液压泵和液压马达.ppt

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1、液压泵和液压马达,液压泵,液压马达,物流工程学院,目的任务： 了解液压泵主要性能参数分类 掌握泵原理、必要条件、排流量、齿轮泵原理、困油,物流工程学院,液压泵和液压马达,液压泵和液压马达,重点难点: 容积式泵工作原理、必要条件, 泵工作原理、排流量 计算 容积式泵的共同弊病、 困油现 象的实质及解决方法。 提问作业：31 32,物流工程学院,3.1 液压泵和液压马达概述,功 用 液压泵: 将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。 液压马达：将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。,物流工程学院,液压泵和液压马达的功用,液压泵: 将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液

2、体的压力能,向系统供油。 液压马达：将泵输入的液压能转换为 机械能而对负载做功。,物流工程学院,液压泵与液压马达关系,功用上 相反 结构上 相似 原理上 互逆,物流工程学院,3.1.1 液压泵和液压马达的工作原理及分类,液压泵的基本原理 吸油：密封容积增大，产生真空 容积式 压油：密封容积减小，油液被迫压出,物流工程学院,液压泵基本工作条件（必要条件）,1. 形成密封容积 2. 密封容积变化 3. 吸压油腔隔开（配流装置）,物流工程学院,液压泵和液压马达分类,按输出流量能否调节： 定量 变量 按结构形式 ：齿轮式 叶片式 柱塞式 按输油方向能否改变：单向 双向 按使用压力：低压 中压 中高压

3、高压,物流工程学院,3.1.2 液压泵和液压马达的的主要工作参数,工作压力和额定压力 排量和流量 功率和效率 效率,物流工程学院,工作压力和额定压力,工作压力 额定压力（公称压力、铭牌压力） 最高允许压力,物流工程学院,工作压力,指泵（或马达）实际工作时输出（或输入） 油液的压力，其值取决于外界负载(管阻、摩擦、外负载*）,物流工程学院,额定压力,指泵（或马达）在正常工作条件下，按实验标准规定能够连续运转的最高压力（受 泵（或马达）本身泄 漏和结构强度限制）p pn 即泵过载,物流工程学院,最高允许压力,泵（或马达）在短时间内允许超载使用 (p max) 的极限压力 p p n p max,物

4、流工程学院,排量和流量,排量V 理论流量qt 实际流量q 额定流量qn 瞬时流量qm,物流工程学院,排量V,排量:在没有泄漏的情况下，泵（或马达）每转一周所排出的液体的体积。,物流工程学院,理论流量qt,不考虑泄露的情况下，单位时间内所排出的液体的体积。qt = Vn,物流工程学院,实际流量q,指泵（或马达）工作时实际输出的流量 q = qt-qs,物流工程学院,额定流量（公称流量、铭牌流量）qn,指泵在正常工作条件下，按试验标准 规定 必须保证的输出流量。 q qn qt,物流工程学院,瞬时流量qm,瞬时流量：泵在某一瞬 时的几何流量,物流工程学院,功率和效率,理论功率 输入（或输出）功率

5、输出（或输入）功率 结 论,物流工程学院,理论功率,Pt = pqt,物流工程学院,输入（或输出）功率,即泵轴的驱动功率或马达的输出功率 PI = T = 2nT,物流工程学院,输出（或输入）功率,PO = pq,物流工程学院,结 论,液压传动系统液体所具有的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积 若忽略能量损失，则PO = PI 即Pt = pqt = pVn = Tt = 2nTt 实际上有能量损失 PO PI,物流工程学院,效 率,容积效率 机械效率 总效率,物流工程学院,容积效率,液压泵：实际流量与理论流量之比值 v = q/qi =（qi-qs）/qi = 1-qs/qi 液压马达：理

6、论流量与实际流量之比值 v = qi/q = 1-qs/q,物流工程学院,机械效率,液压泵：理论转矩与实际输 入转矩之比值 m = Ti / T = 1+ Ts / Ti 液压马达：理论转矩与实际输 入转矩之比值 m = T/Ti =（Ti-Ts ）/Ti = 1 -Ts /Ti,物流工程学院,总效率,输出功率与输入功率之比值 = P0/Pi = Pq/2nT = Pvnv/2nT = vm 结论：总效率等于容积效率与机械 效率之乘积。,物流工程学院,3.2 齿轮泵,分类、组成、工作原理、 参数计算、结构特点,物流工程学院,齿轮泵的分类,内啮合,外啮合,物流工程学院,3.2 齿轮泵,3、2、1

7、 外啮合齿轮泵的工作原理 3、2、2 齿轮泵的流量计算 3、2、3 齿轮泵的结构 3、2、4 提高外啮合齿轮泵压力的措施 *3、2、5 内啮合齿轮泵 *3、2、6 螺杆泵,物流工程学院,3.2.1 外啮合齿轮泵的工作原理,组成: 前、后泵盖，泵体，一对齿数、 模数、齿形完全相同的渐开线外啮合。,物流工程学院,3.2.1 外啮合齿轮泵的工作原理,工作原理： 密封容积形成：齿轮、泵体内表面、前后泵盖围成 齿轮退出啮合,容积吸油 密封容积变化 齿轮进入啮合,容积压油 吸压油口隔开：两齿轮啮合线及泵盖,物流工程学院,物流工程学院,3.2.2 外啮合齿轮泵的流量计算,齿轮啮合时，啮合点位置瞬间变化，其工

8、作容积变化率不等 瞬时流量不均匀即脉动，计算瞬时流量时须积分计算才精确，比较麻烦，一般用近似计算法。,物流工程学院,齿轮泵的流量计算,排量计算 流量计算 瞬时流量,物流工程学院,排量计算,假设： 齿槽容积=轮齿体积 则排量=齿槽容积+轮齿体积 即相当于有效齿高和齿宽所构成的 平面所扫过的环形体积， 则 V=dhb=2zm2b 实际上 齿槽容积轮齿体积 取 V=6.66zm2b,物流工程学院,流量计算,理论流量： qt=Vn=6.66zm2bn 实际流量： q=qtv=6.66zm2bnv 结 论： 1 齿轮泵的qt是齿轮几何参数和转速的函数 2 转速等于常数，流量等于常数 定量泵 3 理论流量

9、与出口压力无关,物流工程学院,瞬时流量, 每一对轮齿啮合时，啮合点位置变化引起瞬时流量变化 出现流量脉动流量脉动结果：引起系统的压力脉动，产生振动和噪声，影响传动的平稳性。,物流工程学院,3.2.3 外啮合齿轮泵结构要点,困油现象及其消除措施 径向作用力不平衡 泄漏,物流工程学院,困油现象及其消除措施,产生原因 引起结果 消除困油的方法,物流工程学院,困油现象产生原因, 为保证齿轮连续平稳运转，又能够使吸压油口隔开，齿轮啮合时的重合度必须大于1 有时会出现两对轮齿同时啮合的情况，在齿向啮合线间形成一个封闭容积,物流工程学院,困油现象产生原因,物流工程学院,ab 容积缩小,困油现象产生原因,b

10、c 容积增大,物流工程学院,困油引起的结果,ab 容积缩小 p 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。 bc 容积增大 p 形成局部真空，产生气穴，引起振动、噪声、汽蚀等 总之：由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪声等，直接影响泵的工作寿命。,物流工程学院,消除困油的方法,原则：ab 密封容积减小，使之通压油口 bc 密封容积增大，使之通吸油口 在b点密封容积最小，隔开吸压油 方法：在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽以消除困油，CB-B形泵将卸荷槽整个向吸油腔侧平移一段距离，效果更好,物流工程学院,物流工程学院,径向作用力不平

11、衡,径向不平衡力的产生：液压力 液体分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔， 压力沿齿轮外圆逐齿降低。p，径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，产生振动 和噪声。 改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小,物流工程学院,径向不平衡力图示,物流工程学院,泄 漏,齿侧泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的 5% 径向泄漏：约占齿轮泵总泄漏量的 20%25% 端面泄漏*：约占齿轮泵总泄漏量的 75%80% 总之：泵压力愈高，泄漏愈大。,物流工程学院,3.2.4 提高外啮合齿轮泵压力措施,问题：齿轮泵存在间隙，p qv 径向不平衡力也p p 径向力 提高

12、齿轮泵压力的方法： 浮动轴套补偿原理：将压力油引入轴套背面， 使之紧贴齿轮 端面，补偿磨损，减小间 隙。 弹性侧板式补偿原理：将泵出口压力油引至侧板背面，靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。,物流工程学院,物流工程学院,浮动轴套式,外啮合齿轮泵的优点,结构简单，制造方便，价格低廉 结构紧凑，体积小，重量轻 自吸性能好，对油污不敏感 工作可靠，便于维护,物流工程学院,外啮合齿轮泵的缺点,流量脉动大 噪声大 排量不可调,物流工程学院,小 结,工作原理（三个必要条件） 流量计算 结构要点（四个共同弊病）,物流工程学院,*3.2.5 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（摆线转子泵）

13、,物流工程学院,*3.2.5 内啮合齿轮泵,渐开线齿形 分类 摆线齿形,物流工程学院,渐开线齿形内啮合齿轮泵,组成:小齿轮、内齿环、月牙形隔板等,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,物流工程学院,渐开线齿形内啮合齿轮泵,工作原理:小齿轮带动内齿环同向异速旋转， 左半部分轮齿退出啮合，形成真空吸油。右半部分轮齿退出啮合，容积减小，压油。月牙板同两齿轮将吸压油口隔开。,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵（摆线转子泵）,组成 工作原理 特点,物流工程学院,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

14、心距,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵工作原理,吸油左半部分，轮齿脱开啮合容积 工作原理 压油右半部分，轮齿进入啮合容积,物流工程学院,摆线齿形内啮合齿轮泵特点,结构紧凑，尺寸小，重量轻，运转平稳，噪声小 流量脉动小。但齿形复杂，加工困难，价格昂贵,物流工程学院,*3.2.6 螺杆泵,组成 工作原理 特点,物流工程学院,螺杆泵组成,一根主动螺杆：双头、右旋、凸螺杆 两根从动螺杆：双头、左旋、凹螺杆，装在泵体内，和其它零件组成螺杆泵。,物流工程学院,物流工程学院,螺杆泵工作原理,V密形成 V密变化 吸压油口隔开,物流工程学院,V密形成,必须满足四个密封条件，才能形成空间八字形密封容积： 1 主从动螺杆共扼 2 螺杆根数和螺纹头数必须满足一 定关系 3 泵体最小长度应大于螺杆的导程 4 保证最小径向间隙,物流工程学院,V密变化,当主动螺杆逆时针方向旋转时： 左面吸油 右面压油,物流工程学院,吸压油口隔开,满足上述四个密封条件,物流工程学院,特 点,结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高，无困油现象；但螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证。,物流工程学院,