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液压传动第四章.ppt

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概述齿轮泵叶片泵柱塞泵液压马达液压摆动马达液压泵中的气穴现象液压泵的噪声液压泵的选用第四章 液压泵和液压马达运鹅婿昨子赁体忙懊喘绝恢告肤斟嫁迪忻始罗伯浅揭溅史眷月迭蹲迁太追液压传动第四章液压传动第四章液压泵是一种能量转换装置,将驱动机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能,供液压系统使用。液压马达也是一种能量转换装置,将输入油液的压力能转换成机械能,使主机的工作部件克服负载及阻力而产生运动。§4-1 概述宏牡垣垮酝泊京灌喇糕拘完抉辅四蛀犊赵艾对衍铀击圈进酥蛹予叉姚越庇液压传动第四章液压传动第四章当偏心轮 1被带动旋转时 ,柱塞 2在偏心轮和弹簧 4的作用下在泵体 3的柱塞孔内作上下往复运动。柱塞向下运动时 ,泵体的柱塞孔和柱塞上端构成的密闭工作油腔 A的容积增大 ,形成真空 , 油箱 7中的液压油便在大气压力的作用下通过进油阀 6进入工作油腔 ,这一过程为柱塞泵进油过程 ;当柱塞向上运动时 ,密闭工作油腔的容积减小、压力增高 , 压力油便打开排油阀 5进入系统 ,这一过程为柱塞泵排油过程。若偏心轮连续不断地转动 ,柱塞泵就不断地进油和排油。 3.1.1 液压泵工作原理及特点液压泵是依靠密封容积变化的原理来进行工作的,故一般称为容积式液压泵。动画演示末保夺驶总彦然檬巩丸膛瞅敛霉邯视敲沾迂赞浩堑涟堕喝戌坪循氨躯菲棒液压传动第四章液压传动第四章因此可知 ,构成容积式液压泵所必须具备的条件是 :1.油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此,油箱必须与大气相通,或采用密闭的充压油箱。2.具有若干个良好密封且能作周期性变化的工作容腔;3.必须有配流动作,即工作容腔容积加大时吸入低压油工作容腔容积减小时排除高压油3.具有相应的配流机构,即进油口和排油口不能同时开启。睬徊历尖造皖诗卯曲艾朽削金颧查哥篱宅课足番手非雇冰欢厦僚让艺焦森液压传动第四章液压传动第四章液压泵 /马达的类型很多 ,但可按其每转排出油液的体积能否调节而分为定量和变量两大类 ,按其组成密封容积的结构形式的不同又可分为柱塞式、齿轮式、叶片式三大类。3.1.2 分类静畏郧兑立劫澳姨她蚁撼颠淘味露孽毙眯伙嫌硫减躇屁厅沛妒腊鲍拍声泊液压传动第四章液压传动第四章3.1.3 液压泵的主要性能参数液压泵和液压马达的性能参数主要有压力(常用单位为 Pa)、排量(常用单位为 )、流量(常用单位为 或 L/min)、功率(常用单位为 W)和效率。1.压力 (p)(1)工作压力 :泵 /马达实际工作时的输出压力。 泵 输出压力 马达 输入压力(2)额定压力 :泵 /马达在正常工作条件下 ,按试验标准规定能连续运转的最高压力。否漂橙洒鉴琢臼吓巨骏祖拆澄灵纺的昧注沧靖穷秆聊础悼感瓣巳箱糙嘴网液压传动第四章液压传动第四章2.排量和流量(1)排量 (V):液压泵 /马达每转一转 ,由其密封容积几何尺寸变化计算而得到的排出 /吸入液体的体积 ,即在无泄漏的情况下 ,液压泵 /马达每转一转所能排出 /吸入的液体体积。(2)几何流量 (qt):在不考虑泄漏的情况下 ,泵 /马达在单位时间内排出 /吸入液体的体积 ,其值等于排量 (V)与转速 (n)的乘积 ,与工作压力无关 ,即 (3)额定流量 (qn):泵 /马达在正常工作中 ,按试验标准规定必须保证的流量,亦即在额定转速和额定压力下由泵输出(或输入到马达中去)的流量。腺印陵疥画掳普裤旧神盾锯首沽蔫烘澈甜锚坡浊阁窖讯济拐阁伟贡今琵阂液压传动第四章液压传动第四章3.功率和效率若不考虑能量转换过程中的损失,则输入功率等于输出功率,即转矩和转速 液体压力和流量液压泵液压马达忆步言负一益老井汀爱你诺恼瓤吴孝垛摆猎块饵所阿五谐从脂鞍否匣泽陌液压传动第四章液压传动第四章实际液压泵 /马达在能量转换过程中是有损失的,输出功率小于输入功率。功率损失 =容积损失 +机械损失容积损失 (ηv):因泄露、气穴和油液在高压下压缩等造成的流量损失。机械损失 (ηm):因摩擦而造成的转矩上的损失。氖蒲勇夫防财痈氰邹男碎拓晨掳蝗酉蝎寇郡访相蓬竣混拈窥猎腻厅琳英崎液压传动第四章液压传动第四章液压泵:容积损失 其大小用容积效率表示 ,等于液压泵的实际输出流量 q与其几何流量 qt之比 ,即液压马达:容积损失 其大小亦用容积效率表示 ,等于液压马达的几何输入流量 qt与其实际流量 q之比 ,即敖捣胶妻龚慕旭梁卞梆货挚烹封柞买库翻宾例野奈我蒋屠胀堪痊巾淘瞅始液压传动第四章液压传动第四章液压泵:机械损失 其大小用机械效率表示 ,等于液压泵的几何转矩 Tt与其实际转矩 T之比 ,即液压马达:机械损失 其大小亦用机械效率表示 ,等于液压马达的实际转矩 T与其几何转矩 Tt之比 ,即溶摘式宫饥转肯拧拢洲剥碌敞系夫育亩耶榷檬踌杜断宛恒肠浴很躲白蘑丈液压传动第四章液压传动第四章4.总效率 (η)液压泵 /马达的总效率是指液压泵 /马达的实际输出功率与输入功率的比值 ,等于容积效率与机械效率之积。吗倾描滩雀衷柏废硝恼呛堡孙镭为壹卵掳力攻螟凿短顿驶茫菌浅嫌斑将裂液压传动第四章液压传动第四章§4-2 齿轮泵齿轮泵是一种常用的液压泵。主要优点: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;主要缺点:流量和压力脉动大,噪声大,排量不可调。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。础劝汕婪叛频楔必晋窒巷承侄拄各炸益函又格拣牌隶楔嗜乖采苫摘盖裂壁液压传动第四章液压传动第四章3.2.1 外啮合齿轮泵的机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。泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两泵盖及泵体一起构成封闭的工作容积 ,齿轮的啮合点将左、右两腔隔开 ,形成了吸、压油腔。仆建恤剃酮辐坚馋吏闺似笔楚闺倦狸绪腰隋洪趟销广锥奔籽环瞻瘤组述历液压传动第四章液压传动第四章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 ,形成局部真空 ,油箱里的油液在大气压的作用下进入右腔 ,填满轮齿脱开时形成的空间 ,这一过程为齿轮泵的进油过程。随着齿轮的旋转 ,油液被带往左腔 ,左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合,使封闭腔容积减小 ,油液受到挤压被排往系统 ,这就是齿轮泵的压油过程。动画演示饲茨舀羔人捕颧改剥艇畜米综烹退挫别侯琴军辰诊垛颇粟线读奠砸看迫职液压传动第四章液压传动第四章外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个齿轮的不包括径向间隙容积的齿间槽容积之和。若假设齿间槽容积等于轮齿体积,则当齿轮齿数为 z,模数为 m,分度圆直径为 D,有效齿高为 hw,齿宽为 b时,齿轮泵的排量近似为3.2.2 齿轮泵的流量计算实际上,齿谷间槽容积比轮齿体积稍大一些,并且齿数越少误差越大,则有 胶疯夏先乳淄辙澜朝抄仕赦颂鸳赴肋捐孽捻瓶心逼睫夜揣雌碱捏晌怖洛匪液压传动第四章液压传动第四章实际上齿轮泵在工作中 ,排量是转角的周期函数 ,存在排量脉动 ,因此瞬时流量也是脉动的 ,即当啮合点处于啮合节点时 ,瞬时流量最大;当啮合点开始进入啮合和开始退出啮合时 ,瞬时流量最小。流量的脉动 ,直接影响液压系统工作的平稳性。流量脉动的大小 ,用流量脉动率 σ来表示 ,即倚蛮湍磁烈姑蛇萍赦温穴任竞基粟首苦球实旁份膘曾挛宅赞淫玛狱翘嘲隧液压传动第四章液压传动第四章在容积式液压泵中 ,齿轮泵的流量脉动最大 ,且流量脉动的大小与齿轮啮合长度有关 ,啮合长度长 ,流量脉动就大。当齿轮分度圆直径相同时 ,齿数越多 ,则啮合长度越小 ,同时流量脉动减小。但这样会使泵的流量减小 ,此时 Z增大而 m减小 ,因此齿轮泵齿数 Z选择要恰当 ,低压齿轮泵的齿数 Z一般取 13~ 19,中高压齿轮泵齿数 Z一般取 6~ 14。纠当堆匣情己蓝茎绒织并揭痕孩畏要坟雹尼池伙性姆虑耽挽韦苛鬃沼宏爬液压传动第四章液压传动第四章外啮合齿轮泵存在的问题有四个:3.2.3 齿轮泵存在的问题外啮合齿轮泵的流量脉动大外啮合齿轮泵有困油问题外啮合齿轮泵的泄露比较大外啮合齿轮泵有径向不平衡力源愁防坯坡佣逢阿娥渔摩集枫宾握较嘉山遁轨渺骨侗洞泅壳与旭峪赏价二液压传动第四章液压传动第四章为了保证齿轮泵能连续供油及吸、压油腔的可靠密封 (使吸油腔与压油腔被齿与齿的啮合接触线隔开而不连通 ),要求齿轮啮合的重叠系数 ε大于 1。1.困油问题这样齿轮转动时 ,当前一对轮齿尚未脱开啮合前 ,后一对轮齿就开始进入啮合 ,在这一小段时间内 ,同时有两对轮齿进行啮合 ,在它们之间形成一个封闭的空间 ,称为闭死容积。蹦遭点倚权恒婿注蓬拣恩妊孰赖扮民筛筷核掺搀享奴秉折瘴伎蝎锨甭卉尿液压传动第四章液压传动第四章随着齿轮的旋转 ,闭死容积逐渐减小 ,直至图 (b)所示位置时 ,啮合点 A2和 A2′处于节点两侧的对称位置时 ,闭死容积最小。在这个过程中 ,被困的油受挤压 ,使压力急剧上升 ,油液从缝隙中强行挤出 ,使齿轮轴承受到很大的径向力 ,并产生噪声和振动。当齿轮继续旋转时 ,闭死容积又逐渐增大 ,直至前一对齿轮在 A3点即将退出啮合时 ,增至最大 ,如图 (c)所示。在这个过程中 ,压力逐渐降低 ,产生真空 ,容易发生气蚀现象。 瞧仓某为紊霞措滓问耗孝啪阑梆棱热绝弓碧络绎挑乓坐镣蕊粳敝溢蹈拂甩液压传动第四章液压传动第四章为了消除困油现象,在泵盖上铣出两个卸荷槽。卸荷槽容积减小时与压油腔相通容积增大时与吸油腔相通必须要保证任何时候都不能使吸油腔和压油腔相通忻圆岂幕紫宁晦萧虎砾宠哺愚杭即迄掇舶褥磷挚扬去怀止直逆枝监货堑株液压传动第四章液压传动第四章齿轮泵工作时 ,液压油从高压区向低压区的泄漏是不可避免的 ,其泄漏有 3条途径 :一条是通过齿顶圆和泵体内孔间的径向间隙 -齿顶间隙产生泄漏;另一条是通过齿轮啮合线处的间隙 -齿侧间隙产生泄漏;还有一条是通过齿轮端面与泵端盖板之间的间隙 -端面间隙产生泄漏 ,即轴向间隙泄漏。在这 3种间隙中 ,齿侧间隙产生的泄漏量最少 ,一般不予考虑;端面间隙产生泄漏量最大 ,约占总泄漏量的 75%~ 80%,是液压泵的主要泄漏途径 ,也是目前影响齿轮泵压力提高的主要原因 ,在齿轮泵的结构设计中必须采取措施予以解决。2.间隙泄漏种衍勤晃丘族缘绅咖鸡耗燎塔银囊租睛窑篙嚷滞沁未氮彼叛遇刨瞪仲蚊拽液压传动第四章液压传动第四章在齿轮泵中,油液作用在轮外缘的压力是不均匀的,从低压腔到高压腔,压力沿齿轮旋转方向逐齿递增,因此,齿轮和轴均受到径向不平衡力的作用。工作压力越高 ,径向不平衡力越大 ,造成泵壳体内壁产生偏磨 ,同时也加剧轴承的磨损 ,降低轴承的使用寿命。3.径向不平衡力为了减小径向不平衡力的影响 ,常采用缩小压油腔的方法,使压油腔的压力仅作用在一到两个齿的范围内 ,同时 ,适当增大齿顶和泵壳体内壁之间的间隙 ,使齿顶不与泵壳体内壁接触。逸柞斥善刀冻表迫许白塔蜕疙邹扫拢值展障蓝醚能虾通勘晒但大哉凸贴惜液压传动第四章液压传动第四章轴向泄露1.浮动轴套 2.泵体 3.齿轮轴 4.弹簧此图是浮动轴套式的间隙补偿原理图 ,将泵的出口压力油引到齿轮轴 3上的浮动轴套 1外侧的 A腔 ,在液体压力的作用下 ,使轴套紧贴齿轮的侧面 ,因而可以消除间隙并可补偿齿轮侧面和轴套间的磨损量。在泵启动时 ,由弹簧 4来产生预紧力 ,以保证轴向间隙的密封。3.2.4 提高外啮合齿轮泵压力的措施端面间隙在中高压齿轮泵中 ,为了减少端面间隙泄漏而采用端面轴向间隙自动补偿装置。迅鲤举慑蔓酬详饰溢鹰姿阉殴躁恕荣眯行霞褪须缠戌新瓮汀鸣趁历缉笋彼液压传动第四章液压传动第四章内啮合齿轮泵分渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两种。3.2.5 内啮合齿轮泵渐开线齿轮泵摆线齿轮泵疚患织嗽笆钩瘤申略岸嘿翟潦筹综嘻钨瓶卵口铣驻腆招加犬秧烽剧乙拆屏液压传动第四章液压传动第四章当内转子围绕中心 O1旋转时 ,带动外转子绕外转子中心 O2作同向旋转。这时 ,由内转子齿顶 A1和外转子齿谷 A2间形成的密封容积 C随着转子的转动密封容积就逐渐扩大 ,于是就形成局部真空 ,油液从配油窗口 b被吸入密封腔 ,至 A1′、 A2′位置时封闭容积最大 ,这就是吸油过程。当转子继续旋转时 ,充满油液的密封容积便逐渐减小 ,油液受挤压 ,于是通过另一配油窗口 a将油排出 ,至内转子的另一齿全部和外转子的齿凹 A2全部啮合时 ,压油完毕 ,这就是压油过程。斯令骄晋镀璃签言秘氖壁殆离肘黍砒绒舅莲丁高兹精逗战蓖辑绩断涝杰唤液压传动第四章液压传动第四章叶片泵具有工作平稳、噪声小、流量均匀和容积效率高等优点。但其自吸能力较差 ,对液压油的污染比较敏感 ,结构较复杂 ,泵的转速较齿轮泵低。根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同 ,叶片泵分为两类 ,即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。单作用叶片泵多为变量泵 ,工作压力最大为 7.0Mpa,双作用叶片泵均为定量泵 ,一般最大工作压力亦为 7.0Mpa。§4-3 叶片泵苇诡泳每离巢锚戍蝉凰链羽偿矫萎脑褪臆摈珐司衣冰宽噪奉士仍浩田肢乒液压传动第四章液压传动第四章单作用叶片泵由转子 1、定子 2、叶片 3和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面,定子和转子间有偏心距。叶片装在转子槽中,并可在槽内滑动,当转子回转时,由于离心力的作用,使叶片紧靠在定子内壁,这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间。 1.工作原理4.3.1 单作用叶片泵辉隶耿援檀萎窖携视蔓蔗尤锌扣妨抵挖参美求鹰此仆告侵度哨假剩辊杉彰液压传动第四章液压传动第四章当转子按图示的方向旋转时 ,图右侧的叶片向外伸出 ,密闭工作腔的容积逐渐增大 ,产生真空 ,液压油通过配流盘上的吸油窗口进入密封工作腔;而在图的左侧 ,叶片往里缩进 ,密封腔的容积逐渐减小 ,密封腔中的液压油经配油盘上的压油窗口被排入到系统中。单作用叶片泵的主要缺点是转子受到来自压油腔的单向压力 ,由于径向力不平衡 ,使轴承上所受的载荷较大 ,称非平衡式叶片泵 ,故不宜用作高压泵。若改变定子和转子间偏心矩 e的大小 ,便可改变泵的排量 ,形成变量叶片泵。动画演示渤垮吕世肇初剖伊窜避枫窄惶淹瘁关崇韭惩还燥忙徘贝扼稀壕访汗窿貌构液压传动第四章液压传动第四章
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