液压与气动技术 第2版 课件 项目二 动力源的选用

液压与气动技术PROJECT2动力源的选用液压泵是液压系统的动力元件，它将原动机的机械能转换成液体的压力能，为液压系统提供动力。输入机械能：转矩T、转速n

输出压力能：压力P、流量q01PARTONE

液压泵的选用动力元件概述齿轮泵叶片泵柱塞泵液压泵的选用动力元件概述一、容积式液压泵的工作原理1-偏心轮，2-柱塞，3-缸体，4-弹簧，5、6-单向阀柱塞2靠弹簧4压紧在偏心轮1上，偏心轮1的转动使柱塞2作往复运动。吸油过程：柱塞2向右移动

油腔a的容积由小变大

a腔压力由大变小

单向阀6打开

从油箱吸油进a腔。压油过程：柱塞2向左移动

油腔a的容积由大变小

a腔压力由小变大

单向阀5打开

油从a腔压出。动力元件概述一、容积式液压泵的工作原理容积式液压泵工作的三个必备条件：1.具有若干个容积大小能周期性变化的密封腔；2.有配油机构，使液体单向流动。密封腔由小变大时与吸油腔相通，由大变小时与压油腔相通；3.油箱内油液的绝对压力必须大于或等于大气压。动力元件概述二、液压泵的分类动力元件概述三、液压泵的图形符号单向定量液压泵单向变量液压泵双向定量液压泵双向变量液压泵动力元件概述四、液压泵的基本性能参数1.压力工作压力p：泵实际工作时输出的压力，大小取决于负载。额定压力pn：泵连续运转允许的最高压力，超过此值就是过载。最高允许压力：泵短时间内所允许超载使用的极限压力。动力元件概述四、液压泵的基本性能参数2.排量和流量排量V：泵轴旋转一周排出的液体体积，单位为mL/r。排量可调的泵即为变量泵，反之为定量泵。理论流量qt：不考虑泄露，泵在单位时间内排出的液体体积，单位为mL/min。

实际流量q：在具体工况下，单位时间内泵排出的液体体积。

，∆q为泄露流量动力元件概述四、液压泵的基本性能参数3.功率

1）输入功率：即驱动液压泵的电动机所需的功率。

若输入转矩为，角速度为，则

2）输出功率：是指泵的工作压力和实际输出流量的乘积。式中：—液压泵的输出功率()；

—液压泵的工作压力()；

—液压泵的实际输出流量（）。动力元件概述四、液压泵的基本性能参数4.效率1）容积效率：由于泵在工作中存在泄漏，使输出的实际流量小于理论流量，即。液压泵的容积效率为实际输出流量与理论流量的比值，则

2）机械效率

：由于泵在工作中存在机械损耗和液体粘性引起的摩擦损失，因此，泵的实际输入转矩必然大于泵所需理论转矩。则动力元件概述四、液压泵的基本性能参数4.效率也等于泵的容积效率与机械效率的乘积。

3）总效率：

液压泵的总效率为泵的输出功率Po与输入功率Pi之比，即外啮合齿轮泵一、外啮合齿轮泵的结构一对外啮合齿轮前后端盖泵体外啮合齿轮泵二、外啮合齿轮泵的工作原理泵体、端盖和齿轮的各齿槽组成了密封容积。靠两齿轮沿齿宽方向的啮合线把密封容积分成吸油腔和压油腔。齿轮脱开啮合时，V↑—p↓—吸油齿轮进入啮合时，V↓—p↑—压油外啮合齿轮泵三、外啮合齿轮泵存在的问题1.困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合重叠系数>1，即前一对轮齿尚未脱离啮合时，后一对轮齿已经进入啮合，故在某一段时间内，同时有两对轮齿啮合。在这两对啮合的轮齿之间便形成了一个密闭容积，称为困油区。如图a示：随着齿轮旋转，困油区容积将逐渐减小；达到两个啮合点A、B处于节点C两侧对称位置时，如图b所示，密封容积减至最小。外啮合齿轮泵三、外啮合齿轮泵存在的问题1.困油现象被困的油液受挤压，压力急剧升高，油液从缝隙强行挤出，油温升高，使机件受到额外的负载；当齿轮继续旋转，这个密封容积又逐渐增大到如图c示的最大位置，又会造成局部真空，使油液气化，产生气穴现象，以上这种现象将会使泵引起振动和噪声，这就是齿轮泵的困油现象。外啮合齿轮泵三、外啮合齿轮泵存在的问题1.困油现象消除困油现象：在齿轮泵两端泵盖内侧面上铣出两个卸荷槽。使困油区在容积缩小时，通过卸荷槽与压油腔相通；困油区容积增大时通过卸荷槽与吸油腔相通，以便及时补油。两槽之间的距离必须保证吸、压油腔互不相通。一般齿轮泵两卸荷槽是非对称开设的，而是向吸油腔偏移一个距离。外啮合齿轮泵三、外啮合齿轮泵存在的问题2.泄露问题径向泄漏：占10-15%左右端面泄漏：占75-80%左右线泄露：占4-5%左右对泄漏量最大的端面间隙采用自动补偿装置。外啮合齿轮泵三、外啮合齿轮泵存在的问题3.径向力不平衡减小径向不平衡力的方法：缩小压油口压油口小吸油口大外啮合齿轮泵四、外啮合齿轮泵的特点及用途1.优点：外啮合齿轮泵结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。

2.缺点：一些机件要承受不平衡径向力，磨损严重，泄漏大，工作压力的提高受到限制；流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。

3.应用：

主要用于低压或对噪声污染要求不高的场合。叶片泵一、单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3、配油盘4和泵体5等组成。定子内孔是一个与转子偏心安装的圆环，两侧配油盘上开有两个油窗，一个吸油窗，一个压油窗。转子每转一转，密封容积只变化一次，完成一次吸油和压油。特点：

改变转子和定子偏心距e和偏心方向，就可改变输油量和输油方向，成为变量叶片泵。叶片泵二、限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵的流量改变是利用压力的反馈作用实现的，有外反馈和内反馈两种形式。外反馈限压式变量叶片泵泵输出的工作压力p作用在活塞上的反馈力为pA（A为柱塞的面积）不超过弹簧3的预紧力时，，定子被推向左端，定子中心和转子中心之间有一初始偏心量。这时，泵的输出流量为最大。且基本不变。叶片泵二、限压式变量叶片泵曲线AB段稍有下降是泵的泄漏引起的。当泵的工作压力升高到时，定子右移，偏心量减小，泵输出的流量也随之减小（曲线BC段）。当泵的压力达到某一数值时，偏心量接近零（微小偏心量所排出的流量只够补偿内泄漏），泵的输出流量为零。此时泵的压力pc称为泵的极限工作压力。当反馈力等于弹簧力时的压力，称为泵的限定工作压力，用pB表示。特点：流量均匀，运转平稳，噪声小等优点；但结构比较复杂，自吸能力差，对油液污染比较敏感。应用：用于液压设备有“快进、工进”及“保压系统”的场合。叶片泵二、限压式变量叶片泵特点：流量均匀，运转平稳，噪声小等优点；但结构比较复杂，自吸能力差，对油液污染比较敏感。应用：用于液压设备有“快进、工进”及“保压系统”的场合。叶片泵三、双作用叶片泵主要由定子1、转子2、叶片3、配油盘4、传动轴5和泵体6等组成。转子和定子同心安装。定子内表面由两段长径R圆弧、两段短径r圆弧和四段过渡曲线组成。转子每转一周，每个密封工作腔完成吸油、压油各两次。特点：1）结构紧凑，体积小，密封可靠；2）流量均匀，压力脉动很小，运转平稳，噪声小；3）制造要求高；4）对油液污染敏感；用途：广泛应用于各种中、低压液压系统。柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中做往复运动使密封容积发生变化来实现吸油和压油的液压泵。按柱塞排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。转子

柱塞

配流轴定子径向柱塞泵轴向柱塞泵径向柱塞泵径向尺寸大，结构复杂，自吸能力差，受较大的径向不平衡力，易磨损，因而限制了压力和转速的提高，目前应用较少。这里着重介绍轴向柱塞泵。一、柱塞泵的分类柱塞泵二、轴向柱塞泵斜盘柱塞 缸体配流盘传动轴轴向柱塞泵的柱塞排列在传动轴的轴线方向，即各柱塞的中心线都是平行（或倾斜）于传动轴中心的。柱塞泵二、轴向柱塞泵

缸体每转一转，每个柱塞往复运动一次，吸、压油各一次。若改变大小，就改变柱塞行程长度，即改变泵的排量。如果改变的方向，就改变吸、压油的方向，所以称为双向变量轴向柱塞泵。斜盘柱塞泵三、柱塞泵的特点柱塞和缸孔都是圆柱形，容易加工，配合精度高，密封性好，容积效率高达95%，总效率为90%左右。柱塞等主要零件均受压应力，材料强度性能得到充分利用。只要改变柱塞的工作行程就能改变流量，容易实现变量。柱塞泵压力高、结构紧凑、效率高、寿命长，流量调节方便。

1.优点柱塞泵三、柱塞泵的特点柱塞泵结构较为复杂、体积大、质量大、自吸性差；有些零件对材料加工工艺的要求较高、成本较高；要求较高的过滤精度、对使用和维护要求高。2.缺点3.适用场合柱塞泵一般用于高压、大功率、大流量和流量需要调节的场合。负载较大，并有快、慢速进给的机械设备（组合机床），可选用限压式变量叶片泵、双联叶片泵；精度较高的机械设备（磨床），可用双作用叶片泵、螺杆泵；轻载小功率的液压设备，可选用齿轮泵、双作用叶片泵；负载大、功率大的设备（刨床、拉床、压力机），可用柱塞泵；030201机械设备的辅助装置，如送料、夹紧等不重要场合，可选用价格低廉的齿轮泵。0405一、液压泵的选用原则液压泵的选用二、各类液压泵的性能比较液压泵的选用性能外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式变量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵输出压力低压、中压中压、中高压中压、中高压高压高压流量调节不能不能能能能效率低较高较高高高输出流量脉动很大很小一般一般一般自吸特性好较差较差差差对油污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感噪声大小较大大大三、泵的参数选择液压泵的选用泵的基本参数有压力、流量、转速、效率。在固定设备中，泵的正常工作压力一般为额定压力的70%-80%；在车辆中，泵的正常工作压力一般为额定压力的50%-60%。注意：泵的最高压力与最高转速不宜同时使用。02PARTTWO气源装置的选用气源装置一、气源装置的作用及工作原理气源装置气源装置的组成储存、净化装置和设备传输压缩空气的管路系统空气压缩机一、气源装置的作用及工作原理气源装置1空气压缩机2后冷却器3油水分离器4、7气罐5干燥器6空气过滤器二、空气压缩机气源装置空气压缩机简称空压机，是气源装置的核心，它将原动机输出的机械能转化为气体的压力能，供气动机械使用。二、空气压缩机气源装置空气压缩机按工作原理分容积式动力式按输出压力分中压高压超高压按流量分小型中型大型1.

空气压缩机的分类二、空气压缩机气源装置2.容积型空气压缩机的工作原理

排气阀气缸活塞 活塞杆 滑块 连杆 曲柄吸气过程排气过程二、空气压缩机气源装置3.容积型空气压缩机的种类单级活塞式压缩机（用于需要0.3—0.7MPa压力范围的系统）两级活塞式压缩机（输出压力大于单级活塞式压缩机）二、空气压缩机气源装置3.容积型空气压缩机的种类隔膜式压缩机旋转叶片式压缩机二、空气压缩机气源装置3.容积型空气压缩机的种类螺杆式压缩机(连续输出无脉动的流量大的压缩空气)离心式压缩机二、空气压缩机气源装置4.空气压缩机的选用（1）空气压缩机的选用应以气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数为依据。首先按照空压机的特性要求来确定空压机的类型。（2）考虑供气管道的沿程损失和局部损失，空压机的输出压力为：二、空气压缩机气源装置4.空气压缩机的选用（3）考虑气动元件、管接头等各处的漏损，气动系统耗气量的估算误差，多台气动设备不同的使用利用率，以及增添新的气动设备的可能性，空压机的输出排量为：三、净化装置气源装置空气高温高压气体净化降温、除水、除油、去除杂质等三、净化装置气