第5講齒輪泵

1、第三章第三章 液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵液壓泵液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)第三章第三章 液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá)目的任務(wù)目的任務(wù)了解液壓泵主要性能參數(shù)分類了解液壓泵主要性能參數(shù)分類掌握泵原理、必要條件、排流量、齒泵原理、困油掌握泵原理、必要條件、排流量、齒泵原理、困油液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá) 重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn): 容積式泵工作原理、必要條件齒輪泵容積式泵工作原理、必要條件齒輪泵 工作原理、排流量工作原理、排流量 計(jì)算容積式泵的共計(jì)算容積式泵的共 同弊病、同弊病、 困油現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)困油現(xiàn)象的實(shí)質(zhì). 提問作業(yè)：提問作業(yè)：31 323、1 液壓泵和液壓馬達(dá)概述液壓泵和液壓馬達(dá)概述 功功

2、用用 液壓泵液壓泵: 將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入 的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力 能能,向系統(tǒng)供油。向系統(tǒng)供油。液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī) 械能而對負(fù)載做功。械能而對負(fù)載做功。 液壓泵和液壓馬達(dá)的功用液壓泵和液壓馬達(dá)的功用 液壓泵液壓泵: 將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入將電動機(jī)或其它原動機(jī)輸入 的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力 能能,向系統(tǒng)供油。向系統(tǒng)供油。液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī) 械能而對負(fù)載做功。械能而對負(fù)載做功。液壓泵與液壓馬達(dá)關(guān)系液壓泵與液壓馬達(dá)關(guān)系

3、功用上功用上 相反相反 結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上 相似相似 原理上原理上 互互逆逆 3、1、1 液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理及分類液壓泵和液壓馬達(dá)的工作原理及分類液壓泵的基本原理液壓泵的基本原理 動畫演示動畫演示吸油：密封容積增大，產(chǎn)生真空吸油：密封容積增大，產(chǎn)生真空 容積式容積式 壓油：密封容積減小，油液被迫壓出壓油：密封容積減小，油液被迫壓出 液壓泵液壓泵基本工作條件基本工作條件（必要條件）（必要條件）1 形成密封容積形成密封容積2 密封容積變化密封容積變化3 吸壓油腔隔開（配流裝置吸壓油腔隔開（配流裝置）液壓泵和液壓馬達(dá)分類液壓泵和液壓馬達(dá)分類按輸出流量能否調(diào)節(jié)：按輸出流量能否調(diào)節(jié)： 定量定量 變量變

4、量 按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式 ：齒輪式：齒輪式 葉片式葉片式 柱塞式柱塞式 按輸油方向能否改變：按輸油方向能否改變： 單向單向 雙向雙向 按使用壓力：按使用壓力： 低壓低壓 中壓中壓 中高壓中高壓 高壓高壓3、1、2 液壓泵和液壓馬達(dá)的的主要工作參數(shù)液壓泵和液壓馬達(dá)的的主要工作參數(shù) 工作壓力和額定壓力工作壓力和額定壓力 排量和流量排量和流量 功率和效率功率和效率 效率效率 工作壓力和額定壓力工作壓力和額定壓力工作壓力工作壓力額定壓力額定壓力（公稱壓力、銘牌壓力）（公稱壓力、銘牌壓力） 最高允許壓力最高允許壓力 工作壓力指泵（或馬達(dá)）實(shí)際工作時輸出（或指泵（或馬達(dá)）實(shí)際工作時輸出（或輸入）輸入） 油

5、液的壓力，其值取決于外界油液的壓力，其值取決于外界負(fù)載：管阻、摩擦、外負(fù)載負(fù)載：管阻、摩擦、外負(fù)載*） 額定壓力指泵（或馬達(dá)）在正常工作條件下，按指泵（或馬達(dá)）在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力（受（受 泵（或馬達(dá)）本身泄泵（或馬達(dá)）本身泄 漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制）漏和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度限制） p pn 即泵過載即泵過載 最高允許壓力泵（或馬達(dá)）在短時間內(nèi)允許超載泵（或馬達(dá)）在短時間內(nèi)允許超載使用使用 (p max) 的極限壓力的極限壓力 p p n p max 排量和流量排量和流量 排量排量V 理論流量理論流量qt 實(shí)際流量實(shí)際流量q 額定流量額定流量q

6、n 瞬時流量瞬時流量qm 排量V 排量排量在沒有泄漏的情況下，泵在沒有泄漏的情況下，泵 （或馬達(dá)）每轉(zhuǎn)一周所排出（或馬達(dá)）每轉(zhuǎn)一周所排出 的液體的體積。的液體的體積。理論流量qt 不考慮泄露的情況下，單位時不考慮泄露的情況下，單位時間內(nèi)所排出的液體的體積。間內(nèi)所排出的液體的體積。 qt = Vn 實(shí)際流量q 指泵（或馬達(dá)）工作時實(shí)際輸出的流量指泵（或馬達(dá)）工作時實(shí)際輸出的流量 q = qt-qs 額定流量（公稱流量、銘牌流量）額定流量（公稱流量、銘牌流量）qn 指泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)指泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定規(guī)定 必須保證的輸出流量。必須保證的輸出流量。 q qn qt

7、瞬時流量qm瞬時流量瞬時流量泵在某一瞬泵在某一瞬 時的幾何流量時的幾何流量功率和效率功率和效率 理論功率理論功率輸入（或輸出）功率輸入（或輸出）功率輸出（或輸入）功率輸出（或輸入）功率 結(jié)結(jié) 論論理論功率理論功率 Pt = pqt 輸入輸入（或輸出）（或輸出）功率功率即泵軸的驅(qū)動功率或馬達(dá)的輸出功率即泵軸的驅(qū)動功率或馬達(dá)的輸出功率 PI = T = 2nT 輸出（或輸入）功率輸出（或輸入）功率PO = pq 結(jié) 論液壓傳動系統(tǒng)液體所具有的功率，即液壓功率等于液壓傳動系統(tǒng)液體所具有的功率，即液壓功率等于壓力和流量的乘積壓力和流量的乘積 若忽略能量損失，則若忽略能量損失，則 PO = PI 即即

8、Pt = pqt = pVn = Tt = 2nTt 實(shí)際上有能量損失實(shí)際上有能量損失 PO PI效 率 容積效率 機(jī)械效率 總效率 容積效率液壓泵：實(shí)際流量與理論流量之比值液壓泵：實(shí)際流量與理論流量之比值 v = q/qi =（qi-qs）/qi = 1-qs/qi 液壓馬達(dá)：理論流量與實(shí)際流量之比值液壓馬達(dá)：理論流量與實(shí)際流量之比值 v = qi/q = 1-qs/q 機(jī)械效率液壓泵：液壓泵： 理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸 入轉(zhuǎn)矩之比值入轉(zhuǎn)矩之比值 m = Ti / T = 1+ Ts / Ti 液壓馬達(dá)：理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸液壓馬達(dá)：理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際輸 入轉(zhuǎn)矩之比值入轉(zhuǎn)矩之比值 m = T

9、/Ti =（Ti-Ts ）/Ti = 1 -Ts /Ti 總效率輸出功率與輸入功率之比值輸出功率與輸入功率之比值= P0/Pi = Pq/2nT = Pvnv/2nT = vm 結(jié)論：總效率等于容積效率與機(jī)械結(jié)論：總效率等于容積效率與機(jī)械 效率之乘積。效率之乘積。3.2 齒輪泵齒輪泵 分類、組成、工作原理、分類、組成、工作原理、 參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)齒輪泵的分類內(nèi)嚙合內(nèi)嚙合外嚙合外嚙合3.2 齒輪泵齒輪泵 3、2、1 外嚙合齒輪泵的工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理 3、2、2 齒輪泵的流量計(jì)算齒輪泵的流量計(jì)算 3、2、3 齒輪泵的結(jié)構(gòu)齒輪泵的結(jié)構(gòu) 3、2、4 提高外嚙合齒輪泵壓力

10、的措施提高外嚙合齒輪泵壓力的措施 * * 3 3、2 2、5 5 內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵 *3、2、6 螺桿泵螺桿泵 3 3、2 2、1 1 外嚙合外嚙合齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理 組成組成: 前、后泵蓋，泵體，一對齒前、后泵蓋，泵體，一對齒 數(shù)、數(shù)、 模數(shù)、齒形完全相同模數(shù)、齒形完全相同 的漸開線外嚙合的漸開線外嚙合。結(jié)構(gòu)圖動畫結(jié)構(gòu)圖動畫3 3、2 2、1 1 外嚙合外嚙合齒輪泵的工作原理齒輪泵的工作原理工作原理：工作原理： 密封容積形成密封容積形成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成 齒輪退出嚙合齒輪退出嚙合,容積容積吸油吸油密封容積變化密封容積變化 輪齒體

11、積輪齒體積 取取 V=6.66zm2b流量計(jì)算流量計(jì)算理論流量：理論流量： qt=Vn=6.66zm2bn實(shí)際流量：實(shí)際流量： q=qtv=6.66zm2bnv結(jié)結(jié) 論論 1 齒輪泵的齒輪泵的qt是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù)是齒輪幾何參數(shù)和轉(zhuǎn)速的函數(shù) 2 轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù)轉(zhuǎn)速等于常數(shù)，流量等于常數(shù) 定量泵定量泵 3 理論流量與出口壓力無關(guān)理論流量與出口壓力無關(guān)瞬時流量瞬時流量 每一對輪齒嚙合時，嚙合點(diǎn)位置變每一對輪齒嚙合時，嚙合點(diǎn)位置變 化引起瞬時流量變化化引起瞬時流量變化 出現(xiàn)流量脈動出現(xiàn)流量脈動 流量脈動結(jié)果：引起系統(tǒng)的壓力脈動，流量脈動結(jié)果：引起系統(tǒng)的壓力脈動， 產(chǎn)生振動和噪聲，

12、影產(chǎn)生振動和噪聲，影 響傳動的平穩(wěn)性。響傳動的平穩(wěn)性。3 3、2 2、3 3 外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)要點(diǎn)外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)要點(diǎn)困油現(xiàn)象及其消除措施困油現(xiàn)象及其消除措施徑向作用力不平衡徑向作用力不平衡泄漏泄漏困油現(xiàn)象及其消除措施困油現(xiàn)象及其消除措施 困油現(xiàn)象困油現(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 引起結(jié)果引起結(jié)果 消除困油的方法消除困油的方法 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因 為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使 吸壓油口隔開，齒輪嚙合時的重合度吸壓油口隔開，齒輪嚙合時的重合度 必須大于必須大于1 有時會出現(xiàn)兩對輪齒同時嚙合的情況，有時會出現(xiàn)兩對輪齒同時嚙合的情況，故故 在齒向嚙合線間形

13、成一個封閉容積在齒向嚙合線間形成一個封閉容積困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因 ab 容積縮小容積縮小 困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因 b c 容積增大容積增大困油引起的結(jié)果困油引起的結(jié)果ab 容積縮小容積縮小 p 高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。功損耗增大，油液發(fā)熱。bc 容積增大容積增大 p 形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等汽蝕等總之：總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生由于困油現(xiàn)

14、象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生 振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。消除困油的方法消除困油的方法 原則原則 ：ab 密封容積減小，使之通壓油口密封容積減小，使之通壓油口 bc 密封容積增大，使之通吸油口密封容積增大，使之通吸油口 b 密封容積最小，隔開吸壓油密封容積最小，隔開吸壓油方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困 油，油，CB-B形泵將卸荷槽整個向吸油腔側(cè)平形泵將卸荷槽整個向吸油腔側(cè)平 移一段距離，效果更好移一段距離，效果更好消除困油的方法徑向作用力不平衡徑向作用力不平衡徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力徑向不平衡力

15、的產(chǎn)生：液壓力 液體分布規(guī)律：沿圓周從高壓腔到低壓腔，液體分布規(guī)律：沿圓周從高壓腔到低壓腔， 壓力壓力 沿齒輪外圓逐齒降低。沿齒輪外圓逐齒降低。p，徑向，徑向 不平衡力增大齒輪和軸承受到很不平衡力增大齒輪和軸承受到很 大的沖擊載荷，產(chǎn)生振動大的沖擊載荷，產(chǎn)生振動 和噪聲。和噪聲。改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。 增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙 開壓力平衡槽，會使容積效率減小開壓力平衡槽，會使容積效率減小如圖所示徑向不平衡力圖示徑向不平衡力圖示泄泄 漏漏齒側(cè)泄漏齒側(cè)泄漏 約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 5%徑向泄

16、漏徑向泄漏約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 20%25%端面泄漏端面泄漏* 約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的 75%80% 總之：泵壓力愈高，泄漏愈大總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。3 3、2 2、4 4 提高外嚙合齒輪提高外嚙合齒輪泵壓力措施泵壓力措施問題：問題：齒輪泵存在間隙齒輪泵存在間隙 ， p q v 徑向不平衡力也徑向不平衡力也p p 徑向力徑向力提高提高齒輪齒輪泵壓力的方法：泵壓力的方法：浮動軸套浮動軸套補(bǔ)償原理：將壓力油引入軸套背面，補(bǔ)償原理：將壓力油引入軸套背面， 使之緊貼齒輪使之緊貼齒輪 端面，補(bǔ)端面，補(bǔ) 償磨損，減小間隙。償磨損，減小間隙。彈性側(cè)板式彈性側(cè)板式補(bǔ)

17、償原理：將泵出口壓力油引至補(bǔ)償原理：將泵出口壓力油引至 側(cè)板背面，靠側(cè)板自身側(cè)板背面，靠側(cè)板自身 的變形來補(bǔ)償端面間隙。的變形來補(bǔ)償端面間隙。浮動軸套式浮動軸套式外嚙合外嚙合齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)齒輪泵的優(yōu)點(diǎn)1結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉2結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕3自吸性能好，對油污不敏感自吸性能好，對油污不敏感4 工作可靠，便于維護(hù)工作可靠，便于維護(hù)外外嚙合嚙合齒輪泵的缺點(diǎn)齒輪泵的缺點(diǎn)流量脈動大流量脈動大噪聲大噪聲大排量不可調(diào)排量不可調(diào)小小 結(jié)結(jié)工作原理（三個必要條件）工作原理（三個必要條件）流量計(jì)算流量計(jì)算結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（四個共同弊病）結(jié)構(gòu)要點(diǎn)（四個共同

18、弊?。?3、2、5 內(nèi)嚙合齒輪泵 漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵 擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵（擺線轉(zhuǎn)子泵）（擺線轉(zhuǎn)子泵） *3、2、5 內(nèi)嚙合齒輪泵 漸開線齒形漸開線齒形 分類分類 擺線齒形擺線齒形 漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成組成:小齒輪、內(nèi)齒環(huán)、月牙形隔板等小齒輪、內(nèi)齒環(huán)、月牙形隔板等漸開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理工作原理:小齒輪帶動內(nèi)齒環(huán)同向異速旋小齒輪帶動內(nèi)齒環(huán)同向異速旋 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)， 左半部分輪齒退出嚙合，左半部分輪齒退出嚙合， 形成真空吸油。右半部分輪齒形成真空吸油。右半部分輪齒 退出嚙合，容積減小，壓油。退出嚙合，容積減小，壓油。 月牙板同兩齒輪將吸壓油口隔月牙板同兩齒輪將吸壓油口隔 開。開。擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵（擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵（擺線轉(zhuǎn)子泵）擺線轉(zhuǎn)子泵） 組成組成工作原理工作原理特點(diǎn)特點(diǎn)擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成組成組成:內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵工作原理 吸油吸油左半部分，輪齒脫開嚙合容積左半部分，輪齒脫開嚙合容積 工作原理工作原理 壓油壓油右半部分，輪齒進(jìn)入嚙合容積右半部分，輪齒進(jìn)入嚙合容積擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊