第二章液压泵

1、第二章第二章 液压泵液压泵液压泵概述液压泵概述齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵液压泵与电动机参数的选用液压泵与电动机参数的选用 习习 题题2-12-1液压泵概述液压泵概述以单柱塞泵为例说明泵的工作原理2.1.12.1.1液压泵的工作原理液压泵的工作原理液压泵正常工作三个必备条件液压泵正常工作三个必备条件必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。定量泵定量泵变量泵变量泵泵泵2.1.22.1.2泵的分类泵的分类螺杆

2、泵螺杆泵柱塞泵柱塞泵叶片泵叶片泵齿轮泵齿轮泵泵泵轴向柱塞泵轴向柱塞泵径向柱塞泵径向柱塞泵双作用式双作用式单作用式单作用式双头双头单头单头外啮合式外啮合式内啮合式内啮合式泵泵高压泵高压泵中压泵中压泵低压泵低压泵液压泵的图形符号定 量 泵变 量 泵定 量 马 达变 量 马 达双 向 变 量 泵双 向 变 量 马 达图 3-3 液 压 泵 和 液 压 马 达 的 图 形 符 号2.1.3泵泵1、压力（pa，Mpa）工作压力工作压力p p： 液压泵实际工作时的输出压力 工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的 压力损失，而与液压泵的流量无关。 额定压力额定压力p ps s： 液压泵在正常工作条件下，按

3、试验标准规定连续 运转的最高压力2 2、排量、排量V V （cmcm3 3/r,ml/r/r,ml/r） 排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。 3、流量（L/min） 泵单位时间内排出的液体体积（L/min） 理论流量理论流量qt 式中：V 泵的排量（L / r） n 泵的转速（r/min） 实际流量实际流量q 式中： q 泄漏损失 额定流量额定流量qs 额定压力，额定转速下单位时间输出流量Vnqtqqqt4 4、泵的功率、泵的功率 输入功率输入功率 式中：T 输入转矩（Nm） 角速度（ra

4、d/s） 输出功率输出功率 式中：p 泵输出的工作压力（N/m2） q 泵的实际输出流量（m3 /s）)(kwpqP )(kwTPr5 5、效率、效率泵的容积效率：泵的容积效率：泵的机械效率：泵的机械效率： 式中：Tt 泵的理论输入扭矩 Tr 泵的实际输入扭矩泵的总效率：泵的总效率：tVqqrtmTTrvmPP.q0pqqpsqsqtqt泵特性总结理论转矩记住它 , 等于排量乘压差 .理论流量记得住 , 等于排量乘转速 .功率等于p 乘 q , 也等转矩乘转速 .能流方向分得清 , 乘除效率不含糊 .计算单位要统一 , 角度一律用弧度.例题21 某液压系统，泵的排量v10m L/r，电机转速n

5、1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率v0.92，总效率0.84，求： 1）泵的理论流量； 2）泵的实际流量； 3）泵的输出功率； 4）驱动电机功率。例题解：1）泵的理论流量 qt=v.n.10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的实际流量 q qt .v120.9211.04 L/min 3)泵的输出功率 4）驱动电机功率 )(9 . 06004.11560kwpqP)(07. 184. 09 . 0kwpPm齿轮泵齿轮泵低压泵低压泵p ps s=2.5Mp=2.5Mpa a中压泵中压泵6.3Mp6.3Mpa aps16Mpps16Mpa a高高压泵压泵ps=3

6、1.5Mpa齿轮泵齿轮泵代号代号CBCB- -BB型型压压力力流量流量（L/min） 结构组成结构组成一对几何参数完全相同的齿轮，齿一对几何参数完全相同的齿轮，齿宽为宽为B B，齿数为，齿数为z z泵体泵体前后盖板前后盖板长短轴长短轴工作原理工作原理 （动画）（动画） 两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。增大，经吸油口吸油。2.2.12.2.1工作原理工作原

7、理外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵的排量公式外啮合齿轮泵的排量公式 V = 2z m 2 B式中式中 z z 齿数齿数 m m 齿轮模数齿轮模数 B B 齿宽齿宽齿轮泵的瞬时理论流量脉动， 是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动，可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间 错开半个齿距，组成共压油口和吸油口的两个分离 的齿轮泵。2.2.22.2.2外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点 泄漏与间隙补偿措施泄漏与间隙补偿措施齿轮泵齿轮泵 端面泄漏端面泄漏80808585 径向泄漏径向泄漏 轮齿啮合处泄漏轮齿啮合处泄漏端面间隙补偿端面间隙补偿静压平衡措施：静压平衡措施：齿轮和盖板之

8、间增加一个补偿齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。很薄的油膜承受。液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措施作用在齿轮轴上液压径向力不平衡。 液压径向力的平衡措施：在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。困油现象与卸荷措施困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因 齿轮重迭系数1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭

9、死容积，此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化，先由大变小，后由小变大。困油现象的危害困油现象的危害 闭死容积由大变小，油液受挤压，导闭死容积由大变小，油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，引起汽蚀和噪声。小变大时，引起汽蚀和噪声。 卸荷措施卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则 两槽间距两槽间距a a为最小闭死为最小闭死 容积，闭死容积由大变容积，闭死容积由大变 小时与压油腔相通，闭小时与压油腔相通，闭 死容积由小变大时与吸死容积由小变大时与吸 油腔相通。油腔相通。外啮合外啮合齿轮

10、泵的特点齿轮泵的特点优点：优点：结构简单，制造方便，价格低廉，工作可靠，便于维结构简单，制造方便，价格低廉，工作可靠，便于维护护结构紧凑，体积小，重量轻结构紧凑，体积小，重量轻自吸性能好，对油污不敏感自吸性能好，对油污不敏感缺点：缺点： 泄漏严重容积效率低泄漏严重容积效率低 流量脉动大，噪声大流量脉动大，噪声大 排量不可调排量不可调2.2.3应用1.精度低的一般机床液压系统2.压力低，流量大的液压系统3.工作环境恶劣的工程机械液压系统4.用于输送质地纯洁粘度大的食品流体（面浆糖浆等）2.2.42.2.4内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 工作原理工作原理 特点特点无困油现象无困油现象流量脉动小，噪声低流

11、量脉动小，噪声低渐开线齿形内啮合齿轮泵渐开线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵摆线齿形内啮合齿轮泵组成组成: :内外转子相差一齿且有一偏心距内外转子相差一齿且有一偏心距内啮合齿轮泵实物结构内啮合齿轮泵实物结构叶片泵叶片泵YBN-型叶片泵叶片泵双作用式（定量泵）双作用式（定量泵）单作用式（变量泵）单作用式（变量泵）YB-型工作原理工作原理n 排量公式排量公式 V = 2B（R 2 r 2） - 2 z BS（R - r）/ cos式中：式中：R,rR,r定子的大小圆弧半径定子的大小圆弧半径 Z Z 叶片数叶片数 SS叶片厚度叶片厚度 为叶片倾角为叶片倾角2.3.12.3.1双作用叶片泵双作用叶

12、片泵叶片叶片转子转子定子定子结构组成结构组成双作用叶片泵的结构特点双作用叶片泵的结构特点自吸能力比齿轮泵差，脉动性好。结构复杂，工艺性差，抗污染能力较齿轮泵差。径向力平衡。为保证叶片自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。合理设计过渡曲线形状和叶片数（z8），可使理论流量均匀，噪声低。存在困油现象，为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。2.3.22.3.2单作用叶片泵单作用叶片泵 工作原理与结构工作原理与结构定子转子 与定子存在偏心e，铣有z 个叶片槽叶片 在转子叶片槽内自由滑动，宽度为B左、右配流盘 铣有吸、压油口

13、传动轴 排量公式排量公式 V V= = 4BzRe 4BzRe sin(sin(/z /z ) )单作用叶片泵的特点单作用叶片泵的特点可以通过改变定子的偏心距可以通过改变定子的偏心距 e e 来调节泵的排来调节泵的排量和流量。量和流量。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。动的。叶片数取为奇数，以减小流量的脉动。限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 变量原理变量原理 (动画动画) 定子右边控制活塞作用着定子右边控制活塞作用着泵出口压力

14、油，左边作用泵出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当着调压弹簧力，当FFt，定子将向偏心减，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出小的方向移动，泵的输出流量减小。流量减小。限压式变量叶片泵特性曲线限压式变量叶片泵特性曲线调节弹簧预压縮量，改变pB大小 ，BC 沿水平方向平移。调节定子右边最大流量调节螺钉，改变定子emax，即改变泵最大流量，曲线 AB上下移动。弹簧刚度决定BC 的斜率不同，泵最高压力pc 不同。螺杆泵柱塞泵2.4.1螺杆泵螺杆泵 工作原理工作原理 特点特点 流量均匀，噪声流量均匀，噪声低；自吸性能好。低；自吸性能好。2.4.22.4.2柱塞泵柱塞泵 斜盘式斜盘式 轴向柱塞泵轴向柱塞

15、泵 按柱塞排列方式按柱塞排列方式 斜轴式斜轴式 径向柱塞径向柱塞斜盘式轴向柱塞泵斜盘式轴向柱塞泵缸体的中心线与传动主轴平行，柱塞头部安装在倾缸体的中心线与传动主轴平行，柱塞头部安装在倾斜的圆盘上斜的圆盘上工作原理（工作原理（动画动画）斜盘式轴向柱塞泵实物斜盘式轴向柱塞泵实物斜轴式轴向柱塞泵斜轴式轴向柱塞泵缸体的中心线与传动主轴成一角度缸体的中心线与传动主轴成一角度径向柱塞泵径向柱塞泵工作原理（工作原理（动画动画）是否要求变量： 径向（轴向）柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。工作压力： 柱塞泵压力31.5MPa； 叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达16MPa； 齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后

16、可达21MPa。2. 5液压泵与电动机参数的选用 工作环境：工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。均匀。效率：效率：轴向柱塞泵总效率最高；同一结构的泵，排轴向柱塞泵总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。总效率最高。先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定具体规格。液压泵工作压

17、力液压泵工作压力根据执行元件的最大工作压力来决定 p泵k压p缸 式中： P泵 液压泵所需要提供的压力，Pa k压系统中压力损失系数，取1.3 1.5 P缸 液压缸中所需的最大工作压力，Pa2.5.12.5.1液压泵大小的选用液压泵大小的选用液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量q泵K流q缸 式中：q泵液压泵所需输出的流量，m3/min K流系统的泄漏系数，取1.11.3 q缸一液压缸所需提供的最大流量，m3/min多缸同时动作，q缸为同时动作所有液压缸最大流量和。注意：实际选用泵的额定压力约为所求实际选用泵的额定压力约为所求p p泵泵值的值的1.251.25；泵的额定流量略大于或等于所

18、求出的泵的额定流量略大于或等于所求出的q q泵泵值即可。值即可。 驱动液压泵所需的电动机功率： （KW） 式中：PM电动机所需的功率，kw p泵泵所需的最大工作压力，Pa, q泵泵所需输出的最大流量，m3/min 泵的总效率。 各种泵的总效率为： 齿轮泵0.6 0.7 叶片泵0.6 0.75 柱塞泵0.8 0.85。2.5.22.5.2电动机参数的选择电动机参数的选择60泵泵qpPM1.已知某液压系统如图所示，工作时，活塞上外载荷为F=9720N，活塞有效工作面积A0.008m2，活塞运动速度v=0.04m/s。问应选择额定压力和额定流量为多少的液压泵？驱动它的电机功率应为多少?习题2.有液压系统，巳知F=30000N，A=0.01m2，空载时的快速前进速度为0.05 m/s，负载工作时前进速度为0.025 m/s，选取k压1.5，k流1.3 ， 0.75。试从下列已知泵中选择一台合适的泵，并计算其电动机功率。 已知泵如下： YB-32，q额32L/min，p额63MPa YB-40，q额40L/min，p额63MPa YB-50，q额50L/min，p额63MPa习题3.已知