《液壓泵與液壓馬達》PPT課件

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1、第 三 章 液 壓 泵 與 液 壓 馬 達 液 壓 泵 -動 力 元 件 ： 將 驅(qū) 動 電 機 的 機 械 能 轉(zhuǎn) 換 成 液 體 的 壓 力 能 ，供 液 壓 系 統(tǒng) 使 用 ， 它 是 液 壓 系 統(tǒng) 的 能 源 。 泵 是 靠 密 封 工作 腔 的 容 積 變 化進 行 工 作 的 ， 而輸 出 流 量 的 大 小是 由 密 封 工 作 腔的 容 積 變 化 大 小和 變 化 頻 率 來 決定 的 。 動畫3-1概 述 一 、 液 壓 泵 的 工 作 原 理 吸 油 ： 密 封 容 積 增 大 ， 形 成 局 部 真 空 ； 壓 油 ： 密 封 容 積 減 小 ， 壓 力 增 加 。容

2、 積 式 泵 : 依 靠 密 封 容 積 的 變 化 來 吸 油 、 壓 油 。三 個 特 征 ：（ 1） 有 一 個 或 者 多 個 密 封 油 腔 。（ 2） 密 封 容 積 能 產(chǎn) 生 由 小 到 大 和 由 大 到 小 的 周 期 性變 化 。 密 封 容 積 由 小 變 大 時 吸 油 ； 由 大 變 小 時 壓 油 。 （ 3） 有 配 油 機 構(gòu) 。 保 證 密 封 容 積 由 小 變 大 時 ， 只 與 吸 油 管 相 通 ；密 封 容 積 由 大 變 小 時 ， 只 與 壓 油 管 相 通 （ 如 兩 個 單 向閥 ） 。 二 、 液 壓 泵 的 主 要 性 能 參 數(shù)（ 一

3、 ） 壓 力1、 額 定 壓 力 pn 指 泵 在 正 常 工 作 條 件 下 可 連 續(xù) 運 轉(zhuǎn) 所 允 許 的 最高 壓 力 ， 超 過 此 值 就 是 過 載 。 2、 最 高 允 許 壓 力 pmax 指 泵 在 短 時 間 所 允 許 超 載 使 用 的 極 限 壓 力 。3、 工 作 壓 力 pp 液 壓 泵 的 工 作 壓 力 是 指 它 的 輸 出 壓 力 。4、 吸 入 壓 力 指 液 壓 泵 進 口 處 的 壓 力 。 （ 二 ） 液 壓 泵 的 轉(zhuǎn) 速 （ r/min）1.額 定 轉(zhuǎn) 速 n 在 額 定 壓 力 下 ， 根 據(jù) 試 驗 結(jié) 果 推 薦 能 長 時 間 連

4、續(xù)運 行 并 保 持 較 高 運 行 效 率 的 轉(zhuǎn) 速 。2.最 高 轉(zhuǎn) 速 nmax 在 額 定 壓 力 下 ， 為 保 證 使 用 壽 命 和 性 能 所 允 許 的短 暫 運 行 的 最 高 轉(zhuǎn) 速 。3.最 低 轉(zhuǎn) 速 nmin 為 保 證 液 壓 泵 可 靠 工 作 或 運 行 效 率 不 至 過 低 所允 許 的 最 低 轉(zhuǎn) 速 。 （ 三 ） 液 壓 泵 排 量 和 流 量1.排 量 Vp (m3/r) 是 指 在 不 考 慮 泄 漏 的 情 況 下 ， 液 壓 泵 主 軸 每 轉(zhuǎn) 一周 所 排 出 的 液 體 體 積 。2.理 論 流 量 qt (m3/s) 是 指 在 不

5、考 慮 泄 漏 的 情 況 下 ， 單 位 時 間 內(nèi) 排 出 的液 體 體 積 。 qt =Vn3.實 際 流 量 qp 指 液 壓 泵 工 作 時 的 輸 出 流 量 。 q p= qt - q 4.額 定 流 量 qn 指 在 額 定 轉(zhuǎn) 速 和 額 定 壓 力 下 泵 輸 出 的 流 量 。 1.輸 入 功 率 ： Pi=2nT2.輸 出 功 率 ： Po=ppqp3.容 積 效 率 ： pv =qp /qt4.總 效 率 ： p =Po /Pi= ppqp/2nT=pm pv5.機 械 效 率 ： pm = /pv （ 四 ） 功 率 與 效 率 三 、 液 壓 馬 達 的 主 要

6、性 能 參 數(shù)（ 一 ） 壓 力 液 壓 馬 達 的 額 定 壓 力 、 最 高 壓 力 、 工 作 壓 力的 定 義 與 液 壓 泵 相 同 ， 其 差 別 是 指 液 壓 馬 達 的進 口 壓 力 ， 而 液 壓 馬 達 的 出 口 壓 力 則 稱 為 背 壓 。為 保 證 液 壓 馬 達 運 轉(zhuǎn) 的 平 穩(wěn) 性 ， 一 般 取 液 壓 馬達 的 背 壓 為 0.5MPa-1MPa。 （ 二 ） 排 量 和 流 量 液 壓 馬 達 的 排 量 、 理 論 流 量 、 實 際 流 量 、 額 定流 量 及 泄 漏 量 的 定 義 與 液 壓 泵 類 似 ， 所 不 同 的 是 進入 液 壓

7、馬 達 的 液 體 體 積 ， 且 實 際 流 量 qM大 于 理 論 流量 qMt,即 qM- qMt=ql理 論 轉(zhuǎn) 速 ： nt= qM /VM容 積 效 率 ： Mv qMt / qM （ qM -ql ） / qM 1 ql / qM輸 出 轉(zhuǎn) 速 nM= （ qM -ql ） /VM= qM /VM Mv（ 三 ） 液 壓 馬 達 的 轉(zhuǎn) 速 和 容 積 效 率 （ 四 ） 液 壓 馬 達 的 轉(zhuǎn) 矩 和 機 械 效 率實 際 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 TM TMt-T 理 論 輸 出 轉(zhuǎn) 矩 TMt p VM/ 2機 械 效 率 Mm TM/TMt（ 五 ） 功 率 與 總 效 率1.輸

8、入 功 率 ： PMi=pMqM 2.輸 出 功 率 ： PMo=2nMTM3.總 效 率 ： M=PMo/PMi=2nMTM/pMqM=Mm Mv 1、 某 泵 轉(zhuǎn) 速 n=950轉(zhuǎn) /分 ， 空 載 流 量 為 160升 /分 ， 在 壓 力為 29.5Mpa時 ， 相 同 轉(zhuǎn) 速 下 的 實 際 流 量 為 150升 /分 ， 泵的 總 效 率 為 =0.87，求 ： （ 1） 容 積 效 率 ？ （ 2） 機 械 效 率 ？（ 3） 驅(qū) 動 泵 的 電 機 功 率 N ?2、 液 壓 泵 進 口 壓 力 ， 出 口 壓 力 ，實 際 輸 出 流 量 ， 泵 輸 入 轉(zhuǎn) 矩 ，輸 入 轉(zhuǎn)

9、 速 ， 容 積 效 率 。 試 求 ：（ 1） 泵 的 輸 入 功 率 ， （ 2） 泵 的 輸 出 功 率 ， （ 3）泵 的 總 效 率 ， （ 4） 泵 的 機 械 效 率MPap 0 0 m 32pp MPa250 minq L 1350pi N mT minrn 1000 960. oPmiPv 四 、 液 壓 泵 和 液 壓 馬 達 的 分 類 按 運 動 部 件 的 形 狀 和 運 動 方 式 分 為 齒 輪 泵 ， 葉 片 泵 ，柱 塞 泵 ， 螺 桿 泵 。 齒 輪 泵 又 分 外 嚙 合 齒 輪 泵 和 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 泵 葉 片 泵 又 分 雙 作 用 葉 片 泵

10、， 單 作 用 葉 片 泵 和 凸輪 轉(zhuǎn) 子 泵 柱 塞 泵 又 分 徑 向 柱 塞 泵 和 軸 向 柱 塞 泵 按 排 量 能 否 變 量 分 定 量 泵 和 變 量 泵 。 單 作 用 葉 片 泵 ， 徑 向 柱 塞 泵 和 軸 向 柱 塞 泵 可 以作 變 量 泵1.液 壓 泵 的 分 類 ns 500r/min 為 高 速 液 壓 馬 達 ： 齒 輪 馬 達 ，葉 片 馬 達 ， 軸 向 柱 塞 馬 達ns 500r/min 為 低 速 液 壓 馬 達 ： 徑 向 柱 塞 馬達 （ 單 作 用 連 桿 型 徑 向 柱 塞 馬 達 ， 多 作 用 內(nèi)曲 線 徑 向 柱 塞 馬 達 ）2.

11、馬 達 的 分 類 ： a.單向定量液壓泵 b.雙向定量液壓泵c.單向變量液壓泵 d.雙向變量液壓泵3.液 壓 泵 和 液 壓 馬 達 的 圖 形 符 號 ：a.單向定量液壓馬達 b.雙向定量液壓馬達c.單向變量液壓馬達 d.雙向變量液壓馬達 3.2 齒 輪 泵 和 齒 輪 馬 達 齒 輪 泵 的 分 類 外 嚙 合內(nèi) 嚙 合 分 類 按 齒 形 曲 線按 嚙 合 形 式 漸 開 線擺 線 一 、 齒 輪 泵 原 理 和 結(jié) 構(gòu)1. 結(jié) 構(gòu) ： 齒 輪 、 殼 體 、 端 蓋 等 2. 工 作 原 理 密 封 工 作 腔 ： 泵 體 、端 蓋 和 齒 輪 的 各 個 齒 間 槽組 成 了 若

12、干 個 密 封 工 作 容積 。 齒 輪 嚙 合 線 將 吸 油 區(qū) 和壓 油 區(qū) 隔 開 ， 起 配 流 作 用 。吸 油 過 程 ： 輪 齒 脫 開 嚙 合 V p 吸 油 ；排 油 過 程 ： 輪 齒 進 入 嚙 合 V p 排 油 。動 畫 演 示 二 、 排 量 和 平 均 流 量 的 計 算 排 量 ： V=Dhb =2zm2b z 齒 數(shù) ;m 齒 輪 模 數(shù) ;b 齒寬 ;h 有 效 齒 高 ;h=2zm. 實 際 流 量 ： q=Vnv =Dhbn v =2zm2bn v 1、 泄 漏 問 題泄 漏 齒 輪 泵 存 在 端 面 泄 漏 、 徑 向 泄 漏 和 輪 齒嚙 合 處

13、 泄 漏 。 其 中 端 面 泄 漏 占 80 85 。三 、 齒 輪 泵 結(jié) 構(gòu) 特 點 減 少 泄 露 的 措 施 ： 間 隙 補 償 其 中 端 面 間 隙 補 償 采 用 靜 壓平 衡 在 齒 輪 和 蓋 板 之 間 增 加 一 個補 償 零 件 ， 如 浮 動 軸 套 或 浮 動 側(cè)板 ， 在 浮 動 零 件 的 背 面 引 入 壓 力油 ， 讓 作 用 在 背 面 的 液 壓 力 稍 大于 正 面 的 液 壓 力 ， 其 差 值 由 一 層很 薄 的 油 膜 承 受 。 吸壓1) 產(chǎn) 生 原 因 ： 1， 構(gòu) 成 閉 死 容 積 Vb2)危 害 : Vb由 大 小 ， p, 油 液

14、 發(fā)熱 ， 軸 承 磨 損 。 Vb由 小 大 ， p , 汽 蝕 、噪 聲 、 振 動 、 金 屬 表 面 剝 蝕 。2. 困 油 現(xiàn) 象 動 畫 演 示 卸 荷 措 施 在 前 后 蓋 板 或 浮 動 軸 套 上 開 卸 荷 槽 原 則 ： Vb由 大 小 ， 與 壓 油 腔 相 通 Vb由 小 大 ， 與 吸 油 腔 相 通 保 證 吸 、 壓 油 腔 始 終 不 通 3. 徑 向 力 不 平 衡 1） 原 因 ： 齒 谷 內(nèi) 的油 液 由 吸 油 區(qū) 的 低壓 逐 步 增 壓 到 壓 油區(qū) 的 高 壓 。 2） 危 害 ： 軸 承 磨 損 、刮 殼 。 3） 液 壓 徑 向 力 的 平

15、 衡 措施 之 一 ： 通 過 在 蓋 板 上 開 設(shè) 平衡 槽 ， 使 它 們 分 別 與 低 、高 壓 腔 相 通 ， 產(chǎn) 生 一 個 與液 壓 徑 向 力 平 衡 的 作 用 。 四 、 內(nèi) 嚙 合 齒 輪 泵 與 外 嚙 合 齒 輪泵 相 比 ， 內(nèi) 嚙 合 漸開 線 齒 輪 泵 具 有 流量 脈 動 小 ， 結(jié) 構(gòu) 緊湊 ， 重 量 輕 ， 噪 音小 ， 效 率 高 ， 無 困油 現(xiàn) 象 等 一 系 列 優(yōu)點 。1. 漸 開 線 齒 輪 泵 動 畫 內(nèi) 嚙 合 擺 線 齒 輪泵 的 優(yōu) 點 是 結(jié) 構(gòu) 緊湊 ， 零 件 少 ， 工 作容 積 大 ， 轉(zhuǎn) 速 高 ，運 動 平 穩(wěn) ，

16、噪 音 低 。 缺 點 是 流 量 脈 動比 較 大 ， 嚙 合 處 間隙 泄 漏 大 ， 工 作 壓力 較 低 ， 通 常 作 為潤 滑 補 油 等 輔 助 泵使 用 。2. 擺 線 齒 輪 泵 （ 轉(zhuǎn) 子 泵 ） 3-3 葉 片 泵分 類 單 作 用雙 作 用 每 轉(zhuǎn) 排 油 一 次每 轉(zhuǎn) 排 油 兩 次 變 量 泵定 量 泵單作用葉片泵雙作用葉片泵 （ 1） 組 成 : 轉(zhuǎn) 子 、 定 子 、 葉 片 、配 油 盤 、 殼 體 、 端 蓋 等一 、 單 作 用 葉 片 泵 （ 2） 特 點 ： 定 子 和 轉(zhuǎn) 子 偏 心 ,定 子 與轉(zhuǎn) 子 不 同 心 ， 存 在 一 個 偏 心距 e；

17、 定 子 內(nèi) 曲 線 是 圓 ； 配 油 盤 有 二 個 月 牙 形 窗 口 。 葉 片 靠 離 心 力 伸 出 。1.工 作 原 理 圖 2.7單 作 用 葉 片 泵 工 作 原 理1 壓 油 口 ;2 轉(zhuǎn) 子 ;3 定 子;4 葉 片 ;5 吸 油 口 （ 3） 工 作 原 理 密 封 工 作 腔 （ 轉(zhuǎn) 子 、 定 子 、葉 片 、 配 油 盤 組 成 ） 吸 油 過 程 ： 葉 片 伸 出 V p 吸 油 ； 排 油 過 程 ： 葉 片 縮 回 V p 排 油 。 旋 轉(zhuǎn) 一 周 ， 完 成 一 次 吸 油 ，一 次 排 油 單 作 用 泵 徑 向 力 不 平 衡 非 平 衡式 葉 片

18、 泵 （ 一 個 吸 油 區(qū) ， 一 個 排 油區(qū) ）動畫 2. 流 量 計 算 和 流 量 脈 動1) 流 量 計 算 ： 121 21 22A LRR RR RZ 21 VVV 2 21 1 1 1 1 1 1( ) ( ) 2 2V OA B OA B B R e r B 2 22 2 2 2 2 1 1( ) ( ) 2 2V OA B OA B B R e r B 2 22 2 2 21 ) ( ) 21 ( 2 Re ) ( 2 Re )21 4 Re 2 Re2V R e R e BR e R e BB B （z 2 式 中 ： B- 葉 片 寬 度 e 偏 心 距 D - 定

19、子 內(nèi) 徑排 量 ：流 量 ： 2 vQ B eD n 2V B eD 4 Re 4 ReBV V z z Bz 2 4 Re2 Re BV Bz z 3、 單 作 用 葉 片 泵 的 結(jié) 構(gòu) 要 點 （ 1） 為 了 調(diào) 節(jié) 泵 的 輸 出 流 量 ， 需 要 移 動 定子 的 位 置 ， 以 改 變 偏 心 距 e。 （ 2） 徑 向 液 壓 力 不 平 衡 ， 故 限 制 了 工 作 壓力 的 提 高 。 單 作 用 葉 片 泵 的 額 定 壓 力 不 超過 7MPa。 （ 3） 葉 片 數(shù) 越 多 ， 流 量 脈 動 率 越 小 ， 奇 數(shù)葉 片 泵 的 脈 動 率 比 偶 數(shù) 葉 片

20、 泵 的 脈 動 率 小 。 二 、 雙 作 用 葉 片 泵1、 結(jié) 構(gòu) 特 點 ：組 成 ： 定 子 、 轉(zhuǎn) 子 、 葉 片 、 配流 盤 、 泵 軸 、 泵 體 等 。 定 子 和 轉(zhuǎn) 子 同 心 ； 定 子 內(nèi) 曲 線 由 四 段 圓 弧 和 四 段過 渡 曲 線 組 成 ； 配 油 盤 上 有 四 個 月 牙 形 窗 口 。結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 旋 轉(zhuǎn) 一 周 ， 完 成 二 次 吸 油 ， 二 次 排 油 雙 作 用 泵 徑 向 力 平 衡 平 衡 式 葉 片 泵 (兩 個 吸 油 區(qū) ， 兩 個 排 油 區(qū) ）2、 工 作 原 理 ：（ 動 畫 ）（ 動 畫 ） V=2(R2-r2)

21、Bq=Vnv = 2(R2-r2)Bn v 其 中 ： B - 葉 片 寬 度 R - 定 子 長 軸 半 徑 r - 定 子 短 軸 半 徑 葉 片 傾 角 b 葉 片 厚 度 Z-葉 片 數(shù) 目忽 略 葉 片 厚 度 :V=2(R2-r2)B -2BbZ(R-r)/cosq=Vnv = 2(R2-r2)Bn v-2BbZ(R-r)/cos nv如 考 慮 葉 片 厚 度 :3、 流 量 計 算 1.結(jié) 構(gòu) 特 點 : 彈 簧 、 反 饋 柱 塞 、 限 位 螺 釘 。eo o2.工 作 原 理 ： 靠 反 饋 力 和 彈 簧 力 平 衡 ， 控 制 偏 心 距 的 大 小 來改 變 流 量

22、 。 轉(zhuǎn) 子 中 心 固 定 ，定 子 可 以 水 平 移 動外 反 饋 、 限 壓三 、 限 壓 式 變 量 葉 片 泵 （ 動 畫 ） 3.限 壓 式 變 量 泵 的 流 量 壓 力 特 性 (1)調(diào) 節(jié) Fs， 可 調(diào) 節(jié) p c， pmax， 使 BC段 左 右 平 移 。 (2)若 更 換 彈 簧 ， 可 改 變 BC段 斜 率 (3)調(diào) 節(jié) 偏 心 距 ， 可 使 AB段 上 下 平 移 ， BC段 斜率 不 變 。 軸 向 式 n 徑 向 式3-4 柱 塞 泵 一 、 徑 向 柱 塞 泵（ 1） 組 成 ： 定 子 不 動 缸 體 （ 轉(zhuǎn) 子 ） 轉(zhuǎn) 動 偏 心 距 e 配 油

23、軸 （ 不 動 ） 襯 套 （ 與 缸 體 緊 配 合 ）（ 2） 工 作 原 理 密 封 工 作 腔柱 塞 伸 出 ： 離 心 力1、 工 作 原 理 動 畫 2、 流 量 計 算（ 1） 徑 向 尺 寸 大 ， 結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 ， 自 吸 能 力 差 ，（ 2） 配 油 軸 受 到 徑 向 不 平 衡 液 壓 力 的 作 用 ， 易 于 磨損 ， 限 制 了 它 轉(zhuǎn) 速 和 壓 力 的 提 高 。 （ 3） 可 作 成 單 向 或 雙 向 變 量 泵（ 4） 存 在 困 油 現(xiàn) 象 ededhAV 224 22 vnzedq 2 2 zedzVV 2 23、 結(jié) 構(gòu) 特 點 二 、 軸

24、 向 柱 塞 泵1、 工 作 原 理錄像* 缸 體 轉(zhuǎn) 動* 斜 盤 、 配 油 盤 不 動缸 體 、 柱 塞 、 配 油 盤 、 斜 盤（ 1） 組 成 ： 密 封 工 作 腔 （ 缸 體 孔 、 柱 塞 底 部 ） 由 于 斜 盤 傾 斜 放 置 ， 使 得 柱 塞 隨 缸 體 轉(zhuǎn) 動 時 沿軸 線 作 往 復(fù) 運 動 ， 底 部 密 封 容 積 變 化 ， 實 現(xiàn) 吸 油 、排 油 。吸 油 過 程 ： 柱 塞 伸 出 Vp吸 油 ；排 油 過 程 ： 柱 塞 縮 回 vp排 油 。（ 2） 工 作 原 理 2. 流 量 計 算hAV hd4 2 tgDdV 4 2排 量 : ztgDd

25、zVV 4 2一 個 密 封 空 間 :tgDh vv zntgDdVnq 4 2流 量 : 式 中 ： d - 柱 塞 直 徑 D - 柱 塞 分 布 圓 直 徑 - 斜 盤 傾 角 z - 柱 塞 數(shù)tgDh q tg , q ; q 。 改 變 的 大 小 變 量 泵 ； 改 變 的 方 向 雙 向 泵 。流 量 脈 動 率 ： )2(sin2 )4(sin2 22 zzq z為 奇 數(shù)z為 偶 數(shù)結(jié) 論 ： 柱 塞 數(shù) 為 奇 數(shù) 時 流 量 脈 動 小 ， 柱 塞 數(shù)越 多 ， 脈 動 越 小 。一 般 取 z = 7、 9、 11 vnztgDdq 4 2 3、 結(jié) 構(gòu) 要 點（

26、1） 缸 體 端 面 間 隙 自 動 補 償 。（ 2） 滑 履 結(jié) 構(gòu) ： 柱 塞 與 滑 履 為 球 面 接 觸 ， 滑 履 與 斜盤 為 平 面 接 觸 ， 改 善 了 受 力 狀 態(tài) 。（ 3） 變 量 機 構(gòu) ： 改 變 斜 盤 傾 角 可 以 改 變 其 排 量 。 4.特 點 及 應(yīng) 用 特 點 ：n 容 積 效 率 高 ， 壓 力 高 。 （ v=0.98, p = 32 Mpa） 柱 塞 和 缸 體 均 為 圓 柱 表 面 ,易 加 工 ,精 度 高 ， 內(nèi) 泄 小n 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 徑 向 尺 寸 小 ， 轉(zhuǎn) 動 慣 量 小 ;n 易 于 實 現(xiàn) 變 量 ；n 構(gòu) 造

27、復(fù) 雜 ,成 本 高 ； n 對 油 液 污 染 敏 感 。 應(yīng) 用 ：n 用 于 高 壓 、 高 轉(zhuǎn) 速 的 場 合 。 5. 典 型 結(jié) 構(gòu)SCY14-1型 軸 向 柱 塞 泵 （ p = 32 MPa）斜 盤 配 油 盤變 量 機構(gòu) 壓 盤 缸 體滑 靴 配 油 盤 傳 動 軸 結(jié) 構(gòu) 特 點n 滑 靴 ： 降 低 接 觸 應(yīng) 力 ， 減 小 磨 損 。n 柱 塞 的 伸 出 ： 由 彈 簧 壓 緊 壓 盤 ， 有 自 吸 能 力 。n 變 量 機 構(gòu) ： 手 動 變 量 機 構(gòu) 。 3.6 液 壓 馬 達 3.6.1 液 壓 馬 達 的 主 要 性 能 參 數(shù) 1 液 壓 馬 達 的 轉(zhuǎn) 矩 2 液 壓 馬 達 的 轉(zhuǎn) 速 12 mT pV Vqn V 3.6.2 葉 片 馬 達 葉 片 馬 達 的 工 作 原 理 3.6.3 軸 向 柱 塞 馬 達 1 軸 向 柱 塞 式 液 壓 馬 達 的 工 作 原 理 2 sin4Z T iT F l d ptg R 2 21 1 12 2 4 8m m mT pV p d DZtg pd DZtg