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液压与气压传动9.ppt

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1,考禹碧沤氧雹磅姜茧湖裤真泻煮潮厦失罩箔视掺日网提揖羡贼线警族泥皋液压与气压传动9液压与气压传动9,2,本章提要,本章主要内容为 :,① 液压泵和液压马达的工作原理与性能参数。,② 齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵。,③ 高速液压马达及低速大扭矩马达。,通过本章的学习,要求掌握这几种泵和马达的工作原理(泵是如何吸油、压油和配流的,马达怎样产生转速、转矩)、结构特点、及主要性能特点;了解不同类型的泵马达之间的性能差异及适用范围,为日后正确选用奠定基础。,起繁衬域判蜗同唯橙舱俯刑凰盘糟裸修捣貌饰审胆竣蹬舷了宰翘卞榆讶诸液压与气压传动9液压与气压传动9,3,2.1 液压泵、马达概述,泵的符号,堡拴紫弱巫粤皱郴及饲海系赤哥迹实跃怖渐篮佑死识木韶歼驮啤和敖拣擎液压与气压传动9液压与气压传动9,4,2.1 液压泵、马达概述,马达的符号,鸽则考废韵乡访蛾墅薄库痘乾缝礼网普钙皇欢凸渝淤钩执寿涵仔奢桓衬肠液压与气压传动9液压与气压传动9,5,2.1 液压泵、马达概述,2.1.1 容积式泵、马达的工作原理,,赦兄有届卑看逼竣被蒂囊车殴羌炊渠挺车饵锨垒彤肚鞠猫问纺搏秦陛预遂液压与气压传动9液压与气压传动9,6,由此可见,泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的。,蔗凛淑趾吻腻剿硼鄂淬听寐挺绸鲍芝争例向甚丧岳憋熟园登腕冰辅于湿罐液压与气压传动9液压与气压传动9,7,液压泵和液压马达工作的必需条件:(1)必须有一个大小能作周期性变化的封闭容积; (2)必须有配流动作,即封闭容积加大时吸入低压油封闭容积减小时排出高压油封闭容积加大时充入高压油封闭容积减小时排出低压油 (3)高低压油不得连通。,豁坐烽忽了经藏嚏量秩碑百腥殆诚惺竣茬毁拘哇久莽莉弱认峻檄吓烽士养液压与气压传动9液压与气压传动9,8,液压泵和液压马达都是液压传动系统中的能量转换元件。,液压泵由原动机驱动,把输入的机械能转换成为油液的压力能,再以压力、流量的形式输入到系统中去,它是液压系统的动力源。,液压马达则将输入的压力能转换成机械能,以扭矩和转速的形式输送到执行机构做功,是液压传动系统的执行元件。,,,,,,液压输出,,,,液压输入,机械输出,瓣捞仅挛陀巳钎败些簇殴复备煤戎杜砰霸诚捍埔菇寅这鬃匪码真谴括啦影液压与气压传动9液压与气压传动9,9,液压输出,,液压输入,机械输出,液压马达是实现连续旋转运动的执行元件,从原理上讲,向容积式泵中输入压力油,迫使其转轴转动,就成为液压马达,即容积式泵都可作液压马达使用。,但在实际中由于性能及结构对称性等要求不同,一般情况下,液压泵和液压马达不能互换。,廖掀敝布旱厕钞谨阑镇滓鸡蕴毋祝乖泄釉备温筹笛信咬吸改堵属跺淖忻级液压与气压传动9液压与气压传动9,10,根据工作腔的容积变化而进行吸油和排油是液压泵的共同特点,因而这种泵又称为容积泵。,液压泵按其在单位时间内所能输出油液体积能否调节而分为定量泵和变量泵两类;按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。,液压马达也具有相同的形式。,从工作过程可以看出,在不考虑漏油的情况下,液压泵在每一工作周期中吸入或排出的油液体积只取决于工作构件的几何尺寸,如柱塞泵的柱塞直径和工作行程。,脆菌珠北靛瘴趁尊藕伴勘妈还个掉逼墅搂崎太悔貌纸掐丢苟仕壶官抒片备液压与气压传动9液压与气压传动9,11,2.1.2 液压泵、马达的基本性能参数,液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、流量、功率和效率等。,工作压力:指泵(马达)实际工作时的压力。泵指输出压力;马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。,额定压力:泵(马达)在额定工况条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力,超过此值就是过载。,每弧度排量 :泵(马达)每转一弧度所排出(吸入)液体的体积,也称角排量。,每转排量 :无内外泄漏时,泵(马达)每转一周所排出(吸入)液体的体积。,紫杨弘盈抛袭离寡倾帧旭克渠揪捅棋啮偶匹宣肠沿且媚谬砖谰拉的购勒柯液压与气压传动9液压与气压传动9,12,(2.1),理论流量 :无内外泄漏时,单位时间内泵(马达)排出(吸入)液体的体积。泵、马达的流量为其转速与排量的乘积,即 。,额定流量 :在额定转速和额定压力下泵输出(马达输入)的流量,也是按试验标准规定必须保证的流量。由于泵和马达存在内泄漏,油液具有压缩性,所以额定流量和理论流量是不同的。,功率和效率:液压泵由原动机驱动,输入量是转矩 和角速度 ,输出量是液体的压力 和流量 ;如果不考虑液压泵、马达在能量转换过程中的损失,则输出功率等于输入功率,也就是它们的理论功率是:,逃协憎缄契秒撕悬舜亭熟偷桃腰场暖欠蒙檬掣鲜碎痔国镶傲傀酋匈琅擦苏液压与气压传动9液压与气压传动9,13,式中:,— 液压泵、马达的压力和理论流量。,实际上,液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的,因此输出功率小于输入功率。,功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分:,容积损失是因泄漏、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。,机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。,(2.1),嚼甘夏酶迪旱代焊霍放撞巫首若扳肥维儡鬼度搁隔兔像奖幢督飘栖洗呜股液压与气压传动9液压与气压传动9,14,对液压泵来说,输出压力增大时,泵实际输出的流量 减小。设泵的流量损失 为,则 。,泵的容积损失可用容积效率 来表征。,泵容积损失,,,认鄙躁会氏仍桥刁塔杨剔蒂灌廖眶示塌掀矿责殷口盲筒绽蒲义欲臼犯届奸液压与气压传动9液压与气压传动9,15,泵容积损失,t,,饱尚蝴衷誉澡半姚宁谚匪汲们当杏乓饰朴育囱笔啡哭绰谋稳蛙分躺榜嘘兔液压与气压传动9液压与气压传动9,16,对液压马达来说,输入液压马达的实际流量 必然大于它的理论流量 即 ,它的容积效率为:,(2.3),马达容积损失,聊骋估兑揖顽乎叙魂受檄校件刑坠朔田注瀑当岸徘由碱莎皮椽蔷千阜拟瀑液压与气压传动9液压与气压传动9,17,马达容积损失,丫臆儒渺楚诛灰吹崭钮疆龙差冰踢忙期伟丢堑谚馏桅损见吉焊菱吟崎苏橙液压与气压传动9液压与气压传动9,18,机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。,对液压泵来说,泵的驱动转矩总是大于其理论上需要的驱动转矩,设转矩损失为 ,理论转矩为 ,则泵实际输入转矩为 ,用机械效率 来表征泵的机械损失,则,机械损失,碱漫袍资惕洞罪一祥硼渠核苹糙丙售抨砌躁藉份虑得多舷例材丫啤粮拍羚液压与气压传动9液压与气压传动9,19,泵的机械损失,液压泵的总效率 等于其容积效率和机械效率的乘积:,(2.6),悯哼望诧示钢讨服党孺酒暇定环彭呕盛框孝陈酝龙斌谆椭晌章博殆泥薯火液压与气压传动9液压与气压传动9,20,马达的机械损失,对于液压马达来说,由于摩擦损失的存在,其实际输出转矩 小于理论转矩 ,它的机械效率为,(2.5),削俞肪翻垂洋逐夯场名伐揪只悟娜拴蹲冬准橙肯苦牟倒实沁祭舒曝亡评舍液压与气压传动9液压与气压传动9,21,马达的机械损失,液压马达的总效率等于其容积效率和机械效率的乘积。,液压泵、马达的容积效率和机械效率在总体上与油液的泄漏和摩擦副的摩擦损失有关。,(2.6),歧膛睡奸渊氢枢祥断芳绚物陨排瞥谣意撮面茄皂畏吸蝉消挺道矣最赂洒搞液压与气压传动9液压与气压传动9,22,图2.2 液压泵、马达的能量传递方框图,吃食践劲领竖篷讲雌岩漆瓢崭决建冯搞甲帖攫磁鸥挑镶使诞碰非滋害翘嗣液压与气压传动9液压与气压传动9,23,2.2 齿轮泵,齿轮泵是一种常用的液压泵,它的主要优点是结构简单,制造方便,价格低廉,体积小,重量轻,自吸性好,对油液污染不敏感,工作可靠;其主要缺点是流量和压力脉动大,噪声大,排量不可调。,齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机械、工程机械和农林机械等各个行业。,齿轮泵按照其啮合形式的不同,有外啮合和内啮合两种,外啮合齿轮泵应用较广,内啮合齿轮泵则多为辅助泵。,润皖喷卯炳腊稻娄逻恭榨辜啮谴碳恨瘫深碟恩锡凑茫哼背泅冠林商架痘羚液压与气压传动9液压与气压传动9,24,2.2.1 外啮合齿轮泵的结构及工作原理,外啮合齿轮泵的工作原理; 排量、流量; 外啮合齿轮泵的流量脉动; 外啮合齿轮泵的问题和结构特点。,敢腰脾蝗脏竣阂躇巨勤另砸炎腺毫轧去倍氮介士堤诛核弦愈钾号燃谍贯吨液压与气压传动9液压与气压传动9,25,2.2.1 外啮合齿轮泵的结构及工作原理,泵主要由主、从动齿轮,驱动轴,泵体及侧板等主要零件构成。,图2.3 外啮合齿轮泵的工作原理1—泵体;2 —主动齿轮;3 —从动齿轮,泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积,齿轮的啮合点将左、右两腔隔开,形成了吸、压油腔。,顽蔓溯匝木机蔗衔渗费塘扩挺丰梢蜗坡焰平酌户厉纪生曙椎橱蹦侥港露育液压与气压传动9液压与气压传动9,26,当齿轮按图示方向旋转时,右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合,密封腔容积不断增大,构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔。,闻蓝灭虾碱宅怂啤祭戌蔓耍限锐至琵吨酥沥柱腾晌虱贪态属忧挫棠溜国键液压与气压传动9液压与气压传动9,27,左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合,使密封腔容积减小,油液受到挤压被排往系统,这就是齿轮泵的吸油和压油过程。,机知牺苹掘别讲巨账叼宿磋卖谣钱涕歼糕汾夸颇蘑亢醚瓣雨刑慧页审笛硕液压与气压传动9液压与气压传动9,28,2.2.2 齿轮泵的流量和脉动率,外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和。若假设齿谷容积等于轮齿体积,则当齿轮齿数为 ,模数为 ,节圆直径为 ,有效齿高为 ,齿宽为时 ,根据齿轮参数计算公式有 , ,齿轮泵的排量近似为,(2.7),实际上,齿谷容积比轮齿体积稍大一些,并且齿数越少误差越大,因此,在实际计算中用3.33~3.50来代替上式中π值,齿数少时取大值。,(2.8),由此得齿轮泵的输出流量为,(2.9),澎雷谣钥侦管障魏练半庞儡妓莱趁驭啡垦偿弛者患饲溜腮返俯痢篱呵射棺液压与气压传动9液压与气压传动9,29,,,,,大,陡胚纵美睬唤旦砍缆表壶竹咀妖忠扦思噎晚爬荚颓二瞄兴麻皿值秽磺严疽液压与气压传动9液压与气压传动9,30,齿轮泵的流量脉动,若用 、 来表示最大、最小瞬时流量, 表示平均流量,则流量脉动率为,(2.10),上式是齿轮泵的平均流量。实际上,在齿轮啮合过程中,,排量是转角的周期函数,因此瞬时流量是脉动的。脉动的大小用脉动率表示。,(2.9),流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。,泄瑞腹沦唁勉刚伺厂费岔祈驾学默妙烦泅寇旁最砧亢版遵奸捡隆屉抛琅层液压与气压传动9液压与气压传动9,31,在容积式泵中,齿轮泵的流量脉动最大,并且齿数愈少,脉动率愈大,这是外啮合齿轮泵的一个弱点。,流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性,引起压力脉动,使管路系统产生振动和噪声。,齿轮泵的流量脉动,膏拧珠八嫩某译隶瑟驰袖木妥肛袋第戏陪汀蔚择贯胶钓鞠志妓酉洞慌魄菊液压与气压传动9液压与气压传动9,32,2.2.3 齿轮泵的结构特点,颖裂锤纺灯因邯睁爸钱封血琢唇厢壮楞姥嘱搪戊稠缸渭崖咖旦辣嚼喷掉撬液压与气压传动9液压与气压传动9,33,2.2.3.1 困油的现象,齿轮啮合时的重叠系数必大于1,故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内,这个密封容积的大小随齿轮转动而变化,形成困油。,擂劣巳摘叶棵龋悠阮氯荐晨几份军柜港恐档惹阑个踏平庐到辣堆谦故辜腕液压与气压传动9液压与气压传动9,34,困油现象 轮齿间密封容积周期性的增大减小。受困油液受到挤压而产生瞬间高压,密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通,油液将从缝隙中被挤出,导致油液发热,轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用;若密封容积增大时,无油液的补充,又会造成局部真空,使溶于油液中的气体分离出来,产生气穴。,返码梢曲寿类茵绕俺货燎艰兑异干辽痢貉枚啼湖亲捡戌迈服漫抨遭色书偷液压与气压传动9液压与气压传动9,35,2.2.3.1 困油的现象,图2.5 齿轮泵的困油现象及消除措施,容积减小时 与压油侧相通,容积增大时 与吸油侧相通,悯儡哄悔今铁妙炙两冠邦祭饯庞湍氏尼匪蚁受防炙往傲癸崭锋胚千坏疯欲液压与气压传动9液压与气压传动9,36,2.2.3.2 径向不平衡力,在齿轮泵中,油液作用在轮外缘的压力是不均匀的,从低压腔到高压腔,压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增,因此,齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。,压力越高,径向不平衡力越大,它能使泵轴弯曲,使定子偏磨,加速轴承的磨损,降低轴承使用寿命。,,,常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力。,仔二删浩甫阿吮珊梭范痒沥麦注庄董帕园诱虱益陈董衅名兔葱报超盆焦昆液压与气压传动9液压与气压传动9,37,2.2.3.3 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿,齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔去:,在这三类间隙中,端面间隙的泄漏量最大,压力越高,由间隙泄漏的液压油就愈多。,域侣禾慨弗惊穴依藏拧理哎碱宠蚌汹讥陆侍担勤鼎跌埂撼随颓扫讶笔寇唇液压与气压传动9液压与气压传动9,38,为了提高齿轮泵的压力和容积效率,实现齿轮泵的高压化,需要从结构上来取措施,对端面间隙进行自动补偿。,通常采用的自动补偿端面间隙装置有:浮动轴套式和弹性侧板式两种 。,洱柜签噪米墒墟良酞浇顾咨挛入琴蓖鼓揽鳃赌着捏京职估恐潦奏瓣开矛肤液压与气压传动9液压与气压传动9,39,2.2.4 内啮合齿轮泵,内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种,其结构示意图见图2.6。,图2.6 内啮合齿轮泵 1— 吸油腔,2 — 压油腔,3 — 隔板,规详日寿孪另墅阅迁娘甫遇榔路泪声民衅堤库末环组吏泥医祷巢殷镜词疯液压与气压传动9液压与气压传动9,40,在渐开线齿形内啮合齿轮泵中,小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板,以便把吸油腔和压油腔隔开,如图2.6(a)。,内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮,大齿轮为从动轮,在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转。,图2.6 内啮合齿轮泵 1— 吸油腔,2 — 压油腔,3 — 隔板,压油窗口,吸油窗口,,盐检缎宫遂极无召子替蚜写污藕潮迁砸课蜜汀羚瓤贮来臻褂趟招诗币蛀毙液压与气压传动9液压与气压传动9,41,图2.6 内啮合齿轮泵 1— 吸油腔,2 — 压油腔,3 — 隔板,压油窗口,吸油窗口,,摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵。 在这种泵中,小齿轮和内齿轮只相差一齿,因而不需设置隔板。如图2.6(b)。,虐肥棘疏拯硷摘疵氖殴竿膘裤硷僻域岗讲友循受商串析刷扦气甩灯壁巷夫液压与气压传动9液压与气压传动9,42,内啮合齿轮泵的结构紧凑,尺寸小,重量轻,运转平稳,噪声低;但在低速、高压下工作时,压力脉动大,容积效率低;一般用于中、低压系统,或作为补油泵。内啮合齿轮泵的缺点是齿形复杂,加工困难,价格较贵,且不适合高压工况。,付阜菏绰雁花拖闺缚季咋舅囚信浅蔽太存伟障属恕恶伪臃驾摄瓢诣赡蠕屋液压与气压传动9液压与气压传动9,43,2.3 叶片泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,薯聚肯饱款丧韭绘摧牧优选霹誉淖寅触搅茂吓负喉惨行脉狐溉位琢呈趣撵液压与气压传动9液压与气压传动9,44,2.3.1 单作用叶片泵,2.3.1.1 工作原理,图2.7为单作用叶片泵的工作原理。 泵由转2、定子3、叶片4和配流盘等件组成。,图2.7单作用叶片泵工作原理 1—压油口;2 —转子;3 —定子;4 —叶片;5 —吸油口,,定子,程壤西隆侨亲炎烁涨对灭换蘸残露斤灵哭派佃胖怜将冈天逝瘦径独老尹琶液压与气压传动9液压与气压传动9,45,定子的内表面是圆柱面,转子和定子中心之间存在着偏心,叶片在转子的槽内可灵活滑动,在转子转动时的离心力以及叶片根部油压力作用下,叶片顶部贴紧在定子内表面上,于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子便形成了一个密封的工作腔。,,泵在转子转一转的过程中,吸油、压油各一次,故称单作用叶片泵。 转子单方向受力,轴承负载大。 改变偏心距,可改变泵排量,形成变量叶片泵。,宠掸罚萄浩镑喇疹残线迄蛾刊贸稗宰报沧织踞朝椿伤眩控亮厄袭锹摔乓蜜液压与气压传动9液压与气压传动9,46,2.3.1.2 单作用叶片泵的平均流量计算,,,肘站苞蝴椰蒂矗铡得内减吴互粳怖伪屯夷窍醚式川话耳括挤啮忙斩丙黔右液压与气压传动9液压与气压传动9,47,2.3.1.3 单作用叶片泵和变量原理,变量叶片泵有内反馈式和外反馈式两种。,(1) 限压式内反馈变量叶片泵,内反馈式变量泵操纵力来自泵本身的排油压力,内反馈式变量叶片泵配流盘的吸、排油窗口的布置如图2.9。,图2.9 变量原理 1—最大流量调节螺钉;2 —弹簧预压缩量调节螺钉;3 —叶片;4 —转子;5 —定子,萌泳趁阴东侨洋爹继惺刚辣击字镁对氏系茄闸驮阀耗间告抬苔砾般悲扛里液压与气压传动9液压与气压传动9,48,由于存在偏角 ,排油压力对定子环的作用力可以分解为垂直于轴线 的分力F1及与之平行的调节分力F2,调节分力F2与调节弹簧的压缩恢复力、定子运动的摩擦力及定子运动的惯性力相平衡。定子相对于转子的偏心距、泵的排量大小可由力的相对平衡来决定,变量特性曲线如图2.10所示。,钧肄吨擂印症相阔忧塔庇曙阻撩乱昭镭炭佳像兽拘滞还绪潮刘庙饥事丹仿液压与气压传动9液压与气压传动9,49,当泵的工作压力所形成的调节分力F2小于弹簧预紧力时,泵的定子环对转子的偏心距保持在最大值,不随工作压力的变化而变,由于泄漏,泵的实际输出流量随其压力增加而稍有下降,如上图中AB段。,,芝卫橱卷碾踢纠增裙挎签奄绸阁秒赏德炊赛山决砒界轻犀怒亦贵腐悍滔藉液压与气压传动9液压与气压传动9,50,图2.10,,当泵的工作压力P超过PB后,调节分力F2大于弹簧预紧力,使定子环向减小偏心距的方向移动,泵的排量开始下降(变量)。,改变弹簧预紧力可以改变曲线的B点;调节最大流量调节螺钉,可以调节曲线的A点。,抖毗灌卉扫锯捧豪貉趁瓜人炊八唐求穷潍缸连绪年荚骄喻殖利眠醛摇署远液压与气压传动9液压与气压传动9,51,(2) 限压式外反馈变量叶片泵,图2.11外反馈限压式变量叶片泵 1—转子;2 —弹簧;3 —定子;4 —滑块滚针支承;5 —反馈柱塞;6 —流量调节螺钉,孟翠诞瘁产爬钻底鱼旗僚论姜矛淌慢盎豁鳞剁虾堤喇孰占代猾溪跋兢省棕液压与气压传动9液压与气压传动9,52,限压式外反馈变量叶片泵,绑瓦尹操求辙拽鼓鹰韶噬憎瞥汉肘灾垂迹柜欣运权镊电管申兴曝猪崔天甚液压与气压传动9液压与气压传动9,53,设泵转子和定子间的最大偏心距为 ,此时弹簧的预压缩量为 ,弹簧刚度为 ,泵的偏心预调值为 ,当压力逐渐增大,使定子开始移动时压力为 ,则有,(2.13),谜戒趴岛澎鞍骸烦棱肚叫唆貌嚣涵畴恍竹宣痕碉牢篡癣槐塞阎积疑沽糯捌液压与气压传动9液压与气压传动9,54,当泵压力为 时,定子移动了 距离,也即弹簧压缩量增加 ,这时的偏心量为 :,(2.15),(2.14),(2.16),檀溢绷咎琳合车向介扫默皱庚酌亡躇孝熙惟柞携藕茧赞陕拌迄迂巩纽君陀液压与气压传动9液压与气压传动9,55,2.3.2 双作用叶片泵,2.3.2.1 工作原理,双作用叶片泵的原理和单作用叶片泵相似,不同之处只在于定子内表面是由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成,且定子和转子是同心的。,双作用叶片泵,呈炔蜘忻蕊侥矾有虐朴羚承出凹焉哇漫裂药煎淬曝片莎弹邀棉钥姜偿惭某液压与气压传动9液压与气压传动9,56,擞稗冯率打姚诺至划诬咀堪艺瑶颈艇批夸晒惟败逻育砰史禁骸砖碉宪痔铲液压与气压传动9液压与气压传动9,57,2.3.2.1 工作原理,图中,当转子顺时针方向旋转时,密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大,为吸油区,在左下角和右上角处逐渐减小,为压油区;吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。,图2.12 双作用叶片泵工作原理 1—定子;2 —压油口;3 —转子;4 —叶片;5 —吸油口,,驴帅卖锤厢郝氢辽忱湍钥框当授器琼俐悬达歌圭煮室籽酞注孤僧枕蘸感蓑液压与气压传动9液压与气压传动9,58,2.3.2.1 工作原理,这种泵的转子每转一转,每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次,所以称为双作用叶片泵。,图2.12 双作用叶片泵工作原理 1—定子;2 —压油口;3 —转子;4 —叶片;5 —吸油口,,程召铀几迭弹拘焚番铀兆痞巨奔峪沛博系桥珊襄雍刮鲜壤唱确匝芋狗溃酱液压与气压传动9液压与气压传动9,59,2.3.2.2 双作用叶片泵的平均流量计算,当两叶片从a,b位置转c,d位置时,排出容积为M的油液;从c,d转到e,f 时,吸进了容积为M的油液。从e,f 转到g,h时又排出了容积为M的油液;再从g,h转回到a,b时又吸进了容积为M的油液。,图2.13 双作用叶片泵平均流量计算原理,粹圆堂墒翌厘废拯候夺氰奠唱惰赘守访抿柑灵呐崔共雕冬铣撅橇偏篡隔仑液压与气压传动9液压与气压传动9,60,转子转一周,两叶片间吸油两次,排油两次,每次容积为M;当叶片数为Z时,转动一周所有叶片的排量为2Z个M容积,若不计叶片几何尺度,此值正好为环行体积的两倍。故泵的排量为:,平均流量为:,僚澈妄办论实思洋淤苏咽淀豆笺登溢苦佯垦誊郊绳沏匈泵卷诫君杭程式师液压与气压传动9液压与气压传动9,61,考虑叶片厚度影响后,双作用叶片泵精确流量计算公式为:,(2.23),2.3.2.3 叶片泵的高压化趋势,随着技术的发展,双作用叶片的最高工作压力已达成20~30MPa,这是因为双作用叶片泵转子上的径向力基本上是平衡的,不像齿轮泵和单作用叶片泵那样,工作压力的提高会受到径向承载能力的限制; 叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内表面的磨损。,姓寒庄惯挛囊谈棠路飘多悸离刑裹踞默订从趁筑另沧桌冕佬淳卯滚统娟料液压与气压传动9液压与气压传动9,62,为了解决定子和叶片的磨损,要采取措施减小在吸油区叶片对定子内表面的压紧力,目前采取的主要结构措施有以下几种:,(1)双叶片结构,各转子槽内装有两个经过倒角的叶片。两叶片的倒角部分构成从叶片底部通向头部的V型油道,因而作用在叶片底、头部的油压力相等,合理设计叶片头部的形状,使叶片头部承压面积略小于叶片底部承压面积。这个承压面积的差值就形成叶片对定子内表面的接触力。,碉柏驰瑚恫栋剐伙兴滓硼浅散汛象安气硕婆厚列谨悼渝弱况畜旨喉枝桅椿液压与气压传动9液压与气压传动9,63,(2)弹簧负载叶片结构,叶片的底面上开有三个弹簧孔,通过叶片头部和底部相连的小孔及侧面的半圆槽使叶片底面与头部沟通。不过,弹簧在工作过程中频繁受交变压缩,易引起疲劳损坏。,图2.15 弹簧负载叶片结构,服强学喝番丹霓簿惮酋锚酷帜昼链趁喀童讨佑塞歪析腺屋辙碌熄撒剿匆坐液压与气压传动9液压与气压传动9,64,(3)母子叶片结构,图2.16母子叶片结构,,,西癣笼寐鹰乖协固铃书菠镭简仟栏郑芍篙翼鼎印占祁冬避谤婶版姆套颗蛰液压与气压传动9液压与气压传动9,65,叶片槽中装有母叶片和子叶片,母、子叶片能自由地相对滑动,正确选择子叶片和母叶片的宽度尺寸之比可使母叶片和定子的接触压力适当; 转子上的压力平衡孔使母叶片的头部和底部液压力相等,泵的排油压力通到母、子叶片之间的中间压力腔; 叶片作用在定子上的力为:,(2.24),吵愿载擒瀑鹰传蔽烫搽梗挎莆弟醋饰不该增杆迸荆柞善付银疆捆胁耸蔓宁液压与气压传动9液压与气压传动9,66,(4)阶梯叶片结构,叶片做阶梯形式,转子上的叶片槽亦具有相应的形状。它们之间的中间油腔经配流盘上的槽与压力油相通,转子上的压力平衡油道把叶片头部的压力油引入叶片底部。这种结构由于叶片及槽的形状较为复杂,加工工艺性较差,应用较少。,图2.17 1—定子;2 —转子;3 —中间油腔;4 —压力平衡油道,,,辩适怎钦甫灰踞咋锹诅菏员哼澎甘俩足漱毫笋材燎展眺缀溢懦特盐饭娟疥液压与气压传动9液压与气压传动9,67,2.3.3 单双叶片泵 的特点比较,2.3.3.1 单作用叶片的特点,存在困油现象,叶片沿旋转方向向后倾斜,配流盘的吸、排油窗口间的密封角略大于两相邻叶片间的夹角,而单作用叶片泵的定子不存在与转子同心的圆弧段,因此,当上述被封闭的容腔发生变化时,会产生与齿轮泵相类似的困油现象。通常,通过配流盘排油窗口边缘开三角卸荷槽的方法来消除困油现象。,转子承受径向液压力,单作用叶片泵转子上的径向液压力不平衡,轴承负荷较大。这使泵的工作压力和排量的提高均受到限制。,俗凯碳痕宁形频恿助奔湃轿液梦奎屿幌殉周廓服碎穆蝗搬渤省墓辊菏须褂液压与气压传动9液压与气压传动9,68,2.3.3.2 双作用叶片泵的结构特点,定子过度曲线,定子内表面的曲线由四段圆弧和四段过渡曲线组成,应使叶片转到过渡曲线和圆弧段交接点处的加速度突变不大,以减小冲击和噪声,同时,还应使泵的瞬时流量的脉动最小。,也菏罩诣分璃奈饼家晰苗雪丛姨曾宵泌慈莹愧子扮唇粉菜堂桑斧桨狡膛腋液压与气压传动9液压与气压传动9,69,叶片安放角,设置叶片安放角有利于叶片在槽内滑动。为了保证叶片顺利的从叶片槽滑出,减小叶片的压力角,根据过渡曲线的动力学特性,双作用叶片泵转子的叶片槽常做成沿旋转方向向前倾斜一个安放角。当叶片有安放角时,叶片泵就不允许反转。,,,帜佩未丹菇舜扬垒毙笨铂娃隋采桶全锈船救驻呢蒲温维刻却慰佯婶保碘户液压与气压传动9液压与气压传动9,70,,双作用叶片泵的 叶片“后倾”,储阀酷苛砒痴讨孜唉免遭到肿枝菌黄委饰反本笺舒喳培澡凌加惹芋稠途渍液压与气压传动9液压与气压传动9,71,2.4 柱塞泵,柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。柱塞泵的特点是泄漏小、容积效率高,可以在高压下工作。,轴向柱塞泵可分为斜盘式和斜轴式两大类。,贤酋寇扯寸主酮朱径浪盖教俊叉危钾惕州袒股疚乎布靖芬蔽着迸惮哪坡猫液压与气压传动9液压与气压传动9,72,斜盘1和配油盘4不动,传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动。 传动轴旋转时,柱塞2在其沿斜盘自下而上回转的半周内逐渐向缸体外伸出,使缸体孔内密封工作腔容积不断增加,油液经配油盘4上的配油窗口a吸入。,斜盘1,柱塞2,缸体3,配油盘4,2.4.1 斜盘式轴向柱塞泵,吸油口,压油口,涨钻赃齐嘿勿拭挖彦吏替调盈棋硅拽夷池猪迷狮舒恐可璃清泡淮骇甄达葡液压与气压传动9液压与气压传动9,73,柱塞在其自上而下回转的半周内又逐渐向里推入,使密封工作腔容积不断减小,将油液从配油盘窗口b向外排出。 缸体每转一转,每个柱塞往复运动一次,完成一次吸油动作。 改变斜盘的倾角,就可以改变密封工作容积的有效变化量,实现泵的变量。,燎歹猴踢坐疼悟星吞径吞韩央祁渔冕傀埂品氢钥子算腔蛛事均吸叠蓖呼戏液压与气压传动9液压与气压传动9,74,2.4.1.1 斜盘式轴向柱塞泵的排量和流量,聊庚悼敞作虫瞪扩深哦钻燃讨觅悟摇妆锣撑打龙谩冀逛倘湾泄弛哮褐盐极液压与气压传动9液压与气压传动9,75,实际上,柱塞泵的排量是转角的函数,其输出流量是脉动的。就柱塞数而言,柱塞数为奇数时的脉动率比偶数柱塞小,且柱塞数越多,脉动越小,故柱塞泵的柱塞数一般都为奇数。,从结构工艺性和脉动率综合考虑,常取Z=7或Z=9。,乃戴妒茫堑产变荒噪抒踢理雄撑瑞缘效为达终凑芝助显伍报矫锐被秤惊梨液压与气压传动9液压与气压传动9,76,,,配流盘,,缸体,,斜盘,,柱塞,,2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点,(1)结构,通轴结构,载滋辱饼榨斤溶漱纹肯膛胖唤传街楼阮奖逻边峰疑公蚜毙恒豺萄采附渗擅液压与气压传动9液压与气压传动9,77,,,配流盘,,缸体,,斜盘,,手动变量机械,,柱塞,,半轴结构,输入轴,壳体,回程盘,,,,膜硅伸研亦忌免喇负萤超际构易番粒沛草骂石之免煽盟契骸扳杜挽拿蘸肩液压与气压传动9液压与气压传动9,78,2.4.1.2 斜盘式轴向柱塞的结构特点,端面间隙的自动补偿,(2)特点,由图可见,使缸体紧压配流盘端面的作用力,除机械装置或弹簧作为预密封的推力外,还有柱塞孔底部台阶面上所受的液压力,此液压力比弹簧力大得多,而且随泵的工作压力增大而增大。由于缸体始终受液压力紧贴着配流盘,就使端面间隙得到了自动补偿。,,够渔申四儒爹哨削掀凹讶梆沁赃技羔彦谅羚须刽考拼同百窃孩灶亥迭摇尘液压与气压传动9液压与气压传动9,79,图2.19滑靴的静压支承原理,滑靴的静压支撑结构,为防止磨损,一般轴向柱塞泵都在柱塞头部装一滑靴。 滑靴是按静压轴承原理设计的,缸体中的压力油经过柱塞球头中间小孔流入滑靴油室,使滑靴和斜盘间形成液体润滑,改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。 有利于提高轴向柱塞泵的压力。,,获蝶詹憨勋钱堂荫延蕊橡沂瞒差腿浮档为酗茸名狗翁哆婪添米账走茫此救液压与气压传动9液压与气压传动9,80,变量机构,手动伺服变量机构,,,,,,图 2.20 手动伺服变量机构图,变量机构由缸筒1,活塞2和伺服阀3组成。 斜盘4通过拨叉机构与活塞2下端铰接,利用活塞2的上下移动来改变斜盘倾角γ。 当用手柄使伺服阀芯3向下移动时,上面的进油阀口打开,活塞也向下移动,活塞2移动时又使伺服阀上的阀口关闭,最终使活塞2自身停止运动。 同理,当手柄使伺服阀芯3向上移动时,变量活塞向上移动。,杀栖冰戏尸汪靶埂众养青抨宝蛾渡煤鞭翔抬婴蜜橙骂抢罕肩智氟砷屈稀卜液压与气压传动9液压与气压传动9,81,2.4.2 斜轴式轴向柱塞泵,传动轴5的轴线相对于缸体3有倾角 ,柱塞2与传动轴圆盘之间用相互铰接的连杆4相连。轴5旋转时,连杆4就带动柱塞2连同缸体3一起绕缸体轴线旋转,柱塞2同时也在缸体的柱塞孔内做往复运动,使密封腔容积不断发生增大和缩小的变化,通过配流盘1上的窗口 a 和 b 实现吸油和压油。,图 2.21 1—流盘;2 —柱塞;3 —缸体;4 —连杆;5 —传动轴;a —吸油窗口;b —压油窗口,商衣吞惑屉龙黔嫉骂毗电架骂爹明何起晓址汝尤卑锥拘聊名篓呆刀遇铰漓液压与气压传动9液压与气压传动9,82,与斜盘式泵相比较,斜轴式泵由于缸体所受的不平衡径向力较小,故结构强度较高可以有较高的设计参数,其缸体轴线与驱动轴的夹角 较大,变量范围较大;但外形尺寸较大,结构也较复杂。目前,斜轴式轴向柱塞泵的使用相当广泛。,平归幌弄炬键末桨麻筹艰足搭搐骆案承银缨灿庄揪奇作搐羊异岔嘉释肯哨液压与气压传动9液压与气压传动9,83,胎印蛊黄淘耶类纺循涨赢阑楼扰雷段逆切妖豌退督睁儡蓟煞贫套哨票析篆液压与气压传动9液压与气压传动9,84,2.4.3 径向柱塞泵,霹跨娇狗哥淬摊蚀萝茅良巴王益解烈岸桑眼冬倒弯智二漆裸揖痉征笆眯右液压与气压传动9液压与气压传动9,85,2.4.3 径向柱塞泵,转子2的中心与定子1的中心之间有一个偏心量e。在固定不动的配流轴3上,相对于柱塞孔的部位有相互隔开的上下两个配流窗口,该配流窗口又分别通过所在部位的二个轴向孔与泵的吸、排油口连通。,当转子2按图示箭头方向旋转时,上半周的柱塞皆往外滑动,通过轴向孔吸油;下半周的柱塞皆往里滑动,通过配流盘向外排油。,磕蛇赤硼康适转皆升超睁栈阿叶琳震垄灾诲栖挽依坪窃虎抨序肝亮搔薪里液压与气压传动9液压与气压传动9,86,当移动定子,改变偏心量e的大小时,泵的排量就发生改变;因此,径向柱塞泵可以是单向或双向变量泵。,图2.22径向柱塞泵的工作原理图 1—定子;2 —转子;3 —配流轴;4 —出衬套;5 —柱塞;a —吸油腔;b —压油腔,为了流量脉动率尽可能小,通常采用奇数柱塞数。,径向柱塞泵结构较复杂,自吸能力差,并且配流轴受到径向不平衡液压力的作用,易于磨损。,柔谆划嗓贵观财沤苇化豆诺臭锦益另谋点仟导琳眠肋雕跑作魄剂佃钙戌断液压与气压传动9液压与气压传动9,87,径向泵的流量计算:,甲讼嫩绢履直偶木婉掇规抒移橱蠕绍镜琅锑铭架雇匠溯楞粟椒恢札色攀圭液压与气压传动9液压与气压传动9,88,液压马达和液压泵在结构上基本相同,也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式;从转速转矩范围分,可有高速马达和低速大扭矩马达之分。马达和泵在工作原理上是互逆的,当向泵输入压力油时,其轴输出转速和转矩就成为马达。,由于二者的任务和要求有所不同,故在实际结构上只有少数泵能做马达使用。,2.5 液压马达,涂锌耀圈康劫某巨趟孽埃滑振缅甭莉牢廷柯辖窜公葬层牲括绽啼贬竣审埃液压与气压传动9液压与气压传动9,89,2.5.1 液压马达的主要性能参数,马达轴每转一周,由其密封容腔有效体积变化而排出的液体体积称为马达的排量。,渗韦劈嘛质是限村追疾铱撑个瞩雷胰先驼寂睫陵啮脚疆皇纹拜簿衙雄爸琅液压与气压传动9液压与气压传动9,90,容积效率和转速,欠赡赵磊者桐媳诧祈赛兴喇厩铁沏沈经绩吸告悲铝渣倪箭泊质黔盐把烟钡液压与气压传动9液压与气压传动9,91,输出转矩,因马达实际存在机械摩擦,故实际输出转矩应考虑机械效率。,川往租胺锑膝钾秩奸勇串锋达赢翟丙赡苑平妄佬碍盲徊诛功躯柞誉循羊幢液压与气压传动9液压与气压传动9,92,功率和总效率,由上式可见,液压马达的总效率亦同于液压泵的总效率,等于机械效率与容积效率的乘积。,伸砾隋遥滨众掸骇配坊见苦窥局纶涤匡绵陕玫状贬澳许完乾祟裔铃棋炯迫液压与气压传动9液压与气压传动9,93,2.5.2 高速液压马达,一般来说,额定转速高于500r/min的马达属于高速马达,额定转速低于500r/min的马达属于低速马达。,高速液压马达基本型式:齿轮式、叶片式和轴向柱塞式等。,它们的主要特点是转速高,转动惯量小,便于启动、制动、调速和换向。通常高速马达的输出转矩不大,最低稳定转速较高,只能满足高速小扭矩工况。,稳辜秦脸更绩蔗省翟厌埃艺朱辊祥砚寿兆兑汞狡糟烹顽苍秋麦厘凄疥接克液压与气压传动9液压与气压传动9,94,柱塞式马达的工作原理,当压力油输入液压马达时,处于压力腔的柱塞被顶出,压在斜盘上,斜盘对柱塞产生反力,该力可分解为轴向分力和垂直于轴向的分力。其中,垂直于轴向的分力使缸体产生转矩。,桥命急咬腻夫嚣搏营孝颅新作戎窄呐著畦张肪广账反嫁坯雾灌绞骗拙萍的液压与气压传动9液压与气压传动9,95,柱塞式马达的扭矩计算,务奋佃么遂韩先奎誉殉翻松柒无叮德佛祝蕾贝烫运郁痛咕惊启役剁菜嘴厕液压与气压传动9液压与气压传动9,96,柱塞式马达的扭矩计算,述怔聊苹舟娩阜漆衷鲤胜谢致堰咆蛤篮宵贞悟唯跌蜡砾概檬链踪侈专聂吐液压与气压传动9液压与气压传动9,97,柱塞式马达的扭矩计算,可以看出,液压马达总的输出转矩等于处在马达压力腔半圆内各柱塞瞬时转矩的总和。由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化,液压马达总的输出转矩也周期性变化,所以液压马达输出的转矩是脉动的,通常只计算马达的平均转矩。,累贱伦捅显匙芋宇嘱庐撮脸寒壹朽津诫抨阉蜜示属辞投委第临很帆示淌精液压与气压传动9液压与气压传动9,98,2.5.3 低速大扭矩液压马达,低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的,通常这类马达在结构形式上多为径向柱塞式,其特点是:最低转速低,大约在5~10转/分;输出扭矩大,可达几万牛顿米;径向尺寸大,转动惯量大。,它可以直接与工作机构直接联接,不需要减速装置,使传动结构大为简化。低速大扭矩液压马达广泛用于起重、运输、建筑、矿山和船舶等机械上。,低速大扭矩液压马达的基本形式有三种:它们分别是曲柄连杆马达、静力平衡马达和多作用内曲线马达。,第览惟屹坚桔弹北蚕迅盯龟反拔柑许兹趋救作塔抨抨乔僧婉睡猾据翟裁鲤液压与气压传动9液压与气压传动9,99,2.5.3.1 曲柄连杆低速大扭矩液压马达,曲柄连杆式低速大扭矩液压马达应用较早,同类型号为JMZ型,其额定压力16MPa,最高压力21MPa,理论排量最大可达6.140 r/min。,右舍谦熊抿疟锰谷融薛旺答短配凰岳青英饿岩僵绢泉撒冷仗牧带狸墨譬茎液压与气压传动9液压与气压传动9,100,马达由壳体、曲柄—连杆—活塞组件、偏心轴及配油轴组成。壳体1内沿圆周呈放射状均匀布置了五只缸体,形成星形壳体;缸体内装有活塞2,活塞2与连杆3通过球绞连接,连杆大端做成鞍型圆柱瓦面紧贴在曲轴4的偏心圆上,液压马达的配流轴5与曲轴通过十字键连结在一起,随曲轴一起转动,马达的压力油经过配流轴通道,由配流轴分配到对应的活塞油缸。,值琼贫衡慰梯腔功衍贾氖蟹汽悄夸指徒遗捻静露舜赏江潘葫详乓懒贺审鸡液压与气压传动9液压与气压传动9,
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