1、第2章 液压泵,概述齿轮泵叶片泵柱塞泵,2.1 概述,液压泵的作用 液压泵工作原理 液压泵类型主要性能参数,2.1.1 液压泵的作用,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,2.1.2液压泵工作原理,液压泵工作原理:容积式泵: 泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化值基本特点:具有一个或若干个周期性变化的密封容积 具有配流装置 油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力,容积式泵动画,2.1.3液压泵的种类,液压泵类型:结构形式:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等 泵的输出流量能否调节:定量泵和
2、变量泵泵的额定压力的高低:低压泵、中压泵和高压泵,液压泵图形符号,2.1. 主要性能参数,一、 压力: 工作压力p：液压泵实际工作时，输出的压力。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pn：液压泵可以达到的最高工作压力。,排量 V:液压泵轴转一周，由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积,单位(m3/r)或 (mL/r) 理论流量qt:单位时间内理论上可排出的液体体积. 等于排量和转速的乘积 V:液压泵的排量（m3/r）；n:主轴转速（r/s）；qt:液压泵理论排量（m3/s） 实际流量q q= qt -q 额定流量qn 在额定转速和额定压力
3、下输出的流量,二、排量和流量:,三、泵功率与效率,能量损失容积损失：由于泵本身的泄漏所引起的能量损失机械损失：由于泵机械副之间的磨擦所引起的能量损失,泵的功率:,泵的理论功率:,泵的输出功率:,泵的输入功率:,容积效率v:机械效率m:,泵的效率:,总效率,例题21 某液压系统，泵的排量V10m L/r，电机转速n1200rpm，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。,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 .
4、v120.9211.04 L/min 3)泵的输出功率 4）驱动电机功率,2.2 齿轮泵,齿轮泵的工作原理齿轮泵的结构齿轮泵的特点,2.2.1 齿轮泵的基本构造和工作原理,泵工作压力为2.5MPa，属于低压齿轮泵,基本构造,齿轮泵动画,工作原理,定量泵(外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵)齿轮泵没有单独的配流 装置，齿轮的啮合线起 配流作用,2.2.2 齿轮泵的排量和流量计算,排量和流量计算 瞬时流量脉动,齿数愈少，脉动愈大,2.2.3 齿轮泵的结构特点,一、 泄漏: 1.通过齿轮啮合处的间隙； 2.通过泵体内孔和齿顶圆间的径向间隙； 3.通过齿轮两端面和端盖间的端面间隙 结论:齿轮泵由于泄漏大和存在
5、径向不平衡力，因而限制了压力的提高。为使齿轮泵能在高压下工作，常采取的措施为： 减小径向不平衡力， 提高轴与轴承的刚度， 同时对泄漏量最大的端面间隙采用自动补偿装置,二、径向作用力不平衡:减小径向不平衡力的办法:缩小压油口,三、困油:封闭容积减小会使被困油液受挤而产生高压，并从缝隙中流出，导致油液发热，轴承等机件也受到附加的不平衡负载作用。封闭容积增大又会造成局部真空，使溶于油中的气体分离出来，产生气穴，引起噪声、振动和气蚀. 消除困油的方法:通常是在两侧端盖上开卸荷槽，且偏向吸油腔,困油动画,2.2.4 齿轮泵的优缺点及应用优点：结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，
6、而且能耐冲击性负载。2. 缺点：流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。3. 应用：用于环境差、精度要求不高的场合，通常p3MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。,2.2.5 内啮合齿轮泵,渐开线齿轮泵,特点:结构紧凑，尺寸小，重量轻流量脉动小，噪声小。,2.3 叶片泵,单作用式(变量泵) 双作用式(定量泵)中低压 工作原理双作用叶片泵的结构和特点限压式变量叶片泵,一、结构：,转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。,特点： 定子和转子偏心； 定子内曲线是圆； 配油盘有二个月牙形窗口。 叶片靠离心力伸出。,2.3.1单作用式叶片泵(非平衡式),动画,改变定子和转
7、子间的偏心量e，就可改变泵的排量(变量泵)转子受有不平衡的径向液压力,且径向不平衡力随泵的工作压力提高而提高，因此这种泵的工作压力不能太高,二、工作原理,流量脉动.理论分析表明，叶片数为奇数时脉动率较小，故一般叶片数为13或15,三、排量和流量:,四、结构特点：,定子和转子偏心安置径向液压力不平衡叶片底部叶片后倾,2.3.2 双作用叶片泵,一. 结构特点： 定子和转子同心； 定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成； 配油盘上有四个月牙形 窗口。,二、排量和流量: 无流量脉动.理论分析可知，流量脉动率在叶片数为4的整数倍、且大于8时最小。故双作用叶片泵的叶片数通常取为12,三、双作用叶片泵的结
8、构和特点,定子内曲线:等加速等减速曲线配流盘:三角槽 叶片的倾角:前倾角 叶片底部高压叶片泵的结构:为了提高压力，必须在结构上采取措施，使吸油区叶片压向定子的作用力减小。 可以采取的措施有多种，一般采用复合叶片结构如双叶片结构和子母叶片结构等,YB1型叶片泵的结构,配流盘,2.3.3 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(外反馈和内反馈) 外反馈限压式变量叶片泵的工作原理限压式变量叶片泵的特性曲线限压式变量叶片泵的结构,外反馈限压式变量叶片泵的工作原理,pBA=PB) p e q 当pc=K(e0+x0)/A, e=0 , q=0,限压式变量叶片泵的特性曲线,
9、限定压力pB:泵在保持最大输出流量不变时，可达到的最高压力 极限压力pc:外载进一步加大时泵的工作压力不再升高，这时定子和转子间的偏心量为零，泵的实际输出流量为零,调整: 调整限位螺钉 可改变原始偏心量e0，即调节泵的最大输出流量，亦即改变A点的位置，使 AB线段上下平移 调整弹簧螺钉 可改变弹簧预压缩量，即调节限定压力pB大小，亦即改变B点的位置，使BC线段左右平移 改变弹簧刚度k，则可改变BC线段的斜率， 弹簧越“软”（k值越小），BC线段越陡，pc值越小； 反之，弹簧越“硬”（k值越大），BC线段越平坦，pc值越大,限压式变量叶片泵的结构,限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的区别：定子和转子
10、偏心安置，泵的出口压力可改变偏心距，从而调节泵的输出流量(外反馈) 在限压式变量叶片泵中，压油腔一侧的叶片底部油槽和压油腔相通，吸油腔一侧的叶片底部油槽与吸油腔相通，这样，叶片的底部和顶部所受的液压力是平衡的。这就避免了双作用叶片泵在吸油区的定子内表面出现磨损严重的问题 限压式变量叶片泵中叶片后倾 最高调定压力一般在7MPa左右,限压式变量叶片泵的结构,2.4 柱塞泵,优点: 容积效率高、只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的排量、压应力 应用: 高压大流量 轴向柱塞泵变量轴向柱塞泵径向柱塞泵,2.4.1 轴向柱塞泵,斜盘式轴向柱塞泵的工作原理 改变斜盘倾角的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变
11、了泵的排量 改变斜盘倾角的方向，就能改变吸、压油方向(双向变量轴向柱塞泵) 斜轴式轴向柱塞泵的工作原理 轴向柱塞泵的排量和流量 流量脉动,当柱塞数较多并为奇数时脉动较小，故柱塞泵的柱塞数一般为奇数，常取 7或9,* 缸体转动* 斜盘、配油盘不动,缸体、柱塞、配油盘、斜盘,* 柱塞伸出,低压油机械装置,.斜盘式轴向柱塞泵的工作原理,动画,. 流量计算,排量:,一个密封空间:,流量:,式中： d - 柱塞直径 D - 柱塞分布圆直径 - 斜盘倾角 z - 柱塞数,q tg , q ; q 。改变 的大小变量泵；改变 的方向双向泵。,流量脉动率：,z为奇数,z为偶数,结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，
12、 柱塞数越多，脉动越小。一般取 z = 7、9、11,.特点及应用,特点：容积效率高，压力高。（v=0.98, p = 32 Mpa） （柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。 应用：用于高压、高转速的场合。,轴向柱塞泵结构特点,变量轴向柱塞泵:主体+变量机构主体机构特点： 滑履结构 中心弹簧机构 缸体端面间隙的自动补偿 配流盘 变量机构：改变斜盘倾角的大小以调节泵的排量,滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。变量机构：手动变量机构。,SCY14-1型轴向柱塞泵 （p =
13、 32 MPa）,斜轴式轴向柱塞泵的工作原理,2.4.2 径向柱塞泵,1.结构特点： 定子不动 缸体（转子）转动 偏心距e 配油轴（不动） 衬套（与缸体紧配合）,动画,2. 工作原理,调节e的大小变量泵改变e的方向双向泵,密封工作腔柱塞伸出：离心力,3. 流量计算,2.5 液压泵的性能比较与选用,1、选择液压泵的原则是否要求变量：径向柱塞泵、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，高压化以后可达21MPa。工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆
14、泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：轴向柱塞泵的总效率最高；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总效率最高。,液压泵与电动机参数的选用,2、液压泵大小的选用 液压泵的选择，通常是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它的具体规格。 液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P泵可按下式确定： 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，Pa,液压泵的输出流量取决于系统所需最
15、大流量及泄漏量，即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。 若为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。 在P泵、Q泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的P泵值，通常可放大25%。泵的额定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。,2、电动机参数的选择驱动液压泵所需的电动机功率可按下式确定： （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
16、总效率大致为：齿轮泵0.6 0.7，叶片泵0.6 0.75；柱塞泵0.8 0.85。,3、计算举例：例22 已知某液压系统如图212所示，工作时，活塞上所受的外载荷为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?,例23如图212所示的液压系统，巳知负载F=30000N，活塞有效面积A=0.01m2，空载时的快速前进的速度为0.05 m/s，负载工作时的前选速度为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，并计算其相应的电动机功率。 已知泵如下：YB-32型叶片泵，Q额32L/min，p额63kgf/cm2YB-40型叶片泵，Q额.40 L/min，p额63kgf/cm2YB-50型叶片泵，Q. 额.50 L/min，p额63 kgf/cm2,
