液壓與氣動(dòng)技術(shù)第二章-液壓與氣動(dòng)動(dòng)力裝置

1、液壓與氣動(dòng)技術(shù)第二章-液壓與氣動(dòng)動(dòng)力裝置2.1 概述1.動(dòng)力裝置的組成動(dòng)力裝置有兩大類.即液壓動(dòng)力裝置和氣源裝置。液壓動(dòng)力裝置用來向液壓系統(tǒng)輸送具有一定壓力和流量的清潔的工作介質(zhì);而氣源裝置則向氣動(dòng)系統(tǒng)輸送一定壓力和流量的潔凈的壓縮空氣。液壓動(dòng)力裝置可以是和主機(jī)分離的單獨(dú)的液壓泵站.也可以是和主機(jī)一起的液壓泵組;而氣源裝置一般都是單獨(dú)的。液壓泵站一般由泵、油箱和一些液壓輔件(過濾器、熱交換器、蓄能器、管件等)組成.這些輔件是相對(duì)獨(dú)立的.根據(jù)系統(tǒng)不同的要求進(jìn)行取舍;氣源裝置由空壓機(jī)、壓縮空氣的凈化設(shè)備(后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器等)、氣動(dòng)三聯(lián)件(分水過濾器、油霧器和減壓閥)組成.還有一

2、些必要的輔件.如自動(dòng)排水器、消聲器等。下一頁(yè)返回2.1 概述2.對(duì)動(dòng)力裝置的基本要求動(dòng)力裝置外觀應(yīng)與主機(jī)協(xié)調(diào)。動(dòng)力裝置上所裝元件的排列布置應(yīng)勻稱.調(diào)節(jié)或維護(hù)應(yīng)方便.更換元件容易。動(dòng)力裝置應(yīng)節(jié)能.在系統(tǒng)不需要高壓流體時(shí).動(dòng)力裝置應(yīng)卸荷或采取其他節(jié)能措施。動(dòng)力裝置應(yīng)工作平穩(wěn).產(chǎn)生振動(dòng)小.噪聲小.噪聲水平應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。和電氣、電子控制結(jié)合使用時(shí).能遠(yuǎn)程控制動(dòng)力裝置以符合主機(jī)對(duì)所需的工作參數(shù)(壓力、流量等)變化的要求。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.1 概述動(dòng)力裝置工作高度可靠.可采用過載保護(hù)或其他適當(dāng)?shù)拇胧┐_保其工作可靠。一般情況下.動(dòng)力裝置應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)的元件組合而成.萬不得已時(shí)才進(jìn)行個(gè)別元件的單獨(dú)設(shè)計(jì)。動(dòng)

3、力裝置應(yīng)減小泄漏.因工作液的泄漏.不僅浪費(fèi)能源.而且污染環(huán)境。對(duì)工作介質(zhì)的溫度必須進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控.因傳動(dòng)和控制的特性和介質(zhì)的溫度有關(guān)。上一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.2.1 液壓泵概述1.液壓泵工作原理液壓系統(tǒng)中所用的各種液壓泵.其工作原理都是利用密封工作容積的大小交替變化進(jìn)行吸油和壓油的.所以.液壓泵都是容積式泵。圖2-1所示為單柱塞式液壓泵工作原理。當(dāng)凸輪1旋轉(zhuǎn)時(shí).柱塞2在凸輪和彈簧3作用下在缸體中左、右移動(dòng)。當(dāng)柱塞右移時(shí).缸體中的密封工作腔生容積增大.產(chǎn)生真空.油液通過吸油閥5吸入.此時(shí)壓油閥6關(guān)閉;當(dāng)柱塞左移時(shí).缸體中的密封工作腔容積變小.將吸入的油液通過壓油閥輸入到液壓系統(tǒng)中.此時(shí)吸油閥

4、關(guān)閉。由此可知.液壓泵是利用密封工作容積的大小不斷交替變化實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.液壓泵的分類按泵的排量是否可調(diào)節(jié).分為定量泵和變量泵;按結(jié)構(gòu)形式.分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵等。3.液壓泵的主要性能參數(shù)(1)壓力工作壓力是液壓泵的出口處實(shí)際壓力.其大小取決于負(fù)載。額定壓力是液壓泵在連續(xù)使用中允許達(dá)到的最高壓力。(2)排量排量V是液壓泵在沒有泄漏的條件下.泵轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)時(shí)所能排出的油液體積。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵 (3)流量流量分為理論流量、實(shí)際流量和額定流量。理論流量qt是指在沒有泄漏的情況下.單位時(shí)間內(nèi)所輸出的油液體積。單位為L(zhǎng)/min或m3/s。 qt=V

5、n式中V排量.m3 ; n泵軸轉(zhuǎn)速.r/s。實(shí)際流量q是液壓泵工作時(shí)實(shí)際輸出的流量.由于泵在工作時(shí).存在油液泄漏.所以qqt,即實(shí)際流量小于理論流量。額定流量qs是指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸出的流量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.1）2.2 液壓泵(4)功率和效率輸入功率Pi是驅(qū)動(dòng)液壓泵軸的機(jī)械效率.即電動(dòng)機(jī)的輸出功率.為 Pi=T式中T電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩;角速度;輸出功率Po為液壓泵的輸出功率。若不考慮液壓泵轉(zhuǎn)換過程中的損失.則輸出功率等于輸入功率但實(shí)際上液壓泵轉(zhuǎn)換過程中是存在損失的.輸出功率總是小于輸入功率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.2）2.2 液壓泵 Po=pq式中p液壓泵的輸出壓力; q液壓泵的輸出流

6、量。液壓泵的總效率是輸出功率與輸入功率之比。式中V液壓泵的容積效率; m液壓泵的機(jī)械效率。由此可見，液壓泵的總效率等于容積效率與機(jī)械效率的乘積。上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.3）（2.4）2.2 液壓泵2.2.2 齒輪泵1.工作原理圖2-2所示為齒輪泵工作原理.泵由殼體、一對(duì)外嚙合齒輪和兩個(gè)端蓋(圖中畫出)等主要零件組成。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí).右側(cè)吸油腔的輪丙逐漸脫開.密封工作腔的容積逐漸增大.形成部分真空。因此.油箱中的油液在大氣的作用下.經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔(右側(cè)).隨著齒輪的旋轉(zhuǎn).吸入右腔的油液被帶到左側(cè)。由于左側(cè)的輪齒逐漸進(jìn)入嚙合.密封工作容積逐漸減小.齒間槽中的油液被擠出.從壓油腔進(jìn)入系統(tǒng)。

7、由于齒輪的旋轉(zhuǎn)是連續(xù)的.因此齒輪泵就實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的吸油和壓油。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.齒輪泵的性能特點(diǎn)齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格低、工作可靠、自吸性能好以及對(duì)油液污染不敏感、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn).因而廣泛應(yīng)用于各種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。其主要缺點(diǎn)是流量和壓力的脈動(dòng)較大.噪聲大.排量不可改變.效率較低。隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展.噪聲有了很大的降低.效率和壽命都有很大的提高。3.齒輪泵主要參數(shù)(1)排量齒輪泵的排量是其兩個(gè)齒輪的齒間槽容積的總和。如果近似地認(rèn)為齒間槽的容積等于輪齒的體積，則齒輪泵的排量V為上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.5）2.2 液壓泵式中D齒輪的節(jié)圓直徑.m; h齒輪的有效工作高度.m

8、; b齒寬.m; z齒數(shù); m齒輪模數(shù).m實(shí)際上.齒間的容積比輪齒的體積稍大.因此.用修正系數(shù)3. 333. 5代替值.齒數(shù)少取大值上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.6）2.2 液壓泵(2)流量齒輪泵實(shí)際流量q為式中，n齒輪泵的轉(zhuǎn)速.r/s pv齒輪泵的容積效率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.7）2.2 液壓泵4.齒輪泵存在的問題(1)泄漏泄漏是齒輪泵壓力和容積效率低的根本因索。外嚙合齒輪泵中存在3個(gè)可能產(chǎn)生泄漏部位(指內(nèi)泄漏):一是端面泄漏.通過齒輪端面與端蓋配合處;二是徑向間隙泄漏.通過齒輪外圓與泵體配合處;三是齒嚙合處泄漏.通過兩個(gè)齒輪的嚙合處(因有齒向誤差.齒輪的全部寬度不可能都嚙合).因此普通齒輪泵的容

9、積效率較低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵(2)液壓徑向力不平衡齒輪泵工作時(shí)，齒輪圓周上所受壓力是不同的，壓力分布狀況如圖2-3所示，出口壓力pg大于進(jìn)口壓力pd。齒頂和泵體內(nèi)表面間有徑向間隙.所以齒輪外圓上油液的壓力是逐步降低的。不平衡液壓力作用在齒輪上.使軸承受到徑向負(fù)載。減小徑向不平衡力可采取縮小壓油口的辦法和開壓力平衡槽等。 (3)困油現(xiàn)象為了使傳動(dòng)平穩(wěn).嚙合齒輪的重疊系數(shù)必須大于1.也就是說存在兩個(gè)齒輪同時(shí)嚙合的情況.這樣就有一部分油液被困在兩對(duì)輪齒嚙合點(diǎn)之間的密封腔內(nèi).如圖2-4(a)所示.上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵該腔形成時(shí)較大.在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中.其容積變小.當(dāng)轉(zhuǎn)到如圖2-4

10、(b)所示的某個(gè)位置時(shí).容積最小.隨后隨著泵的旋轉(zhuǎn)其容積再次變大.當(dāng)前一對(duì)齒輪脫離嚙合其容積最大.如圖2-4(c)所示.由于該密封腔既不與吸油腔相通.又不與壓油腔相通.因此當(dāng)該密封腔容積變小時(shí).其內(nèi)的油液受到擠壓.產(chǎn)生很高的壓力.使機(jī)件受到很大的額外負(fù)載.而當(dāng)該密封腔容積變大時(shí).又會(huì)造成局部真空.形成氣穴.無論是前者還是后者.都將造成強(qiáng)烈的噪聲.這種現(xiàn)象稱之為困油現(xiàn)象。消除困油現(xiàn)象的方法:通常在兩端蓋板上開一對(duì)矩形卸荷槽.如圖2-4虛線所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.2.3 葉片泵葉片泵有兩類.即雙作用葉片泵和單作用葉片泵。雙作用葉片泵是定量泵.單作用葉片泵則往往做成變量泵。1.單作用

11、葉片泵(1)結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2-5所示.單作用葉片泵主要由轉(zhuǎn)子2、定子3、葉片4、配油盤、傳動(dòng)軸和殼體組成。定子的內(nèi)表面為圓柱形孔.定子和轉(zhuǎn)子的中心不重合.相距一偏心距。葉片可以在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)靈活地滑動(dòng).配油盤上開有一個(gè)腰形的吸油孔和壓油孔。定子、轉(zhuǎn)子、兩相鄰葉片和配油盤組成密封工作腔.當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí).右側(cè)的葉片向外伸.其密封工作腔容積增大.形成局部真空.經(jīng)吸油口和配油盤上的吸油口將油液吸入.此為吸油過程;左側(cè)的葉片向內(nèi)縮.其密封工作腔容積變小.油液經(jīng)吸油口和配油盤上的壓油口進(jìn)入系統(tǒng)這種葉片泵.當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周.每個(gè)葉片在槽內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)一次.密封工作腔容積增大和縮小一次.實(shí)現(xiàn)吸油和壓油一次.

12、因此叫單作用葉片泵。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵(2)主要參數(shù)泵的排量:每個(gè)密封工作腔一次排油量應(yīng)是其最大容積與最小容積之差。 v=v1-v2式中v1最大容積; v2最小容積。若考慮葉片所占體積的影響時(shí).則泵的近似排量為 v=2ebD式中D定子內(nèi)表面直徑.D=2r; e偏心距; b葉片寬度上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.8）（2.9）2.2 液壓泵(3)性能特點(diǎn)單作用葉片泵的瞬時(shí)流量是脈動(dòng)的.泵內(nèi)葉片數(shù)越多越好.則流量脈動(dòng)越小。此外.葉片數(shù)為奇數(shù)的脈動(dòng)率比葉片數(shù)為偶數(shù)的脈動(dòng)率小。所以.單作用葉片泵的葉片數(shù)一般為13或15。其主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子受到來自排油腔的單向壓力.由于徑向力不平衡.使軸承上所受的載荷較

13、大.稱為非平衡式葉片泵.故不官用作高壓泵。2.雙作用葉片泵(1)結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2-6所示.雙作用葉片泵的作用原理和單作用葉片泵相似.不同之處在于定子內(nèi)表面是由兩段長(zhǎng)半徑圓弧、兩段短半徑圓弧和生段過渡曲線組成.并且定子和轉(zhuǎn)子是同心的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵當(dāng)轉(zhuǎn)子按順時(shí)釗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí).密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸增大.為吸油區(qū);在左下角和右上角處逐漸減小.為壓油區(qū)。在吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將它們隔開。這種葉片泵.當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周.每個(gè)葉片在槽內(nèi)往復(fù)滑動(dòng)兩次.實(shí)現(xiàn)吸油和壓油兩次.因此叫雙作用葉片泵。由于泵的吸油區(qū)和壓油區(qū)呈對(duì)稱分布.因此轉(zhuǎn)子所受徑向力是平衡的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2

14、.2 液壓泵(2)主要參數(shù)由圖2-6可見.當(dāng)不考慮葉片所占體積時(shí).雙作用葉片泵的排量為式中R定子內(nèi)表面長(zhǎng)圓弧半徑; r定子內(nèi)表面短圓弧半徑; B葉片的寬度?？紤]葉片厚度占對(duì)吸油和壓油時(shí)油液體積的影響.實(shí)際泵的排量為式中葉片相當(dāng)于轉(zhuǎn)子徑向傾角; 葉片厚度上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.10）2.2 液壓泵(3)性能特點(diǎn)雙作用葉片泵.其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊.流量及壓力脈動(dòng)率較小.噪聲小.運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn).徑向力小;其缺點(diǎn)是:轉(zhuǎn)速范圍窄.對(duì)油液要求高.葉片易卡住.只能做成定量泵。一般來說.雙作用葉片泵的脈動(dòng)很小.可忽略不計(jì)。此外.從轉(zhuǎn)子徑向力平衡考慮.葉片數(shù)應(yīng)選偶數(shù)。一般z取12。3.變量葉片泵變量葉片泵是在單作用葉片泵

15、的基礎(chǔ)上加一套變量機(jī)構(gòu)而成。變量原理是改變偏心距的大小和方向來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)偏心改變的形式不同.有手動(dòng)調(diào)節(jié)式、限壓式和穩(wěn)流量式等幾種。下面介紹限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)原理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵限壓式變量葉片泵在液壓系統(tǒng)達(dá)到限定的壓力后.可自動(dòng)減少泵的供油量.從而減小功率損失.提高液壓系統(tǒng)的效率。限壓式變量葉片泵有內(nèi)反饋和外反饋兩種。2.2.4 柱塞泵1.軸向柱塞泵(1)直軸式軸向柱塞泵圖2-8所示為直軸式軸向柱塞泵的工作原理。它由斜盤1、柱塞2,缸體3,配油盤生和傳動(dòng)軸5等主要零件組成缸體上均勻分布幾個(gè)軸向排列的柱塞孔.柱塞可在孔內(nèi)沿軸向移動(dòng).斜盤的中心線與缸體中心線相交一個(gè)角。斜盤和配油

16、盤固定不動(dòng).柱塞在低壓油和彈簧的作用下壓緊在斜盤上在配油盤上有兩個(gè)腰形窗口.它們之間由過渡區(qū)隔開.不能連通。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵當(dāng)傳動(dòng)軸以圖不方向帶動(dòng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí).自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)的柱塞.在機(jī)械裝置的作用下逐漸伸出.使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷變大.產(chǎn)生真空.將油液經(jīng)配油盤的配油孔a吸入;自上而下回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)的柱塞.在機(jī)械裝置的作用下逐漸縮入.使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷減小.油液經(jīng)配油盤的配油孔b壓出。缸體旋轉(zhuǎn)一周.每個(gè)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次.完成一次吸油和壓油過程。由此可見.柱塞泵也是利用密封工作容積的變化進(jìn)行吸油和壓油的。改變角的大小.就可改變柱塞的行程長(zhǎng)度.從而改變泵的排量。上一

17、頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵直軸式軸向柱塞泵的排量為式中z柱塞數(shù); d柱塞直徑; h柱塞行程上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.11）2.2 液壓泵 (2)斜軸式軸向柱塞泵斜軸式軸向柱塞泵傳動(dòng)軸的中心線與缸體中心線傾斜一個(gè)角度。目前應(yīng)用廣泛的是無鉸斜軸式軸向柱塞泵.圖2-9所示為該泵的工作原理。當(dāng)傳動(dòng)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí).通過連桿機(jī)構(gòu)2的側(cè)面和柱塞3的內(nèi)壁接觸帶動(dòng)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)柱塞在柱塞孔內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng).實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.徑向柱塞泵(1)徑向柱塞泵的工作原理 徑向柱塞泵的工作原理如圖2-10所示.柱塞1徑向排列在缸體2中.缸體由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)連同柱塞1一起旋轉(zhuǎn).所以缸體2一般稱為轉(zhuǎn)子.柱塞1在

18、離心力的(或在低壓油)作用下抵緊定子生的內(nèi)壁.當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖不方向回轉(zhuǎn)時(shí).由于定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距。柱塞繞經(jīng)上半周時(shí)向外伸出.柱塞底部的容積逐漸增大.形成部分真空.因此便經(jīng)過襯套3(襯套3是壓緊在轉(zhuǎn)子內(nèi).并和轉(zhuǎn)子一起回轉(zhuǎn))上的油孔從配油孔5和吸油口b吸油;當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)到下半周時(shí).定子內(nèi)壁將柱塞向里推.柱塞底部的容積逐漸減小.向配油軸的壓油口c壓油.當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周時(shí).每個(gè)柱塞底部的密封容積完成一次吸、壓油.轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).即完成壓吸油工作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵配油軸固定不動(dòng).油液從配油軸上半部的兩個(gè)孔a流入.從下半部?jī)蓚€(gè)油孔d壓出.為了進(jìn)行配油.配油軸在和襯套3接觸的一段加工出上、下兩個(gè)缺口.

19、形成吸油口b和壓油口c.留下的部分形成封油區(qū)。封油區(qū)的寬度應(yīng)能封住襯套上的吸、壓油孔.以防吸油口和壓油口相連通.但尺寸也不能大得太多.以免產(chǎn)生困油現(xiàn)象。 (2)主要參數(shù)徑向柱塞泵的排量:當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子之間的偏心距為e時(shí).柱塞在缸體孔中的行程為2e.設(shè)柱塞個(gè)數(shù)為z.直徑為d時(shí).泵的排量為上一頁(yè)下一頁(yè)返回（2.12）2.2 液壓泵2.2.5 液壓泵的噪聲1.產(chǎn)生噪聲的原因泵的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng).造成泵的構(gòu)件振動(dòng)。泵的工作腔從吸油腔突然和壓油腔相通.或從壓油腔突然和吸油腔相通時(shí).產(chǎn)生的油液流量和壓力突變.對(duì)噪聲的影響甚大?？昭ìF(xiàn)象。泵內(nèi)流道具有截面突然擴(kuò)大和收縮、急拐彎.通道截面過小而導(dǎo)致液體紊流、旋

20、渦及噴流.使噪聲加大。由于機(jī)械原因.如轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機(jī)械振動(dòng)引起的機(jī)械噪聲。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.降低噪聲的措施消除液壓泵內(nèi)部油液壓力的急劇變化。為吸收液壓泵流量及壓力脈動(dòng).可在液壓泵的出口安裝消音器。裝在油箱上的泵應(yīng)使用橡膠墊減振。壓油管的一段用橡膠軟管.對(duì)泵和管路的連接進(jìn)行隔振。防止泵產(chǎn)生空穴現(xiàn)象.可采用直徑較大的吸油管.減小管道局部阻力;采用大容量的吸油濾油器.防止油液中混入空氣;合理設(shè)計(jì)液壓泵.提高零件剛度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.2 液壓泵2.2.6 液壓泵的選用選擇液壓泵的原則是:根據(jù)主機(jī)工況、功率大小和系統(tǒng)對(duì)工作性能的要求.首先確定液壓泵的類型.然

21、后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號(hào)。表2-1列出了液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的主要性能。一般來說.由于各類液壓泵各自突出的特點(diǎn).其結(jié)構(gòu)、功用和動(dòng)轉(zhuǎn)方式各不相同.因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選擇合適的液壓泵。一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中.往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵;而在筑路機(jī)械、港口機(jī)械及小型工程機(jī)械中往往選擇抗污染能力較強(qiáng)的齒輪泵;在負(fù)載大、功率大的場(chǎng)合往往選擇柱塞泵。上一頁(yè)返回2.3 氣源裝置2. 3. 1 氣源裝置概述氣源裝置是獲得壓縮空氣的裝置其主體部分是空氣壓縮機(jī).它將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。圖2-11所示為氣源裝置.其一般由3部分組成:產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置.如

22、空氣壓縮機(jī);凈化壓縮空氣的輔助裝置和設(shè)備.如過濾器、油水分離器、干燥器等;輸送壓縮空氣的供氣管道系統(tǒng)。下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置2. 3. 2 空氣壓縮機(jī)1.空氣壓縮機(jī)的作用空氣壓縮機(jī)是將原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置.即氣壓發(fā)生裝置.它為氣動(dòng)裝置提供具有一定壓力和流量的壓縮空氣。2.空氣壓縮機(jī)的分類空氣壓縮機(jī)的種類很多.常按其工作原理、結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)分類。(1)按工作原理分類(見圖2-12)容積型壓縮機(jī).其工作原理是壓縮氣體的體積.使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置速度型壓縮機(jī).其工作原理是提高氣體分子的運(yùn)

23、動(dòng)速度.然后使氣體分子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。(2)按結(jié)構(gòu)形式分類按排氣壓力大小.可分為低壓、中壓、高壓、超高壓空氣壓縮機(jī).見表2-2。按排氣量(自由空氣流量).可分為微型、小型、中型、大型空氣壓縮機(jī).見表2-3。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置3.常見空氣壓縮機(jī)工作原理(1)活塞式壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)使活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)吸氣、壓氣.并達(dá)到提高氣體壓力的目的。圖2-13所示為單級(jí)活塞式壓縮機(jī)工作原理。它主要由缸體2,活塞3,活塞桿2,曲柄連桿機(jī)構(gòu)6和7、吸氣閥8和排氣閥1組成。工作時(shí).曲柄7由原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))帶動(dòng)旋轉(zhuǎn).驅(qū)動(dòng)活塞3在缸體2內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞向右

24、運(yùn)動(dòng)時(shí).氣缸內(nèi)容積增大而形成真空.外界空氣在大氣壓力作用下推開吸氣閥8而進(jìn)入氣缸中.這個(gè)過程稱為吸氣過程;當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí).吸氣閥8關(guān)閉.隨著活塞的左移.缸內(nèi)空氣受到壓縮而使壓力升高.這個(gè)過程稱為壓縮過程。當(dāng)氣缸內(nèi)壓力增高到略高于輸氣管路中的壓力時(shí).排氣閥1打開.氣體便被排入輸氣管路內(nèi).這個(gè)過程稱為排氣過程曲柄旋轉(zhuǎn)一周.活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次.即完成一個(gè)工作循環(huán)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置 (2)膜片式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)能提供0.5 MPa的壓縮空氣。由于它無需油潤(rùn)滑.無污染.因此廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥和相類似的工業(yè)中。其工作原理是:膜片使氣室容積發(fā)生變化.在下行程時(shí)吸入空氣.上行程時(shí)壓縮空氣。

25、 (3)葉片式壓縮機(jī) 葉片式壓縮機(jī)的主要結(jié)構(gòu)由定子、轉(zhuǎn)子和葉片組成.轉(zhuǎn)子上開有一定數(shù)量的溝槽.每個(gè)槽內(nèi)嵌入一個(gè)葉片.轉(zhuǎn)子偏心地裝在定子內(nèi).當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí).離心力使葉片與定子內(nèi)部相接觸.從進(jìn)口到出口.相鄰兩葉片間的空間逐漸減少.壓縮空氣被壓縮.達(dá)到一定壓力后即被排出。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置(4)螺桿式壓縮機(jī)螺桿式壓縮機(jī)壓縮由殼體和兩個(gè)互相嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子組成空間內(nèi)的氣體。如圖2-14所示.兩個(gè)嚙合的轉(zhuǎn)子以相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí).它們逐漸嚙合.轉(zhuǎn)子的凹槽與氣缸內(nèi)壁所形成的工作容積在一端逐漸增大.在另一端逐漸減少。利用兩螺桿表面上所特有的螺旋凹凸形的氣道與氣缸內(nèi)壁之間形成的容積逐漸變化.來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的

26、吸入、壓縮和排出過程。由于壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速很高.氣體的吸入和排出又是連續(xù)的.吸、排氣可看成是無脈動(dòng)的.因此可以不設(shè)置儲(chǔ)氣罐。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置2. 3. 3 后冷卻器空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣溫度可達(dá)120-150 .在此溫度下.空氣中的水分完全呈氣態(tài)。后冷卻器的作用就是將空氣壓縮機(jī)出口的高溫空氣冷卻至40-50以下.將大量水蒸氣和變質(zhì)油霧冷凝成液態(tài)水滴和油滴.以便將它們清除掉。后冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩大類。圖2-15所示為水冷式后冷卻器的工作原理。它把冷卻水與熱空氣隔開.強(qiáng)迫冷卻水沿?zé)峥諝獾姆捶较蛄鲃?dòng).以降低壓縮空氣的溫度。水冷卻器出口空氣溫度約比冷卻水的溫度高10.上一頁(yè)下一頁(yè)返

27、回2.3 氣源裝置2. 3. 4 儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐作用如下:消除壓力波動(dòng).保證輸出氣流的連續(xù)性;儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣.以備發(fā)生故障和臨時(shí)需要應(yīng)急使用;進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分。2. 3. 5 空氣凈化處理裝置1.對(duì)壓縮空氣品質(zhì)的要求 由空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣雖然可以滿足氣動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)的壓力和流量的要求.但其溫度高達(dá)170.且含有汽化的潤(rùn)滑油、水蒸氣和灰塵等污染物.這些污染物將對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)造成下列不利影響。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置混在壓縮空氣中的油蒸氣可能聚集在儲(chǔ)氣罐、管道、氣動(dòng)元件的容腔里形成易燃物.有爆炸危險(xiǎn)。另外.潤(rùn)滑油被汽化后形成一種有機(jī)酸.使氣動(dòng)元件、管道內(nèi)表面腐蝕、生銹

28、、影響其使用壽命。壓縮空氣中含有水分.在一定壓力溫度條件下會(huì)飽和而析出水滴.并聚集在管道內(nèi)形成水膜.增加氣流阻力;如遇低溫或膨脹排氣降溫等.水滴會(huì)結(jié)冰而阻塞通道、節(jié)流小孔.或使管道附件等脹裂;游離的水滴形成冰粒后.沖擊元件內(nèi)表面而使元件遭到損壞。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置混在空氣中的灰塵等污染物沉積在系統(tǒng)內(nèi).與凝聚的油分、水分混合形成膠狀物質(zhì).堵塞節(jié)流孔和氣流通道.使氣動(dòng)信號(hào)不能正常傳遞.氣動(dòng)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定;同時(shí)還會(huì)使配合運(yùn)動(dòng)部件間產(chǎn)生研磨磨損.降低元件的使用壽命。壓縮空氣溫度過高會(huì)加速氣動(dòng)元件中各種密封件、膜片和軟管材料等的老化.且溫差過大.元件材料會(huì)發(fā)生脹裂.降低系統(tǒng)使用壽命。上一頁(yè)

29、下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置2.空氣凈化處理裝置(1)油水分離器油水分離器的作用是分離壓縮空氣中所含的油分和水分.使壓縮空氣得到初步凈化圖2-16所示的油水分離器的工作原理是:當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入分離器后產(chǎn)生流向和速度的急劇變化.再依靠慣性作用.將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來。(2)干燥器干燥器的作用是吸收和排除壓縮空氣中的水分和部分油分與雜質(zhì).使?jié)窨諝庾兂筛煽諝獾难b置。圖2-17所示的干燥器.是利用干燥劑吸附空氣中的水蒸氣的一種空氣凈化處理裝置。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.3 氣源裝置(3)分水過濾器分水過濾器的作用 濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)微粒.達(dá)到氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所要求的凈化程度。過濾器的分類可分為:簡(jiǎn)易過濾器.濾灰效率為50%70%;二次過濾器.濾灰效率為70%99%;高效過濾器.濾灰效率大于99