第二章 能源装置及辅件

第二章能源装置及辅件第一节概述一、能源装置的组成液压能源装置：向液压系统输送有一定压力和流量的清洁的工作介质。气源装置：向气动系统输送有一定压力和流量的清洁的压缩空气。液压泵站组成：泵、油箱、和液压辅件（过滤器、温控元件、热交换器、蓄能器、压力表及管件）组成。气源装置组成：空压机、净化存储设备（后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器及输送管道）、气动三联件（分水过滤器、油雾器及减压阀）、必要的辅件。第二章能源装置及辅件

第一节概述一、能源装置的组成液压能源装置：向液压系统输送有一定压力和流量的清洁的工作介质。气源装置：向气动系统输送有一定压力和流量的清洁的压缩空气。液压泵站组成：泵、油箱、和液压辅件（过滤器、温控元件、热交换器、蓄能器、压力表及管件）组成。气源装置组成：空压机、净化存储设备（后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器及输送管道）、气动三联件（分水过滤器、油雾器及减压阀）、必要的辅件。二、对能源装置的基本要求外观美观，色泽与主机协调元件排列匀称，调节方便，便于更换元件节能工作平稳，振动小，噪声小。能远程控制确保工作高度可靠尽量采用标准元件减少泄漏严格监控温度第二节液压泵一、液压泵概述液压泵是一种能量转换装置，它把动力机的机械能转换成油液的压力能，供液压系统使用。（一）液压泵的工作原理泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，而它的输出流量的大小是由密封工作腔的容积变化大小来决定的。构成液压泵的基本条件:1)密封的工作腔2）密封工作腔的容积大小交替变化，增大时与吸油口通，减小时与压油口通。3）吸油口与压油口不能连通。（二）液压泵的主要性能参数1。液压泵的压力工作压力：指泵出口处实际工作时的压力，大小取决于负载。额定压力：是指泵在正常工作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。2。液压泵的排量、流量在无泄漏的情况下，泵轴转一转所能排出的液体体积。理论流量：在无泄漏的情况下，单位时间内所能输出的液体体积。3。功率和效率如果不考虑液压泵（液压马达）在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率。

式中为液压泵（液压马达）的理论转矩；为液压泵（液压马达）的角速度。液压泵（液压马达）在能量转换过程中有损失，因此输出功率小于输入功率。两者间的差值为功率损失，功率损失分为容积损失和机械损失。（1）容积损失是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩（主要是内泄漏）而造成的流量上的损失。容积效率

为泄漏系数。

（2）机械损失是指因摩擦而造成的转矩上的损失。对于液压泵，泵实际输入转矩为，用机械效率表示泵的机械损失，有

（4-6）液压泵（液压马达）的总效率为输出功率和输入功率之比， （4-8）液压泵（液压马达）的总效率为输出功率和输入功率之比

（三）液压泵的特性曲线液压泵的特性曲线是在一定的介质、转速和温度下,通过试验得出的。对于某些工作转速可在一定范围内变化的液压泵或排量可变的液压泵，为了显示整个允许工作转速范围内的全性能特性，常用泵的通用特性曲线表示。（四）液压泵的分类填充损失：因工作腔填充不满而损失的流量。填充损失的原因1）吸油室压力过低油面气压降低；进油管路压力损失。2）工作腔剩余容积影响。工作腔剩余容积，指工作腔中排不出来的那部分油所占体积。3）泵转速过大影响泵效率的主要因素：1油液的黏度黏度增大，泄漏损失减小，容积效率增大，增大到某种程度，填充损失显著加大，容积效率减小，黏度过大，阻力矩增大，机械效率降低。2泵进出口压差压力差增大，油液的泄漏损失和填充损失都增大，泵容积效率减小；压力差增大，转矩损失增大，在一定范围内增大压力差，机械效率增加。当压力超过一定范围，容积效率减小，机械效率也减小，泵总效率显著下降。液压泵的转速转速增加，阻力矩损失功率增加，机械效率降低，当转速超过一定范围时，填充损失显著增加，容积效率降低。液压泵内各零件间间隙齿距，齿厚，齿槽宽，模数，分度圆直径齿距，齿厚，齿槽宽，模数，分度圆直径二、齿轮泵（一）外啮合齿轮泵1。工作原理壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封的工作腔。吸油区和压油区由相互啮合的轮齿及泵体分隔开。 如图所示，右侧 轮齿逐渐脱开， 工作腔容积逐渐 增大，形成真空。 油液进入吸油腔， 充满齿间槽，带到 压油腔。压油腔轮 齿进入啮合，工作腔容积逐渐减小，油液被挤出，通过泵出口输出。2。排量严格计算：啮合原理；近似计算：不包括径向间隙容积的齿间槽容积之和；设齿间槽容积等于轮齿的体积，齿高为hw，齿宽为b,考虑到齿间槽容积比轮齿体积稍大，取 3.流量脉动由于压油腔的容积变化率不均匀，齿轮泵的瞬时流量脉动。流量脉动率：齿数越少，脉动率越大

4.几个突出问题（1）泄漏途径：1.齿轮啮合处间隙；2.泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙；3.齿轮侧面和侧盖板间的端面间隙。（2）径向不平衡力径向不平衡力的产生；工作压力越大，径向不平衡力越大；危害：轴弯曲，齿顶与壳体内表面接触；加速轴承磨损，降低轴承寿命。减小径向不平衡力的方法：缩小压油口；适当增大径向间隙。（3）困油平稳工作条件：重叠系数大于1，两对轮齿同时啮合，一部分油液被困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间。

由图a到b，容积减小，由图b到c，容积增大。

减小时，被困油受挤压，产生高压，油液发热，轴承受到额外负载；

增大时，局部真空，产生气穴现象。

使泵产生震动和噪音，这就是齿轮泵的困油现象。

消除困油的方法，在两侧盖板开卸荷槽。提高外啮合齿轮泵的压力措施

途径：减少端面间隙。

方法：齿轮端面间隙自动补偿。（二）内啮合齿轮泵1.分类：渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。2.工作原理及主要特点：与外啮合齿轮泵相同3.主动轮为小齿轮。4．排量计算：齿顶高系数f=1、啮合角的标准渐开线齿轮副的内齿轮泵B:齿宽，mm;m:齿轮模数，摆线齿轮泵e:啮合副的偏心距，mm;z2:内齿轮齿数；D2：内齿轮齿顶圆直径，mm;

优点：①结构紧凑，尺寸小，重量轻。

②磨损小，使用寿命长。

③流量脉动远比外啮合齿轮泵小，压力脉动和噪声小。

④容许使用高转速，容积效率较大。

⑤摆线齿轮泵结构更简单，重叠系数大，传动平稳，吸油条件更好。

缺点：①齿型复杂，加工精度高。

②需要专用设备，造价较贵。（三）齿轮泵的主要性能（1）压力（2）排量（3）转速（4）寿命四、叶片泵（一）单作用叶片泵工作原理1.组成：转子、定子、叶片、配油盘和端盖等。

2.特点：⑴定子内表面为圆柱孔。⑵转子和定子存在偏心。⑶叶片根部通入压力油。⑷转子转一转，吸油压油各一次，故称单作用叶片泵。⑸转子上有单方向液压不平衡力作用，故称非平衡式泵。⑹改变偏心的大小，可改变泵的排量，为变量泵 3.密封工作腔：相邻叶片、配油盘、定子内壁和转子表面。流量计算实际输出流量：b:叶片宽度；e:转子与定子间的偏心；D:定子内径。流量脉动，叶片数越多，流量脉动率越小。奇数叶片脉动率比偶数叶片的脉动率小。(二)双作用叶片泵

1.工作原理2.特点：⑴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八个部分组成。⑵转子和定子同心。 ⑶转子转一转，每个密封工作腔吸油压油各两 次，故称双作用叶片泵。⑷两个吸油区和两个压油区径向对称作用在转子上的液压力径向平衡。称为平衡式叶片泵。流量计算

实际输出流量：

R和r分别为定子圆弧部分的长短半径；θ为叶片的倾角；s为叶片的厚度；z为叶片数。五、柱塞泵柱塞泵是依靠柱塞在缸体孔内作往复运动时密封工作腔产生的容积变化来实现吸油和压油的。特点：泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。（一）工作原理分类：斜盘式和斜轴式组成:斜盘、柱塞、缸体、配油盘等固定部件：斜盘、配油盘。转动部件：传动轴、缸体、柱塞。 柱塞靠机械装置或在低压油作用下 压紧在斜盘上。柱塞在自下而上回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出。密封工作腔不断增加，产生局部真空，吸油。柱塞在自上而下回转的半周内，柱塞逐渐向里推入。密封工作腔不断减小，压油。缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和压油动作。

改变斜盘的倾角，可以改变柱塞往复行程的大小，因而改变了泵的排量。2.流量计算实际输出流量：z：柱塞数；d：柱塞直径；D：柱塞分布圆直径；δ：斜盘轴线与缸体轴线间的夹角。3.流量脉动4.变量机构（四）斜轴式轴向柱塞泵泵的传动轴相对缸体中心线倾斜一个角度，称斜轴式轴向柱塞泵。当传动轴转动时，连杆的侧面带动缸体和柱塞一起绕缸体中心线转 动，连杆使柱塞在缸体孔中作往复运 动，产生吸油和压油过程，通过配油 盘和吸油孔或压油孔接通。改变传动 轴和缸