液压与气压传动-第三章讲(共39张PPT)

液压与气压传动孙晓辉第1页，共39页。第三章液压动力元件在液压系统中,液压动力元件是把原动力机输出的机械能变成液压能输出的装置.为系统提供一定流量的压力油液.在液压系统中使用的液压泵都是容积式泵,本章主要介绍几种典型的(齿轮式、叶片式、柱塞式)液压泵，它是依靠改变密闭工作腔的容积和相应的配流机构来工作的。本章重点1、容积式液压泵的工作原理、工作压力、排量和流量的概念；2、液压泵泵机械效和容积效力的物理意义；3、容积式液压泵的结构特点。本章难点1、液压泵的功率和效率及计算方法；2、齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的困油现象、原因以及消除方法。

第2页，共39页。§3.1液压泵概述液压泵是液压系统的动力元件，其作用是把原动机输入的机械能转换为液压能，向系统提供一定压力和流量的液流。是液压系统中不可缺少的元件。

第三章液压动力元件第3页，共39页。§3.1.1液压泵的工作原理和类型结构组成偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密封工作腔。偏心轮旋转一周，柱塞左右往复一次。凸轮1旋转时，当柱塞向右移动，工作腔容积变大，产生真空，油液便通过吸油阀5吸入；柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。吸油时阀6关闭，阀5打开压油时阀5关闭，阀6打开

由此可见，泵的吸油、压油是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，所以这样的泵称为容积式泵。第三章液压动力元件第4页，共39页。在结构上能形成密封的工作容积。密封工作容积能实现周期性的变化，密封工作容积由小变大时与吸油腔相通，由大变小时与排油腔相通吸油腔与排油腔必须相互隔开。第三章液压动力元件§3.1.1液压泵的工作原理和类型液压泵工作的基本条件：第5页，共39页。§3.1.1液压泵的工作原理和类型类型按结构形式和运动部件运动方式分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。齿轮泵又分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵叶片泵又分为双作用叶片泵、单作用叶片泵柱塞泵又分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵按泵轴每转所能输出油液体积可否调节分为：定量泵和变量泵单作用叶片泵、径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作为变量泵第三章液压动力元件第6页，共39页。§3.1.2液压泵的基本性能参数工作压力：实际工作时的输出压力。其大小取决于负载及管路的压力损失，并随负载变化而变化，而与泵的流量无关。额定压力：泵在规定条件下，按试验标准规定的连续正常工作的最高压力，超过此值就是过载。最高压力：按试验标准规定，允许短时间超过额定压力运行所能达到的最大压力。吸入压力：液压泵进口处的压力。一般，泵均能借助大气压自行吸取工作液体且能正常工作的现象称为自吸。为保证正常工作而不产生气穴，应限制液压泵的吸油高度，即最低吸入压力必须大于相应的空气分离压。

第三章液压动力元件第7页，共39页。排量和流量排量：不考虑泄漏的情况下，泵每转一周所输出液体的体积。用V表示。其值是密封容积几何尺寸变化量。不同的泵因结构参数不同，排量也不同。

流量：液压泵在单位时间内输出液体的体积。包括理论流量、实际流量和额定流量。理论流量：不考虑泄漏的情况下，泵在单位时间内所排出的液体体积。用表示。泵流量为其转速与排量的乘积，即实际流量：泵工作时出口实际输出的流量。用表示，它与泄漏有关（实际流量小于理论流量）。额定流量：泵在额定转速和额定压力下工作时实际输出的流量，用表示。实际流量和额定流量均小于理论流量。

第三章液压动力元件§3.1.2液压泵的基本性能参数第8页，共39页。第三章液压动力元件液压泵的功率液压泵由原动机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量；如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率。但实际上，液压泵能量转换过程中是有损失的，因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。输入功率：输出功率：

§3.1.2液压泵的基本性能参数第9页，共39页。液压泵的效率容积损失主要是因泄漏造成的功率损失。所以液压泵的实际流量和理论流量的比值称为容积效率，用表示：式中,

第三章液压动力元件§3.1.2液压泵的基本性能参数第10页，共39页。第二章液压泵与液压马达液压泵的效率

§3.1.2液压泵的基本性能参数第11页，共39页。液压泵的效率机械损失是由于零件之间摩擦及液体流动时内部摩擦所造成。主要反映在实际输出转矩总是大于理论上所需的转矩。即理论转矩与实际输入转矩之比称为机械效率，用表示。根据能量守恒定律，泵的理论输出功率等于泵的理论输入功率求得：泵的机械效率与工作压力成正比关系。泵的总效率

第三章液压动力元件§3.1.2液压泵的基本性能参数第12页，共39页。§3.2齿轮泵

类型外啮合齿轮内啮合齿轮第三章液压动力元件第13页，共39页。§3.2.1外啮合齿轮泵

外啮合齿轮的工作原理及结构泵主要由主、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。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

第三章液压动力元件第14页，共39页。外啮合齿轮的工作原理及结构

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。§3.2.1外啮合齿轮泵

第三章液压动力元件第15页，共39页。§3.2.1外啮合齿轮泵

外啮合齿轮的工作原理及结构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。第三章液压动力元件第16页，共39页。§3.2.1外啮合齿轮泵

外啮合齿轮的排量和流量以齿顶圆直径为外圆，为内圆，宽度B的圆环筒的体积来计算。实际流量：第三章液压动力元件第17页，共39页。§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第三章液压动力元件第18页，共39页。泄漏轴向泄漏：齿轮端面与侧盖板间的泄漏，占总泄漏量的75～80％径向泄漏：泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙泄漏啮合线泄漏：高压油经过两个齿轮啮合线漏回低压区第三章液压动力元件§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第19页，共39页。泄漏解决措施第三章液压动力元件§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第20页，共39页。泄漏解决措施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。原理：引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力愈高，间隙愈小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。

浮动轴套式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。第三章液压动力元件§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第21页，共39页。2.困油现象AB间的死容积逐步减小AB间的死容积逐步增大AB间的死容积达到最小§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

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。第三章液压动力元件第22页，共39页。如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率。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。在结构上能形成密封的工作容积。齿轮泵又分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵叶片泵又分为双作用叶片泵、单作用叶片泵①困油现象，为此在左右配流盘腰形孔端部开有卸荷三角槽，以消除困油现象3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点工作压力：实际工作时的输出压力。柱塞向左移动时，工作腔容积变小，已吸入的油液便通过压油阀6排到系统中去。上式是齿轮泵的平均流量。泵流量为其转速与排量的乘积，即1—压油口;2—转子;3—定子;4—叶片;5—吸油口2.困油现象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卸荷槽§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第三章液压动力元件第23页，共39页。2.困油现象§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第三章液压动力元件第24页，共39页。3.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。

§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第三章液压动力元件第25页，共39页。3.径向不平衡力解决措施压力越高，径向不平衡力越大，它能使泵轴曲，使壳体偏磨，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。§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第三章液压动力元件第26页，共39页。4.齿轮泵的流量脉动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。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。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。

流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标。

第三章液压动力元件§3.2.3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点

第27页，共39页。3外啮合齿轮泵的工作原理上式是齿轮泵的平均流量。3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。1—压油口;2—转子;3—定子;4—叶片;5—吸油口在容积式泵中，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。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。齿轮和轴受到径向不平衡力的第二章液压泵与液压马达转子单方向受力，轴承负载大。液压泵工作的基本条件：3外啮合齿轮泵的结构特点和优缺点径向泄漏：泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙泄漏按泵轴每转所能输出油液体积可否调节分为：定量泵和变量泵第二章液压泵与液压马达第二章液压泵与液压马达§2.3叶片泵

叶片泵包括两大类：单作用叶片泵和双用叶片泵两大类。双用叶片泵只能做为定量泵。单作用叶片泵一般是变量泵。其主要区别是定子内曲线的形状不同。曲线形状不同时，使泵轴转一圈吸压油的次数也不同。每转吸压油一次的称单作用叶片泵，吸压油两次的称双作用叶片泵。单作用叶片泵双作用叶片泵第28页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.2单作用叶片泵

1.工作原理及结构泵由转子2、定子3、叶片4和配流盘等件组成。

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

第29页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.2单作用叶片泵

1.工作原理及结构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。

第30页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.2单作用叶片泵

2.排量、流量及有缺点由上式可知，只要改变偏心距e就能调节排量和流量，故单作用叶片泵是变量泵，其容积变化的不均匀性造成流量脉动，由实验可知，当叶片数为单数时脉动量最小，通常取13个或15个。第31页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.1双作用叶片泵

第32页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.1双作用叶片泵

第33页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.1双作用叶片泵

第34页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.1双作用叶片泵

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。

双作用叶片泵第35页，共39页。第二章液压泵与液压马达§2.3.1双作用叶片泵

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。

这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压