液压与气压传动 第5版 课件 第二章 液压泵

液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水12液压泵概述液压泵是液压系统中的动力元件（能源装置），将原动机输入的机械能转换为压力能输出。3液压泵概述一、液压泵的基本工作原理动画演示1、工作原理4液压泵概述一、液压泵的基本工作原理2、工作特点必须具有一个运动部件和非运动部件所构成的密闭容腔，其容积随运动部件的运动发生周期性变化。容积增大时，泵吸油，至最大值时，先隔开吸油腔，然后排油；容积减小时，泵排油，至最小值时，先隔开排油腔，然后吸油。泵每旋转一周吸入或排出的油液体积取决于密闭容积的变化量。5液压泵概述一、液压泵的基本工作原理2、工作特点吸油过程中，吸油腔具有一定的真空度。泵排油压力取决于排油管路所受的总阻力（包括管路压力损失、元件压力损失、负载阻力）。存在容积损失。存在困油现象。6液压泵概述二、液压泵的主要性能参数1、液压泵的压力吸入压力，吸入压力低于大气压力，真空度应小于0.05MPa。工作压力，工作时的出口压力，由负载决定。额定压力，在正常工作条件下，按试验标准连续运行的最高压力。最高允许压力，按试验标准规定，超过额定压力允许短暂运行的最高压力。7液压泵概述二、液压泵的主要性能参数2、液压泵的排量泵每转一周理论上应排出的油液体积V，称为泵的排量（又称理论排量、几何排量），仅与泵的几何尺寸有关，常用单位为cm3/r。8液压泵概述二、液压泵的主要性能参数3、液压泵的流量平均理论流量qt:单位时间内理论上排出的油液体积，qt=nV。实际流量q:单位时间内实际排出的油液体积。瞬时理论流量qsh:液压泵任一瞬时理论输出的流量，qsh≠qt。额定流量qs:液压泵在额定压力、额定转速下允许连续的流量。9液压泵概述二、液压泵的主要性能参数4、液压泵的容积效率实际流量q与理论流量qt比值称为液压泵的容积效率。10液压泵概述二、液压泵的主要性能参数5、液压泵的功率和效率输入功率Pr

驱动液压泵轴的机械功率为泵的输入功率。输出功率P

液压泵输出的液压功率。总效率ηp和机械效率ηm

泵的输出功率与输入功率之比为总效率。11液压泵概述二、液压泵的主要性能参数6、液压泵的转速额定转速ns:额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速最高转速nmax:额定压力下，超过额定转速允许短时间运行的最高转速。最低转速nmin:正常运转所允许的液压泵的最低转速。转速范围:最低转速与最高转速之间的转速为液压泵工作的转速范围。12液压泵概述三、液压泵的特性曲线性能曲线对应一定品种的工作液体、某一转速、某一温度，仅仅只改变输出压力。13液压泵概述四、液压泵的分类和选用1、液压泵的分类齿轮泵（内啮合，外啮合）叶片泵（双作用，单作用）柱塞泵（径向，轴向）螺杆泵（单螺杆，双螺杆，三螺杆）运动构件形状和运动方式14液压泵概述四、液压泵的分类和选用1、液压泵的分类定量泵变量泵排量是否可变单向泵双向泵进出口方向是否可变15液压泵概述四、液压泵的分类和选用2、选用液压泵的原则和依据是否要求变量工作压力工作环境噪声指标效率16液压泵概述五、液压泵的图形符号a)单向定量液压泵b)单向变量液压泵c)双向定量液压泵d)双向变量液压泵液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水1718齿轮泵齿轮泵利用齿轮啮合过程中形成的密闭容积发生变化而工作。根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。按照齿形曲线有渐开线、圆弧齿形、摆线齿形。19齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵1、工作原理两啮合的齿轮将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分。动画演示20齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵2、排量和流量21齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵3、困油现象及消除措施动画演示22齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵3、困油现象及消除措施在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽，使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。23齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵3、困油现象及消除措施24齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵4、端面泄漏与端面间隙的自动补偿1）齿轮泵的泄漏途径端面间隙的泄漏(75-80%)径向间隙的泄漏(15-20%)齿面啮合线的泄漏（<5%)25齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵4、端面泄漏与端面间隙的自动补偿2）端面间隙的自动补偿（浮动轴套或侧板）压紧力与反推力作用线重合；压紧力大于反推力；26齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵4、端面泄漏与端面间隙的自动补偿2）端面间隙的自动补偿结构之一：具有对称“8”字形的浮动轴套结构27齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵4、端面泄漏与端面间隙的自动补偿2）端面间隙的自动补偿结构之二：具有偏心“8”字形的浮动轴套结构28齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵4、端面泄漏与端面间隙的自动补偿2）端面间隙的自动补偿结构之三：分区补偿结构29齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施1）齿轮泵径向力30齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施2）减小径向力措施（1）合理选择齿宽B和齿顶圆直径De31齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施2）减小径向力措施（2）缩小压油腔尺寸压油腔的包角越小，径向力越小。32齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施2）减小径向力措施（3）将压油腔扩大到接近吸油腔侧33齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施2）减小径向力措施（4）将吸油腔扩大到接近压油腔侧34齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵5、径向力及减小径向力措施2）减小径向力措施（5）液压平衡法35齿轮泵一、渐开线外啮合齿轮泵6、特点结构简单，价廉；自吸性能好；耐污染。优点：存在较大流量脉动，噪声较大；泄漏较大，压力不能太高，一般用于中低压场合。缺点：36齿轮泵二、渐开线内啮合齿轮泵1、工作原理小齿轮月牙板内齿圈吸油腔压油腔37齿轮泵二、渐开线内啮合齿轮泵2、特点流量、压力脉动小，流量脉动系数为2%~5%；噪声低，只有50~60dB；加工工艺复杂，成本高。38齿轮泵三、内外转子式摆线泵1、工作原理39齿轮泵三、内外转子式摆线泵2、特点结构小巧、零件数小、齿形大、工作容积大；流量、压力脉动大；泄漏量大，压力高时容积效率低。液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水40叶片泵叶片泵中相邻的叶片间形成密闭容积，在旋转过程中密闭容积大小发生变化，从而实现吸油和排油。输出流量均匀，脉动小，噪声小，但结构较复杂，对油液的污染比较敏感，主要用于速度平稳性要求较高的中低压系统。按照每个密闭容积在旋转一周内吸油和排油的次数，分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。41叶片泵一、单作用叶片泵1、工作原理v密形成：定子、转子、叶片、配流盘下半周，叶片伸出，v密↑，吸油上半周，叶片缩回，v密↓，压油42叶片泵一、单作用叶片泵叶片根部高压区通高压，低压区通低压；叶片依靠离心力紧贴定子；叶片径向运动对瞬时流量无影响。431、工作原理叶片泵一、单作用叶片泵2、排量和流量44叶片泵一、单作用叶片泵3、单作用变量叶片泵单作用叶片泵的排量与偏心距成正比，因此改变偏心距即可改变泵的排量，称为变量泵。变量方法有手调和自调两种。自调变量泵又根据其工作特性的不同分为限压式、恒压式和恒流量式三类，其中限压式应用较多。45叶片泵一、单作用叶片泵3、单作用变量叶片泵（1）内反馈限压式变量叶片泵弹簧预压紧力决定pB；弹簧刚度决定BC线斜率；调节螺钉位置决定AB线水平位置。限位调节螺钉46动画演示叶片泵一、单作用叶片泵3、单作用变量叶片泵（1）内反馈限压式变量叶片泵径向力不平衡，限制了泵的压力提高；轴向间隙不可调，容积效率较低，也限制了泵的压力提高；叶片存在倾角。47叶片泵一、单作用叶片泵3、单作用变量叶片泵（2）外反馈限压式变量叶片泵

48叶片泵二、双作用叶片泵1、工作原理转子每旋转一周，每个密闭容积完成二次吸油和排油；

两个吸油窗口与压油窗口对称布置，转子上的径向液压力平衡。动画演示49叶片泵二、双作用叶片泵2、排量和流量50叶片泵二、双作用叶片泵3、结构特点（1）保证叶片与定子内表面良好接触排油时，叶片顶部和根部液压力平衡，叶片仅靠离心力与定子表面接触；吸油时，叶片靠离心力和液压力与定子表面接触，磨损严重。51叶片泵二、双作用叶片泵3、结构特点（2）避免困油现象，减小液压冲击和噪声密封容积通过减振槽逐渐与排油腔接通，消除了困油现象，减小了液压冲击和噪声。52叶片泵二、双作用叶片泵3、结构特点（3）定子曲线阿基米德螺线：叶片径向速度不变，不会引起流量脉动，但在螺线与园弧连接处有硬冲击（径向速度突变）。等加速等减速曲线：没有硬冲击但有软冲击（加速度突变）高次曲线：能够充分满足叶片泵对定子曲线径向速度、加速度和加速度变化率等的要求，有利于控制叶片的振动和噪声。53叶片泵二、双作用叶片泵3、结构特点（4）叶片数与叶片厚度从转子径向力平衡、流量均匀性、不削弱转子根部强度等方面考虑，叶片数Z为偶数，一般取Z=12。从叶片强度、刚度、接触应力、排量等方面考虑，叶片厚度一般取1.8~2.2mm。54叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点叶片泵实现高压轴向间隙自动补偿，提高容积效率对叶片进行液压平衡，减轻叶片与定子之间的磨损，提高寿命55叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点1）端面间隙自动补偿56叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点2）改善定子和叶片顶部间的磨损（1）减小叶片底部承受液压力作用的面积57叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点2）改善定子和叶片顶部间的磨损B58（2）子母叶片叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点2）改善定子和叶片顶部间的磨损（3）柱销叶片59叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点2）改善定子和叶片顶部间的磨损（4）减小作用在叶片底部的液体压力60叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡（1）双叶片61叶片泵二、双作用叶片泵4、高压叶片泵的结构特点3）使叶片顶部和底部的液压作用力平衡62（2）弹簧式叶片液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水63柱塞泵柱塞泵依靠柱塞在缸体内的往复运动，使密封容积变化，以实现吸油和排油。按照柱塞在泵体中的排列方式，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。64柱塞泵一、径向柱塞泵1、配流轴式径向柱塞泵工作原理分为配流轴配流和阀配流两种。动画演示65柱塞泵一、径向柱塞泵2、阀配流式径向柱塞泵工作原理分为配流轴配流和阀配流两种。66柱塞泵一、径向柱塞泵3、排量和流量分为配流轴配流和阀配流两种。67柱塞泵一、径向柱塞泵4、结构特点分为配流轴配流和阀配流两种。可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑；改变偏心距可以改变