現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置_第一二章

1、現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置控制郭永強(qiáng)第一章 緒論 航空動(dòng)力裝置由飛行器上的發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣和排氣裝置等組成，有的航空動(dòng)力裝置還包括螺旋槳，其中進(jìn)氣裝置常稱進(jìn)氣道，排氣裝置常稱噴管。動(dòng)力裝置是飛行器的動(dòng)力源，用于產(chǎn)生飛行器飛行所需要的推力或力矩，常被比喻為飛行器的心臟，而動(dòng)力裝置控制“統(tǒng)管”動(dòng)力裝置的運(yùn)行，常被比喻為動(dòng)力裝置的神經(jīng)系統(tǒng)。v現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的功能v航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展v航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求v航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展展望第一章 緒論1.1 現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的功能v動(dòng)力裝置通過控制系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)來改變推力或功率。v目前常采用的液壓機(jī)械式控制器主要功能為：起

2、動(dòng)、加速、減速的過渡態(tài)控制；調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以保持發(fā)動(dòng)機(jī)具有一定推力的穩(wěn)態(tài)控制；超轉(zhuǎn)、超溫、超壓限制以及防喘保護(hù)；加力的接通及斷開等。該控制器使用如彈簧、凸輪、杠桿、膜盒以及各種閥門等元件來實(shí)現(xiàn)上述控制功能，這些液壓機(jī)械式的元件所能完成的控制功能顯然是十分有限的。隨著飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提出了越來越高的要求，液壓機(jī)械式控制器已不能適應(yīng)現(xiàn)代動(dòng)力裝置對(duì)控制系統(tǒng)的要求。另一方面計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)航空動(dòng)力裝置采用數(shù)字式電子技術(shù)。v動(dòng)力裝置數(shù)字式電子控制增加了以下功能：實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置多變量控制、實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的控制模式、自動(dòng)推力設(shè)定、自動(dòng)溫度限制、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)視、控制系統(tǒng)的容錯(cuò)，以及

3、與飛機(jī)其他電子系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而為實(shí)現(xiàn)綜合控制，如飛機(jī)/動(dòng)力裝置綜合控制以及火力/飛行/動(dòng)力裝置綜合控制奠定了基礎(chǔ)。正是由于其巨大的優(yōu)越性，目前航空動(dòng)力裝置控制已實(shí)現(xiàn)了由液壓機(jī)械式控制向數(shù)字式電子控制的轉(zhuǎn)變。1.1 現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的功能1.2 現(xiàn)代航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展v由液壓機(jī)械式控制向數(shù)字式電子控制發(fā)展v由單變量控制系統(tǒng)向多變量控制系統(tǒng)發(fā)展v各系統(tǒng)由獨(dú)立控制向綜合控制發(fā)展v非容錯(cuò)控制向容錯(cuò)控制發(fā)展v集中式控制向分布式控制發(fā)展1.3 航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求v性能要求 穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)性能 穩(wěn)太性能v重量要求v可靠性要求v維修性要求 1.4 航空動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)的發(fā)展展望v美

4、國軍方、國防部和國家航空航天局（NASA）在1988年制定了一項(xiàng)綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）計(jì)劃，該計(jì)劃采用變革性的技術(shù)途徑，綜合應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)熱力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方面突破性的成果，可大大提高渦輪前溫度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，實(shí)現(xiàn)最佳性能控制，最終達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。v在IHPTET計(jì)劃成功實(shí)施的基礎(chǔ)上，又推出多用途、經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（VAATE）計(jì)劃，從而達(dá)到智能發(fā)動(dòng)機(jī)控制（IEC）。v智能發(fā)動(dòng)機(jī)控制（IEC）具有以下特點(diǎn)： 多種控制模式； 根據(jù)飛行任務(wù)，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)及環(huán)境條件等自主選擇控制模式，大大減 輕駕駛員負(fù)擔(dān)，并能適用于無人作戰(zhàn)飛機(jī)； 模型基控制概念 第二章 燃油

5、泵v目前，液壓傳動(dòng)技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用，它是最近四十年來快速發(fā)展起來的一門工程技術(shù)。液壓傳動(dòng)是利用油泵將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)）的機(jī)械能，轉(zhuǎn)換給能在管路中流動(dòng)的液壓油(或燃油、滑油）、變成液壓能，這種具有液壓能的工作液再用閥門和管路傳送給油馬達(dá)或油缸，把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行各種方式的工作。在燃油系統(tǒng)或潤滑系統(tǒng)中，同樣必須由油泵確保必要的工作條件。v 現(xiàn)代飛機(jī)在不斷地向高空、高速發(fā)展。各種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的性能要求不斷地完善，為了提高飛機(jī)和其他裝備的性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮其最大的效率，并保證其安全正常地工作，就必須提供一系列附件。其中最基本的就是各

6、種低壓補(bǔ)油泵。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油附件中除了主燃油附件(燃油調(diào)節(jié)器、主燃油泵)外，為了提高燃油供應(yīng)系統(tǒng)的高空性能和克服燃油流動(dòng)的阻力，在閉式液壓系統(tǒng)中為了補(bǔ)充泄損的工作液等，保證各種液壓系統(tǒng)的性能充分的發(fā)揮、工作可靠，低壓油泵則是不可缺少的一種附件。v而在潤滑，低壓油泵往往作為它們的心臟，其作用是使發(fā)動(dòng)機(jī)得到充分的潤滑和冷卻，防止螺槳和機(jī)翼前緣結(jié)冰、保證儀表的工作精度等目前一架普通的噴氣式飛機(jī)或較完善的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所攜帶的大小低壓油泵多達(dá)十個(gè)以上，可見低壓油泵在飛機(jī)及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中 的作用也是不可忽視的。航空油泵 是現(xiàn)代飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用的附 件。由于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的種類甚多， 因而對(duì)航空油泵

7、的要求也是多方面 的。目前使用著的航空油泵多達(dá)數(shù) 十種，種類的繁多必然要造成生產(chǎn)、 使用和維護(hù)中的困難。根據(jù)目前生 產(chǎn)、使用和維護(hù)的實(shí)際情況，完全 必要并且有條件進(jìn)行系列化和標(biāo)準(zhǔn) 化，以便克服由于種類繁多所造成的各種困難。v燃油泵按工作原理可分為容積式油泵和動(dòng)力式（非容積式）油泵。v容積式液壓泵的工作原理：容積式液壓泵都是依靠密封容積的變化的原理來進(jìn)行工作的。v容積式液壓泵具有以下基本特點(diǎn)：v1.具有若干個(gè)密封且又可以周期性變化的空間。v2.油箱內(nèi)的油液的絕對(duì)壓力必須恒等于或大于大氣壓力。v3.容積式液壓泵具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)v航空動(dòng)力裝置中所用油泵，可大致分類如下：航空動(dòng)力裝置用油泵 容積式

8、非容積式離心泵氣心泵柱塞泵齒輪泵葉片泵軸向式徑向式外嚙合式內(nèi)嚙合式（包括轉(zhuǎn)子式）單作用式雙作用式柱塞軸線平行式柱塞軸線傾斜式2.1 柱塞泵v基本構(gòu)件：轉(zhuǎn)子、柱塞、斜盤、分油盤和控制活塞等，采用滑靴柱塞的泵都有返回盤。v工作原理：柱塞泵工作時(shí)，由于柱塞腔內(nèi)彈簧力及油壓力的作用，使柱塞始終頂緊在斜盤工作面上，同時(shí)使轉(zhuǎn)子小端面和分油盤工作表面緊密貼合，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。若斜盤上有一個(gè)傾斜角，則柱塞在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中同時(shí)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)子在柱塞內(nèi)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞向轉(zhuǎn)子外運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞腔的容積不斷增大，此時(shí)使柱塞腔 孔剛好和分油盤吸油窗相通，將燃油吸進(jìn)柱塞腔；當(dāng)柱塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞腔容積不斷減小，此時(shí)使

9、柱塞腔也和分油盤排油窗相通，燃油就被擠往出口處。由于轉(zhuǎn)子 中的全部柱塞都在同時(shí)工 作，因此在轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 中，泵出口便形成連續(xù)的 油流。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 參數(shù)高，額定壓力高，轉(zhuǎn)速高，泵的驅(qū)動(dòng)功率大 效率高，容積效率為95左右，總效率為90左右； 壽命長； 變量方便，形式多； 單位功率的重量輕 ；柱塞泵主要零件均受壓應(yīng)力，材料強(qiáng)度性能可得以充分利用 。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1. 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件數(shù)較多， 2. 自吸性差, 3. 制造工藝要求較高，成本較貴， 4. 油液對(duì)的污染較敏感，要求較高的過濾精度，對(duì)使用和維護(hù)要求較高。 柱塞泵柱塞泵 柱塞泵被廣泛用于高壓、大流量、大功率的系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，如

10、龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械等得到廣泛的應(yīng)用。 柱塞泵按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，可分為徑向柱塞泵徑向柱塞泵和軸向柱塞泵軸向柱塞泵。 柱塞泵柱塞泵 徑向柱塞泵徑向柱塞泵排量：排量： V = d22ez/4理論流量：理論流量：qt = Vn =d22ezn/4實(shí)際流量：實(shí)際流量： q = Vnpv =d22eznpv/4 變量原理：變量原理：徑向柱塞泵的排量和流量 改變偏心距的大小和方向， 即可以改變輸出油液的大小和方向。 徑向柱塞泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵缸體和柱塞缸體和柱塞軸向柱塞泵軸向柱塞泵缸體和柱塞缸體和柱塞軸向柱塞泵軸向柱塞泵缸體和柱塞缸體和柱塞軸向柱塞泵

11、軸向柱塞泵配油盤配油盤軸向柱塞泵工作原理軸向柱塞泵工作原理12斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理qt=（柱塞數(shù)）（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）qt一次工作循環(huán)一次工作循環(huán)qt =（柱塞數(shù)）（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理qt一次工作循環(huán)一次工作循環(huán)qtqt =（柱塞數(shù)）（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理一次工作循環(huán)一次工作循環(huán)qt =（柱塞數(shù)）（柱

12、塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理qt一次工作循環(huán)一次工作循環(huán)qt =（柱塞數(shù)）（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理qt一次工作循環(huán)一次工作循環(huán)qt =（柱塞數(shù)）（柱塞數(shù)）x（柱塞直徑）（柱塞直徑）x（柱塞行程）（柱塞行程）x（轉(zhuǎn)速）（轉(zhuǎn)速）軸向柱塞泵變量原理軸向柱塞泵變量原理u 最大排量最大排量 250 cm3/ru 最大壓力最大壓力 35 Mpau 適合于開式和閉式回路適合于開式和閉式回路u 效率高效率高u 工作壽命長工作壽命長u 結(jié)

13、構(gòu)緊湊結(jié)構(gòu)緊湊u 易裝配成多聯(lián)泵形式易裝配成多聯(lián)泵形式u 成本高。成本高。徑向變量柱塞泵特性徑向變量柱塞泵特性u(píng) 最大排量最大排量 750 cm3/ru 最大壓力最大壓力 35/40 Mpau 噪聲大噪聲大u 對(duì)液壓油污染敏感對(duì)液壓油污染敏感u 效率高效率高u 工作壽命長工作壽命長u 體積大體積大u 適合于各種液壓油適合于各種液壓油u 成本高。成本高。軸向柱塞泵特性軸向柱塞泵特性u(píng) 最大排量最大排量 1000 cm3/ru 最大壓力最大壓力 35 Mpau 適合于開式和閉式回路適合于開式和閉式回路u 效率高效率高u 工作壽命長工作壽命長u 不能裝配成多聯(lián)形式不能裝配成多聯(lián)形式u 成本高。成本高

14、。斜軸式柱塞泵特性斜軸式柱塞泵特性2.2 齒輪泵v齒輪泵也是容積式泵，在同樣供油量下，齒輪泵與柱塞泵相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、制造容易，對(duì)工作液體清潔度敏感性小以及工作可靠等優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是：作用于齒輪上不平衡徑向力大、噪聲大、供油量和壓力脈動(dòng)都比較大。齒輪泵的供油量調(diào)節(jié)不便，在需要減少供油量時(shí)，只能利用回油裝置從高壓出口把多余的油放回低壓進(jìn)口。吸、排方向取決于泵的轉(zhuǎn)向齒輪泵由于摩擦面多,一般只用來排送具有潤滑性的油液由一對(duì)齒輪、泵體和端蓋組成了泵內(nèi)的工作容積,按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),左側(cè)輪齒退出嚙合P吸入液體,吸入腔與吸入管相連;右側(cè)輪齒進(jìn)入嚙合擠壓液體P排出液體,為排出腔與排出管相

15、連2-1-1 齒輪泵的工作原理v簡(jiǎn)單構(gòu)造一對(duì)互相嚙合的齒輪 (The teeth meshed)主動(dòng)輪由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，齒頂和端面被泵體和前后端蓋包圍由于相嚙合齒的分隔，吸入腔和排出腔隔開v吸入和排出圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，齒C退出嚙合，其齒間V增大，P降低，液體在吸入液面P作用下，經(jīng)吸入口流入隨齒輪回轉(zhuǎn)，吸滿液體的齒間轉(zhuǎn)過吸入腔，沿殼壁轉(zhuǎn)到排出腔當(dāng)重新進(jìn)入嚙合時(shí)，齒間的液體即被輪齒擠出v結(jié)構(gòu)特點(diǎn)泵如果反轉(zhuǎn)，吸排方向相反嚙合緊密，齒頂和端面間隙都小，液體不會(huì)大量漏回吸入腔磨擦面較多，只用來排送有潤滑性的油液外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)(external gear rotary pump) 齒輪泵的困油現(xiàn)象v外齒

16、輪泵一般采用漸開線 (involute) 齒形v為轉(zhuǎn)運(yùn)平穩(wěn)，要求齒輪的重迭系數(shù)大于1v前一對(duì)嚙合齒尚未脫離嚙合時(shí)，后一對(duì)齒便已進(jìn)入嚙合。v在部分時(shí)間內(nèi)相鄰兩對(duì)齒會(huì)同時(shí)處于嚙合狀態(tài)，形成一個(gè)封閉空間，使一部分油液困在其中，v而這封閉空間的容積又將隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化 (先縮小，然后增大)，從而產(chǎn)生困油現(xiàn)象。返回返回2 極限間隙 軸向?yàn)?.050.07mm, 徑向?yàn)?.230.34mm軸向(端面)間隙(是最主要的泄漏)：泄漏量占總泄漏量80，檢修時(shí)主要檢查；嚙合間隙。徑向(齒頂)間隙：泄漏量占1015；泵的結(jié)合面泄漏,一般不會(huì)發(fā)生；泵端蓋與泵軸之間的泄漏,用油封來防止。 油封又叫旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈,

17、俗稱皮碗軸封.它由彈性體、金屬骨架和彈簧組成。 油封簡(jiǎn)單、價(jià)廉、拆裝方便,對(duì)軸振動(dòng)和偏心適應(yīng)性好,泄漏量?jī)H1滴/h,但功耗大.安裝時(shí)唇邊向油液側(cè),防止偏斜。內(nèi)漏外漏齒輪泵泄漏途徑齒輪泵的困油現(xiàn)象 困油現(xiàn)象的危害和排除v危害（當(dāng)封閉V減小時(shí)，液體受擠壓而P急劇升高，油液將從縫隙中強(qiáng)行擠出）產(chǎn)生噪音和振動(dòng)使軸承受到很大的徑向力功率損失增加。容積效率降低（當(dāng)封閉V增大時(shí)，P下降，析出氣泡）對(duì)泵的工作性能和使用壽命都有害v排除(設(shè)法在封閉V變小時(shí)使之和排出腔溝通，而在增大時(shí)和吸入腔溝通)開卸荷槽(圖22(b)的虛線)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，且對(duì)稱布置，泵正、反轉(zhuǎn)時(shí)都適用，因此被廣泛采用。對(duì)稱卸荷槽還不十

18、分完善（還有噪音和振動(dòng)） 困油現(xiàn)象的危害和排除(1)v不對(duì)稱卸荷槽兩個(gè)卸荷槽同時(shí)向吸入側(cè)移過適當(dāng)距離延長了Va和排出腔相通的時(shí)間推遲了Vb和吸入腔相通的時(shí)間vVb中可能出現(xiàn)局部真空，但不十分嚴(yán)重這種卸荷槽能更好地解決困油問題能多回收一部分高壓液體泵不允許反轉(zhuǎn)使用v采用卸荷槽后困油現(xiàn)象影響大大減輕。齒輪泵的徑向力v徑向力增加軸承的負(fù)荷，影響泵的壽命v工作P越高，徑向力就越大v對(duì)高壓齒輪泵，要設(shè)法限制徑向力，提高軸承壽命齒輪泵的流量v 理論上帶到排出腔的油液體積應(yīng)等于齒間工作容積v每轉(zhuǎn)的Qt應(yīng)為兩個(gè)齒輪全部齒間工作容積之和。v可假設(shè)齒間工作容積與齒的有效體積相等。v每轉(zhuǎn)Qt是一個(gè)齒輪的齒間工作容積

19、與輪齒有效體積的總和近似等于齒的有效部分所掃過的一個(gè)徑向?qū)挾葹?m的環(huán)形體積 齒輪泵的流量公式v用上述計(jì)算泵的Qt時(shí)，數(shù)值偏小v應(yīng)乘上修正系數(shù)K。平均Qt為：v式中：D分度圓直徑，mm；v m模數(shù)(m=Dz，z為齒數(shù))，mm；v B齒寬，mm；v n轉(zhuǎn)速，rmin； ，v K修正系數(shù)，一般為105115。min/1026LBnmDkQt齒輪泵的流量公式v中、低壓齒輪泵為使流量公式 Qt6.66zm2Bn 10-6 Lmin (24)v高壓齒輪泵的流量公式：Qt7zm2Bn 10-6 Lmin (25)提高齒輪泵理論流量途徑v增加齒輪的直徑、齒寬、轉(zhuǎn)速和減少齒數(shù)。n過高會(huì)使輪齒轉(zhuǎn)過吸入腔的時(shí)間過

20、短n和直徑增加使齒輪的圓周速度增加，離心力加大v增加吸入困難，齒根處P降低，可能析出氣體，導(dǎo)致Q減小，造成振動(dòng)和產(chǎn)生噪聲，甚至使泵無法工作。v故最大圓周速度應(yīng)根據(jù)所輸油的粘度而予以限制，最大圓周速度不超過56ms，最高轉(zhuǎn)速一般在3000rmin左右。加大齒寬會(huì)使徑向力增大，齒面接觸線加長，不易保持良好的密封。減少齒數(shù)雖可使齒間V加大而Q增加，但會(huì)使Q的不均勻度加重。影響齒輪泵v的主要因素v密封間隙 (內(nèi)漏)齒輪端面和蓋板間的軸向間隙齒頂和泵體內(nèi)側(cè)的徑向間隙輪齒的嚙合線這些漏泄量約占總漏泄量的7080，漏泄量的大小是與間隙值的立方成正比，故密封間隙特別是軸向間隙對(duì)泵的v影響甚大。v排出壓力漏泄量

21、與間隙兩端的壓差成正比。內(nèi)漏較多，在排P升高時(shí)，Q的下降要比往復(fù)泵大v吸入壓力 吸入真空度增加時(shí)，氣體析出量增加， v亦將降低。 影響齒輪泵v的因素v油液的溫度和粘度 (viscosity) 油液的T越高，越低，漏泄量就越大但油T過低則太大，又會(huì)使吸入條件變差，吸入真空度變大，析出氣體增多，也會(huì)使v下降。v轉(zhuǎn)速 漏泄量與n關(guān)系不大n低Qt就小，會(huì)使v降低v當(dāng)n200300 rmin， v將降到不能容許的地步n過高又會(huì)造成吸入困難，也使v降低。v外齒輪泵的v =0.70.9，用間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置時(shí)， v可達(dá)0.80.96。齒輪泵的特點(diǎn)1有一定的自吸能力能形成一定程度的真空，泵可裝得比滑油液面高。排

22、送氣體時(shí)密封性差，故自吸能力不如往復(fù)泵應(yīng)注意：v齒輪泵摩擦部位較多v間隙較小v線速度較高v起動(dòng)前齒輪表面必須有油，不允許干轉(zhuǎn)。2Qt是由工作部件的尺寸和n決定的，與Pd無關(guān)。3額定Pd與工作部件尺寸、n無關(guān)Pd取決于泵的密封性能和軸承承載能力為防泵過載，一般應(yīng)設(shè)安全閥。高壓齒輪泵采取的措施v液壓間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置軸向間隙補(bǔ)償v在齒輪端面與泵體之間設(shè)浮動(dòng)元件v將排出壓力引至該元件的外側(cè) (靠排出側(cè),橡皮圈限定區(qū)域內(nèi))v使其液壓力稍大于內(nèi)側(cè)向外的液壓力（使浮動(dòng)元件貼靠齒輪）v自動(dòng)補(bǔ)償齒輪端面磨損而增加的間隙（軸向間隙始終很小）徑向間隙自動(dòng)補(bǔ)償-有些高壓泵采用高壓齒輪泵采取的措施v徑向力平衡措施用平衡

23、或減小徑向力的措施用承載能力高的軸承，并改善軸承的潤滑和冷卻條件。v按額定排出壓力pH高低可分為：v低壓齒輪泵(pH 2.5MPa)；v中壓齒輪泵(pH 2.58MPa)v高壓齒輪泵(pH 8MPa)。 齒輪泵的特點(diǎn)v4.流量連續(xù)，有脈動(dòng)外嚙合齒輪泵Q在1127范圍內(nèi)，噪聲較大vZ越少， Q越大內(nèi)齒輪泵Q較小，約為1一3，噪聲也較小。v 5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。工作部件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)無泵閥允許采用較高n，通?？膳c電動(dòng)機(jī)直聯(lián)與同樣Q的往復(fù)泵相比，尺寸、重量小易損件少，耐撞擊工作可靠v 6磨擦面較多用于排送不含固體顆粒并具有潤滑性的油類。齒輪泵的特點(diǎn)v使用場(chǎng)合v一般被用作排出P不高、Q不大，以及對(duì)Q和P

24、d的均勻性要求不很嚴(yán)的油泵,如：滑油泵駁油泵液壓傳動(dòng)中的供油泵v由于齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，又不易損壞，因而已開發(fā)了高壓齒輪泵。如：液壓泵。典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵v有直齒、斜齒、人字齒等幾種齒輪，一般采用漸開線齒形。見下圖主動(dòng)和從動(dòng)齒輪是由右和左螺旋齒輪拼成的入字齒輪v既能承受較大負(fù)荷，又可避免產(chǎn)生軸向推力。齒輪4空套在從動(dòng)軸上v以補(bǔ)償制造、安裝時(shí)出現(xiàn)的誤差v具有一定的自整位能力齒輪兩端面有配合良好的蓋板泵軸裝在單列向心球軸承上。在泵體和端蓋之間墊有紙墊16v紙墊厚度可改變齒輪端面與蓋板之間的軸向間隙。外嚙合齒輪泵典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵v防超過額定Pd，裝設(shè)有安全閥 (safety valv

25、e)安全閥閥體是一空心的圓柱體左端帶有錐形密封面當(dāng)作用在環(huán)形凸肩上的壓力超過彈簧值時(shí)，閥開啟，溝通排、吸兩端泵的轉(zhuǎn)向必須符合規(guī)定v為防止油液外漏，設(shè)有機(jī)械軸封是廣泛使用的一種密封方式主要密封面是軸靜環(huán)11和動(dòng)環(huán)12構(gòu)成動(dòng)、靜環(huán)的材料分別為硬質(zhì)材料和軟質(zhì)材料做成典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪泵v靜環(huán)與蓋之間靠密封圈密封v動(dòng)環(huán)靠彈簧壓緊在靜環(huán)上，（摩擦力使轉(zhuǎn)）v密封圈防動(dòng)環(huán)與軸之間漏泄安裝時(shí)手推動(dòng)環(huán)壓縮彈簧松手后動(dòng)環(huán)應(yīng)能緩緩滑出太松則漏泄量過大太緊則不能自動(dòng)滑出補(bǔ)償動(dòng)、靜環(huán)密封圈是機(jī)械密封的輔助密封元件v機(jī)械軸封的基本特點(diǎn)：將由填料與軸之間的徑向曲面密封轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)環(huán)與靜環(huán)間的軸向端面密封。典型結(jié)構(gòu)-外嚙合齒輪

26、泵v與填料密封相比，機(jī)械軸封的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)密封性能好(2)使用壽命長。(3)摩擦功耗少。(4)軸或軸套基本不被磨損(5)適用范圍廣，（用于高溫、高壓、有毒或有腐蝕性）Mechanical seals(1)vThe provision of rotary shaft seals instead of the usual stuffing box and gland, where conditions are suitable, possesses many advantages. vThe power absorbed is lower and is constant, whereas a

27、 gland excessively tightened causes a considerable increase in power absorbed. vIn small pumps this may result in overloading the motor. Mechanical seals(1)vIn addition maintenance costs are reduced, the rotary seal operating for long periods without wear or attention. vA standard seal consists of a

28、 stationary carbon ring insert in the casing, or seal cover where such is provided, and against this a metal ring of easy clearance on the shaft sleeve rotates, contact between the faces being ensured by a lightly loaded coil spring. Mechanical seals(2)vThe rubbing faces of both carbon and metal rin

29、gs are independently lapped to give a dead flat surface. vA synthetic rubber ring, of circular cross-section, contained between shaft sleeve and metal ring, in a groove in the latter, effectively prevents leakage between them. vThe diameter of the groove is such that a squeeze is exerted on the rubb

30、er ring, thus a sufficient frictional force is provided to rotate the metal ring, with certain exceptions. vThe width of the groove is, however, made considerably greater so that the metal ring is capable of free axial float with accompanying rolling action of the rubber ring. Mechanical seals(3)vMa

31、terials used for the various seal parts are as follows: Carbon stationary ring. Synthetic rubber ring. Bronze rotating ring with bronze spring for standard and all gunmetal pumps. Stainless steel rotating ring for all iron pumps. vFor non-lubricating liquids, such as ammonia, glycol, petrol, paraffi

32、n, transformer and quenching oil, etc., the rotating ring is made of stainless steel to give a harder surface. vThese seals are specially designed to suit the dimensions of the standard shaft sleeves and stuffing boxes. 外嚙合齒輪泵v缺點(diǎn)：制造工藝性要求高,價(jià)格較貴密封元件的拆裝更換比較麻煩對(duì)使用條件的要求也比較嚴(yán)格。如液體帶有磨料性懸浮固體顆粒，則機(jī)械軸封必須采用特殊的設(shè)計(jì)。

33、v回轉(zhuǎn)泵在低壓條件下也常采用皮碗密封內(nèi)嚙合齒輪泵v有兩種形式帶月牙形隔板的內(nèi)齒輪泵擺線轉(zhuǎn)子泵。v 圖26所示為一種帶月牙形隔板的可逆轉(zhuǎn)內(nèi)嚙合齒輪泵。內(nèi)嚙合齒輪泵v齒環(huán)3與圓盤泵軸一體。v底盤6上有月牙形隔板2和與泵軸偏心的短軸，短軸上空套著齒輪1。v當(dāng)泵軸帶齒環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與其內(nèi)嚙合的齒輪也轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生吸排作用。v底盤6的背面圓心處有帶彈簧的鋼球，當(dāng)軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合力使底盤轉(zhuǎn)至其銷釘4卡到半圓形環(huán)槽的最右端位置為止，泵是下吸上排。當(dāng)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嚙合力使底盤轉(zhuǎn)過180，泵的吸排方向不變內(nèi)嚙合齒輪泵v優(yōu)點(diǎn)（與外嚙合齒輪泵相比）泵的吸油區(qū)大、流速低、吸入性能好，流量脈動(dòng)小，流量脈動(dòng)率Q =13嚙合

34、長度較長，工作平穩(wěn)，特殊齒形將困油現(xiàn)象減輕，或在齒環(huán)各齒谷中開徑向孔導(dǎo)油，從而完全消除困油現(xiàn)象，噪聲很低。v缺點(diǎn)是制造工藝較復(fù)雜且漏泄途徑多，v低，6575。 轉(zhuǎn)子泵v外轉(zhuǎn)子比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)齒，二者軸線偏心，異速轉(zhuǎn)動(dòng)。采用擺線齒形。采用皮碗軸封。v皮碗的制造、安裝和維護(hù)較簡(jiǎn)單，成本低，但唇邊的磨損較重，功率消耗較大。轉(zhuǎn)子泵特點(diǎn)v轉(zhuǎn)子泵優(yōu)點(diǎn) 轉(zhuǎn)子泵配流口的中心角較大；且為側(cè)向吸入，不受離心力影響，故吸入性能好能用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒數(shù)較少，工作空間容積較大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊兩個(gè)轉(zhuǎn)子同向回轉(zhuǎn)且只差一個(gè)齒，故相對(duì)滑動(dòng)速度很小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，壽命長。v缺點(diǎn)齒數(shù)少時(shí)流量和壓力脈動(dòng)較大而且密封性較差， v較低制造工藝

35、不如漸開線齒輪簡(jiǎn)單。 齒輪泵管理要點(diǎn)1. 注意泵的轉(zhuǎn)向和連接反轉(zhuǎn)會(huì)使吸排方向相反泵和電機(jī)保持良好對(duì)中，最好用撓性連接（flexibility）2. 齒輪泵雖有自吸能力起動(dòng)前泵內(nèi)要存有油液（否則嚴(yán)重摩損）吸油高度一般不大于0.5m。3. 機(jī)械軸封屬于較精密的部件拆裝時(shí)要防止損傷密封元件安裝時(shí)應(yīng)在軸上涂滑油，按正確次序裝入，用手推動(dòng)環(huán)時(shí)應(yīng)有浮動(dòng)性。上緊軸封蓋時(shí)要均勻，機(jī)械軸封一定要防止干摩擦。齒輪泵管理要點(diǎn)4. 不宜超額定P工作會(huì)使原動(dòng)機(jī)過載，加大軸承負(fù)荷，使工作部件變形，磨損和漏泄增加，嚴(yán)重時(shí)造成卡阻。5. 要防止吸口真空度大于允許吸上真空度否則不能正常吸入當(dāng)吸入P過低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“氣穴現(xiàn)象”v油

36、在低壓區(qū)析出許多氣泡，Q降低v當(dāng)氣泡到高壓區(qū)時(shí)，空氣重新溶入油中，形成局部真空，四周的高壓油液就會(huì)以高速流過來填補(bǔ)v產(chǎn)生液壓沖擊，并伴隨劇烈的噪聲齒輪泵管理要點(diǎn)6. 保持合適的油溫和粘度運(yùn)動(dòng)粘度以2533 mm2s為宜粘度太小則漏泄增加，還容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象粘度過大同樣也會(huì)使v降低和吸入不正常。7. 要防止吸入空氣會(huì)使流量減少，而且產(chǎn)生噪聲。2-1-7 齒輪泵管理要點(diǎn)8. 端面間隙對(duì)齒輪泵的自吸能力和v影響甚大可用壓軟鉛絲的方法測(cè)出 9. 高壓齒輪泵敏感度大吸油口可用150目網(wǎng)式濾器液壓系統(tǒng)泵要求濾油精度3040m回油管路濾油器精度最好20m 齒輪泵常見故障分析(1)不能排油或流量不足不能建立足

37、夠大的吸入真空度的原因：v泵內(nèi)間隙過大，新泵及拆修過的齒輪表面未澆油，難自吸；v泵n過低、反轉(zhuǎn)或卡阻v吸入管漏氣或吸口露出液面。吸入真空度較大而不能正常吸入的原因：v吸高太大(一般應(yīng)不超過500mm)；v油溫太低，粘度太大；v吸入管路阻塞，如吸入濾器臟堵或容量太小，吸入閥未開等v油溫過高。 排出方面的問題：v排出管漏泄或旁通，安全閥或彈簧太松；v排出閥未開或排出管濾器堵塞，安全閥頂開齒輪泵常見故障分析(2)工作噪聲太大噪聲根據(jù)產(chǎn)生的原因不同，可分兩類：v液體噪聲，是由于漏入空氣或產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象而引起v機(jī)械噪聲，對(duì)中不良、軸承損壞或松動(dòng)、安全閥跳動(dòng)、齒輪嚙合不良、泵軸彎曲或其它機(jī)械摩擦等。(3)磨

38、損太快 油液含磨料性雜質(zhì)；長期空轉(zhuǎn)；Pd過高，泵軸變形嚴(yán)重；中心線不正。2.3 離心泵v離心泵是依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)來使流體獲得較大的動(dòng)能，并依靠流道出口的蝸殼斷面變化使流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，水流在葉輪中的流動(dòng)主要是受到離心力的作用。v航空用的離心泵具有以下主要特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)速高，通常在700015000r/min，甚至高達(dá)30000r/min以上（2）流量大，供油能力可滿足現(xiàn)代大推力航空動(dòng)力裝置的需要，目前供油量在1000060000L/h，供油穩(wěn)定，沒有 脈動(dòng)現(xiàn)象。（3）運(yùn)動(dòng)部件少，間隙較大，對(duì)工質(zhì)清潔度要求不像容積泵那樣苛刻。（4）尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。v離心泵的缺點(diǎn)是：效率低，轉(zhuǎn)速

39、低時(shí)壓力也低，在低轉(zhuǎn)速下不能為發(fā)動(dòng)機(jī)供油裝置提供所需要的壓力；流量只能靠外部節(jié)流調(diào)節(jié)；氣穴問題比容積泵突出。這些缺點(diǎn)限制了它在發(fā)動(dòng)機(jī)上的使用范圍。離心泵的基本構(gòu)造與工作原理 v離心泵主要包括泵體（蝸殼，泵軸，葉輪等）、吸水管路、壓水管路及其附件等。v使用時(shí)，泵的吸水口與吸水管相連接，出水口與壓水管相連接，共同組成吸水增壓排水通道。 離心泵的基本構(gòu)造離心泵的基本構(gòu)造v如圖是常用的單級(jí)單吸臥式離心泵的結(jié)構(gòu)示意圖。 v主要部件包括：1底閥2壓 水 室3葉輪4蝸殼5閘閥6接頭7壓水管8止回閥9壓力表 1葉輪2泵軸3 鍵4泵殼5泵座6灌水孔7放水孔8真空表接孔9壓力表接孔10泄水孔11填料盒12減漏環(huán)1

40、3軸承座14填料壓蓋調(diào)節(jié)螺栓15傳動(dòng)輪 單級(jí)單吸臥式離心泵結(jié)構(gòu)示意圖單級(jí)單吸臥式離心泵結(jié)構(gòu)示意圖離心泵結(jié)構(gòu)剖切圖離心泵的基本構(gòu)造離心泵的基本構(gòu)造v1葉輪l 葉輪是離心泵的主要零部件，是對(duì)液體做功的主要元件。l 葉輪一般由兩個(gè)圓形蓋板以及蓋板之間若干片彎曲的葉片和輪轂所組成，如圖所示。 l 葉輪按吸入口數(shù)量可分為單吸式與雙吸式兩種，雙吸式葉輪如圖所示 。 l 葉輪按其蓋板情況可分為封閉式、開式和半開式葉輪三種形式，如圖所示。 1前蓋板2后蓋板3葉片4葉槽 1吸入口2輪蓋3葉片 5吸水口6輪轂7泵軸 4輪轂5軸孔 單吸式葉輪示意圖單吸式葉輪示意圖 雙吸式葉輪示意圖雙吸式葉輪示意圖 a）為封閉式葉輪

41、）為封閉式葉輪b）為敞開式葉輪）為敞開式葉輪c）為半開式葉輪）為半開式葉輪 葉輪的作用是什么？開式、半開式、封閉式葉輪示意圖開式、半開式、封閉式葉輪示意圖做功開式、半開式、封閉式葉輪原型離心泵的基本構(gòu)造v2泵軸u 泵軸的作用是用來傳遞扭矩，使葉輪旋轉(zhuǎn)。u 泵軸的常用材料是碳素鋼和不銹鋼。u 葉輪和軸靠鍵相連接，由于這種連接方式只能傳遞扭矩而不能固定葉輪的軸向位置，故在水泵中還要用軸套和鎖緊螺母來固定葉輪的軸向位置。u 葉輪采用鎖緊螺母與軸套軸向定位后，為防止鎖緊螺母退扣，要防止水泵反轉(zhuǎn)，尤其是對(duì)初裝水泵或解體檢修后的水泵要按規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)向檢查，確保與規(guī)定轉(zhuǎn)向一致。離心泵的基本構(gòu)造v3泵殼u 泵殼

42、通常鑄成蝸殼形，是主要固定部件。它收集來自葉輪的液體，并使液體的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后將液體均勻地導(dǎo)向排出口。u 泵殼頂上設(shè)有充水和放氣的螺孔，以便在水泵起動(dòng)前用來充水及排走泵殼內(nèi)的空氣。u 在泵殼的底部設(shè)有放水螺孔，以便在水泵停車檢修時(shí)放空積水。 離心泵的基本構(gòu)造v4泵座u 其作用是固定水泵。u 泵座上有與底板或基礎(chǔ)固定用的法蘭孔，在泵座的橫向槽底開有泄水螺孔，以隨時(shí)排走由填料盒內(nèi)流出的滲漏水。泵殼和泵座上的這些螺孔，如果在水泵運(yùn)行中暫時(shí)無用，可以用帶螺紋的絲堵（悶頭）拴緊。離心泵的基本構(gòu)造v5填料盒u 泵軸穿出泵殼時(shí)，在軸與殼之間存在間隙。u 在單吸式離心泵中，該部位如不用軸封裝置，泵

43、殼內(nèi)高壓水就會(huì)向外大量泄漏。u 填料盒就是常用的一種軸封裝置。如圖是較常見的壓蓋填料盒，是由軸封套、填料、水封管、水封環(huán)和填料壓蓋個(gè)部件組成。 軸承密封填料盒填料式軸封壓蓋填料盒示意圖 填料盒1軸封套2填料3水封管4水封環(huán)5壓蓋水封環(huán)其中1為環(huán)圈空間，2為水孔離心泵的基本構(gòu)造u 填料又稱“盤根”，在軸封裝置中起阻水隔氣的密封作用。常用的填料是浸油、浸石墨的石棉繩填料。u 填料壓蓋的作用是壓緊填料，它對(duì)填料的壓緊程度可通過擰松或擰緊壓蓋上的螺栓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用時(shí)，壓蓋的松緊要適宜，壓得太松，則達(dá)不到密封效果；壓得太緊，則泵軸與填料的機(jī)械磨損大，消耗功率大，如果壓得過緊，則有可能造成抱軸現(xiàn)象，產(chǎn)生

44、嚴(yán)重的發(fā)熱和磨損。u 一般地，壓蓋的松緊以水能通過填料縫隙呈滴狀滲出為宜（約每分鐘泄漏滴）。u 水封管與水封環(huán)的作用是將泵內(nèi)的壓力水引入填料與泵軸間的縫隙，起到引水冷卻與潤滑的作用(有的水泵利用在泵殼上制做的溝槽來取代水封管，結(jié)構(gòu)更為緊湊)。 離心泵的基本構(gòu)造v 6減漏環(huán)u 位置：葉輪吸入口的外圓與泵殼內(nèi)壁的接縫處。u 它是高低壓交界面且具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位，很容易發(fā)生泄漏，如圖所示。u 為了減少泵殼內(nèi)高壓水向吸水口的回流量，一般在水泵的構(gòu)造上采用兩種減漏方式： 1）減小接縫間隙（不超過0.10.5mm）。 2）增加泄漏通道中的阻力。 離心泵的基本構(gòu)造u 應(yīng)用中，該間隙處容易發(fā)生葉輪與泵殼間的磨

45、損現(xiàn)象，影響葉輪和泵殼的使用壽命。u 減漏環(huán)的外形與安裝示意圖如圖所示。u 下圖為3種不同形式的減漏環(huán)，其中，（c）為雙環(huán)迷宮形的減漏環(huán)，其水流回流時(shí)的阻力很大，減漏效果好，但構(gòu)造復(fù)雜。u 減漏環(huán)的另一作用是承磨，水泵中有了減漏環(huán)，當(dāng)摩擦是間隙變大后，只須更換減漏環(huán)而避免使葉輪和泵殼報(bào)廢。u 因此，減漏環(huán)又稱承磨環(huán)，是一個(gè)易損件。 減漏環(huán) 減漏環(huán)減漏環(huán)減漏環(huán)類型示意圖 減漏環(huán)類型示意圖減漏環(huán)類型示意圖）單環(huán)型）雙環(huán)型）雙環(huán)迷宮型）單環(huán)型）雙環(huán)型）雙環(huán)迷宮型泵殼泵殼鑲在泵殼上的減漏環(huán)鑲在泵殼上的減漏環(huán)葉輪鑲在葉輪上的減漏環(huán)葉輪鑲在葉輪上的減漏環(huán)離心泵的基本構(gòu)造v7軸承座u 軸承座是用來支承軸的。

46、u 軸承裝于軸承座內(nèi)作為轉(zhuǎn)動(dòng)體的支持部分。軸承座的構(gòu)造如圖所示。圖中為冷卻水套，一般在軸承發(fā)熱量較大、單用空氣冷卻不足以將熱量散發(fā)時(shí)，可采用這種水冷套的形式來冷卻，水套上要另接冷卻水管。u 軸承與軸是緊配合，裝配前應(yīng)先將軸承在機(jī)油中加熱到120左右，使軸承受熱膨脹后再套在軸上，軸承的拆卸一般要用專用工具。無論是安裝還是拆卸軸承，都要注意按規(guī)定操作，切忌野蠻作業(yè)，以防損壞軸和軸承。軸承座構(gòu)造 1雙列滾珠軸承 2泵軸 3阻漏油橡皮圈 4油杯孔 5封板 6冷卻水套 軸承座的構(gòu)造軸承座的構(gòu)造 滾動(dòng)軸承圖滾動(dòng)軸承動(dòng)畫滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承離心泵的基本構(gòu)造v 8軸向力平衡措施u 單吸式離心泵的葉輪缺乏對(duì)稱性，導(dǎo)致工作時(shí)葉輪兩側(cè)的作用壓力不相等，如圖所示。因此，在水泵葉輪上作用有一個(gè)推向吸入口的軸向力P，必須采用專門的軸向力平衡裝