3 液压动力元件

1、 1.1 液压传动的工作原理及组成（1）工作介质 在液压传动及控制中起传递运动、动力及信号的作用，包括液压油或其他合成液体。（2）动力元件 是把原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置，其作用是为液压传动系统提供压力油。最常见的形式为各种液压泵。（3）执行元件 是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度或力矩和转速。这类元件包括各类液压缸和液压马达。 （4）控制元件 是用来控制或调节液压传动系统中油液的压力、流量或方向，以保证执行装置完成预期工作的元件。这类元件主要包括各种液压阀，如溢流阀、节流阀以及换向阀等。（5）辅助元件 是指油箱、蓄能器、油管

2、、管接头、滤油器、压力表以及流量计等。这些元件分别起散热贮油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压力和测量流量等作用。液压传动系统由以下五部分组成: 知识点复习：液体静力学一、各种常用单位换算。1MPa106Pa1个大气压1.0133105Pa1MPa1kg/cm2 =0.98104Pa1MPa【结论】1个大气压1kg/cm2二、压力的表示方法绝对压力：包含大气压力。相对压力：又称表压力，相对压力=绝对压力 -大气压力真空度：当绝对压力低于大气压力时，绝对压力不足大气压力的那一部分值。【举例】液压泵吸油口压力的三种表达方法。一、流量和平均流速1、流量：单位时间内通过的液体体积。qvV/t一、流量和平

3、均流速1、流量：单位时间内通过的液体体积。qvV/t三、流量和平均流速1、流量：单位时间内通过的液体体积。qvV/t2、平均流速1）qv=Av是计算流量的实际应用式；2）速度与流量成正比，与通流面积成反比。 3.1 液压动力元件概述 3.2 齿轮泵 3.3 叶片泵第第3 3章章 液压动力元件液压动力元件 3.4 柱塞泵 3.5 液压泵的性能及选用 3.6 液压泵觉故障及其排除方法为液压传动提供加压液体的一种液压元件，是泵的一种。 (a) 单向定量泵 (b) 双向定量泵 (c) 单向变量泵 (d) 双向变量泵液压泵的图形符号（图3-2） u 泵站污水提升泵 结构图液压泵是由电动机或柴油机输入机械

4、能，转换成压力能的。 本章重点u 容积式液压泵的工作原理u 工作压力、排量和流量的概念。 u 液压泵机械效率和容积效率的物理意义。u 液压泵的功率和效率及其计算方法。 u 齿轮泵的困油现象、原因以及消除方法。 u 液压泵常见故障及其排除方法u 叶片式（加工中心）(限压式变量叶片泵和柱塞式（大型加工中心）)的工作原理及压力流量特性曲线-zixue 3.1 液压动力元件概述3.1.1 液压泵的工作原理容积式液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化。容积式泵工作的三个必要条件是：（1）有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油，由大变小时压油。（2）有配油

5、装置。它保证密封容积由小变大时只与吸油管连通；密封容积由大变小时只与压油管连通。（3）油箱中液压油的压力大于或等于大气压力。 图3 -1 单柱塞液压泵的工作原理1偏心轮;2柱塞;3泵体;4、5单向阀（动画演示） 3.1 液压动力元件概述3.1.2液压泵的分类 按照结构形式不同，液压泵可分为齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆泵四大类。 按照输出流量能否调节，液压泵可分为定量式（输出流量不能调节）和变量式（输出流量可以调节）。 按照压力大小不同，液压泵可分为低压泵、中压泵、中高压泵、高压泵和超高压泵，其压力分级见表3-1。表3 -1 液压泵压力分级压力等级低压中压中高压高压超高压压力p/ MPa2.52

6、.58816163232 3.1 液压动力元件概述1.液压泵的压力 （1）工作压力p -液压泵的工作压力是指液压泵实际工作时的输出压力。其大小取决于负载和排油管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。 （2）额定压力pn -液压泵的额定压力是指液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。超过此压力值就是过载。 （3）最高允许压力 -液压泵的最高允许压力是指液压泵在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力。3.1.3 液压泵的性能参数 3.1 液压动力元件概述2.液压泵的排量 排量V 是指泵轴每转一周，由其密封容积的几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。排量

7、的单位为 mL/r。 3.液压泵的流量 （1）理论流量qt 液压泵的理论流量是在不考虑泄漏的情况下，泵在单位时间内由其密封容积的几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。理论流量与工作压力无关，等于排量与其转速的乘积，即 qt=Vn （3-1） （2）实际流量q 液压泵的实际流量是泵工作时实际排出的流量，等于理论流量减去泄漏、压缩等损失的流量q，即 q= qt-q （3-2） （3）额定流量qn 液压泵的额定流量是泵在额定压力和额定转速下必须保证的输出流量。 3.1 液压动力元件概述3.1.3 液压泵功率和效率1.液压泵的功率 （1）输入功率Pi 驱动泵的机械功率为泵的输入功率。 Pi=Ti2n

8、（3-3）式中 Ti泵轴上的实际输入转矩； n泵轴的转速。 （2）输出功率Po 泵输出的液压功率为泵的输出功率。 Po=pq （3-4） 3.1 液压动力元件概述2.液压泵的效率 （1）机械效率m 由于泵内有各种摩擦损失（机械摩擦、液体摩擦），泵的实际输入转矩Ti总是大于其理论转矩Tt。其机械效率m为 由于泵的理论机械功率应无损耗地全部变换为泵的理论液压功率，则得Tt2n=pVn 于是 得 （2）容积效率V 由于泵存在泄漏（高压区流向低压区的内泄漏、泵体内流向泵体外的外泄漏），泵的实际输出流量q总是小于其理论流量qt。其容积效率V为 VVqqVqVn （3-8） （3-9） im2TpV2tp

9、VTitmTT （3-5） （3-6） （3-7） 3.1 液压动力元件概述（3）总效率 由于泵在能量转换时有能量损失（机械摩擦损失、泄漏流量损失），泵的输出功率Po总是小于泵的输入功率Pi。其总效率为 将式（3 -3）、（3 -4）代入式（3 -10）得 即泵的总效率等于机械效率m和容积效率V的乘积。常见液压泵的容积效率和总效率见表3-2。 表3-2 泵的容积效率和总效率 泵的类别齿轮泵叶片泵柱塞泵容积效率V0.70.90.80.950.850.98总效率0.60.80.750.850.750.9ii22mVpqpVqnTT Vn oiPP （3-10） （3-11） 3.1 液压动力元件概

10、述【例3 -1】 液压泵的输出油压p=10MPa，转速n=1450 r/min，排量V=46.2mL/r，容积效率V=0.95，总效率=0.9。求液压泵的输出功率和驱动泵的电动机功率。 解 （1）求液压泵的输出功率 液压泵输出的实际流量： q=qtV=VnV=46.210-314500.95 =63.64 L/min 液压泵的输出功率： Po=pq=1010663.6410-3/60=10.6103=10.6 kW （2）求驱动泵的电动机功率 驱动泵的电动机功率即泵的输入功率，为 Pi=Po/=10.6/0.9=11.8 kW 3.2 齿轮泵齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵。分类按齿廓曲

11、线按啮合形式渐开线摆 线 外啮合内啮合 齿轮泵一般做成定量泵。优点：结构简单，制造方便，体积小，重量轻，转速高,自吸性能好，对油的污染不敏感，工作可靠，寿命长，便于维护修理以及价格低廉等；缺点：流量和压力脉动较大，噪声较大（只有内啮合齿轮泵噪声较小），排量不可调。 3.2 齿轮泵3.2.1 外啮合齿轮泵1.外啮合齿轮泵工作原理密封工作腔：齿间槽、壳体、端盖组成啮合线吸油腔压油腔吸油过程：轮齿脱开啮合Vp吸油；压油过程：轮齿进入啮合Vp压油。（动画演示）图3-3 外啮合齿轮泵的工作原理图齿数越少，脉动率越大。流量脉动引起压力脉动,随之产生振动与噪声，所以高精度机械不宜采用外啮合齿轮泵。 3.2

12、齿轮泵2.外啮合齿轮泵的结构特点CB-B型齿轮泵的结构：齿轮、壳体、端盖等 CB-B型外啮合齿轮泵p = 2.5 MPa卸荷槽缩小压油口增大吸油口减小端面间隙 0.030.04mm小孔 a、b、c（泄油）小槽 d（封油卸荷）（动画演示）图3-3 CB-B型齿轮泵的结构1前泵盖;2螺钉;3主动齿轮;4泵体;5后泵盖;6密封圈;7主动轴;8定位销;9从动轴;10滚针轴承;11堵头 3.2 齿轮泵 （1）困油现象 产生原因： 1，构成闭死容积Vb Vb由大（图3-5(a)）小（图3-5(b)）， p，油液发热，轴承磨损。 Vb由小（图3-5(b)）大（图3-5(c)）， p，气蚀、噪声、振动、金属表

13、面剥蚀。危害：影响工作、缩短寿命 措施：开卸荷槽（图3-5(d)中的虚线） Vb由大小，与压油腔相通 Vb由小大，与吸油腔相通 保证吸、压油腔始终不通（动画演示）图3-5 外啮合齿轮泵的困油现象及消除措施外啮合齿轮泵结构上存在的问题: 3.2 齿轮泵（2）径向作用力不平衡 原因：径向液压力分布不均危害：轴承磨损、刮壳。措施：缩小压油口增加径向间隙。（安装时注意：压油口缩小后，不能反转。）齿轮泵中的径向压力分布 3.2 齿轮泵（3）泄漏途径： 轴向间隙 80% 径向间隙 15% 啮合处 5% 危害：v 防泄措施： 减小轴向间隙 轴向间隙补偿装置（浮动侧板、浮动轴套） 3.2 齿轮泵3.2.2 高

14、压齿轮泵高压齿轮泵对泄漏量最大的轴向间隙采用自动补偿装置，利用特制的通道把泵内压油腔的压力油引到浮动轴套外侧，使轴套压向齿轮端面，从而实现轴向间隙补偿，减小泄漏。 CB-46型齿轮泵就是采用了浮动轴套的中高压齿轮泵，其结构如图3-6所示。图3-6 CB- 46型齿轮泵的结构1端盖;2、4浮动轴套;3主动齿轮轴;5泵体;6从动齿轮轴;7弹簧钢丝;8、10密封圈;9卸压片（动画演示） 3.2 齿轮泵3.2.3内啮合齿轮泵1.渐开线齿形内啮合齿轮泵 由小齿轮、内齿环、月牙形隔板等组成。当小齿轮为主动轮时,带动内齿环绕各自的中心同方向旋转，左半部轮齿退出啮合,容积增大，形成真空，进行吸油。进入齿槽的油被带到压油腔,右半部轮齿进入啮合,容积减小，从压油口压油。在小齿轮和内齿轮之间安装一块月牙形隔板,以便将吸、压油腔隔开。 图3-7(a) 渐开线内啮合齿轮泵结构示意内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种 。（动画演示） 3.2 齿轮泵2.摆线齿形内啮合齿轮泵 又称摆线转子泵，主要零件是一对内啮合的齿轮（即内、外转子）。内转子齿数比外转子齿数少一个，两转子之间有一偏心距。工作时内转子带动外转子同向旋转，所有内转子的齿都进入啮合，形成几个独立的密封腔。随着内外转子的啮合旋转，各密封腔的容积将发生变化，从而进行吸油和压油。内