液压与气压传动 第二章液压泵.ppt

第二章第二章 液压泵液压泵2-12-1液压泵概述液压泵概述2-22-2齿轮泵齿轮泵2-32-3叶片泵叶片泵2-42-4其它类型液压泵其它类型液压泵2-52-5泵的选择泵的选择2-1液压泵概述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的工作原理液压泵正常工作三个必备条件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。定量泵定量泵变量泵变量泵泵泵2.1.2泵的分类泵的分类螺杆泵螺杆泵柱塞泵柱塞泵叶片泵叶片泵齿轮泵齿轮泵泵泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵径向柱塞泵径向柱塞泵双作用式双作用式单作用式单作用式双头双头单头单头外啮合式外啮合式内啮合式内啮合式泵泵高压泵高压泵中压泵中压泵低压泵低压泵液压泵的图形符号2.1.3泵的基本参数泵的基本参数1、压力（、压力（pa，Mpa）工作压力工作压力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。额定压力额定压力ps：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、排量V（cm3/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泵的基本参数泵的基本参数2.1.3泵的基本参数泵的基本参数3、流量：为泵单位时间内排出的液体体积（L/min），有理论流量qt，实际流量q和额定流量qs三种。理论流量理论流量qt 式中：V 泵的排量（L/r）n 泵的转速（r/min）实际流量实际流量q q 泄漏损失 额定流量额定流量qs 额定压力，额定转速下单位时间输出流量2.1.3泵的基本参数泵的基本参数4 4、泵的功率、泵的功率 输入功率输入功率式中：T输入转矩角速度输出功率输出功率式中：p泵输出的工作压力（N/m2）q泵的实际输出流量（m3/s）2.1.3泵的基本参数泵的基本参数5、效率泵的容积效率：泵的容积效率：泵的机械效率：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：泵的总效率：2.1.4泵的特性曲线泵的特性曲线q0pq qpsqsqtqt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21某液压系统，泵的排量v10mL/r，电机转速n1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa泵容积效率v0.92，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。练习题练习题 解：1）泵的理论流量 qt=v.n.10-3=10120010-312 L/min 2)泵的实际流量 q qt.v120.9211.04L/min 3)泵的输出功率4）驱动电机功率练习题练习题 2-22-2齿轮泵齿轮泵齿轮泵齿轮泵低低压泵压泵ps=2.5Mpa中压泵中压泵6.3Mpaps16Mpa高高压泵压泵ps=31.5MpaCBCB-B B型型齿轮泵齿轮泵代号代号压压力力流量流量（L/min）B B B B2.5Mpa2.5Mpa2.5Mpa2.5MpaC C C C6.3Mpa(6.3Mpa(6.3Mpa(6.3Mpa(常用，省略常用，省略常用，省略常用，省略)n结构组成结构组成n一对几何参数完全相同的齿轮，齿一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为宽为B，齿数为齿数为zn泵体泵体n前后盖板前后盖板n长短轴长短轴工作原理工作原理（动画）（动画）两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮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，经油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。吸油口吸油。2.2.12.2.1工作原理工作原理图为外啮合齿轮泵实物结构图为外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵的排量公式外啮合齿轮泵的排量公式 n V=2z m 2 B z 齿数，齿数，m 齿轮模数，齿轮模数，B 齿宽齿宽n齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，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。减小齿数。n齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。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，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。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，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共压油口和吸油口的两个分离的齿轮泵。轮泵。2.2.2外啮合齿轮泵的结构外啮合齿轮泵的结构特点特点n泄漏与间隙补偿措施泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占端面泄漏占8085。端面间隙补偿采用静压平衡措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施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。差值由一层很薄的油膜承受。液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措施作用在齿轮轴上液压径作用在齿轮轴上液压径向力不平衡。向力不平衡。液压径向力的平衡措施：液压径向力的平衡措施：在盖板上开设平衡槽，使它在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作生一个与液压径向力平衡的作用。用。困油现象与卸荷措施困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因困油现象产生的原因 齿轮重迭系数齿轮重迭系数1，在在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与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，后随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。由小变大。困油现象的危害困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤闭死容积由大变小时油液受挤压，压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变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。大时，会引起汽蚀和噪声。n卸荷措施卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽n开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则 两槽间距两槽间距a为最小闭死容积，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。积由小变大时与吸油腔相通。外啮合外啮合齿轮泵的优缺点总结齿轮泵的优缺点总结优点：优点：1.1.结构简单，制造方便，价格低廉，工作可靠，便于结构简单，制造方便，价格低廉，工作可靠，便于维护维护 2.2.结构紧凑，体积小，重量轻结构紧凑，体积小，重量轻 3.3.自吸性能好，对油污不敏感自吸性能好，对油污不敏感缺点：缺点：泄漏严重容积效率低泄漏严重容积效率低 流量脉动大，噪声大流量脉动大，噪声大 排量不可调排量不可调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内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵n工作原理工作原理 一对相互啮合一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分，当传合线分割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。积减小，为压油腔。n特点特点n无困油现象无困油现象n流量脉动小，噪声低流量脉动小，噪声低渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵组成组成:内外转子相差一齿且有一偏心距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图中为内啮合齿轮泵实物结构2-32-3叶片泵叶片泵YBN-型叶片泵叶片泵双作用式（定量泵）双作用式（定量泵）单作用式（变量泵）单作用式（变量泵）YB-型工作原理工作原理n 排量公式排量公式 V=2B（R 2 r 2）-2 z BS（R-r）/cosR，r 定子的两大小圆弧半径定子的两大小圆弧半径Z 叶片数叶片数S叶片厚度叶片厚度 为叶片倾角为叶片倾角2.3.1双作用叶片泵双作用叶片泵叶片叶片转子转子定子定子n结构组成结构组成双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点n自吸能力比齿轮泵差，脉动性好。自吸能力比齿轮泵差，脉动性好。n结构复杂，工艺性差，抗污染能力较齿轮泵差。结构复杂，工艺性差，抗污染能力较齿轮泵差。n径向力平衡。径向力平衡。n为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶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。片槽根部全部通压力油。n合理设计过渡曲线形状和叶片数（合理设计过渡曲线形状和叶片数（z8），），可使可使理论流量均匀，噪声低。理论流量均匀，噪声低。n存在困油现象，为减少两叶片间的密闭容积在吸存在困油现象，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。配流盘的配流窗口前端开有减振槽。高压叶片泵高压叶片泵n叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用：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。和额定压力的提高。n 提高双作用叶片泵额定压力的措施：提高双作用叶片泵额定压力的措施：n 采用浮动配流盘实现端面间隙补偿采用浮动配流盘实现端面间隙补偿n 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（p）n 减小吸油区叶片根部的有效作用面积减小吸油区叶片根部的有效作用面积n阶梯式叶片（阶梯式叶片（s）n子母叶片（子母叶片（b）n柱销式叶片柱销式叶片（b）2.3.2单作用叶片泵单作用叶片泵n工作原理工作原理n定子定子 内环为圆内环为圆n转子转子 与定子存在偏心与定子存在偏心e，铣有铣有z 个个叶片槽叶片槽n叶片叶片 在转子叶片槽内自由滑动，在转子叶片槽内自由滑动，宽度为宽度为Bn左、右配流盘左、右配流盘 铣有吸、压油口铣有吸、压油口n传动轴传动轴 排量公式排量公式 V=4BzRe sin(/z)单作用叶片泵的特点单作用叶片泵的特点n可以通过改变定子的偏心距可以通过改变定子的偏心距 e 来调来调节泵的排量和流量。节泵的排量和流量。n叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。量无影响。n因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论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，以流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。减小流量的脉动。限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵n变量原理变量原理(动画动画)定子右边控制活塞作用定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，边作用着调压弹簧力，当当FFt，定子将向偏心减定子将向偏心减小的方向移动，泵的输小的方向移动，泵的输出流量减小。出流量减小。限压式变量叶片泵特性曲线限压式变量叶片泵特性曲线n调节压力调节螺钉调节压力调节螺钉的预压縮量，即改的预压縮量，即改变特性曲线中拐点变特性曲线中拐点B 的压力大小的压力大小 pB，曲线曲线 BC 沿水平方沿水平方向平移。向平移。n调节定子右边的最调节定子右边的最大流量调节螺钉，大流量调节螺钉，可以改变定子的最可以改变定子的最大偏心距大偏心距emax，即即改变泵的最大流量，改变泵的最大流量，曲线曲线 AB上下移动。上下移动。更换不同刚度的弹簧，即改更换不同刚度的弹簧，即改变了变了BC 的斜率，泵的最高压的斜率，泵的最高压力力pc也就不同。也就不同。2-4其它类型液压泵其它类型液压泵螺杆泵柱塞泵螺杆泵螺杆泵n工作原理工作原理 相互啮合相互啮合的螺杆与壳体之间形的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积，每成多个密闭容积，每个密闭容积为一级。个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时，左端顺时针旋转时，左端密闭容积逐渐形成，密闭容积逐渐形成，容积增大为吸油腔；容积增大为吸油腔；右端密闭容积逐渐消右端密闭容积逐渐消失，容积减小为压油失，容积减小为压油腔。腔。n特点特点 流量均匀，噪声低；流量均匀，噪声低；自吸性能好。自吸性能好。柱塞泵 斜盘式斜盘式 轴向柱塞泵轴向柱塞泵 按柱塞排列方式按柱塞排列方式 斜轴式斜轴式 径向柱塞泵径向柱塞泵 斜盘式轴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安装在倾斜的圆盘上斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵缸体的中心线与传动主轴成一角度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图中为斜轴式轴向柱塞泵外形径径向向柱柱塞塞泵泵选择液压泵的原则选择液压泵的原则是否要求变量：是否要求变量：径向（轴向）柱塞泵、单作用叶片泵是变径向（轴向）柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。量泵。工作压力：工作压力：柱塞泵压力柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达高压化以后可达21MPa。工作环境：工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺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。杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：效率：轴向柱塞泵总效率最高；同一结构的泵，排量大的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。液液压压泵泵的的工工作作压压力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，Pa2.5.12.5.1液压泵大小的选用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，m3/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，m3/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实际选用泵的额定压力约为所求p泵泵值的值的1.251.25；泵的额定流量略大于或等于所求出的泵的额定流量略大于或等于所求出的q泵泵值即可。值即可。驱动液压泵所需的电动机功率：（KW）式中：PM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，m3/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A0.008m2，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=0.01m2，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/cm2YB-40型叶片泵，Q额.40 L/min，p额63kgf/cm2YB-50型叶片泵，Q.额.50 L/min，p额63 kgf/cm21.某液压泵的转速为950r/min，排量为v168ml/r 在额定压力29.5Mpa和同样转速下，测的实际流量为150l/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Q5104m3/s，最大工作压力p40105Pa，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。CBB50型泵Q50L/min，p25105PaYB40型泵Q40L/min，p63105Pa思考题与习题思考题与习题