液壓與氣壓之動(dòng)力元件

1、液壓與氣壓之動(dòng)力元件液壓與氣壓之動(dòng)力元件 第四章第四章 液壓系統(tǒng)動(dòng)力元件及裝置液壓系統(tǒng)動(dòng)力元件及裝置 4-1 4-1 液壓泵的基液壓泵的基本概念本概念 4-2 4-2 齒輪油泵齒輪油泵 4-3 4-3 葉片式油泵葉片式油泵 4-4 4-4 柱塞式液壓泵柱塞式液壓泵 4-5 4-5 蓄能器蓄能器 4-1 4-1 液壓泵的基液壓泵的基本概念本概念 1、液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 2、液壓泵的主要性能參數(shù)液壓泵的主要性能參數(shù) 3、液壓泵的分類和符號(hào)液壓泵的分類和符號(hào) 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 動(dòng)力裝置液壓泵執(zhí)行裝置 機(jī)械能機(jī)械能壓力能壓力能機(jī)械能機(jī)械能 液壓泵的工作原理流程圖液壓泵的工

2、作原理流程圖 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 1、有一個(gè)（或幾個(gè)）周期變化的密閉容、有一個(gè)（或幾個(gè)）周期變化的密閉容 器；器； 2、在吸油過程中，油箱應(yīng)和大氣壓接通、在吸油過程中，油箱應(yīng)和大氣壓接通 （吸油條件）（吸油條件） 3、有配流裝置；（如單向閥等）、有配流裝置；（如單向閥等） 液壓泵正常工作的三個(gè)工作條件液壓泵正常工作的三個(gè)工作條件 必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所 構(gòu)成的吸油和壓油密閉容積構(gòu)成的吸油和壓油密閉容積前提前提 條件條件 密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周 期性的變化，容積由小

3、變大期性的變化，容積由小變大吸油，吸油， 由大變小由大變小壓油壓油基本條件基本條件 密閉容積增大到極限時(shí)，先要與吸油密閉容積增大到極限時(shí)，先要與吸油 腔隔開，然后才轉(zhuǎn)為排油；密閉容積腔隔開，然后才轉(zhuǎn)為排油；密閉容積 減小到極限時(shí)，先要與排油腔隔開，減小到極限時(shí)，先要與排油腔隔開， 然后才轉(zhuǎn)為吸油然后才轉(zhuǎn)為吸油必要條件必要條件 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)壓力壓力 工作壓力工作壓力定義：液壓泵輸出油液的壓力定義：液壓泵輸出油液的壓力 其大小取決于負(fù)載其大小取決于負(fù)載 )( 2 4 Pa D W P 包括包括工作壓力工作壓力和和額定壓力額定壓力 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)壓力壓力 額定壓

4、力額定壓力定義定義：液壓泵正常工作條件液壓泵正常工作條件 下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓 力。其大小與泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有力。其大小與泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有 關(guān)。關(guān)。 最高壓力：最高壓力：按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，液壓 泵允許短暫運(yùn)行的最高壓力。泵允許短暫運(yùn)行的最高壓力。 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)排量排量 1）排量（）排量（V)：液壓泵每轉(zhuǎn)輸出油液壓泵每轉(zhuǎn)輸出油 液的體積，單位為液的體積，單位為(ml/r)，其大小，其大小 取決于結(jié)構(gòu)參數(shù)取決于結(jié)構(gòu)參數(shù) 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)流量流量 2）理論流量（）理論流量（q）：）

5、：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸出單位時(shí)間內(nèi)輸出 油液的體積，其單位為油液的體積，其單位為(l/min) 排量排量V與流量與流量q的關(guān)系：的關(guān)系： min)/(10 3 lnVq 其中：其中：n為液壓泵的轉(zhuǎn)速為液壓泵的轉(zhuǎn)速 （rpm) 油泵的性能參數(shù)油泵的性能參數(shù)流量流量 3）實(shí)際流量（）實(shí)際流量（qp）：）：液壓泵工作時(shí)，液壓泵工作時(shí)， 泵出口輸出的實(shí)際流量。其單位為泵出口輸出的實(shí)際流量。其單位為 (l/min) qqq p 壓力壓力P 流量流量q q理理 q實(shí)實(shí) q 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)容積效率容積效率 %100 q qp v 容積效率：容積效率： 泵的實(shí)際流量與理論流量的比值泵的實(shí)際流量與理論

6、流量的比值 機(jī)械效率：機(jī)械效率： 泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的比值泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩的比值 實(shí) 理 T T m 液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的性能參數(shù)功率功率 )( 60 0 kw pq P )( 60 kw pq PP oi p p的單位（的單位（MPa)MPa) q q的單位（的單位（l l/ /minmin) ) 輸出功率輸出功率 輸入功率輸入功率 油泵的性能參數(shù)油泵的性能參數(shù)功率功率 )( 6060 0 kw pq pq P v p )( 6060 kw pq pq P P mvm p o i 其中：其中： vm 實(shí)際輸出功率實(shí)際輸出功率 實(shí)際輸入功率實(shí)際輸入功率 例例4-14-1

7、例例4-1：已知泵輸出油壓力已知泵輸出油壓力p = 100 105 pa； 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n=1450rpm；排量；排量V = 46.2ml/r；容 容 = 0.95； 總 總 = 0.9； ； 求：泵的輸出功率求：泵的輸出功率P0 ；驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的；驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的 功率功率P 解：解：泵輸出實(shí)際流量：泵輸出實(shí)際流量： min/6 .6395. 014502 .46lVnqq p 容容 例例4-14-1 則泵的輸出功率：則泵的輸出功率： kw pq P p 6 .10 1060 6 .6310100 60 6 5 0 kw P P8 .11 9 . 0 6 .10 0 總 電機(jī)功率即泵的輸入功率

8、：電機(jī)功率即泵的輸入功率： 液壓泵的分類液壓泵的分類 齒輪式齒輪式 葉片式葉片式 柱塞式柱塞式 容積式容積式 非容積式非容積式 液壓泵液壓泵 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 排油體積排油體積 是否可調(diào)是否可調(diào) 定量泵定量泵 變量泵變量泵 液壓泵的圖形符號(hào)液壓泵的圖形符號(hào) 單向定量單向定量 液壓泵液壓泵 雙向定量雙向定量 液壓泵液壓泵 單向變量單向變量 液壓泵液壓泵 雙向變量雙向變量 液壓泵液壓泵 4.2 齒輪式液壓泵齒輪式液壓泵 1、齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 2、齒輪泵的流量齒輪泵的流量 3、低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu) 4、齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及使用齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及使用 齒輪油泵的工作原理齒輪油泵的

9、工作原理 齒輪泵的流量齒輪泵的流量 齒輪泵的排量：齒輪泵的排量： )/(2rmlzVV i D D0 2h1 b )/()22( 44 2 2 1 2 rmlbhDDzVV i 2 0 1 DD h )/()( 00 rmlbDDDV 齒輪泵的流量齒輪泵的流量 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪而言：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪而言：mhmzD 10 , )/(2 2 rmlbzmV 則齒輪泵的實(shí)際流量為：則齒輪泵的實(shí)際流量為： min)/(102 10 32 3 lbnzm Vnq v vp )/()( 00 rmlbDDDV 例例4-24-2 某齒輪泵其額定流量某齒輪泵其額定流量q =100l/min，額，額 定壓力定壓力p=

10、25 105 Pa，泵的轉(zhuǎn)速，泵的轉(zhuǎn)速 n=1450r/min,泵的機(jī)械效率泵的機(jī)械效率 機(jī) 機(jī) = 0.9，由 ，由 試驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵的出口壓力為試驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵的出口壓力為p = 0時(shí)，其時(shí)，其 流量流量q0 =107l/min,試求：試求： （1）該泵的容積效率？）該泵的容積效率？ （2）當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速）當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速n n1 1 =500r/min時(shí)計(jì)算泵在時(shí)計(jì)算泵在 額定壓力下工作時(shí)的流量額定壓力下工作時(shí)的流量q1 是多少？該轉(zhuǎn)是多少？該轉(zhuǎn) 速下泵的容積效率速下泵的容積效率容 容 ？ ？ （3）兩種不同轉(zhuǎn)速下，泵所需驅(qū)動(dòng)功率？）兩種不同轉(zhuǎn)速下，泵所需驅(qū)動(dòng)功率？ 例例4-24-2 解解： （1）通

11、常將壓力為零時(shí)泵的輸出流）通常將壓力為零時(shí)泵的輸出流 量認(rèn)為是理論流量。所以該泵的容積效率量認(rèn)為是理論流量。所以該泵的容積效率 為：為： 93.0 107 100 q q p 容 （2）泵的排量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，即）泵的排量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，即 rl n q V/074. 0 1450 107 例例4-24-2 所以，當(dāng)所以，當(dāng)n n1 1 =500r/min時(shí)：時(shí)： min/37500074. 0 11 lVnq 泵的泄漏量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，即泵的泄漏量與轉(zhuǎn)速無關(guān)，即q不變不變 min/7100107 0 lqqq 則，當(dāng)則，當(dāng) n n1 1 =500r/min時(shí)，泵在額定壓力下時(shí)，泵在額定壓力下 的流量為：

12、的流量為： min/30737 11 lqqq p 例例4-24-2 （3）求泵所需的功率）求泵所需的功率 n=1450r/min時(shí)：時(shí)： kw pq P p 98. 4 1093. 09 . 060 1001025 60 6 5 容機(jī) 其容積效率為：其容積效率為： 81. 0 37 30 1 1 1 q q p 容 例例4-24-2 n=500r/min時(shí)：時(shí)： kw pq P p 72. 1 1081. 09 . 060 301025 60 6 5 1 1 1 容機(jī) 外嚙合低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu)外嚙合低壓齒輪泵的結(jié)構(gòu) 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵

13、三個(gè)結(jié)構(gòu)問題三個(gè)結(jié)構(gòu)問題 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 徑向力不平衡徑向力不平衡 密封與泄露密封與泄露 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 徑向力不平衡徑向力不平衡 解決辦法：解決辦法： 縮小排油口直徑縮小排油口直徑 開壓力平衡槽開壓力平衡槽 密封與泄露 軸向、徑向間隙及其補(bǔ)償 軸向間隙端面與端蓋 徑向間隙齒頂圓處、嚙合點(diǎn)處 端面間隙自動(dòng)補(bǔ)償措施浮動(dòng)軸套、 浮動(dòng)側(cè)板、彈性側(cè)板 高壓齒輪泵高壓齒輪泵 軸向間隙補(bǔ)償原理軸向間隙補(bǔ)償原理 齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的自吸能力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的自吸能力， 對(duì)油液污染不敏感，耐沖擊性負(fù)荷對(duì)油液污染不敏感，耐沖擊性負(fù)荷 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：零件損壞后不易修

14、復(fù)，互換性差零件損壞后不易修復(fù)，互換性差 作業(yè)作業(yè) 33 36 4.3 葉片式液壓泵葉片式液壓泵 單作用式葉片泵單作用式葉片泵 雙作用葉片泵雙作用葉片泵 葉片油泵的使用要點(diǎn)葉片油泵的使用要點(diǎn) 單作用式葉片泵單作用式葉片泵 工作原理工作原理 排量的計(jì)算排量的計(jì)算 變量葉片泵變量葉片泵 單作用式葉片泵工作原理單作用式葉片泵工作原理 非卸荷式葉片泵非卸荷式葉片泵 排量計(jì)算排量計(jì)算 BVRe4 改變偏心距，改變偏心距， 即可改變排量即可改變排量 外反饋式變量葉片泵原理外反饋式變量葉片泵原理 泵的工作壓力與偏心量的關(guān)系泵的工作壓力與偏心量的關(guān)系 s B k ppA ee )( 0 )( B pp 變量葉

15、片泵的流量壓力曲線變量葉片泵的流量壓力曲線 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘5 5，ABAB上下平移上下平移 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘1010，BCBC左右平移左右平移 改變彈簧剛度，改變彈簧剛度，BCBC段斜率段斜率 改變。改變。 變量葉片泵結(jié)構(gòu)圖變量葉片泵結(jié)構(gòu)圖 雙作用葉片泵雙作用葉片泵 工作原理工作原理 排量計(jì)算排量計(jì)算 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 使用要點(diǎn)使用要點(diǎn) 雙作用葉片泵工作原理雙作用葉片泵工作原理 雙作用葉片泵的排量計(jì)算雙作用葉片泵的排量計(jì)算 cos )(2 22 Z rR rRBV 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu) 雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 定子曲線定子曲線 配油盤配油盤 葉片傾角葉片

16、傾角 定子曲線定子曲線 壓油盤結(jié)構(gòu)壓油盤結(jié)構(gòu) 吸油盤結(jié)構(gòu)吸油盤結(jié)構(gòu) 葉片傾角葉片傾角 葉片油泵的使用要點(diǎn)葉片油泵的使用要點(diǎn) 要求轉(zhuǎn)速適當(dāng)要求轉(zhuǎn)速適當(dāng) 對(duì)油液污染敏感對(duì)油液污染敏感 只允許單向旋轉(zhuǎn)只允許單向旋轉(zhuǎn) 4.4 柱塞式液壓泵柱塞式液壓泵 柱塞式液壓泵的分類 柱柱 塞塞 式式 油油 泵泵 斜軸軸向斜軸軸向 斜盤軸向斜盤軸向 徑向徑向 接觸方式接觸方式 運(yùn)動(dòng)關(guān)系運(yùn)動(dòng)關(guān)系 配油方式配油方式 點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸 滑靴接觸滑靴接觸 閥式配油閥式配油 配油閥配油配油閥配油 缸動(dòng)盤固缸動(dòng)盤固 盤動(dòng)缸固盤動(dòng)缸固 斜盤軸向柱塞式液壓泵斜盤軸向柱塞式液壓泵 徑向柱塞式液壓泵徑向柱塞式液壓泵 斜盤軸向柱塞式液壓泵斜

17、盤軸向柱塞式液壓泵 工作原理工作原理 排量計(jì)算排量計(jì)算 主體結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工作原理工作原理 排量計(jì)算排量計(jì)算 DtgS SzdV 2 4 可見，可通過改變可見，可通過改變改變泵的排量改變泵的排量 CY14CY141 1系列液壓泵主體結(jié)構(gòu)系列液壓泵主體結(jié)構(gòu) 作業(yè)作業(yè) 38 310 靜壓軸承結(jié)構(gòu)靜壓軸承結(jié)構(gòu) 配油盤配油盤 吸油孔吸油孔 排油孔排油孔 盲孔盲孔 阻尼孔阻尼孔 柱塞式液壓泵的特點(diǎn)柱塞式液壓泵的特點(diǎn) 1 1、精度高，故工作壓力高，容積效率高、精度高，故工作壓力高，容積效率高 2 2、流量范圍大且可調(diào)、流量范圍大且可調(diào) 3 3、主要零件受壓，故壽命長(zhǎng)、材料利用、主要零件受

18、壓，故壽命長(zhǎng)、材料利用 充分充分 軸向柱塞泵的手動(dòng)變量機(jī)構(gòu) 軸向柱塞泵的伺服變量機(jī)構(gòu) 徑向柱塞式液壓泵工作原理 與軸向柱塞泵相比：與軸向柱塞泵相比：體積和重量較大，工作體積和重量較大，工作 壓力、容積效率較低。壓力、容積效率較低。 徑向柱塞式液壓泵實(shí)物 柱塞式油泵優(yōu)缺點(diǎn) 1 1、工作壓力高、工作壓力高 2 2、流量范圍大且可調(diào)、流量范圍大且可調(diào) 3 3、壽命長(zhǎng)、材料利用充分、壽命長(zhǎng)、材料利用充分 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、價(jià)格高、噪音大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、價(jià)格高、噪音大、 流量脈動(dòng)大。流量脈動(dòng)大。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 三種液壓泵的比較 齒輪泵葉片泵柱塞泵 壓力中低高 排量中中高 變量能力不能能

19、能 效率中低高 價(jià)格低中高 液壓泵的選用 負(fù)載小、功率小的機(jī)械設(shè)備多用齒輪泵、雙負(fù)載小、功率小的機(jī)械設(shè)備多用齒輪泵、雙 作用葉片泵；作用葉片泵； 精度較高的機(jī)械設(shè)備（如鏡面磨床）可用螺精度較高的機(jī)械設(shè)備（如鏡面磨床）可用螺 桿泵、雙作用葉片泵；桿泵、雙作用葉片泵； 負(fù)載較大又有速度換接的機(jī)械設(shè)備（如組合負(fù)載較大又有速度換接的機(jī)械設(shè)備（如組合 機(jī)床）可用限壓式變量葉片泵；機(jī)床）可用限壓式變量葉片泵； 負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床）負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備（如龍門刨床） 可使用柱塞泵；可使用柱塞泵； 輔助裝置輔助裝置送料、夾緊等液壓裝置可使用送料、夾緊等液壓裝置可使用 齒輪泵。齒輪泵。 例

20、4.2 某液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵，該泵出廠的壓某液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵，該泵出廠的壓 力流量特性曲線為力流量特性曲線為ABC，如圖所示。已知泵的總效，如圖所示。已知泵的總效 率率總 總 0.7，系統(tǒng)工作進(jìn)給時(shí)，泵輸出壓力，系統(tǒng)工作進(jìn)給時(shí)，泵輸出壓力p4.5MPa， 輸出流量輸出流量q2.5L/min；系統(tǒng)空程快進(jìn)，壓力；系統(tǒng)空程快進(jìn)，壓力p1 2MPa，流量，流量q1=20L/min。試求限壓式變量葉片泵要滿。試求限壓式變量葉片泵要滿 足上述要求，應(yīng)如何調(diào)節(jié)其壓力流量特性曲線；在足上述要求，應(yīng)如何調(diào)節(jié)其壓力流量特性曲線；在 此工況下，求泵的最大驅(qū)動(dòng)功率。此工況下，求泵的最大驅(qū)動(dòng)功率

21、。 例4.3 某液壓泵排量某液壓泵排量V50cm3/r，其總泄漏量，其總泄漏量q與輸出與輸出 壓力壓力p的關(guān)系式為的關(guān)系式為qCp，式中，式中 C=2910 5cm3/(Pamin)，泵的轉(zhuǎn)速 ，泵的轉(zhuǎn)速n=1450r/min。試。試 計(jì)算該泵輸出壓力計(jì)算該泵輸出壓力p=0.25MPa、5MPa、7.5MPa、 10MPa時(shí)液壓液壓泵的實(shí)際流量時(shí)液壓液壓泵的實(shí)際流量q實(shí) 實(shí)和容積效率 和容積效率容 容； ； 若泵的摩擦損失（與壓力無關(guān)）扭矩若泵的摩擦損失（與壓力無關(guān)）扭矩M=2Nm，試，試 計(jì)算該泵在上述幾種壓力下運(yùn)行時(shí)的總效率計(jì)算該泵在上述幾種壓力下運(yùn)行時(shí)的總效率；計(jì)算；計(jì)算 驅(qū)動(dòng)該泵工作的電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)該泵工作的電機(jī)功率P。 4.5 蓄能器蓄能器 用途用途 種類及結(jié)構(gòu)種類及結(jié)構(gòu) 容積計(jì)算容積計(jì)算 安裝及使用安裝及使用 蓄能器的用途蓄能器的用途 儲(chǔ)存液壓能做能源使用儲(chǔ)存液壓能做能源使用 緩沖緩沖 消除壓力脈動(dòng)消除壓力脈動(dòng) 保壓、停電應(yīng)