸入压力：泵进口处压力，自吸泵吸入压力低于大泵进口处压力，自吸泵吸入压力低于大气压。气压。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述2.排量和流量v排量排量 V(cmV(cm3 3/r):/r):液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。计算而得的排出液体的体积。v理论流量理论流量q qt t（m m3 3/s/s）:不考虑液压泵的泄漏流量的情况下不考虑液压泵的泄漏流量的情况下,在单在单位时间内所排出的液体体积。位时间内所排出的液体体积。理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。v实际流量实际流量q q：液压泵在某一具体工况下液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。体体积称为实际流量。v额定流量额定流量q qs s：液压泵在正常工作条件下液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定（如在按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。额定压力和额定转速下）必须保证的流量。v容积效率容积效率v：v=q/qt 河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述3.功率和效率v输入功率输入功率Pi：作用在液压泵主轴上的机械功率。作用在液压泵主轴上的机械功率。v输出功率输出功率Po：液压泵输出的液压功率。液压泵输出的液压功率。v机械效率机械效率 m：实际输入转矩实际输入转矩Ti理论上所需要的转矩理论上所需要的转矩Tt河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述3.功率和效率v液压泵的总效率：液压泵的总效率：是指液压泵的实际输出功率与是指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值其输入功率的比值,即：即：vv液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积。的乘积。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述4、转速、转速泵的转速：v额定转速 n s：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。v最高转速 n max：额定压力下允许短时间运行的最高转速。v最低转速n min：正常运转允许的最低转速。v转速范围：转速范围：n max n min河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述例题例题v例题例题21某液压系统，泵的排量某液压系统，泵的排量V10mL/r，电，电机转速机转速n1200rpm，泵的输出压力，泵的输出压力p=5Mpa,泵容泵容积效率积效率v0.92，总效率，总效率0.84，求：，求：1）泵的理论流量；）泵的理论流量；2）泵的实际流量；）泵的实际流量；3）泵的输出功率；）泵的输出功率；4）驱动电机功率。）驱动电机功率。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述解答解答解：解：1）泵的理论流量）泵的理论流量qt=Vn10-3=10120010-312L/min2)泵的实际流量泵的实际流量qqt.v120.9211.04L/min3)泵的输出功率泵的输出功率4）驱动电机功率）驱动电机功率河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述三、液压泵特性曲线三、液压泵特性曲线v它表示液压泵的工作压力与容积效率(或实际流量)、总效率和输入功率之间的关系。由图示性能曲线可以看出：容积效率随压力增高而减小，压力为零时，泄漏流量为零,容积效率v 100,实际流量等于理论流量。总效率随工作压力增高而增大，接近额定压力时效率有一个最高值。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述四、液压泵类型四、液压泵类型v结构形式结构形式:齿轮泵、叶片齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等泵、柱塞泵和螺杆泵等 v泵的输出排量能否调节泵的输出排量能否调节:定量泵和变量泵定量泵和变量泵v泵的额定压力的高低泵的额定压力的高低:低低压泵、中压泵和高压泵压泵、中压泵和高压泵v进出油口方向：单向泵、进出油口方向：单向泵、双向泵双向泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第一节 液压泵概述五、职能符号五、职能符号v单向定量泵单向定量泵v单向变量泵单向变量泵v双向定量泵双向定量泵v双向变量泵双向变量泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵第二节第二节 柱塞泵柱塞泵v轴向式轴向式n径向式河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵概述概述 特点：n容积效率高，压力高。（v=0.98,p=40 Mpa）（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）n结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;n易于实现变量；n构造复杂,成本高；n对油液污染敏感。应用：用于高压、高转速的场合。径向柱塞泵轴向柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵一、一、径向柱塞泵径向柱塞泵v移动定子以改变偏心距的大小，便可改变柱塞的行程，从而移动定子以改变偏心距的大小，便可改变柱塞的行程，从而改变排量改变排量v改变偏心距的方向，则可改变吸、压油的方向。径向柱塞泵改变偏心距的方向，则可改变吸、压油的方向。径向柱塞泵可以做成单向或双向变量泵可以做成单向或双向变量泵1 1、工作原理：、工作原理：密闭容腔：柱塞密闭容腔：柱塞底部的容积；底部的容积；定子与转子之间定子与转子之间的偏心距；的偏心距；固定配流轴；固定配流轴；河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵2、排量和流量计算、排量和流量计算v设转子和定子之间的偏心距为设转子和定子之间的偏心距为e，则柱塞在缸，则柱塞在缸体孔中的行程为体孔中的行程为2e，设柱塞个数为，设柱塞个数为z，直径为，直径为d，泵的排量为：，泵的排量为：v设泵的转数为设泵的转数为n，容积效率为，容积效率为，则泵的实际，则泵的实际输出流量为：输出流量为：河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵3、结构特点、结构特点v配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。率较高。v柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。触面比压很小。v可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。v改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。方式多样。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵4、负载敏感变量径向柱塞泵、负载敏感变量径向柱塞泵v泵输出流量适应执行元件所泵输出流量适应执行元件所需流量。需流量。v泵出口压力随负载压力变化泵出口压力随负载压力变化而变化，自动调整。而变化，自动调整。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵v密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）v吸油过程：柱塞伸出吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；吸油；v排油过程：柱塞缩回排油过程：柱塞缩回Vp排油。排油。v斜盘式（直轴式）斜盘式（直轴式）：斜盘与缸体轴线倾斜一角度。：斜盘与缸体轴线倾斜一角度。v斜轴式（摆缸式）斜轴式（摆缸式）：缸体轴线与传动轴线成一倾斜角度。：缸体轴线与传动轴线成一倾斜角度。二、轴向柱塞泵二、轴向柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵*缸体转动缸体转动*斜盘、配油盘不动斜盘、配油盘不动1、工作原理：缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出柱塞伸出低压油低压油机械装置机械装置斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵吸油压油河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵斜盘斜盘配油盘变量机构变量机构压盘压盘缸体缸体滑靴滑靴配油盘配油盘传动轴传动轴河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵2.排量及流量排量及流量排量排量:一个密封空间一个密封空间:流量流量:式中：式中：d -柱塞直径柱塞直径 D -柱塞分布圆直径柱塞分布圆直径 -斜盘倾角斜盘倾角 z -柱塞数柱塞数河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵 q tg,q ;q。v改变改变 的大小的大小变量泵；变量泵；v改变改变 的方向的方向双向泵。双向泵。流量脉动率流量脉动率：z z为奇数为奇数z z为偶数为偶数结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数越多，脉动越小。一般取脉动越小。一般取 z=7、9、11为限制柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最为限制柱塞所受的液压侧向力不致过大，斜盘的最大倾角一般小于大倾角一般小于18-2018-20河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵3、结构特点、结构特点轴向柱塞泵轴向柱塞泵:主体主体+变量机构变量机构主体机构特点：主体机构特点：滑靴结构滑靴结构：降低接触应力，减小磨损降低接触应力，减小磨损 中心弹簧机构中心弹簧机构：柱塞的伸出，由弹簧压紧压盘，柱塞的伸出，由弹簧压紧压盘，有自吸能力。有自吸能力。三对磨擦副：三对磨擦副：柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑柱塞与缸体孔，缸体与配流盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达32MPa32MPa。泵体上有泄漏油口：泵体上有泄漏油口：元件零压，散热。元件零压，散热。传动轴是悬臂梁，缸体外大轴承支承：传动轴是悬臂梁，缸体外大轴承支承：不易高速不易高速河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵3、结构特点、结构特点配流盘：配流盘：为防止密闭为防止密闭容积在吸、压油转换容积在吸、压油转换时因压力突变引起的时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。减振槽或减振孔。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵3、结构特点、结构特点v手动变量机构：结构简单手动变量机构：结构简单,但操纵不轻便但操纵不轻便,且且不能在工作过程中变量。不能在工作过程中变量。v伺服变量机构：是通过操作液压伺服阀动作伺服变量机构：是通过操作液压伺服阀动作,利用泵输出的压力油推动变量活塞来实现变利用泵输出的压力油推动变量活塞来实现变量的。故加在拉杆上的力很小量的。故加在拉杆上的力很小,控制灵敏。控制灵敏。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵通轴式柱塞泵通轴式柱塞泵v通轴两端滚动轴承支撑，通轴两端滚动轴承支撑，改善受力状态，提高转改善受力状态，提高转速；速；v变量机构与传动轴平行，变量机构与传动轴平行，并作用与斜盘外缘，径并作用与斜盘外缘，径向尺寸减小，操纵力减向尺寸减小，操纵力减小。小。v传动轴较粗，避免受力传动轴较粗，避免受力变形。变形。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵 和上述直轴式相比和上述直轴式相比,其结构较复杂其结构较复杂,外形尺寸和外形尺寸和重量均较大。变量范围大、强度高重量均较大。变量范围大、强度高。三、斜轴式柱塞泵三、斜轴式柱塞泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵v缸体轴线与传动轴不在一缸体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间存条直线上，它们之间存在一个摆角在一个摆角，柱塞与传，柱塞与传动轴之间通过连杆连接。动轴之间通过连杆连接。传动轴旋转通过连杆拨传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋转，强制带动动缸体旋转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复柱塞在缸体孔内作往复运动。运动。v特点：可增大摆角来增大特点：可增大摆角来增大流量，可达流量，可达25，且耐冲且耐冲击、寿命长。击、寿命长。（一）工作原理及特点（一）工作原理及特点河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵（二）恒功率变量轴向柱塞泵（二）恒功率变量轴向柱塞泵v泵输出流量泵输出流量随压力升高随压力升高而减小。而减小。v功率不变。功率不变。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第二节 柱塞泵四、常见故障及排除方法四、常见故障及排除方法故障现故障现象象产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法噪声大噪声大或压力或压力波动大波动大1变量柱塞因油脏或污物卡住变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活运动不灵活2变量机构偏角太小，流量过变量机构偏角太小，流量过小，内泄漏增大小，内泄漏增大3柱塞头部与滑履配合松动柱塞头部与滑履配合松动1清洗或拆下配研、更换清洗或拆下配研、更换2加大变量机构偏角，消除内泄漏加大变量机构偏角，消除内泄漏3可适当铆紧可适当铆紧 容积容积效率效率低或低或压力压力提升提升不高不高1泵轴中心弹簧折断，使柱塞泵轴中心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良与配流盘间密封不良2配油盘与缸体间接合面不平配油盘与缸体间接合面不平或有污物卡住以及拉毛或有污物卡住以及拉毛3柱塞与缸体孔间磨损或拉伤柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4变量机构失灵变量机构失灵5系统泄漏及其他元件故障系统泄漏及其他元件故障1更换中心弹簧更换中心弹簧2清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面合面3研磨或更换有关零件，保证其配合研磨或更换有关零件，保证其配合间隙间隙4检查变量机构，纠正其调整误差检查变量机构，纠正其调整误差5逐个检查，逐一排除逐个检查，逐一排除河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵第三节第三节 叶片泵叶片泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵第三节第三节 叶片泵叶片泵优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、优点：输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小。体积小。缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结 构较复杂，转速受限制：构较复杂，转速受限制：600 2000rpm。分类分类单作用单作用双作用双作用每转吸、压油一次每转吸、压油一次每转每转吸、压吸、压油两次油两次河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵一、双作用叶片泵一、双作用叶片泵 1.结构特点：结构特点：定子和转子同心；定子和转子同心；定子内曲线由四段圆定子内曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组弧和四段过渡曲线组成；成；叶片底部通压力油；叶片底部通压力油；配油盘上有四个月牙配油盘上有四个月牙形窗口。形窗口。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵2.工作原理工作原理v旋转一周，完成二次吸油，二次排油旋转一周，完成二次吸油，二次排油双双作用泵作用泵v径向力平衡径向力平衡平衡式叶片泵平衡式叶片泵（两个吸油区，两个排油区（两个吸油区，两个排油区的中心夹角是对的中心夹角是对称的）称的）v为了要使径向力完全平衡为了要使径向力完全平衡,密封空间数密封空间数(即叶即叶片数片数)应当是双数。应当是双数。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵3.排量计算和流量脉动排量计算和流量脉动其中：其中：B-叶片宽度；叶片宽度；R -定子长轴半径定子长轴半径 r -定子短轴半径；定子短轴半径；叶片倾角叶片倾角 S 叶片厚度叶片厚度可见，流量与结构参数有关，只能做定量泵使用。可见，流量与结构参数有关，只能做定量泵使用。1 1）排量与流量：）排量与流量：V=2z（1/2）(R2-r2)B=2(R2-r2)B（不考虑叶片厚度）（考虑叶片厚度）河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵3.流量计算和流量脉动流量计算和流量脉动2)2)流量脉动：流量脉动：一般取一般取 z=12、16片片 (取取4的倍数）的倍数）理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造理论上每一瞬间密封容积的变化一样，制造时长、短径圆弧很难保证同心。时长、短径圆弧很难保证同心。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵4.4.典型结构典型结构河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵5.结构特点结构特点1）叶片倾角叶片倾角 T=N sin(-)sin(-)sin T T作用作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。一般取一般取 =1014 O YB 型叶片泵取型叶片泵取=13 O 叶片倾斜放置的泵不能反转叶片倾斜放置的泵不能反转受力分析受力分析：NTP T=N sin 压力角压力角 T sin,sin,T 危害危害：叶片和槽磨损，卡死。：叶片和槽磨损，卡死。措施措施：沿旋转方向前倾：沿旋转方向前倾角角 前倾前倾角后：角后：NT P 压力角压力角(-)河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵5.5.结构特点结构特点开三角槽开三角槽 原因：原因：pV 油液倒流。油液倒流。影响：流量脉动，噪声。影响：流量脉动，噪声。措施：开三角槽措施：开三角槽 作用：缓冲，避免压力突变，作用：缓冲，避免压力突变，减小流量脉动和噪声。减小流量脉动和噪声。吸压2)配油盘：因配流盘的两个吸油窗口和两个因配流盘的两个吸油窗口和两个压油窗口对称布置。因此作用在转压油窗口对称布置。因此作用在转子和定子上的液压径向力平衡，轴子和定子上的液压径向力平衡，轴承承受的径向力小寿命长。承承受的径向力小寿命长。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵5.5.结构特点结构特点3)3)定子内曲线定子内曲线:v由由四段圆弧和四段过渡曲线四段圆弧和四段过渡曲线组成的。组成的。v过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表过渡曲线应保证叶片贴紧在定子内表面上，保证叶片在转子槽中径向运动面上，保证叶片在转子槽中径向运动时速度和加速度的变化均匀，使叶片时速度和加速度的变化均匀，使叶片对定子的内表面的冲击尽可能小。对定子的内表面的冲击尽可能小。阿基米德螺旋线、等加速等减速曲线、阿基米德螺旋线、等加速等减速曲线、高次曲线。高次曲线。使相邻叶片夹角小于圆弧段范围角，使相邻叶片夹角小于圆弧段范围角，闭死容积转移时不发生容积变化，无闭死容积转移时不发生容积变化，无困油现象。困油现象。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵结构图结构图河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵v双作用叶片泵为了保证叶片双作用叶片泵为了保证叶片和定子内表面紧密接触，和定子内表面紧密接触，叶叶片底部都通压力油腔片底部都通压力油腔。当叶。当叶片处在吸油腔时，叶片底部片处在吸油腔时，叶片底部与顶部作用的压力差使叶片与顶部作用的压力差使叶片以很大的力压向定子内表面，以很大的力压向定子内表面，加速了定子内表面的磨损。加速了定子内表面的磨损。影响泵的寿命和额定压力的影响泵的寿命和额定压力的提高。提高。所以对高压叶片泵常所以对高压叶片泵常采用以下措施来改善叶片受采用以下措施来改善叶片受力状况力状况：6.6.提高双作用叶片泵压力的措施提高双作用叶片泵压力的措施河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵6.6.提高双作用叶片泵压力的措施提高双作用叶片泵压力的措施v1)减小通往吸油区叶片根部的油液压力减小通往吸油区叶片根部的油液压力即在吸油区叶片根部与压油腔之间串联即在吸油区叶片根部与压油腔之间串联一减压阀或阻尼槽，使压油腔的压力油经减一减压阀或阻尼槽，使压油腔的压力油经减压后再与叶片根部相通。这样叶片经过吸油压后再与叶片根部相通。这样叶片经过吸油腔时，叶片压向定子内表面的作用力不会太腔时，叶片压向定子内表面的作用力不会太大。大。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵2)2)减小叶片底部承受压力油作用的面积。减小叶片底部承受压力油作用的面积。v阶梯式叶片（阶梯式叶片（a）子母叶片（）子母叶片（b）柱销式叶片（柱销式叶片（c）河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵二、单作用叶片泵二、单作用叶片泵1.结构：结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。特点：特点：定子和转子偏心；定子和转子偏心；定子内曲线是圆；定子内曲线是圆；配油盘有二个月牙配油盘有二个月牙形窗口。形窗口。叶片底部通对应油叶片底部通对应油区的压力油，不受区的压力油，不受力，仅靠离心力伸力，仅靠离心力伸出。出。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵2.工作原理工作原理v密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成）v吸油过程：叶片伸出吸油过程：叶片伸出V p 吸油；吸油；v排油过程：叶片缩回排油过程：叶片缩回V p 排油。排油。v旋转一周，完成一次吸油，一次排油旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵单作用泵v径向力不平衡径向力不平衡非平衡式叶片泵非平衡式叶片泵（一个吸油区，一个排油区）（一个吸油区，一个排油区）河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵3.排量计算和流量脉动排量计算和流量脉动1)排量计算排量计算：式中：式中：B B-叶片宽度叶片宽度 e e 偏心距偏心距 D D-定子内径定子内径流量：流量：D 2R可看出改变偏心距可看出改变偏心距e e可实现变量。可实现变量。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵2)流量脉动流量脉动流量脉动：流量脉动：奇数叶片奇数叶片偶数叶片偶数叶片结论：结论：z,.奇数比偶数时奇数比偶数时小。小。一般取一般取z=13、15片片河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵4、特点、特点v(1)(1)改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时反向时,吸油压油方向也相反。因此可做为变量泵。吸油压油方向也相反。因此可做为变量泵。v(2)(2)压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通。腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通。叶片仅由离心力顶在内表面上。叶片仅由离心力顶在内表面上。v(3)(3)由于转子受到不平衡的径向液压作用力由于转子受到不平衡的径向液压作用力,所以这所以这种泵一般不宜用于高压。工作压力最大为种泵一般不宜用于高压。工作压力最大为7.0Mpa 7.0Mpa。v(4)(4)为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为一般为2424。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵三、限压式变量叶片泵三、限压式变量叶片泵1.1.结构特点结构特点:弹簧、反馈柱塞、弹簧、反馈柱塞、限位螺钉（压力调节限位螺钉（压力调节螺钉、流量调节螺螺钉、流量调节螺钉）。钉）。eoo2.工作原理：工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距的大小，来改变流量。来改变流量。转子中心固定，转子中心固定，定子可以水平移动定子可以水平移动外反馈、限压外反馈、限压河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵2 2、限压式变量叶片泵的工作原理、限压式变量叶片泵的工作原理vpAkx0时：时：e=e0-xpA=K(x0+x)e=e0-A(p-pB)/K(p=pB)p e q vpc=K(e0+x0)/A时：时：e=0q=0pc称为极限压力称为极限压力河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵3 3、特性曲线、特性曲线调整调整:v调整调整螺钉螺钉1 1可改变可改变原始偏心量原始偏心量e e0 0，即调节泵的最大输出流量，亦即即调节泵的最大输出流量，亦即改变改变A A点的位置，使点的位置，使ABAB线段上下平线段上下平移移;v调整调整螺钉螺钉4 4可改变可改变弹簧预压缩量弹簧预压缩量，即调节限定压力即调节限定压力p pB B大小，亦即改变大小，亦即改变B B点的位置，使点的位置，使BCBC线段左右平移线段左右平移;v改变改变弹簧刚度弹簧刚度k k，则可改变，则可改变BCBC线段线段的的斜率斜率：弹簧越弹簧越“软软”（k k值越小），值越小），BCBC线段越陡，线段越陡，p pc c值越小；值越小；反之，弹簧越反之，弹簧越“硬硬”（k k值越大），值越大），BCBC线段越平坦，线段越平坦，p pc c值越大。值越大。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵5.5.优缺点及应用优缺点及应用v优点：功率利用合理，优点：功率利用合理，简化液压系统简化液压系统v缺点：结构复杂，泄漏缺点：结构复杂，泄漏增加，增加，m，vv应用：要求执行元件有应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的快速、慢速和保压的场合。场合。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵思考题思考题v某机床液压系统采用限压式某机床液压系统采用限压式变量泵。泵的流量变量泵。泵的流量-压力特压力特性曲线性曲线ABCABC如图所示。泵的如图所示。泵的总效率为总效率为0.70.7。如机床在工。如机床在工作进给时泵的压力作进给时泵的压力P=4.5Mpa,P=4.5Mpa,输出流量为输出流量为q=2.5L/min,q=2.5L/min,在快速移动时，在快速移动时，泵的压力和流量为泵的压力和流量为2Mpa,2Mpa,20L20Lmin,min,问限压式变量问限压式变量泵的流量压力特性曲线应泵的流量压力特性曲线应调成何种图形？泵所需的最调成何种图形？泵所需的最大驱动功率为多少大驱动功率为多少?河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第三节 叶片泵五、叶片泵常见故障及排除方法五、叶片泵常见故障及排除方法故障现象故障现象产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法噪声大噪声大1叶片顶部倒角太小叶片顶部倒角太小2叶片各面不垂直叶片各面不垂直3定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声定子内表面被刮伤或磨损，产生运动噪声4由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，由于修磨使配油盘上三角形卸荷槽太短，不能消除困油现象不能消除困油现象5配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转配油盘端面与内孔不垂直，旋转时刮磨转子端面而产生噪声子端面而产生噪声6泵轴与原动机不同轴泵轴与原动机不同轴1重新倒角（不小于重新倒角（不小于145）或修成圆角）或修成圆角2检查，修磨检查，修磨3抛光，有的定子可翻转抛光，有的定子可翻转180使用使用4锉修卸荷槽锉修卸荷槽5修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂修磨配油盘端面，保证其与内孔的垂 直度小于直度小于0.0050.01mm6调整连轴器，使同轴度小于调整连轴器，使同轴度小于0.1mm容积效率低容积效率低或压力或压力不能升不能升高高1个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住个别叶片在转子槽内移动不灵活甚至卡住2叶片装反叶片装反3叶片顶部与定子内表面接触不良叶片顶部与定子内表面接触不良4叶片与转子叶片槽配合间隙过大叶片与转子叶片槽配合间隙过大5配油盘端面磨损配油盘端面磨损6限压式变量泵限定压力调得太小限压式变量泵限定压力调得太小7限压式变量泵的调压弹簧变形或太软限压式变量泵的调压弹簧变形或太软8变量泵的反馈缸柱塞磨损变量泵的反馈缸柱塞磨损 1检查，选配叶片或单槽研配保证间隙检查，选配叶片或单槽研配保证间隙2重新装配重新装配3修磨定子内表面或更换叶片修磨定子内表面或更换叶片4选配叶片，保证配合间隙选配叶片，保证配合间隙5修磨或更换修磨或更换6重新调整压力调节螺钉重新调整压力调节螺钉7更换合适的弹簧更换合适的弹簧8更换新柱塞更换新柱塞河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵第四节第四节 齿轮泵齿轮泵河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵齿轮泵的分类齿轮泵的分类外啮合内啮合 分类按齿面按齿面按齿形曲线按齿形曲线按啮合形式按啮合形式直齿直齿斜齿斜齿 人字齿人字齿 渐开线渐开线摆线摆线 齿轮泵参数范围：流量：2.5-750L/min压力：10-315bar转速：1300-4000rpm容积效率：0.88-0.96总效率：0.78-0.92河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵一一、外啮合外啮合齿轮泵齿轮泵(一一)外啮合齿轮泵的结构：外啮合齿轮泵的结构：齿轮、壳体、端盖等齿轮、壳体、端盖等 河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵（二）（二）工作原理工作原理v2对齿轮参数相同；对齿轮参数相同；v密封工作腔：齿间槽、壳体、端密封工作腔：齿间槽、壳体、端盖组成；盖组成；v配流机构：啮合点处的齿面接触配流机构：啮合点处的齿面接触线分离吸、排油腔；线分离吸、排油腔；v吸油过程：轮齿脱开啮合吸油过程：轮齿脱开啮合V V p p 吸油；吸油；v排油过程：轮齿进入啮合排油过程：轮齿进入啮合V V p p 排油。排油。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵（三）排量和流量计算（三）排量和流量计算v式中：式中：D为齿轮分度圆直径，为齿轮分度圆直径，D=mz；h为有效齿高为有效齿高,h=2m；B为齿轮宽；为齿轮宽；m为齿轮模数；为齿轮模数；z为齿数。为齿数。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵（三）排量和流量计算（三）排量和流量计算v由于啮合点的位置变化，因此油腔的容积是变化的，实际上由于啮合点的位置变化，因此油腔的容积是变化的，实际上齿轮泵的输油量是有脉动的。齿轮泵的输油量是有脉动的。v(1)输油量与齿轮模数输油量与齿轮模数m的平方成正比。的平方成正比。v(2)在泵的体积一定时，齿数少，模数就大，故输油量增加，在泵的体积一定时，齿数少，模数就大，故输油量增加，但流量脉动大；齿数增加时，模数就小，输油量减少，流量但流量脉动大；齿数增加时，模数就小，输油量减少，流量脉动也小。用于机床上的低压齿轮泵，取脉动也小。用于机床上的低压齿轮泵，取z=1319，而中，而中高压齿轮泵，取高压齿轮泵，取z=614，齿数，齿数z14时，要进行修正。时，要进行修正。v(3)输油量和齿宽输油量和齿宽B、转速、转速n成正比。一般转速成正比。一般转速n为为750r/min、1000r/min、1500r/min，转速过高，会造成吸油不足，转，转速过高，会造成吸油不足，转速过低，泵也不能正常工作。一般齿轮的最大圆周速度不应速过低，泵也不能正常工作。一般齿轮的最大圆周速度不应大于大于56m/s。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵(四四)结构特点和优、缺点结构特点和优、缺点v外啮合齿轮泵的外啮合齿轮泵的泄漏、困油和径向不泄漏、困油和径向不平衡力平衡力是影响齿轮泵性能指标和寿命是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。的三大问题。三大问题的解决就成了提高齿轮泵性三大问题的解决就成了提高齿轮泵性能指标和寿命的关键所在。能指标和寿命的关键所在。河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵1.泄漏问题泄漏问题1）泄漏途径：）泄漏途径：齿轮端面和端盖间的轴向间隙齿轮端面和端盖间的轴向间隙80%齿轮外圆和壳体内孔间的径向间隙齿轮外圆和壳体内孔间的径向间隙15%两个齿轮的齿面两个齿轮的齿面啮合处啮合处5%2）危害：危害：v3）防泄措施：）防泄措施：a)减小轴向间隙减小轴向间隙b)轴向间隙补偿装置：轴向间隙补偿装置：浮动侧板、浮动轴套浮动侧板、浮动轴套河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵防泄措施防泄措施1 1：a)减小轴向间隙减小轴向间隙 小流量：间隙小流量：间隙0.025-0.04 mm 大流量：间隙大流量：间隙0.04-0.06 mm但很有限，且磨损后又增加但很有限，且磨损后又增加河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵防泄措施防泄措施2 2b)轴向间隙补偿装置轴向间隙补偿装置浮动侧板浮动侧板浮动轴套浮动轴套河南科技大学河南科技大学 郭冰菁郭冰菁第二章 第四节 齿轮泵补偿原则补偿原则1 1）把压力油引到侧板或轴套外侧，使侧板或轴套轴）把压力油引到侧板或轴套外侧，使侧板或轴套轴向浮动，自动补偿轴向间隙；向浮动，自动补偿轴向间隙；2 2）为保证压紧面之间的密封要求，液压压紧力（有）为保证压紧面之间的密封要求，液压压紧力（有弹簧力时，应加上弹簧力）应稍大于液压反推力，弹簧力时，应加上弹簧力）应稍大于液压反推力，但不宜过大，以免增加磨损；但不宜过大，以免增