第三章_液壓動(dòng)力裝置

1、 第三章 液壓動(dòng)力裝置3-1 3-1 液壓泵概述液壓泵概述3-2 3-2 齒齒 輪輪 泵泵3-3 3-3 葉葉 片片 泵泵3-4 3-4 柱柱 塞塞 泵泵3-5 3-5 液壓泵的選用液壓泵的選用 3-1 液壓泵概述一、液壓泵的分類一、液壓泵的分類 液壓泵是液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能, , 為執(zhí)行元件提供壓力油。為執(zhí)行元件提供壓力油。按輸出流量能否調(diào)節(jié)：定量、按輸出流量能否調(diào)節(jié)：定量、變量變量 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

2、方向能否改變：單向、雙向按輸油方向能否改變：單向、雙向 按使用壓力：按使用壓力： 低壓、中壓低壓、中壓 、中高壓、高壓、中高壓、高壓二、液壓泵的工作原理二、液壓泵的工作原理（一）液壓泵的工作原理 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式的，其工作原理如圖所示。以單柱塞泵為例 偏心輪旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，完成了：向下運(yùn)動(dòng)吸油，向上運(yùn)動(dòng)排油。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 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 液壓泵正常工作的三個(gè)必備條件：n 必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所構(gòu)成的密閉容積；n 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，

3、容積由小變大吸油，由大變小壓油；n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；密閉容積減小到極限時(shí)，先要與排油腔隔開，然后才轉(zhuǎn)為吸油。即具有即具有配流裝置配流裝置。三、液壓泵的圖形符號(hào)四、液壓泵的性能參數(shù)1.壓力：1）工作壓力：泵工作時(shí)的出口壓力，大小取決于負(fù)載）：泵工作時(shí)的出口壓力，大小取決于負(fù)載）2）額定壓力: :指泵在正常工作條件下，按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定能指泵在正常工作條件下，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。夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。 3）最高壓力Pmax:Pmax: 泵在短時(shí)間內(nèi)允許超載使用泵在短時(shí)間內(nèi)允許超載使用 的極限壓的極限壓力力 。 4）吸入壓力：泵的進(jìn)口處的壓力。泵的

4、進(jìn)口處的壓力。（一）液壓泵的性能參數(shù)（一）液壓泵的性能參數(shù)液壓泵的排量和流量： 排量V：液壓泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)理論上（沒有泄漏）應(yīng)排除的油液體積。cm3/r。排量的大小取決于泵的密封腔的幾何尺寸。理論流量 qt ：泵在單位時(shí)間內(nèi)理論上排出的油液體積 實(shí)際流量 qp ：泵在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際排出的油液體積。額定流量 q s ：泵在額定壓力，額定轉(zhuǎn)速下允許連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的流量。2.輸出功率：指泵的工作壓力和實(shí)際輸出流量的乘積。 1.輸入功率：驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械功率（如電動(dòng)機(jī)功率）。3.總效率：即泵的輸出功率與輸入功率的比值。液壓泵的功率和效率：液壓泵的功率和效率：容積效率：容積效率：即泵的實(shí)際流量與理論流量即泵的實(shí)

5、際流量與理論流量之比值，是由泵的泄漏所造成的。之比值，是由泵的泄漏所造成的。機(jī)械效率：機(jī)械效率：即泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩即泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩之比值，是由泵的的機(jī)械損失和液體黏之比值，是由泵的的機(jī)械損失和液體黏性所引起的摩擦損失所造成的。性所引起的摩擦損失所造成的。3-2 齒輪泵 齒輪泵是液壓系統(tǒng)中常用的液壓泵。按其結(jié)構(gòu)不同分外嚙合式和內(nèi)嚙合式。結(jié)構(gòu)組成1、一對(duì)幾何參數(shù)完全相同的齒輪，齒寬為B，齒數(shù)為z2、泵體 3、前后蓋板 4、長短軸一、外嚙合齒輪泵原理和結(jié)構(gòu)2. 工作原理首先有密封工作腔：首先有密封工作腔：齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成齒輪、泵體內(nèi)表面、前后泵蓋圍成吸壓油口隔開吸壓油口隔

6、開兩齒輪嚙合線及泵蓋兩齒輪嚙合線及泵蓋 吸油過程：輪齒脫開嚙合V p 吸油；排油過程：輪齒進(jìn)入嚙合V p 排油。工作原理 兩嚙合的輪齒將泵體、前后蓋板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。二、外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的幾個(gè)問題二、外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)上存在的幾個(gè)問題n1. 徑向力不平衡徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力徑向不平衡力的產(chǎn)生：液壓力 液體分布規(guī)律：液體分布規(guī)律： 沿圓周從高壓腔到低壓腔，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。 因此：因此：p，徑向不平衡力明顯，增大齒輪和軸承的，

7、徑向不平衡力明顯，增大齒輪和軸承的磨損、損、刮殼，并會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)刮殼，并會(huì)產(chǎn)生振動(dòng) 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(huì)使容積效率減小開壓力平衡槽，會(huì)使容積效率減小 壓油口縮小后， 安裝時(shí)注意不能反轉(zhuǎn)。 2. 2. 泄漏問題泄漏問題輪齒嚙合處泄漏輪齒嚙合處泄漏約占齒輪泵總泄漏量的約占齒輪泵總泄漏量的5% 5% ；徑向泄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% 75%80

8、% ； 總之：泵壓力愈高，泄漏愈大?？傊罕脡毫τ撸孤┯?。n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，徑向不平衡力，p 徑向力徑向力 q vn提高齒輪泵壓力的方法：提高齒輪泵壓力的方法： 1、浮動(dòng)軸套補(bǔ)償原理：、浮動(dòng)軸套補(bǔ)償原理： 將壓力油引入軸套背面，之緊貼齒輪端將壓力油引入軸套背面，之緊貼齒輪端面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。面，補(bǔ)償磨損，減小間隙。 2、彈性側(cè)板式補(bǔ)償原理：、彈性側(cè)板式補(bǔ)償原理： 將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板將泵出口壓力油引至側(cè)板背面，靠側(cè)板自身的變形來補(bǔ)償端面間隙。自身的變形來補(bǔ)償端面間隙。浮動(dòng)軸套式：浮動(dòng)軸套式：3. 困油現(xiàn)象3.1

9、、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)為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使 吸壓吸壓油口隔開，齒輪嚙合油口隔開，齒輪嚙合時(shí)的重合度必須大于時(shí)的重合度必須大于1 1。 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩對(duì)輪齒有時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩對(duì)輪齒同時(shí)嚙合的情況，故同時(shí)嚙合的情況，故 在齒向嚙合線間形成在齒向嚙合線間形成一個(gè)封閉容積一個(gè)封閉容積Vb 。 ab 容積縮小容積縮小 b c b c 容積增大容積增大V Vb b由大由大小，小，pp，油液發(fā)熱，軸承磨損。油液發(fā)熱，軸承磨損。 V Vb b由小由小大，大，p p ， 汽蝕、噪聲、振動(dòng)、汽蝕、噪聲、振動(dòng)、 金屬表面剝蝕。金屬表面剝蝕。困油引起的結(jié)果：困油

10、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，使軸和軸承受很大沖擊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(dòng)，同時(shí)無功損耗增大，油液發(fā)熱。載荷，泵劇烈振動(dòng)，同時(shí)無功損耗增大，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(dòng)、噪聲、汽蝕等形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動(dòng)、噪聲、汽蝕等總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等，直接影總之：由于困油現(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。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

11、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點(diǎn)位置點(diǎn)位置 ：密封容積最小，隔開吸壓油：密封容積最小，隔開吸壓油方法：方法：在泵蓋（或軸承座）上開卸荷槽以消除困在泵蓋（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(gè)向吸油腔側(cè)平形泵將卸荷槽整個(gè)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。內(nèi)嚙合齒輪泵:工作原理 一對(duì)相互嚙合的小齒輪和內(nèi)齒輪與月牙形隔板所圍成的密閉容積被齒嚙合線分割成兩部分，當(dāng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒脫開嚙合的一側(cè)密閉容積增大，為吸油腔；輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，為壓油腔。特點(diǎn)無困油現(xiàn)象流量脈動(dòng)

12、小，噪聲低漸開線齒形漸開線齒形擺線齒形擺線齒形三、外嚙合齒輪泵的特點(diǎn)及用途：n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n結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕n自吸性能好，對(duì)油污不敏感自吸性能好，對(duì)油污不敏感n工作可靠，便于維護(hù)工作可靠，便于維護(hù)優(yōu)點(diǎn):缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：效率低，效率低，流量脈動(dòng)大，噪聲高，排量不可調(diào)節(jié)。流量脈動(dòng)大，噪聲高，排量不可調(diào)節(jié)。用途：用途：工程機(jī)械、機(jī)床低壓系統(tǒng)等低壓或者不重要的場合。工程機(jī)械、機(jī)床低壓系統(tǒng)等低壓或者不重要的場合。五、齒輪泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象故障現(xiàn)象產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法噪聲大噪聲大1吸油管接頭、泵體與

13、泵蓋的接合面、堵頭和泵軸吸油管接頭、泵體與泵蓋的接合面、堵頭和泵軸密封圈等處密封不良，有空氣被吸入密封圈等處密封不良，有空氣被吸入2泵蓋螺釘松動(dòng)泵蓋螺釘松動(dòng)3泵與聯(lián)軸器不同心或松動(dòng)泵與聯(lián)軸器不同心或松動(dòng)4齒輪齒形精度太低或接觸不良齒輪齒形精度太低或接觸不良5齒輪軸向間隙過小齒輪軸向間隙過小 6齒輪內(nèi)孔與端面垂直度或泵蓋上兩孔平行度超差齒輪內(nèi)孔與端面垂直度或泵蓋上兩孔平行度超差7泵蓋修磨后，兩卸荷槽距離增大，泵蓋修磨后，兩卸荷槽距離增大， 產(chǎn)生困油產(chǎn)生困油8滾針軸承等零件損壞滾針軸承等零件損壞9裝配不良，如主軸轉(zhuǎn)一周有時(shí)輕時(shí)重現(xiàn)象裝配不良，如主軸轉(zhuǎn)一周有時(shí)輕時(shí)重現(xiàn)象1用涂脂法查出泄漏處。用密封膠

14、涂敷管接頭用涂脂法查出泄漏處。用密封膠涂敷管接頭并擰緊；修磨泵體與泵蓋結(jié)合面保證平面并擰緊；修磨泵體與泵蓋結(jié)合面保證平面度不超過度不超過0.005mm；用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑涂；用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑涂敷堵頭配合面再壓進(jìn)；更換密封圈敷堵頭配合面再壓進(jìn)；更換密封圈2適當(dāng)擰緊適當(dāng)擰緊3重新安裝，使其同心，緊固連接件重新安裝，使其同心，緊固連接件4更換齒輪或研磨修整更換齒輪或研磨修整5配磨齒輪、泵體和泵蓋配磨齒輪、泵體和泵蓋6檢查并修復(fù)有關(guān)零件檢查并修復(fù)有關(guān)零件7修整卸荷槽，保證兩槽距離修整卸荷槽，保證兩槽距離8拆檢，更換損壞件拆檢，更換損壞件9拆檢，重裝調(diào)整拆檢，重裝調(diào)整 流量不足或流量不足或壓力不壓力不能升

15、高能升高1齒輪端面與泵蓋接合面嚴(yán)重拉傷，齒輪端面與泵蓋接合面嚴(yán)重拉傷， 使軸向間隙過使軸向間隙過大大2徑向不平衡力使齒輪軸變形碰擦泵體，增大徑向徑向不平衡力使齒輪軸變形碰擦泵體，增大徑向間隙間隙3泵蓋螺釘過松泵蓋螺釘過松4中、高壓泵弓形密封圈破壞、或側(cè)板磨損嚴(yán)重中、高壓泵弓形密封圈破壞、或側(cè)板磨損嚴(yán)重1修磨齒輪及泵蓋端面，并清除齒形上毛刺修磨齒輪及泵蓋端面，并清除齒形上毛刺2校正或更換齒輪軸校正或更換齒輪軸3適當(dāng)擰緊適當(dāng)擰緊4更換零件更換零件 過熱過熱1軸向間隙與徑向間隙過小軸向間隙與徑向間隙過小2側(cè)板和軸套與齒輪端面嚴(yán)重摩擦側(cè)板和軸套與齒輪端面嚴(yán)重摩擦1檢測泵體、齒輪，重配間隙檢測泵體、齒輪

16、，重配間隙2修理或更換側(cè)板和軸套修理或更換側(cè)板和軸套 3-3 葉片泵3-3 葉片泵優(yōu)點(diǎn)：輸出流量 均勻、脈動(dòng)小、噪聲低、體積小。 缺點(diǎn)：自吸性能差、對(duì)油液污染敏感、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。葉片泵分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵。雙作用葉片泵只能作定量泵用，單作用葉片泵可作變量泵用。雙作用葉片泵因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，葉片在轉(zhuǎn)子葉片槽內(nèi)滑動(dòng)兩次，完成兩次吸油和壓油而得名。單作用葉片泵轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，吸、壓油各一次，故稱為單作用。一、雙作用葉片泵 由定子內(nèi)環(huán)、由定子內(nèi)環(huán)、 轉(zhuǎn)子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割轉(zhuǎn)子外圓和左右配流盤組成的密閉工作容積被葉片分割為四部分，傳動(dòng)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下緊貼定

17、子內(nèi)表面，為四部分，傳動(dòng)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，葉片在離心力作用下緊貼定子內(nèi)表面，因定子內(nèi)環(huán)由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成，故因定子內(nèi)環(huán)由兩段大半徑圓弧、兩段小半徑圓弧和四段過渡曲線組成，故有兩部分密閉容積將隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化。有兩部分密閉容積將隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而變化。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 定子和轉(zhuǎn)子同心；定子和轉(zhuǎn)子同心； 定子內(nèi)曲線由四定子內(nèi)曲線由四段圓弧和四段過段圓弧和四段過渡曲線組成；渡曲線組成； 配油盤上有四個(gè)配油盤上有四個(gè)月牙形窗口。月牙形窗口。V V密密形成：定子、轉(zhuǎn)子和相鄰兩葉片、配流形成：定子、轉(zhuǎn)子和相鄰兩葉片、配流 盤圍成。盤圍成。 右上、左下，葉片伸出，右上、左下，

18、葉片伸出，V V密密吸油吸油V V密密變化：轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn)變化：轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn) 左上、右下，葉片縮回，左上、右下，葉片縮回，V V密密壓油壓油 吸壓油口隔開：吸壓油口隔開： 配油盤上封油區(qū)及葉片配油盤上封油區(qū)及葉片 。3、工作原理：4 4、雙作用葉片泵、雙作用葉片泵特點(diǎn)：1） 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，吸、壓油各兩次。 稱雙作用式稱雙作用式 2） 吸、壓油口對(duì)稱，徑向力平衡。吸、壓油口對(duì)稱，徑向力平衡。 稱卸荷式稱卸荷式 6. 流量計(jì)算和流量脈動(dòng)vnszrRrRbqcos)(222其中：b - 葉片寬度 R - 定子長軸半徑 r - 定子短軸半徑 葉片傾角 s 葉片厚度2) 流量脈動(dòng)：1）流

19、量：一般取 z = 12、16片 (取4的倍數(shù)）吸壓 理論上每一瞬間密封容積的變化一樣，制造時(shí)長、短徑圓弧很難保證同心。7. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作用作用：減小切向分力，減輕葉片和槽的磨損，避免卡死。雙作用葉片泵前傾，單作用葉片后傾。 葉片傾斜放置的泵不能反轉(zhuǎn)TP 危害危害：葉片和槽磨損，卡死。措施措施：沿旋轉(zhuǎn)方向前傾角 1）葉片傾角受力分析受力分析： N2) 配油盤上的三角槽原因： pV 油液倒流。影響：流量脈動(dòng)，噪聲。措施：開三角槽作用：緩沖，避免壓力突變， 減小流量脈動(dòng)和噪聲。吸壓二、單作用葉片泵1. 結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤、殼體、端蓋等。 特點(diǎn)： 定子和轉(zhuǎn)子偏心； 定子內(nèi)曲線是圓； 配油盤

20、有二個(gè)月牙形窗口。 葉片靠離心力伸出。偏心安裝偏心安裝因?yàn)橛辛髁棵}動(dòng)，因?yàn)橛辛髁棵}動(dòng)，葉片應(yīng)取奇數(shù)葉片應(yīng)取奇數(shù) 一般一般13151315單單作作用用葉葉片片泵泵工工作作原原理：理：n密封工作腔（轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤組成）密封工作腔（轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配油盤組成）n吸油過程：葉片伸出吸油過程：葉片伸出V p V p 吸油；吸油；n排油過程：葉片縮回排油過程：葉片縮回V p V p 排油。排油。n旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油，一次排油旋轉(zhuǎn)一周，完成一次吸油，一次排油單作用泵單作用泵n徑向力不平衡徑向力不平衡非平衡式葉片泵非平衡式葉片泵 （一個(gè)吸油區(qū)，一個(gè)排油區(qū)）（一個(gè)吸油區(qū)，一個(gè)排油區(qū)）限壓式變量葉片泵：1.1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn): : 彈簧、反饋柱塞、 限位螺釘。eoo2.工作原理：工作原理：靠反饋力和彈簧力平衡，控制偏心距的大小， 來改變流量。當(dāng)壓力升高到預(yù)調(diào)的限定壓力后，流量自動(dòng)當(dāng)壓力升高到預(yù)調(diào)的限定壓力后，流量自動(dòng)減小。減小。 外反饋外反