第17章液压泵.ppt

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1、第17章 液 压 泵 第17章 液 压 泵 17.1 液压泵概述液压泵概述 17.2 齿轮泵齿轮泵 17.3 叶片泵叶片泵 17.4 柱塞泵柱塞泵 17.5 螺杆泵螺杆泵 17.6 各类液压泵的性能比较及应用各类液压泵的性能比较及应用 第17章 液 压 泵 17.1 液压泵概述液压泵概述 17.1.1液压泵的工作原理及分类液压泵的工作原理及分类如图17-1所示为一单柱塞液压泵的工作原理。柱塞2安装在泵体3里，并在弹簧作用下始终与偏心轮1接触，当偏心轮1由原动机带动旋转时，柱塞2便在泵体3内往复移动，使密封腔a的容积发生变化。第17章 液 压 泵 图17-1单柱塞液压泵的工作原理 第17章 液

2、压 泵 1、容积式泵工作的两个必要条件是：容积式泵工作的两个必要条件是：(1)(1)有周期性的密封容积变化。有周期性的密封容积变化。(2)(2)有配流装置。有配流装置。上述单柱塞泵中的两个单向阀4、5就是起配流作用的，是配流装置的一种类型。2 2、根据液压泵结构形式的不同分类：、根据液压泵结构形式的不同分类：齿轮泵：齿轮泵：外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵。叶片泵：叶片泵：单作用叶片泵和双作用叶片泵。柱塞泵：柱塞泵：轴向柱塞泵和径向柱塞泵。螺杆泵：螺杆泵：第17章 液 压 泵 17.1.2液压泵的性能参数液压泵的性能参数1.液压泵的压力液压泵的压力（1）工作压力）工作压力p：是指泵工作时，输出油液的

3、实际压力。其值大小取决于外界负载，当外界负载增大时，液压泵的压力升高；当外界负载减小时，液压泵的压力降低。（2）额定压力）额定压力pn：泵在正常工作条件下，按实验标准规定能连续运转的最高压力称为泵的额定压力。第17章 液 压 泵 表表17-1压力等级压力等级 压力等级 低压 中压 中高压 高压 超高压 压力 p（MPa）25 2.58 816 1632 32 第17章 液 压 泵 液压泵的排量和流量液压泵的排量和流量（1）排量）排量V:由泵的密封容腔几何尺寸变化计算而得的泵每转的排油体积称为泵的排量，其常用单位为mL/r。（2）理论流量）理论流量qvt:由泵的密封容腔几何尺寸变化计算而得的泵在

4、单位时间内的排油体积称为泵的理论流量。泵的理论流量等于排量与其转速的乘积，即：Vnqvt(17-1)第17章 液 压 泵（3）实际流量）实际流量qv:液压泵的实际流量是泵工作时实际排出的流量。（4）额定流量）额定流量qvn:液压泵的额定流量是泵在额定压力和额定转速下输出的实际流量。由于泵存在泄漏，所以泵的实际流量和额定流量都由于泵存在泄漏，所以泵的实际流量和额定流量都小于小于理论流量。理论流量。第17章 液 压 泵 液压泵的功率液压泵的功率（1）输出功率）输出功率Po :在液压传动系统中，泵的输出表现为液体的压力和流量，其输出功率等于液体压力和流量的乘积，即：vopqP （17-2）式中Po为

5、泵的输出功率，p为输出油液的压力，qv为输出油液的流量。第17章 液 压 泵 式中Pi为泵的输入功率，n为泵轴的转速，Ti为液压泵的输入转矩。液压泵在工作中，由于有泄漏和机械摩擦，就有能量损失，故其输出功率小于输入功率，即Po Pi。（2）输入功率）输入功率Pi:液压泵的输入功率为驱动泵轴的机械功率，即：iinTP2（17-3）第17章 液 压 泵 4.液压泵的效率液压泵的效率（1）容积效率）容积效率v:液压泵的实际流量与理论流量的比值称为泵容积效率，即 vtvvtvvtvtvvqqqqqqq1（17-4）式中：qv为实际流量，qvt为理论流量，qv为液压泵的泄漏量，它是理论流量与实际流量的差

6、值，其值大小与泵的压力p有关，随p的增大而增加。第17章 液 压 泵（2）机械效率）机械效率m:由于泵在工作时存在各种摩擦损失（机械摩擦、液体摩擦），所以驱动泵轴所需要的实际转矩必然大于理论转矩，理论转矩与实际转矩的比值称为机械效率，即：itmTT（17-5）式中：Ti为实际输入转矩，Tt为理论转矩，如果忽略各种能量损失，泵的理论机械功率将全部转换为液压功率，即：tvtnTpVnpq2第17章 液 压 泵 则有，将此式带入式（17-5）得：2pVTtimTpV2（17-6）第17章 液 压 泵（3）总效率）总效率。泵的输出功率与输入功率的比值称为泵的总效率，即 mvivivioTVnpVqnT

7、pqPP22（17-7）第17章 液 压 泵 例17-1 某液压泵的输出油压p=12MPa，转速n=1400r/min，排量V=48mL/r，容积效率V=0.，总效率=0.，求液压泵的输出功率和输入功率各为多大？解：解：（1）求液压泵的输出功率液压泵的实际输出流量：min/84.6395.0140010483LVnqqVVvtv液压泵的输出功率：KWpqPvo77.12601084.63101236第17章 液 压 泵（2）求液压泵的输入功率液压泵的输入功率：KWPPoi19.149.077.12第17章 液 压 泵 17.2齿轮泵齿轮泵 17.2.117.2.1外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵优点：

8、优点：结构简单、制造方便、体积小、重量轻、转速高、自吸性能好、对油的污染不敏感、工作可靠、寿命长、维修方便、价格低廉等。缺点：缺点：流量的脉动较大、噪声大、排量不可调节。1.1.外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理图17-2所示为渐开线圆柱直齿形的外啮合齿轮泵的工作原理图，在泵体内有一对齿数相同的外啮合渐开线齿轮，齿轮两侧由端盖盖住(图中未示出)。第17章 液 压 泵 图17-2外啮合齿轮泵的工作原理图 第17章 液 压 泵 2.齿轮泵的排量和流量齿轮泵的排量和流量齿轮泵的排量V相当于两个齿轮齿槽容积之和。假设齿槽容积等于轮齿体积，那么其排量就等于一个齿轮的齿槽容积和轮齿体积的总和，即

9、相当于以有效齿高(h=2m)和齿宽构成的平面所扫过的环形体积，即泵的排量为 bzmdhbV22(17-8)式中：d为分度圆直径，d=mz；h为有效齿高，h=2m；z为齿轮齿数。第17章 液 压 泵 实际齿槽容积比轮齿体积稍大一些，所以通常取V=6.66 zm2b（17-9）齿轮泵的实际输出流量为 qv=6.66 zm2bnV（17-10）式中：n为泵的转速；v为泵容积效率。第17章 液 压 泵 式(17-10)中的qv是齿轮泵的平均流量。实际上，由于齿轮泵啮合过程中压油腔的容积变化率是不均匀的，因此齿轮泵的瞬时流量是脉动的。设qvmax、qvmin表示最大、最小瞬时流量，流量脉动率可用下式表示

10、：vvvqqqminmax(17-11)齿轮泵的齿数愈少，流量脉动率就愈大，其值最高可达齿轮泵的齿数愈少，流量脉动率就愈大，其值最高可达20以上。以上。流量脉动引起压力脉动，随之产生振动与噪声(内啮合齿轮泵的流量脉动率要小的多)，所以，高精度机械不宜采用外啮合齿轮泵。高精度机械不宜采用外啮合齿轮泵。第17章 液 压 泵 3.3.外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点（1 1）困油现象。）困油现象。如图17-3所示。这个密封容积随齿轮转动先由最大(如图17-3(a)所示)逐渐减小到最小（如图17-3(b)所示)，又由最小逐渐增加到最大(如图17-3(c)所示)。当密封容积减小时，被困油液受

11、到挤压，压力急剧上升，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。当密封容积增大时，又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀，这就是齿轮泵的困油现象。第17章 液 压 泵 消除困油现象的方法消除困油现象的方法:通常是在齿轮的两端盖板上开卸荷槽(如图17-3(d)中的虚线所示)，在很多齿轮泵中，两槽并不对称于齿轮中心线分布，而是整个向吸油腔侧平移一段距离，这样能取得更好的卸荷效果。第17章 液 压 泵 图17-3齿轮泵的困油现象及消除措施 第17章 液 压 泵（2 2）径向作用力不平衡。）径向作用力不平衡。原因原因:当齿轮泵工作时，液体作

12、用在齿轮外缘上的压力是不均匀的，从低压腔到高压腔，压力沿齿轮旋转方向逐齿递增，因此齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。后果后果:工作压力越高，径向不平衡力也越大，严重时能使泵轴弯曲，导致齿顶接触泵体产生磨损，同时也降低了轴承的使用寿命。解决办法解决办法:为了减少径向不平衡力的影响，常采取缩小压油口的办法，使压油腔的压力油仅作用在一到两个齿的范围内；同时适当增大径向间隙，使齿顶不与泵体接触。第17章 液 压 泵（3 3）泄漏。）泄漏。外啮合齿轮泵压油腔的压力油向吸油腔泄漏有三条途径：外啮合齿轮泵压油腔的压力油向吸油腔泄漏有三条途径：是通过齿轮啮合处的啮合间隙；是通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙；是通

13、过齿轮两端面和盖板间的端面间隙。在三类间隙中，以端面间隙的泄漏量最大，约占7080左右，而且泵的压力愈高，间隙泄漏就愈大，因此其容积效率很低，一般齿轮泵只适用于低压场合。第17章 液 压 泵 解决办法解决办法:通常采用的端面间隙自动补偿装置。浮动轴套式：弹性侧板式：其原理都是引入液压油使轴套或侧板紧贴齿轮端面，压力越高，贴得越紧，因而能自动补偿端面磨损和减小间隙。如图17-4所示为采用浮动轴套的中高压齿轮泵的一种典型结构，图中1和2是浮动安装的，轴套左侧的空腔均与泵的压油腔相通。当泵工作时，轴套1和2受左侧高压油的作用而向右移动，将齿轮的两侧面压紧，从而自动补偿了端面间隙。这样，齿轮泵的额定工

14、作压力可达20MPa，容积效率不低于0.9。第17章 液 压 泵 图17-4采用浮动轴套的中高压齿轮泵 第17章 液 压 泵 17.2.217.2.2内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵渐开线齿形；渐开线齿形；摆线齿形两种。摆线齿形两种。其结构示意图如图17-5所示。图17-5内啮合齿轮泵结构示意图（a）渐开线齿形；(b)摆线齿形 第17章 液 压 泵 1.1.渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵组成：组成：渐开线齿形内啮合齿轮泵由小齿轮、内齿环、月牙形隔板等组成。工作原理：工作原理：当小齿轮为主动轮时，带动内齿环绕各自的中心同方向旋转，左半部轮齿退出啮合，容积增大，形成真空，进行吸油。进入齿槽的

15、油被带到压油腔，右半部轮齿进入啮合，容积减小，从压油口压油。在小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙形隔板，以便将吸、压油腔隔开。第17章 液 压 泵 2.2.摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵组成：组成：主要零件是一对内啮合的齿轮(即内、外转子)。内转子齿数比外转子齿数少一个，两转子之间有一偏心距。工作原理：工作原理：工作时，内转子带动外转子同向旋转，所有内转子的齿都进入啮合，形成几个独立的密封腔。随着内外转子的啮合旋转，各密封腔的容积将发生变化，从而进行吸油和压油。优点：优点：结构紧凑、尺寸小、重量轻、运转平稳、噪声小、流量脉动小等优点；缺点：缺点：齿形复杂、加工困难、价格较贵。第17章 液

16、 压 泵 17.3叶片泵叶片泵 优点：优点：结构紧凑，运动平衡，噪声小，输油均匀，寿命长。缺点：缺点：结构复杂，吸油性能差，转速不能太高，对油的污染敏感。1.1.双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵的工作原理如图17-6所示为双作用叶片泵的工作原理图，该泵主要由定子、转子、叶片、配油盘和泵体等组成。第17章 液 压 泵 转子每转一周，每一叶片往复滑动两次，因而吸、压油作用发生两次，故这种泵称为双作用叶片泵双作用叶片泵。因为吸、压油口对称分布，转子和轴所受的径向液压力相平衡，所以这种泵又称为平衡式叶片泵平衡式叶片泵，该泵的排量不可调，是定量泵。第17章 液 压 泵 图17-6双作用叶片泵的工作原理图 第17章 液 压 泵 2.双作用叶片泵的排量和流量双作用叶片泵的排量和流量由叶片泵的工作原理可知，当叶片泵每伸缩一次时，每两叶片间油液的排出量等于大半径R圆弧段的容积与小半径r圆弧段的容积之差。若叶片数为z，则双作用叶片泵每转排油量应等于上述容积差的2z倍，表达式为 V=2z（R2-r2）b（17-12）泵输出的实际流量则为 qv=VnV=2z（R2-r2）bnV（17-13）式中:b为叶片宽